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Die
Erfindung betrifft eine Transferpresse mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Transferpressen
werden beispielsweise zur Herstellung von Karosserieteilen oder
anderen großflächigen Blechteilen
in der Automobilindustrie eingesetzt. Die herzustellenden Blechteile
weisen eine Breite und eine Länge
von bis zu mehreren Metern auf und werden in einem mehrstufigen
Umformprozess von ebenen Blechen ausgehend gefertigt. Die Abmessungen
der Blechteile bestimmen dabei die Abmessungen der Werkzeuge für die verschiedenen Umformstufen
der Bleche. Entsprechend groß sind die
Transferpressen.
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Aus
der
US-PS 5140839 ist
eine Transferpresse mit einem Pressengestellt bekannt, zu dem Pressenständer, Pressentische
und Kopfstücke
gehören.
Oberhalb der Pressentische sind Stößel durch einen Pressenantrieb
auf und ab verfahrbar gelagert. Den Pressentischen sind Schiebetische
zur Aufnahme von Werkzeugen zugeordnet, deren Unterwerkzeug fest
mit dem Schiebetisch und deren Oberwerkzeug mit dem Pressenstößel verbunden
wird. Jeder Schiebetisch und jeder Pressenstößel trägt jeweils mehrere Werkzeuge.
Zum Werkzeugtransport zwischen den Werkzeugen, d.h. von Pressenstufe
zu Pressenstufe, ist eine Transfereinrichtung vorgesehen, zu der
Saugerbrücken
gehören.
Jede Saugerbrücke
wird durch einen Querträger
gebildet, der mit Saugerspinnen versehen ist, die als Haltemittel
dienen. Zur Bewegung der Saugerbrücken sind Hebe- und Transporteinheiten
vorgesehen, die in einem schmalen Zwischenraum angeordnet sind,
der sich zwischen den Werkzeugen und den Pressenständern zu
beiden Seiten der Werkzeuge jeweils längs durch die Presse erstreckt.
Die Hebe- und Transporteinheiten tragen jeweils paarweise eine Saugerbrücke an ihren
Enden. Die Länge
einer Saugerbrücke
ist größer als
die Breite eines Werkzeugs, so dass die Enden der Saugerbrücke zu beiden
Seiten aus dem Werkzeug heraus ragen, wenn sich die Saugerbrücke in dem
Werkzeug befindet.
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Auch
aus der
EP 0388610
A1 ist eine Transferpresse bekannt, die mit einem Saugertransfersystem
arbeitet. Im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen Transferpresse
weist die Transferpresse nach der
EP 0388610 A1 unter jedem Stößel nur genau
ein Werkzeug auf und es erstrecken sich zu beiden Seiten der Werkzeuge
Laufschienen zur Führung
der Saugerbrücken
durch die Transferpresse. Die Saugerbrücken überragen die Werkzeuge an beiden
Enden und sind an Laufwagen gehalten, die auf den Laufschienen laufen.
Für die
Laufschienen, die Laufwagen und zugehörige Aggregate muss zwischen
den Werkzeugen und den Pressenständern erheblicher
Platz eingeplant werden. Umgekehrt kann der von den Pressenständern überspannte Raum
nur teilweise für
vorhandene Werkzeuge ausgenutzt werden.
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Ein
weiteres Problem ergibt sich beim Einsatz älterer Werkzeuge, die zum Betrieb
in einzeln stehenden Pressen vorgesehen waren. Solche Werkzeuge
weisen gelegentlich Führungen
auf, die zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug wirksam
und an den Werkzeugen seitlich angeordnet sind. Solche Führungen
sind einer Mechanisierung durch einen herkömmlichen Saugertransfer im
Wege.
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Die
DE 195 21 976 A1 befasst
sich eingehend mit dem Werkstücktransport
in Großteilpressen,
wobei sowohl Pressenstraßen
mit Einzelpressen, die in relativ großem Abstand zueinander aufgestellt
sind als auch Pressenstraßen
mit eng aneinander stehenden Pressen betrachtet werden.
38 der Druckschrift offenbart einen Gelenkarmfeeder zum
Teiletransport von Presse zu Presse, wenn diese in relativ geringem
Abstand zueinander aufgestellt sind. Der Feeder weist einen vertikal
verstellbaren Träger
auf, der über
eine Führungseinrichtung,
beispielsweise an einer zwei Pressenständer miteinander verbindenden
Querbrücke,
gehalten ist. Der Schlitten trägt
einen Schwenkantrieb, der auf eine Kurbel wirkt. Das schwenkende
Ende der Kurbel ist mit einem hängenden
Hebelparallelogramm verbunden, dessen oberes Ende an einem Schlitten
vertikal frei verschiebbar geführt
ist. Das untere Ende trägt hingegen
zwei gelenkig miteinander verbundene Lenker, von denen einer mit
dem Parallelogramm und der andere mit einer Saugerspinne verbunden ist.
An dem unteren Ende des Paralle logramms ist ein Planetengetriebe
angeordnet, das die Schwenkbewegung des Parallelogramms in eine
Schwenkbewegung des von diesem getragenen Lenkers umsetzt. Das Planetengetriebe
bewirkt insoweit eine zwangsläufige
Bewegungskopplung. Die Gelenkverbindung zwischen den beiden von
dem Parallelogramm getragenen Lenkern wird über einen Zahnriemen positioniert,
der beim Schwenken des Parallelogramms wiederum zwangsläufig die
beiden Lenker gegeneinander bewegt.
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Beim
Durchführen
der linearen Transportbewegung schwenkt das Parallelogramm aus einer Schwenkendlage,
in der beide Lenker gestreckt von seinem unteren Ende weg stehen,
zunächst
in eine untere Position, in der der erste Lenker senkrecht nach
oben steht und der zweite von diesem ausgehend senkrecht nach unten
hängt und
dann durch diese Lage hindurch in seine andere Extremlage, in der
beide Lenker gestreckt in die andere Richtung zeigen.
