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Titel der Erfindung
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Mechanische Greifervorschubeinrichtung für starr verkettete Fertigungsstraßen
Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine mechanische Greifervorschubeinrichtung
für starr verkettete Fertigungsstraßen, hauptsächlich für den Transport und das
Positionieren von rotationssyimnetrischen Werkstücken in Uniformstraßen mit integrierten
Pressen, vertikalen Fließdrückmaschinen und anderen Maschinen zur Formung von Werkstücken.
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Charakteristik -der bekannten technischen Löungen Es ist eine Vielzahl
unterschiedlicher Bauarten von Greifervorschubeinrichtungen bereits bekannt. Die
bekannten Ausführungsformen der starr verketteten Bauarten weisen einige charaktent
stische Merkmale auf, wie z.B. die paarweise und symmetrisch zur Transportachse
angeordneten Greiferschienen, die eine Doppelfunktion zu erfüllen haben. Einmal
sind auf ihnen die Greiferelemente fixiert, die die Arretierung der Werkstücke für
die- Zeit des Transportes und in ihren vorgesehenen Positionen bewerkstelligen,
zum anderen dienen die Greiferschienen zur Übertragung des Bewegungsablaufes und
damit der Bewegungsenergie auf die Vlerkstücke.
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Diese bekannten Bauarten weisen in ihrer -praktischen Realisierung
auf Grund ihrer unterschiedlichen Funktionsprinzipien wenig gemeinsame, aber spezifische
und sehr schwerwiegende Nachteile auf. Bei allen bekannten Bauformensind der universellen
Anwendbarkeit durch die begrenzt mögliche Anzahl von Transportschritten, die wiederum
durch die Verformung der Übertragungsglieder bedingt ist, objektive Grenzen -gesetzt.
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Darin t kann die Zahl der Bearbeitungsstationen nicht immer optimal
der FertigungsauSgabe angepaßt werden. Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten
Ausführungsformen ist die-aufwendige Umrüstbarkeit der gesamten Greifervorschubeinrichtung
auf ein anderes zu fertigendes Werkstücksortiment. Hierbei wirken sich technische
Kompromisse, die mit dem Ziel eingegangen worden sind, bereits bekannte Nachteile
zu beseitigen, besonders negativ aus, wie z.B. komplizierte zwangslaufgesteuerte
Bewegungsabläufe zur Einsparung von Antriebselementen.
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Alle Nachteile, die in Verbindung mit ihrem Einfluß auf die Umrüstbarkeit
zu nennen sind, wirken damit auch direkt auf den Auslastungsfaktor einer Fertigungsstraße.
So erhöht das Auswechaeln aller Greiferelemente der gesamten Anlage bei einem Wechsel
des Teilsortiments den Anteil an manuellen Arbeiten, der wiederum direkt die Umrüstzeit
der Pertigungsstraße negativ beeinflußt und deren Produktivität senkt. Ein weiterer
entscheidender Nachteil von Anlagen bekannter Bauart ist die Tatsache, daß sich
der Kompliziertheitsgrad ihrer Kinematik indirekt proportional zur erreichbaren
Vorscliubgeschwindigkeit verhält.
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Ziel der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten
Nachteile der bekannten Anordnungen möglichst weitgehend zu beseitigen. Zur Loung
dieser Aufgabe ist durch die Erfindung eine mechanische Greifervorschubeinrichtung
geschaffen en worden, bei der zwei in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnete
Greiferschienen durchgehend alle zu verkettenden Bearbeitungsstationen einer Fertiguugsstraße
verbinden. Diese in einem bestimmten Abstandsmaß demontierbar gestalteten Greiferschienen
dienen der Aufnahme der Greiferelemente und zur Einleitung der Vorschubbewegung
auf die zu transportierenden ;.erkstücke.
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Durch diese Segmentbauweise und eine geeignete Zustellkinematik ist
es möglich, die Anzahl der Bearbeitungsstationen einer Fertigungsstraße zu variieren
und den technologischen Erf ordernissen optimal anzupassen. Damit wird den Porderungen
der universtellen Einsetzbarkeit Rechnung getragen und der bisher aufgetretene Nachteil
der beschränkten Anzahl von Transportschritten weitgehend beseitigt.