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Die
gesamte Energie für
das Beschleunigen und Abbremsen des Antriebs und der Blechteile
rührt von
dem Kurbelantrieb her.
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Außerdem bedarf
die zum Tragen und Lagern der Transfereinrichtung vorgesehene Brücke zwischen
den Ständern
eines gewissen Bauraums, der insbesondere dann knapp ist, wenn die
einzelnen Pressenstufen benachbarter Pressen sehr eng beieinander
angeordnet sind. Dies gilt insbesondere für Hybrid-Pressenanlagen, bei denen benachbarte Pressen
jeweils einen gemeinsamen Ständer
aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Werkzeugen benachbarter
Pressen so gering ist, dass zwischen den Ständern keine Zwischenablagen
vorgesehen sind.
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Aus
der
DE 100 42 991
A1 ist eine Transfereinrichtung bekannt, die einen zweigliedrigen
Gelenkarm mit horizontalen Gelenkachsen aufweist. Der Arm trägt an einem
Ende eine Saugerspinne, während
das andere Ende an einem vertikal verfahrbaren Schlitten gelagert
ist. Dem an dem Schlitten gelagerten Abschnitt des Gelenkarms ist
ein Schwenkantrieb zugeordnet. Die Schwenkbewegung des zweiten Abschnittes
wird durch ein Zahnradgetriebe aus der Schwenkbewegung des ersten
Abschnittes abgeleitet. Die einzelnen Abschnitten des Gelenkarms
zugeordneten Antriebe schwenken bei einer Transferbewegung des Gelenkarms
gegensinnig.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Transferpresse zu schaffen,
die eine verbesserte Ausnutzung des überspannten Raums gestattet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Transfereinrichtung
so zu gestalten, dass sich geringe Transferzeiten und eine genaue
Werkstückpositionierung
erreichen lassen.
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Beide
Aufgaben werden mit einer Transferpresse nach Anspruch 1 gelöst wobei
zur Lösung
der zweitgenannten Aufgabe insbesondere die Merkmale des Anspruchs
12 beitragen:
Die erfindungsgemäße Transferpresse weist ein Pressengestell
mit Pressentischen, Pressenständern und
Kopfstücken
auf. Den Pressentischen sind Schiebetische zugeordnet. Oberhalb
der Schiebetische sind Stößel auf-
und abbewegbar gelagert und von einem Pressenhauptantrieb her oder
von mehreren separaten Antrieben angetrieben. Dabei kann die Konfiguration
bei einer Ausführungsform
so getroffen sein, dass jeder Stößel lediglich
ein Werkzeug trägt während es
andererseits aber auch möglich
ist, die Konfiguration so zu treffen, dass ein oder mehrere der
Stößel zwei
oder mehrere Werkzeuge tragen.
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Es
ist in beiden Fällen
sowohl möglich,
zwischen ein oder mehreren der Werkzeuge so genannte Zwischenablagen
vorzusehen, in denen das Werkstück
zwischen zwei Bearbeitungsschritten (Umformschritten) zwischenabgelegt
wird als auch auf solche Zwischenablagen generell zu verzichten.
Die Zwischenablagen können
dazu dienen, das Werkstück lediglich
temporär
aufzunehmen. Es ist weiter möglich,
die Zwischenablage dazu zu nutzen, die Orientierung der Werkstücke zwischen
zwei Umformstufen zu ändern
oder auch weitere Bearbeitungen an den Werkstücken, wie beispielsweise Laserbearbeitungen
oder ähnliches
vorzunehmen.
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Die
Transfereinrichtung weist z.B. Querträger auf, an denen Haltemittel,
wie z.B. Saugerspinnen gelagert sind. Die Querträger sind vorzugsweise kürzer als
eine Werkzeugbreite, so dass sie mit ihren Enden, wenn sie sich
im Werkzeug befinden, nicht aus diesem herausragen. Dadurch wird
es möglich, an
den Werkzeugen seitliche Führungen
anzubringen, die das Oberwerkzeug an dem Unterwerkzeug führen. Es
ist darüber
hinaus möglich,
derartige vorhandene Werkzeuge in einer entsprechenden Transferpresse
einzusetzen.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Anbringung der Transfereinheiten an den
Kopfstücken
liegt in der deutlich verbesserten Raumausnutzung. Die bislang zu
beiden Seiten der von den Werkzeugen gebildeten Reihe erforderlichen
Freiräume
zwischen den Werkzeugen und den Pressenständern, die von Transferstangen,
Führungsschienen
und ähnlichen zum
Transfer gehörigen
Einrichtungen genutzt worden sind, sind nun nicht mehr erforderlich.
Die Werkzeuge können
die Spannweite der Ständer
vollständig
ausnutzen oder umgekehrt kann die Spannweite auf die Breite der
Werkzeuge reduziert werden. Dies erhöht die Steifigkeit der Kopfstücke und
der Pressentische, wodurch mit einfacheren Mitteln eine erhöhte Bearbeitungsgenauigkeit
der Blechteile ermöglicht
wird. Auch in Transportrichtung kann die Pressenanlage besonders
kurz bauen. Durch die direkte Aufhängung der Transfereinheiten
an den Kopfstücken
fällt erforderlicher
Bauraum für
etwaige Brücken
zwischen den Pressenständern
weg. Außerdem
werden die Pressenständer
für die
Anbringung von Stößelführungen
frei. An den Pressenständern muss
jedenfalls kein Platz für
irgendwelche Hubeinheiten oder Träger für Hubeinheiten freigehalten
werden.
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Die
Haltemittel werden von Antriebseinheiten getragen und bewegt, die
zwischen den Bearbeitungsstufen angeordnet sind. Dabei sind jedem Querträger vorzugsweise
zwei Antriebseinheiten zugeordnet, die das Heben und Senken desselben
sowie seine Bewegung in Transportrichtung bewirken. Die Antriebseinheiten
sind vorzugsweise oberhalb der von den Werkstücken durchlaufenen Bahn angeordnet.