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Durch die Erfindung würde die Möglichkeit geschaffen, die Anzahl der
Verstellmechanismen auf ein vertretbares Minimum zu senken, um eine schnellere Umrüstung
der Pertigungsstraße auf eine neue Werkstückgröße zu ermöglichen.
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Die WerkzeugvIechselzeit wird durch die Erfindung wesentlich verkürzt,
da die gesamte Greifervorschubeinrichtung für die volle Zeit des Werkzeugwechsels
im montierten Zustand verbleibt. Das wird durch den Umstand realisiert, daß die
Werkzeugteile der Bearbeitungsstationen oberhalb bzw. unterhalb der Greifervorschubeinrichtung
gewechselt werden.
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Darlegung des Wesens der Erfindung Bei den Ausführungsformen bekannter
Bauart werden zur Über~ tragung der Bewegungsenergie auf die Greiferschienen und
für die radiale Zustellung der.Werkstückhalter translatorische und rotatorische
Bewegungen angewendet. Dabei treten diese Bewegungsformen einzeln oder in verschiedenen
Kombinationen auf.
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Bei den bekannten Bauformen von Greifervorschubeinrichtungen werden
die beiden Hauptbewegungen, die im folgenden als Spann-bzw. Transportbewegung bezeichnet
werden, ausschließlich translatorisch ausgeführt. Ein wesentlicher Nachteil dieser
Bauform liegt in der Tatsache begnindet, daß hierbei mehrere Antriebselemente vollkommen
synchronisiert ihre Bewegungen ausführen müssen. Unter der Voraussetzung, daß folgende
Bedingungen angenommen werden, wie durchgehende, längs und quer zur Transportachse
bewegte Greiferschienen und eine höchstmögliche Anzahl von 5'ransportschrittens
treten bei hauptsächlicher Betrachtung der Spannbewegung unerwünschte Spannungszustände
in den Übertragungsgliedern und Ungenauigkeiten im Arbeitsablauf auf, wenn eine
mangelhafte Synchronisation der Arbeitseleniente auftritt.
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Deshalb muß bei dieser Bauform die Zahl der TranspoMtschritte beschränkt
bleiben.
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Werden rotatorische Bewegungen zur Übertragung von Spann- bzw.
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Transportbewegungen angewendet, dann sind die Abmessungen der dafür
vorgesehenen Bauelemente, wie Wellen, durch deren vorhandene Torsionssteifigkeit
objektiv vorgegeben.
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Diese Nachteile bekannter Bauarten werden erfindungsgemäß dadurch
weitgehend ausgeschaltet, daß die Greiferschienen und die Ubertragungselemente folgegeschaltete,
aber richtungsgleiche
tx slatorische Bewegungen ausführen. Dabei
dominieren bei der Belastung der Übertragungselemente die Komponenten von Zug-oder
Druckspannungen 5 was die mögliche Anzahl von Transportschritten wesentlich erhöht.
Die Anzahl der Antriebselemente wurde auf eine Mindestzahl reduziert. Das wurde
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß alle Greiferelemente als Winkelhebel ausgebildet
sind, deren :Drehpunkte in einem bestimmten vorzugebenden Abstandsmaß fest auf den
Greiferschienen symmetrisch zur Transport achse angeordnet sind, während ein Hebelende
das Greiferprisma aufnimmt. Das andere Hebelende ist als Anlenkpunift ausgeführt.
Alle Greiferelemente einer Greiferschiene werden an ihren Anlenkpunkten durch eine
Stange formschlüssig miteinander und durch diese mit dem endseitig sich auf der
Greiferschiene befindlichen Antriebselement verbunden. Diese Stangen, im folgenden
als Schubstangen bezeichnet, sind im gleichen Abstandsmaß wie die Greiferschienen
mit lösbaren- Fügeverbindungen versehen. Das Hebelverhältnis der Greiferelemente
wurde erfindungsgemäß so gewählt, daß bei relativ kleinen Vorschubwegen der auf
den Greiferschienen befindlichen Antriebselemejite durch die Greiferelemente große
Zustellbereiche in kürzester Zeit überstrichen werden.