Die Antriebseinheiten bilden insgesamt eine modulare oder zellenweise
Transfereinrichtung, bei die einzelnen Antriebseinheiten asynchron
d.h. zeitlich versetzt arbeiten und unterschiedliche Transferkurven
vorgeben können.
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Die
Bewegung der Haltemittel erfolgt vorzugsweise über zwei zwei- oder mehrgliedrige
Gelenkketten, die jeweils die Antriebseinheit mit dem entsprechenden
Verbindungspunkt des Haltemittels verbinden. Es ergibt sich hier
der Vorzug, dass die größte Positioniergenauigkeit
in der Nähe
der Strecklage der Gelenkketten erreicht wird. Zugleich wird in diesen
Lagen, d.h. jeweils zu Anfang der Beschleunigungsphase und zu Ende
der Bremsphase die maximale Beschleunigungs- bzw. Bremskraft aus
einem Drehantrieb mit gegebenem Drehmoment erzeugt. Gerade die hohe
Beschleunigung in den Anfangsphasen einer Beschleunigungsphase spart
Zeit und ermöglicht
somit einen schnellen Transfer. Dies gilt insbesondere, wenn die
Gelenkkette in Zielposition, d.h. wenn sich der Querträger etwa
in Position der Werkzeugmitte befindet, ganz oder nahezu ganz gestreckt
ist. Die Strecklage wird dabei durch einen stumpfen Winkel zwischen
den einzelnen Lenkern der Gelenkkette definiert, der mehr als 140° beträgt.
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Die
Präzision
der Gelenkkette lässt
sich steigern, indem die einzelnen Lenker unterschiedliche Längen erhalten.
Vorzugsweise ist der direkt mit der Antriebseinrichtung verbundene
Lenker etwas länger als
der mit dem Haltemittel verbundene Lenker.
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Es
ist sowohl möglich,
die Gelenke der Lenkeranordnung so auszurichten, dass sie etwa horizontale
Drehachsen aufweisen als auch so, dass sie vertikale Drehachsen
aufweisen.
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Die
Ausführungsform
gemäß Anspruch
12 mit horizontalen Drehachsen wird als besonders vorteilhaft angesehen.
Die Transfereinrichtung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass
die Gelenkkette ungefähr
auf halbem Wege zwischen den beiden Werkzeugen in vertikale Strecklage
kommt. Die erforderliche Hubeinheit durchläuft dabei einen Hub, der ungefähr der Länge der
Lenkeranordnung entspricht. Dieser große Hub trägt zur Beschleunigung der Umsetzbewegung
der Werkstücke
bei. Es zeigt sich, dass ein erheblicher Teil der von der Hubeinheit
beim Aufwärtsfahren
aufgebrachten Leistung durch die Lenkeranordnung wie in einer Schleuderbewegung zum
Beschleunigen der Werkstücke
beiträgt.
Ebenso wird das Bremsen der Werkstücke beim Herabfahren der Hubeinrichtung
unterstützt.
Die Ausnutzung dieses Effekts eröffnet
den Weg zur energetischen Optimierung der Umsetzbewegung mit dem
Ergebnis, dass als Schwenkantriebe für die Lenkeranordnung relativ leistungsarme
Antriebe zur Anwendung kommen können,
wobei dennoch eine hohe Positioniergenauigkeit und eine hohe Transportgeschwindigkeit erreicht
werden. Dies gilt sowohl für
Ausführungsformen,
bei denen ein Haltemittel, wie beispielsweise eine Saugerspinne
von einer einzigen Lenkeranordnung bewegt wird, als auch für Tandem-
oder Parallelanordnungen, bei denen das Haltemittel von einer Quertraverse
gehalten ist, die ihrerseits von zwei mehr oder weniger synchron
arbeitenden Lenkeranordnungen getragen wird.
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Es
ist auch möglich,
auf Querträger
zu verzichten und zwei neben einander angeordnete, synchron arbeitende
Transfereinheiten jeweils an dem Ende ihrer Lenkeranordnung mit
einer Saugerspinne zu versehen. Diese Anordnung hat den Vorteil,
dass sowohl große
Werkstücke
durch gemeinsamen Einsatz der beiden Transfereinheiten als auch
kleinere Werkstücke,
wie beispielsweise Türen
neben einander und unabhängig
voneinander von Werkzeug zu Werkzeug bewegt werden können. Damit
können beispielsweise
Doppelwerkzeuge bedient werden. Vorzugsweise sind die beiden Antriebseinrichtungen eines
Querträgers
spiegelsymmetrisch zu einer vertikalen Mittelebene der Pressenanlage
aufgebaut und angeordnet. Solche Doppelwerkzeuge sind beispielsweise
Werkzeuge zum Herstellen von Türen, wobei
jeweils zwei Türen
in ein und demselben Werkzeug hergestellt werden. Verstellungen
bei denen die Türen
auf ihrem Transport von Werkzeug zu Werkzeug in ihrem Abstand in
Bezug aufeinander verstellt werden müssen, sind hier möglich.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder
Unteransprüchen.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine
Transferpresse in schematischer Seitenansicht,
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2 die
Transferpresse nach 1 in Stirnansicht,
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3 die
Transferpresse nach 1 in einem ausschnittsweisen,
schematisierten Horizontalschnitt,
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4 die
Kinematik der Transfereinrichtung der Transferpresse nach 1 in
Draufsicht,
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5 die
Transferpresse nach 1 in einer etwas detaillierteren
schematisierten Seitenansicht,
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6 eine
Transfereinrichtung mit teleskopierbarem Querträger in einer schematisierten
Darstellung seiner Kinematik,
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7 eine
weitere Ausführungsform
einer Transfereinrichtung anhand der schematisierten Darstellung
ihrer Kinematik,
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8 eine
Transferpresse mit einer bevorzugten Ausführungsform einer Transfereinrichtung
in Perspektivansicht,
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9 die
Transfereinrichtung der Transferpresse nach 8 in einer
Perspektivansicht, teilweise mit abgenommenen Abdeckungen,
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10 eine
Transfereinheit des Transfersystems in einem anderen Maßstab und
in Perspektivdarstellung und
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11 die
Transferpresse nach 8 in verschiedenen Arbeitsphasen
in Seitenansicht.