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Die Anwendung dieser genannten Querhubkinematik in Form von symmetrisch
zur Transportachse angeordneten Greiferschienen mit oben liegenden Schubstangen
und daran angelenkten Winkelhebeln gestattet es, eine optimale Zahl von Bearbeitungsstationen
zu einem Fertigungsabschnitt starr zu verketten.
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Bedingt durch die zwanglaufgesteuerten Winkelhebel und durch dieminimale
Anzahl von Antriebselementen wurde auch die Anzahl der Verstellmechanismen verkleinert,
was erhebliche Zeiteinsparungen bei der Umrüstung mit sich bringt und die Funktionssicherheit
erhöht.
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Während der gesamten Bewegung der Greiferprismen verbleiben diese
durch eine Strebe paarweise parallel zueinander. Die beweglichen Elemente, wie Greiferelement
und Strebe, bilden ein Gelenkviereck mit zwei ortsfesten und zwei ortsveränderlichen
Gelenkpunkten.
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-Ausführungsbeispiel Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der
Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
erläutert. Es zeigt: Figur I die Darstellung der Antriebssektion der Greifervorschubeinrichtung
Figur II das Antriebs-aggregat für den Transferschritt Figur III einen Schnitt durch
das Antriebsaggregat Figur IV die Darstellung des Querhubantriebes Figur.V die teilweise
Seitenansicht einer Transportsektion der Greifervorschubeinrichtung mit lokaler
Querhubverstellungsmöglichkeit Figur VI die teilweise Darstellung einer Transpoftsektion
mit lokaler Querhubverstellmöglichkeit In Figur 1 ist die Antriebssektion der mechanischen
Greifervorschubeinrichtung dargestellt, die in Verbindung mit einer notwendigen
Zahl weiterer Transportsektionen zum Weiterbefördern und Positionieren von vornehmlich
rotationssymmetrischen Werkstücken in und zwischen Fressen, vertikalen Drückmaschinen
sowie anderen Maschinen zur Formung geeignet ist.
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Gemäß der Zeichnung gehören zu den Baugruppen der Antriebssektion
zwei Greiferschienen 1, die durch einen konstanten Querabstand zueinander in Greiferschienenführungen
19 rollend oder gleitend parallel zueinander geführt werden und in Richtung ihrer
gemeinsamen Symmetrieachse einen Verschiebe-Freiheitsgrad besitzen. Oberhalb der
Greiferschienen 1 sind auf jeder mittig und in einem bestimmten, ebenfalls konstanten
Abstand zueinander Schubstangen 2 angeordnet. Greiferschienen 1 und Sclubstangen
2 können an den Trennstellen 11 in Segmente verschiedener Längen maße demontiert
werden.
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Als Antriebseinheit dient ein Säulenführungsgestell 12 mit angeflanschtem
Hauptantriebszylinder 4 und axial verschiebbaren, buchsengeführten Vorschubschlitten
11. Hauptantriebszylinder 4 und Vorschubschlitten 11 sind kraftschlüssig miteinander
verbunden. Die Kraft- und Bewegungsübertragung vom Vorschubschlitten 11 auf die
Greifersçtieuen~1 i erfolgt über eine lösbare
Ve-.;~ndung 23 Um
den Transferschritt genau begrenzen zu können, ist achsparallel ZUm Hauptantriebszylinder
4 und symmetrisch zum Säulenführungsgestell 12 ein verstellbarer Transferschrittbegrenzungsanschlag
7 vorgesehen. Die Schubstangen 2 werden durch eine Buchsenfubrung9 in ihrer Lage
bestimmt.
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In Figur II wird der Antrieb der mechanischen Greifervorschubeinrichtung
einzeln dargestellt . Zur Regelung des Hauptantriebszylinders 4 wird eine Meßeinrichtung
verwendet, bei der ein rotatorisches Meßsystem 15 die Geschwindigkeitsmessung übernimmt.
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An der Figur III wird eine Schnittdarstellung durch das Antriebsaggregat
gezeigt. Durch die Greiferschienenaufnahmen 16 werden die Greiferschienen 1 aller
Sektionen mit dem Antriebsaggregat verbunden. Das Steuerelement 17 dient der notwendigen
Signalgebung sowohl für die mechanische Greifervorrichtung als auch zur Aussteuerung
der starr verketteten Maschinen. Die vorgesehene Meßspindel 18 zum Antrieb des rotatorischen
Meßsystems 15 kann als Kugelspindel ausgeführt sein. Es besteht jedoch ebenfalls
die Möglichkeit, andere Meßsysteme zu integrieren.