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In 1 ist
eine Transferpresse 1 veranschaulicht, deren Pressengestell 2,
Pressenständer 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (2)
Pressentische 11 und Kopfstücke 12 umfasst. Die
Pressentische 11 und die Kopfstücke 12 sind in 1 wie
ein durchgehendes Bauteil veranschaulicht. In der Regel bestehen
sie jedoch aus einzelnen Teilen, die im Bereich der Pressenständer 3 bis 9 aneinander
stoßen
oder einen kleinen Spalt miteinander einschließen. Auf den Pressentischen 11 ruhen
Schiebetische 13, 14, 15, 16, 17,
die seitwärts
zwischen den jeweils benachbarten Pressenständern hindurch aus der Transferpresse 1 herausgefahren
werden können.
Oberhalb der Schiebetische 13 bis 17 sind Pressenstößel 18, 19, 20, 21, 22 angeordnet,
die von einem gemeinsamen Hauptantrieb her oder durch individuelle
Antriebe, mit denen sie einzeln oder gruppenweise angetrieben sind,
auf- und abbewegt werden. Entsprechende Stößelführungen sind an den Pressenständern 3 bis 9 vorgesehen,
jedoch nicht weiter veranschaulicht. Jeweils ein Schiebetisch 13 bis 17 und
ein Stößel 18 bis 22 legen
zwischen einander einen Werkzeugaufnahmeraum zur Aufnahme eines Presswerkzeugs 23, 24, 25, 26, 27 fest.
Jedes Presswerkzeug 23 bis 27 weist jeweils ein
Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug auf, die in 1 und 2 durch
einen Buchstabenindex unterschieden sind.
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Den
Transport der Werkstücke,
beispielsweise in Form ausgedehnter Blechteile, übernimmt eine Transfereinrichtung 28,
zu der Transfereinheiten 29 bis 32 gehören. Die
Transfereinheiten sind jeweils zwischen benachbarten Werkzeugen
angeordnet und dienen dem Transport der Blechteile von Werkzeug
zu Werkzeug. Zwischenablagen sind bei diesem Ausführungsbeispiel
nicht vorhanden. Dies ermöglicht
die Erzielung besonders geringer Abstände zwischen benachbarten Werkzeugen,
wobei die Abstände
vorzugsweise geringer sind als die in Trans portrichtung gemessene
Länge eines
Werkstücks,
jedoch größer als
die Länge
einer Saugerspinne 33, 34, 35, 36,
die als Haltemittel für
das Werkstück
dient.
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2 veranschaulicht
einen Schnitt der Transferpresse 1 gemäß 1 entlang
der Linie II-II. Die nachfolgende Beschreibung der in 2 veranschaulichten
Transfereinheit 29 gilt entsprechend für alle anderen Transfereinheiten 30 bis 32.
Die Saugerspinne 33 ist von einem Querträger 37 gehalten, dessen
quer zur Transportrichtung gemessene Länge von seinem einen Ende 38 bis
zu seinem anderen Ende 39 geringer ist als die in gleicher
Richtung gemessene Breite des Oberwerkzeugs 23b oder des Unterwerkzeugs 23a.
Außerdem
ist die Länge
des Querträgers 37 geringer
als die in gleicher Richtung gemessene lichte Weite zwischen zwei
Führungen 41, 42,
die an den beiden Seiten des Unterwerkzeugs 23a zur Führung des
Oberwerkzeugs 23b beim Schließen des Werkzeugs 23 vorgesehen
sein können.
Die Führungen 41, 42 können sowohl,
wie dargestellt, so beschaffen sein, dass sie beim Öffnen des
Werkzeugs 23 aus dem Oberwerkzeug 23b herausfahren
als auch so, dass sie ständig
in Eingriff stehen. Der Querträger 37 kann
zwischen den Führungen 41, 42 hindurch
bewegt werden.
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Zur
Bewegung des Querträgers 37 im
Rahmen einer Transferbewegung ist diesem ein Antrieb zugeordnet,
zu dem zwei Antriebseinheiten 43, 44 gehören. Die
beiden Antriebseinheiten 43, 44 sind bezüglich einer
aus 3 ersichtlichen vertikalen Mittelebene 45 symmetrisch
aufgebaut. Die nachfolgende Beschreibung der Antriebseinheit 43 gilt,
soweit nicht ausdrücklich
auf Unterschiede hingewiesen ist, somit entsprechend für die Antriebseinheit 44.
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Die
Antriebseinheiten 43, 44 weisen jeweils eine Gelenkkette 46, 47 auf,
die zur Verbindung des Querträgers 37 mit
zwei Schwenkantrieben 48, 49 dient. Ein erster
Schenkel 51, 52 ist mit dem um eine vertikale
Drehachse drehbaren Abtrieb des Schwenkantriebs 48, 49 verbunden.
An seinem jeweiligen freien Ende trägt der Schenkel 51, 52 einen Lenker 53, 54,
mit dem er über
ein Gelenk 55, 56 verbunden ist. Die Drehachse
des Gelenks 55, 56 ist parallel zu der Drehachse
des Schwenkantriebs 48, 49 orientiert.
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Die
von den Gelenken 55, 56 abliegenden Enden der
Lenker 53, 54 sind über weitere Gelenke, deren
Schwenk- oder Drehachse parallel zu denen der Gelenke 55, 56 orientiert
ist, an Verbindungsstellen 57, 58 mit dem Querträger 37 verbunden.