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Figur IV stellt den Querhubantrieb und damit den Antrieb zur Erzeugung
der Spannbewegung dar, Die Einleitung der Spannkraft und Zustellbewegung erfolgt
axial und synchron auf jeder Greiferschiene 1 über die Schubstangen 2 bis zum Erreichen
der voreingestellten Endstellung des Querhubanschlages 2 durch die auf den Greiferschienen
1 befindlichen Querhubzylinder 5. Als Anschlaggegenstück dient der Anschlagbock
25, der auf der Greiferschiene 1 fixiert ist.
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Figur V zeigt die Seitenansicht einer Transportsektion. Die Schubstangen
2 werden in bestimmten, veränderbaren Abständen durch die auf den Greiferschienen
1 befestigten Schubstangensicherungen 9 lagegesichert.
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Das Höhenmaß der an den Greiferelementen 3 aufgehängten Greiferprismen
8 ist kleiner als das durchgängig konstante Abstandmaß zwischen Greiferschiene 1
und Schubstange 2.
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Figur VI zeigt auszugsweise aus einer Transportsektion ein komplex
wirkendes Paar von Greiferelementen 3 zur Arretierung und treiterbeförderung von
Werkstücken. Beide Greiferelemente sind symmetrisch zur Nllerkstücktransportachse
des gesamten Systems
Zur Richtungsänderung der Zustell- und Spannbewegung
werden die Greiferelemente 3 in einem bestimmten vorzugebenden Abstandsmaß auf den
Greiferschienen 1 an den Drehpunkten 21 mit einem verbleibenden Freiheitsgrad aufgenommen.
Die Einleitung d er Zustellbewegung sowie der Spannkraft der Querhubzylinder 5 auf
die Greiferelemente 3 wird durch die Schubstangen 2 über die gemeinsamen Anlenkpunkte
20 realisiert, die als Kulissenführung ausgebildet sind. Durch die symmetrische
Anordnung der Greifereleniente 3 wirken diese zangenförmig und arretieren das Werkstück
radial. Zur axialen Lagesicherung der Werkstücke dienen die ebenfalls symmetrisch
zur Transportachse ange-ordreten Gleitschienen 13. Durch Buchsen 26, in denen zwei
mit gegenläufigern Gewinde versehene Segmente der Schubstangen 2 miteinander einstellbar
verbunden werden, ist eine lokale Veränderung der Zustellung in einer oder mehreren
Bearbeitungsstationen möglich, um damit auch in ihren Außenmaßen zusätzlich durch
Umformung in einer oder mehreren Bearbeitungsstationen zu verändernde Werkstücke
ebenfalls festhalten und befördern zu körnigen.
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Die Einleitung des Transportzyklusses übernehmen die Querhubzylinder
5, die den für die radiale Zustellung benötigten, voreingestellten Längshub der
Schubstangen-2 ausführen. Dieser für jede Werkstückgröße unterschiedliche Längshub
wird in seinem Betrag und seiner Lage durch den verstellbaren Querhubbegrenzungsanschlag
6, bestehend aus einem an der Schubstange 2 antriebsseitig angebrachten Gewinde
und ldemmbarer Anschlagmutter eindeutig bestimmt.
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Während des Längshubes der Schubstangen 2 werden die an den Greiferelementen
3 befindlichen Greiferprismen 8 durch den gemeinsamen Anlenkpunkt 20 mit diesen
Schubstangen 2 um den Drehpunkt 21 auf einer Kreisbahn bis zum Wirken des Querhubanschlages
6 radial zum Werkstück zugestellt. Dabei erfolgt das axiale und radiale Lagesichern
der Werkstücke als Voraussetzung für den nachfolgend auszuführenden Transferschritt.
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Bein Transferschritt führt der Hauptantriebszylinder 4 den rasterabhängigen
und ebenfalls durch Anschlag 7 begrenzten Längshub aus. Dieser Transferbegrenzungsanschlag
7 ist ebenfalls einstellbar und besteht aus einer Gewindespindel 14 und klerninbaren
Anschlagnuittern.
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Dje Kraftübertragung auf die Greiferschiene 1 erfolgt über den Vorschubschlitten
11, der durch ein Säulenführungsgestell 12 zentriert und ge:2fihrt wird. Die Mitnahme
der Greiferschienen 1 erfolgt durch die symmetrisch auf dem Schlitten 11 befindlichen
Greiferschienenaufnahmen 16, in denen die Greiferschienen 1 durch eine Iösbare-Verbindung
23 fest verankert sind.
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Ws,hrend des Transferschrittes werden die zu befördernden Werkstücke
auf den Gleitschienen 13 längsseitig verschoben. Nach Wirken des Anschlages 7 ist
der eigentliche Vorschubstakt beendet. Die in die Bearbeitungsstationen einzugebenden
Werkstücke werden durch die paarweise wirkenden Greiferprismen 8 am Umfang reibschlüssig
gehalten, bis das maschinenseitige Zentrieren und Spannen erfolgt. Nachdem dieser
Takt abgeschlossen ist, erfolgt von der letzten diesen Takt abschließenden Maschine
das Signal für den Rückhub der Greifervorschubeinrichtung in die Wartestellung.
Der Rückhub erfolgt wie üblich während des Arbeitstaktes der Maschinen.
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Der Rückhub der Greifervorschubeinrichtung wird durch das Öffnen der
Greiferelemente 3 nach erfolgter maschinenseitiger Zentrierung eingeleitet, welches
durch das Zurückfahren der von den Querhubzylindern 5 angetriebenen Schubstangen
2 bewirkt wird.
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Bei eingenommener Wartestellung der Greiferelemente 3 sind diese in
den Zwischenraum zwischen Schubstangen 2 und Greiferschienen 1 eingeschwenkt', um
ein sicheres Vorbeifahren an den in Funktion befindlichen Werkzeugen der einzelnen
Bearbeitungsstationen zu gewährleisten.
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Nach Eingang der Rückhubmeldung der Querilubzylinder 5 erfolgt der
Rückhub des Hauptantriebszylinders4 in in Ausgangsstellung.
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Dieser Rückhub ist in seiner Lage und seinem Betrag identisch mit
dem Transferschritt und wird ebenfalls durch den Transferschrittanschlag 7 einstellbar
begrenzt.
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Bei einem Wechel der su- fertigenden Werkstiickabmessungen ist der
Werkzeugvchsel bei in den Maschinenräumen montiert verbleibender Greifervorschubeinrichtung
mit einer Werkzeugwechseleinrichtung möglichr Zur Einstellung des neuen notwendigen
Querhubs hinsichtlich seines Betrages und seiner Lage werden die auf
den
Greiferschienen 1 befestigten Querhubanschläge neu eingestellt. Da sich die Greiferprismen
8 um den Drehpunkt 21 auf einer Kreisbahn dem Werkstück radial nähern, muß bei verstellten
Querhubanschlägen 6 auch der Transferschritt in seiner Lage durch Betätigung des
Transferschrittanschlages 7 korrigiert verden, um ein einwandfreies maschinenseitiges
Zentrieren der "'erkstücke zu gewährleisten.
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Aufstellung der Bezugszeichen 1 Greiferschienen 2 Schubstangen 3 Greiferelemente-4
Hauptantriebszylinder 5 Querhubzylinder 6 -verstellbarer Querhubbegrenzungsanschlag
7 verstellbarer Transferschrittbegrenzungsanschlag 8 Greiferprisma 9 Schubstangenführung
10 Trennstelle 11 Vorschubschlitten 12 Führungsgestell 13 Gleitschienen 14 Anschlagspindel
15 rotatorisches Meßsystem 16 Greiferschienenaufnahmen 17 Steuerelement 18 I.Ießspindel
19 Greiferschienenführung 20 Anlenkpunkt der Greiferelemente 21 Drehpunkte der Greiferelemente
22 Strebe 23 Verbindung Greiferschienen mit Vorschubschlftten 24 Drehpunkt der Greiferprismen
25 Anschlagbock 26 Buchse zur lokalen Hubverstellung
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