Die Lenker 53, 54 bilden mit den Schenkeln 51, 52 Geradführungen,
was in 3 anhand der Gelenkkette 47 dargestellt
ist. Die Verbindungsstelle 58 wird auf einem geraden Weg
W geführt.
Die Verbindungsstellen 57, 58 sind in allen Transfereinheiten 29 bis 32 gleichermaßen vorhanden.
Alle Verbindungspunkte 57 liegen auf einer geraden Linie.
Ebenso liegen alle Verbindungspunkte 58 auf einer geraden
Linie. Die beiden Linien erstrecken sich parallel zueinander durch
alle Werkzeuge, d.h. die Querträger 37 sind
an innerhalb der Werkzeugräume
liegenden Punkten gehalten.
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Die
Schwenkantriebe 48, 49 sind über Schlitten 61, 62 an
einer Vertikalführung 63 geführt. Ein beispielsweise
aus 5 ersichtlicher Hubantrieb 64 dient der
Vertikalverstellung der Drehantriebe 48, 49 individuell
oder gemeinsam.
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Die
Vertikalführung 63 ist,
wie in 2 und 5 angedeutet, mit den Kopfstücken 12 verbunden.
Die Lagerung an im Betrieb der Verformung unterliegenden Kopfstücken 12 bringt in
der Regel keinen Genauigkeitsnachteil mit sich, weil der Transport der
Blechteile, bei dem es auf Präzision
ankommt, stattfindet wenn die Kopfstücke 12 entlastet sind.
Jedoch wird ein erheblicher Vorteil hinsichtlich der Raumausnutzung
des zwischen den Stößeln zur
Verfügung
stehenden Raums erreicht. Brücken
oder dergleichen Elemente, die auf Höhe der Stößel zwischen den Ständern angeordnet
werden müssten,
sind überflüssig. Dadurch
können
sehr schmale Pressenständer
zur Anwendung kommen, deren Innenseite jeweils fast vollständig von
Stößelführungen
eingenommen wird. Dies ermöglicht
geringe Stößelabstände und
somit geringe Werkzeugabstände,
was wiederum zu kurzen Transportschritten führt. Die sich ergebende kompakte
Pressenbauweise minimiert Verformungen der Presse und kommt so bei
vermindertem Bauaufwand der Genauigkeit der Presse entgegen. Außerdem ist
eine erhebliche Kostensenkung zu verzeichnen, weil der für einen
gegebenen Werkzeugraum zu treibende Bauaufwand vermindert wird. Eine
Verkürzung
des Transportschritts gestattet überdies
die Erhöhung
der Taktzahl.
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Die
Kinematik der Transfereinheit 29 ist stellvertretend für alle anderen
Transfereinheiten 30 bis 32 in 4 veranschaulicht.
Der Querträger 37 ist von
den beiden Gelenkketten 46, 47 getragen. Beide Schenkel 51, 52 sind
durch die hier nicht weiter veranschaulichten Schwenkantriebe 48, 49 gegensinnig,
dabei aber synchron angetrieben. Während jedoch das Gelenk 55 frei,
d.h. ohne Antrieb, ist, ist das Gelenk 56 mit einem Antrieb
versehen. Dieser kann beispielsweise durch ein Getriebe 66 gebildet
sein, das aus der Schwenkbewegung des Schenkels 52 eine
Schwenkbewegung des Lenkers 54 in Bezug auf den Schenkel 52 herbeiführt. Das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 66 ist dabei so eingestellt, dass die Verbindungsstelle 58 auf
einer geraden Bahn läuft.
Das Getriebe 66 kann ein Zugmittelgetriebe, ein Zahnradgetriebe
oder ein ähnliches
Getriebe sein. Im Falle eines Zugmittelgetriebes kann konzentrisch
zu der Abtriebswelle des Drehantriebs 49 ein ortsfest gelagertes
Umschlingungsrad (Riemenscheibe, Zahnscheibe, Zahnrad, Kettenrad
oder dergleichen) angeordnet sein, das von einem entsprechenden
Zugmittel umschlungen ist, das andererseits ein mit dem Lenker 54 drehfest
verbundenes Umschlingungsrad antreibt. Es ist jedoch auch möglich, an
dem Gelenk 56 einen gesonderten, beispielsweise elektrischen
Gelenkantrieb vorzusehen, der gesondert gesteuert wird. Das Umschlingungsgetriebe
kann bedarfsweise auch ein nicht lineares Getriebe sein, wozu die
von dem Zugmittel umschlungenen Scheiben oder Räder exzentrisch gelagert oder
unrund ausgebildet sein können.
Außerdem
ist es im Falle eines gesonderten steuerbaren Gelenkantriebs des
Gelenks 56 möglich,
diesen zur Erzeugung gewünschter
Bahnen anzusteuern. Damit sind auch Seitenbewegungen des Querträgers 37 erzielbar.
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Der
gerade Weg W (3) ist so festgelegt, dass er
an der Drehachse des Drehantriebs 49 in einem Abstand vorbeiläuft, der
der Längendifferenz zwischen
dem Schenkel 52 und dem Lenker 54 entspricht.
Der Weg W ist parallel zu der Längsmittelebene 45 orientiert.
Er schneidet außerdem
den Verbindungspunkt 58. Entsprechendes gilt für die Antriebseinheit 43.
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Die
insoweit beschriebene Transferpresse 1 arbeitet wie folgt:
Die
Stößel 18 bis 22 werden
von dem nicht weiter veranschaulichten Antrieb im Gleichtakt oder
gegeneinander versetzt, jedoch mit gleicher Hubzahl auf- und abbewegt.
Die Werkzeuge 23 bis 27 schließen und öffnen somit rhythmisch.
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Die
Transfereinheiten 29 bis 32 dienen dabei dazu,
die Werkstücke
von Werkzeug zu Werkzeug zu schaffen, wenn die Werkzeuge offen sind.
Dazu werden die Schwenkantriebe 48, 49 gemäß der Darstellung
in 3 zunächst
so angesteuert, dass der Querträger 37 der
Saugerspinne 33 wie auch die Querträger und die Saugerspinnen der
anderen Transfereinheiten jeweils in das stromaufwärts liegende
Werkzeug 23 (sowie 24 bis 26) einfahren.
Sobald die Saugerspinne 33 fast an der Stelle, an der sie
das Werkstück
aufnehmen soll, angekommen ist, beginnt eine Absenkbewegung durch
entsprechende Ansteuerung des Hubantriebs 64. Setzt die
Saugerspinne 33 auf dem Werkstück auf wird sie aktiviert. Es
werden nun der Hubantrieb 64 in Hubrichtung und danach
die Schwenkantriebe 48, 49 so angesteuert, dass
der Schwenkantrieb 48 im Gegenuhrzeigersinn (3)
und der Schwenkantrieb 49 im Uhrzeigersinn drehen. Die
nahezu gestreckten Gelenkketten 46, 47 verkürzen somit.
Die Beschleunigung der Saugerspinne mit von ihr gehaltenem Werkstück erfolgt
bei nahezu gestreckten Gelenkketten 46, 47 mit
hoher Anfangskraft. Der Querträger 37 durchläuft den
Weg W, wobei die Gelenkkette 47 die in 3 gestrichelten
Positionen durchläuft.
Entsprechend gespiegelte Positionen durchläuft die Gelenkkette 46.
Sobald der Querträger 7 unter
den Drehantrieben 48, 49 durchgelaufen ist, beginnen
sich die Gelenkketten 46, 47 wieder zu strecken
bis der Querträger 37 in
einer Position P des benachbarten Werkzeugs 24 angekommen
ist. Die Gelenkketten 46, 47 sind nun nahezu wieder
gestreckt. Durch Ansteuerung des Hubantriebs 64 wird das
Werkstück
abgelegt und der Querträger 37 wird
mit seiner Saugerspinne 23 in Ruheposition gefahren. Die
Ruheposition ist eine Mittelposition zwischen den beiden Werkzeugen 23, 24,
die in 3 mit „R" bezeichnet ist.
Die entsprechenden Positionen der Saugerspinne 33 gehen
auch aus 5 hervor.
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In 6 ist
eine abgewandelte Ausführungsform
einer Transfereinheit 29 der Transfereinrichtung 28 veranschaulicht.
Diese abgewandelte Ausführungsform
kann für
eine oder für
mehrere der Transfereinheiten der Transferpresse 1 Anwendung
finden. Es wird zunächst
auf die vorstehende Beschreibung verwiesen, die für die Transfereinheit 29 gemäß 6 unter
Zugrundelegung gleicher, bereits eingeführter Bezugszeichen entsprechend
gilt. Abweichend von der vorstehenden Beschreibung ist das Gelenk 55 nicht
frei sondern mit einem eigenen Gelenkantrieb verbunden, der durch
ein Getriebe 67 gebildet wird. Dieses entspricht vollkommen
dem Getriebe 66 und dient dazu, den Lenker 53 gleich
dem Lenker 54 so zu führen,
dass seine Verbindungsstelle 57 parallel zu der Verbindungsstelle 58 auf
einer geraden Bahn geführt
wird. Zur Vermeidung einer statischen Überbestimmung und zum Toleranzausgleich kann
der Querträger 37 teleskopierbar
ausgebildet sein. Zwischen den Verbindungsstellen 57, 58 ist
er dazu mit einem Teleskopstück 68 versehen.
Dabei ist es auch möglich,
die Verbindungsstellen 57, 58 auf nicht ganz geraden,
z.B. bogenförmigen
Bahnen zu führen.
Bei der insoweit beschriebenen Ausführungsform werden die Bahnen
der Verbindungspunkte 57, 58 allein aus der Schwenkbewegung
der Schwenkantriebe 48, 49 hergeleitet. Es ist
jedoch möglich,
die Gelenke 55, 56 mit eigenen Antrieben zu versehen, die
entweder über
ein Zugmittel oder ein sonstiges Getriebe 66, 67 betätigt werden
oder eigene Stellmotoren enthalten. Damit können insbesondere in den Endpositionen,
d.h. beim Aufnehmen der Werkstücke oder
beim Ablegen derselben, wenn die Gelenkketten 46, 47 weitgehend
gestreckt sind, seitliche Relativbewegungen der beiden von dem Teleskopstück 68 separierten
Hälften
des Querträgers 37 durchgeführt werden.
Wenn die beiden Hälften
unterschiedliche Werkstücke
tragen kann dadurch eine Relativbewegung zwischen den Werkstücken erzeugt
werden.
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Die
weiter abgewandelte Ausführungsform gemäß 7 kann
auf der Kinematik gemäß 4 oder
alternativ auch auf der Kinematik gemäß 6 beruhen.
Sie geht davon aus, dass die beiden Schwenkantriebe 48, 49 unabhängig voneinander höhenverstellbar
sind, wozu der Hubantrieb 64 beispielsweise zweigeteilt
ausgebildet ist. Damit kann der Querträger 37 um eine Längsrichtung
kippen, d.h. während
ein Ende 38 angehoben wird, kann das Ende 39 abgesenkt
werden oder umgekehrt. Um diese Schwenkbewegung zu gestatten, sind
die Lenker 53, 54 nicht nur um eine Vertikalachse
sondern zusätzlich
um Horizontalachsen 71, 72 schwenkbar mit dem
Querträger 37 verbunden,
die parallel zur Transportrichtung orientiert sind. An den Verbindungsstellen 57, 58 sind
insoweit zweiachsige Gelenke vorgesehen. Damit kann die Schräglage der
Teile während des
Transports oder während
der Ablage oder der Aufnahme der Teile geändert werden. Es ist weiter möglich, den
Querträger 37 mit
einem Antrieb zu versehen, der die in den 4, 6 oder 7 nicht veranschaulichte
Saugerspinne um die Längsachse des
Querträgers 37 schwenkt,
um die Positionierung des Werkstücks
beim Transport zu ändern.
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Die
vorstehend beschriebenen Transfereinheiten 29, 29a, 29b ermöglichen,
wie erwähnt,
aufgrund ihrer Aufhängung
an einem der Kopfstücke oder
an den beiden einander benachbarten Kopfstücken eine verbesserte Raumausnutzung.
Jedoch leiden sie unter gewissen Nachteilen, die sich aus ihrem
Grundkonzept ergeben. Sowohl die Lager der Schwenkantriebe 48, 49 als
auch die Gelenke 55, 56 sind auf Biegung beansprucht,
was hinsichtlich der Auslegung kritisch sein kann. außerdem vollführen insbesondere
die Gelenke 55, 56 bei der Ausführung des
Transferhubs eine Drehung um nahezu 360°. Dies ist hinsichtlich der
Zuführung
von Medien, wie beispielsweise Druckluft oder Elektroenergie, sowie zur
eventuellen Übertragung
von Sensorsignalen nachteilig. Des Weiteren wird die gesamte Leistung für das Beschleunigen
der Werkstücke
und für
das Abbremsen derselben von den Schwenkantrieben 48, 49 aufgebracht,
wodurch diese unverhältnismäßig groß ausfallen
müssen.
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Die
aus 8 bis 11 hervorgehende verbesserte
Ausführungsform
der Transferpresse wird derzeit als günstigste Lösung angesehen. Die Transfereinheit 29c gemäß 8 hat
mit den vorbeschriebenen Transfereinheiten gemeinsam, dass ihr Querträger 37 von
ein oder mehreren Gelenkketten 46, 47 gehalten
ist, die durch die in oder gegen die Transportrichtung weisende Öffnung des
jeweiligen Werkzeugs 23, 24 greifen (siehe 11).
Die Gelenkkette 46 besteht wiederum aus wenigstens zwei Elementen,
nämlich
dem Schenkel 51 und dem Lenker 53. Beide sind
in 11 in zwei verschiedenen Schwenkstellungen veranschaulicht.
Die Gelenkachse des Gelenks 55 ist wie die Achse des Drehantriebs 48 horizontal
orientiert. Ebenso ist der Lenker 53 an der Verbindungsstelle 57 horizontal
schwenkbar mit dem Querträger 37 verbunden.
Die relative Schwenklage wird hier durch ein Getriebe oder einen Stellantrieb
bewirkt. Entsprechendes gilt für
das Gelenk 55. Die Antriebseinheit 44 ist in 8 weitgehend
verdeckt. Sie ist jedoch ebenso aufgebaut wie die Antriebseinheit 43.
Der Aufbau der Antriebseinheiten 43, 44 geht aus 9 hervor.
Ein zentraler Halter 73 weist an seinem oberen Ende Befestigungsfüße 74, 75, 76, 77 auf,
die an einander benachbarten Kopfstücken oder anderweitig angeschraubt
werden können.
Der Halter 73 überbrückt dabei
einen zwischen den Kopfstücken
vorhandenen Abstand. Von ihm erstreckt sich ein Fortsatz 78 senkrecht
nach unten, der die Vertikalführungen 63 der beiden
Antriebseinheiten 43, 44 trägt. In 5 ist lediglich
die Vertikalführung 63 der
Antriebseinheit 43 zu sehen. Den bei den Schlitten 61, 62,
die vertikal verschiebbar gelagert sind, sind die Hubantriebe 64, 65 zugeordnet,
die beispielsweise über
Gewindespindeln das Heben und Senken der Schlitten 61, 62 bewirken.
Außerdem
sind vorzugsweise in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Hubantrieben 64, 65 Gewichtsausgleichseinrichtungen 81, 82 vorgesehen, beispielsweise
in Form von Pneumatikzylindern, deren Kolbenstangen mit den Schlitten 61, 62 verbunden
sind. Diese tragen die Schwenkantriebe 48, 49, die
jeweils eine horizontale, quer zur Transportrichtung orientierte
Drehachse festlegen. Die Abtriebe sind mit den Schenkeln 51, 52 verbunden,
die eine Schwenkbewegung von z.B. 150° oder auch bis zu 180° durchführen können. Sie
können
wiederum mit einer Gewichtsausgleichseinrichtung, beispielsweise in
Form eines Pneumatikzylinders 83 verbunden sein. Dieser
ist beispielsweise an einem Punkt vertikal oberhalb der Schwenkachse
angelenkt und mit seiner Kolbenstange mit einem sich diametral von dem
Schenkel 51 weg erstreckenden Fortsatz verbunden. Das von
dem Pneumatikzylinder 83 erzeugte Drehmoment wirkt somit
dem Gewichtsmoment des Schenkels 51 entgegen.
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An
dem freien Ende des Schenkels 51 bzw. 52 sind über die
Gelenke 55, 56 die Lenker 53, 54 angeschlossen.
Die Schwenkachsen der Gelenke 55, 56 sind dabei
jeweils parallel zu den Schwenkachsen der Schwenkantriebe 48, 49 sowie
parallel zueinander. Die Lenker 53, 54 werden
aktiv geschwenkt. Dazu dienen Schwenkantriebe 84, 85 z.B.
in Form von Elektromotoren (Servomotoren), die mit den Lenkern 53, 54 über ein
Zugmittelgetriebe verbunden sind. Vorzugsweise sind die Schwenkantriebe 84, 85 in
der Nähe
des Schwenkzentrums der Schenkel 51, 52 angeordnet.
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An
den freien Enden der Lenker 53, 54 ist der Querträger 37 gehalten.
Dazu dienen Lagereinrichtungen 86, 87, die eine
Verdrehung des Querträgers 37 um
seine Längsachse
gestatten. Diese Längsachse
ist im Wesentlichen parallel zu den Schwenkachsen der Gelenke 55, 56 sowie
der Schwenkantriebe 48, 49 orientiert. Der Querträger 37 ist
mit seinen Enden vorzugsweise in Kupplungen 88, 89 gehalten und
drehfest mit diesen verbunden. Die durch die Lagereinrichtungen 86, 87 drehbar
gelagerten Kupplungen sind beispielsweise durch Servomotoren drehbar,
von denen in 9 nur der Servomotor 91 veranschaulicht
ist. Dieser ist neben dem Schwenkantrieb 84 angeordnet
und über
ein Zugmittelgetriebe 92 oder eine anderweitige Kraftübertragungseinrichtung
mit der Kupplung 86 und somit mit dem Querträger 37 verbunden.
Die andere Kupplung 87 kann frei drehbar gelagert sein.
Lediglich bedarfsweise kann auch diese mit einem Servomotor verbunden
sein.
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Die
Lagereinrichtungen 86, 87 können reine radiale Lager sein.
Es ist jedoch auch möglich,
diese als Pendellager auszubilden, die eine gewisse Taumelbewegung
ihrer Drehachse gestatten. Dies eröffnet zusätzliche Freiheitsgrade hinsichtlich
der Positionierung der Werkstücke,
weil durch entsprechende Ansteuerung der Antriebseinrichtungen 43, 44 nicht nur
ein Paralleltransfer der Werkstücke
sondern auch ein Orientieren derselben ermöglicht wird. Unabhängig davon
benötigt
jede Antriebseinrichtung 43, 44 lediglich drei
Gelenke, was nicht nur eine konstruktive Vereinfachung gegenüber herkömmlichen
Transfereinrichtungen sondern auch eine wesentliche Verbesserung
hinsichtlich der Positioniergenauigkeit bedingt.
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Die
verschiedenen Arbeitspositionen der Transfereinheiten 29c gehen
aus 11 hervor. Während
der erforderliche Vertikalhub bei den Transfereinheiten 29, 29a, 29b auf
den in der Transferkurve enthaltenen Hebehub beschränkt hat,
muss bei der Transfereinheit gemäß 8 bis 11 ein
zusätzlicher
Hub durchlaufen werden, um das Werkstück auf eine im Wesentlichen
geraden Bahn von dem Werkzeug 23 zu dem Werkzeug 24 zu
führen. Die
von den Hubantrieben 64, 65 aufgebrachte Leistung
wird in Transportleistung umgesetzt. Das Heben der Schlitten 61, 62 regt,
wenn die Gelenkkette gemäß 9 oder 11 von
links nach rechts schwenkt, deren Vertikalbewegung wie das Schwingen
eines Pendels an. Damit werden sowohl die Schwenkantriebe 48, 49 als
auch die Schwenkantriebe 84, 85 energetisch unterstützt. Die
Hubantriebe 64, 65 sind ortsfest angeordnet und
können
deshalb sehr leistungsstark ausgebildet werden, ohne die Dynamik
des Antriebs zu verschlechtern.
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Des
Weiteren ist mit lediglich drei Gelenken in jeder Gelenkkette bzw.
drei Drehachsen eine Werkstückorientierung
um die Querträgerachse möglich, wodurch
Zwischenablagen entfallen können.
Lassen die Lagereinrichtungen 86, 87 zusätzlich Taumelbewegungen
zu, ist eine vollständige
Werkstückorientierung
möglich.
Die Werkstücke
können dann
um Längsachse
und Hochachse geschwenkt werden. Dies gilt zumindest dann wenn die
beiden Hubantriebe 64, 65 unabhängig voneinander
angesteuert werden können.
Soll von dieser Möglichkeit kein
Gebrauch gemacht werden können
die Hubantriebe 64, 65 und die Schwenkantriebe 48, 49 auch zusammengefasst
werden.
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Für die Gestaltung
der Bewegungskurve sind, wie 11 zeigt,
Freiheitsgrade vorhanden. Dies ergibt sich daraus, dass ein und
derselbe Bahnpunkt durch verschiedene Stellungen der Gelenkkette
erreichbar ist. Dies eröffnet
den Freiheitsgrad die aufzubringende Antriebsleistung (Beschleunigungs- und Bremsleistung)
durch Gestaltung der Bewegungskurve der Gelenkkette (bei vorgegebener Transferkurve)
geeignet auf die vorhandenen Schwenkantriebe zu verteilen. Ein und
dieselbe Transferkurve kann mit unterschiedlichen Stellbewegungen
der Gelenkantriebe und des Hubantriebs erzielt werden. Dies eröffnet den
Weg zum geschwindigkeitsoptimierten Transfer.
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Es
ist vorteilhaft, dass die Gelenke keiner Knickbelastung unterliegen.
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Eine
Transferpresse ist mit einer Transfereinrichtung versehen, deren
Transfereinheiten Querträger 37 aufweisen,
deren Länge
kürzer
ist als die Breite eines Werkzeugs. Die Transfereinheiten 29 bis 32 sind
vollständig
zwischen den Bearbeitungsstationen angeordnet und weisen keine sich
seitlich neben die Werkzeuge erstreckenden Elemente auf. Somit kann die
volle von den Pressenständern überspannte
Breite für
die Werkzeuge genutzt werden. Außerdem können Werkzeuge zur Anwendung
kommen, die zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug wirksame Führungen,
insbesondere im seitlichen Bereich, aufweisen. Das Werkstückhandling
erfolgt allein durch von den Werkzeugen freigegebene in und gegen
die Transportrichtung weisende Öffnungen,
wobei sich kein Element der Transfereinrichtung über die seitlichen Begrenzungen
der Werkzeuge hinaus erstreckt. Vorzugsweise sind die Querträger 37 nicht an
ihren Enden 38, 39 sondern in davon beabstandeten
Stellen 57, 58 von ihren Transfereinheiten 29 bis 32 getragen,
was eine erhöhte
Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht.