<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf einen Manipulator für einen Giesslöffel einer Giessanlage mit einem eine Schwenkwelle für den Giesslöffel tragenden Manipulatorarm, der zumindest in einer Richtung verstellbar ist.
Zum Befüllen einer Form mit flüssigem Metall wird die Metallschmelze mit Hilfe eines Giesslöffels einem Schmelztiegel entnommen und in einen Eingussstutzen der Form eingegossen. Zu diesem Zweck wird für den Giesslöffel ein Manipulator eingesetzt, der einen Manipulatorarm mit einem Schwenkgetriebe aufweist, auf dessen Schwenkwelle der Giesslöffel befestigt ist (JP 05-115962 A). Mit Hilfe des zumindest in einer Richtung quer zur Schwenkwelle des Giesslöffels verfahrbaren Manipulatorarms lassen sich somit die für die Entnahme der Schmelze aus dem Schmelztiegel und das Giessen in die Form erforderlichen Bewegungen des Giesslöffels automatisieren, insbesondere wenn er über einen Schwenkarm auf der Schwenkwelle sitzt.
Der Giesslöffel unterliegt aber einem Verschleiss, so dass von Zeit zu Zeit ein Löffelwechsel erforderlich wird, der auch beim Einsatz unterschiedlicher Löffelformen vorgenommen werden muss. Ein solches Auswechseln eines Giesslöffels ist wegen des Gewichtes der Giesslöffel und der vergleichsweise hohen Temperaturen mit Schwierigkeiten verbunden.
Zur Anpassung an unterschiedliche Schweisserfordernisse ist es bei einer robotergeführten Schweisszange ausserdem bekannt (DE 199 54 295 A1), die Zangenarme automatisch zu wechseln.
Zu diesem Zweck weist der Grundkörper der Schweisszange einen Spannkonus auf, der mit einem entsprechenden Spannkegel des jeweiligen Zangenarms zusammenwirkt. Zum Spannen des Spannkegels im Spannkonus sind in einer umlaufenden Nut des Spannkegels Kugeln angeordnet, die durch ein Verschieben eines mit einer Schrägfläche an den Kugeln anliegenden, durch eine Feder im Spannsinn vorgespannten Spannkolbens verstellt werden. Die Anforderungen an die Auswechselbarkeit von Zangenarmen einer solchen Schweisszange sind jedoch nicht mit den für einen Giesslöffel zu erfüllenden Voraussetzungen zu vergleichen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Manipulator für einen Giesslöffel einer Giessanlage der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass ohne besonderen Konstruktionsaufwand ein Löffelwechsel einfach und rasch durchgeführt werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Giesslöffel den einen Teil und die Schwenkwelle den anderen Teil einer über eine Federrast verriegelten Steckkupplung tragen, dass für den Giesslöffel ein Löffelhalter mit einer Einhängeeinrichtung aus einerseits dem Giesslöffel und anderseits dem Löffelhalter zugehörigen Halterungsteilen vorgesehen ist, die aus wenigstens einem Tragbolzen und wenigstens einer den Tragbolzen aufnehmenden Kulisse bestehen, und dass in der anschlagbegrenzten Einhängestellung des Giesslöffels der dem Giesslöffel zugehörige Kupplungsteil eine mit der Verstellrichtung des Manipulatorarmes zusammenfallende Kupplungsrichtung aufweist, während die Kulisse der Einhängeeinrichtung zur Aufnahme des Tragbolzens dazu quer verläuft.
Das Vorsehen einer über eine Federrast verriegelten Steckkupplung zwischen der Schwenkwelle und dem Giesslöffel stellt eine wesentliche Voraussetzung für einen einfachen Löffelwechsel dar, weil die Steckkupplung durch eine gegensinnige Beaufschlagung der Kupplungsteile in Kupplungsrichtung unter Überwindung der Federkraft der Federrast geöffnet und geschlossen werden kann. Für diese gegensinnige Beaufschlagung der Kupplungsteile der Steckkupplung sind keine zusätzlichen Antriebe notwendig, wenn für den Giesslöffel ein Löffelhalter mit einer Einhängeeinrichtung für den Giesslöffel vorgesehen wird, dessen Kupplungsteil in der Einhängestellung auf dem Löffelhalter in Verstellrichtung des Manipulatorarmes ausgerichtet ist. In diesem Fall kann der Antrieb des Manipulatorarmes zur Beaufschlagung der Kupplungsteile der Steckkupplung genutzt werden.
Der der Schwenkwelle zugehörige Kupplungsteil ist ja mit dem Manipulatorarm verbunden, während der Giesslöffel auf dem Löffelhalter abgestützt ist, so dass je nach der Verstellrichtung des Manipulatorarmes die Kupplungsteile unter Überwindung der Federrast auseinandergezogen oder ineinandergesteckt werden können. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass der Giesslöffel mit Hilfe des Manipulatorarmes in die Einhängeeinrichtung eingeführt werden kann.
Zu diesem Zweck bildet die Einhängeeinrichtung einerseits dem Giesslöffel und anderseits dem Löffelhalter zugeordnete Halterungsteile, die aus wenigstens einem Tragbolzen und wenigstens einer den Tragbolzen aufnehmenden Kulisse bestehen, so dass über die Verstellung des Manipulatorarmes und die Schwenkverstellung des Giesslöffels gegenüber dem Manipulatorarm stets der Tragbolzen in die ihn aufnehmende Kulisse eingeführt werden kann.
Da der Giesslöffel mit Hilfe des in die
<Desc/Clms Page number 2>
Kulisse eingreifenden Tragbolzens der Einhängeeinrichtung in einer anschlagbegrenzten Einhängestellung gehalten werden kann, in der die Kulisse quer zur Kupplungsrichtung verläuft, ergibt sich für den Giesslöffel eine sichere Abstützung durch den in die Kulisse eingreifenden Tragbolzen zur Aufnahme der in Kupplungsrichtung wirksamen Kräfte zur Überwindung der Federrast.
Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn der dem Giesslöffel zugehörige Tragbolzen der Einhängeeinrichtung parallel zur Schwenkwelle des Giesslöffels, aber quer zur Kupplungsrichtung verläuft und wenn sich die dem Löffelhalter zugeordnete Kulisse in der Einhängestellung des Giesslöffels entlang eines Kreisbogens um die Schwenkwelle des Giesslöffels erstreckt. Mit dieser Anordnung ist sichergestellt, dass der Giesslöffel lediglich durch eine Drehung um seine Schwenkwelle in den Löffelhalter eingehängt werden kann, um dann den dem Manipulatorarm zugeordneten Kupplungsteil durch eine Verstellung des Manipulatorarmes vom Kupplungsteil des Giesslöffels abzuziehen.
Zum Ankuppeln des Giesslöffels braucht in umgekehrter Reihenfolge lediglich der Kupplungsteil des Manipulatorarmes in dessen Verstellrichtung gegen den Kupplungsteil des Giesslöffels gedrückt zu werden, bis die Federrast eingreift und die Steckkupplung verriegelt. In dieser Verriegelungsstellung kann der an den Manipulatorarm angekuppelte Giesslöffel aus der Einhängeeinrichtung des Giesslöffels um seine Schwenkwelle ausgeschwenkt werden.
Um eine verdrehungssichere, formschlüssige Verbindung zwischen dem Giesslöffel und der Schwenkwelle sicherzustellen, kann der dem Giesslöffel zugehörige Kupplungsteil aus einem Steckansatz in Form eines Pyramidenstumpfes bestehen, der in eine pyramidenstumpfförmige Steckaufnahme des anderen Kupplungsteiles eingreift, der im Bereich der Pyramidenseiten federbelastete Kugeln aufweist, die in eine im Querschnitt keilförmige Umfangsnut des Steckansatzes eingreifen. Die Pyramidenform des Steckansatzes und der zugehörigen Steckaufnahme des anderen Kupplungsteiles verhindert eine Drehverstellung des Giesslöffels um die Kupplungsachse.
Die im Querschnitt keilförmige Umfangsnut zur Aufnahme von federbelasteten Rastkugeln bedingt bei einer entsprechenden Ausgestaltung im geschlossenen Zustand der Kupplung, dass der Steckansatz über die federbelasteten Kugeln in die Steckaufnahme eingedrückt wird, um einen spielfreien Formschluss zwischen den Kupplungsteilen zu gewährleisten. Beim Lösen der Kupplungsteile wirkt die Wand der keilförmigen Umfangsnut als Anlauffläche für die Kugeln, die somit entlang dieser Keilfläche gegen ihre Belastungsfedern zurückgedrängt werden.
Wie bereits ausgeführt wurde, bedarf es für eine stabile Einhängestellung des Giesslöffels eines Anschlages für den Giesslöffel, der über die Halterungsteile in dem Löffelhalter aufgehängt ist.
Dieser Anschlag kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass die Halterungsteile der Einhängeeinrichtung zwischen dem Giesslöffel und dem Löffelhalter wenigstens einen Anschlagbolzen und eine den Anschlagbolzen aufnehmende Kulisse aufweisen, so dass der beim Einhängen des Giesslöffels in die Einhängeeinrichtung in die Kulisse eingreifende Anschlagbolzen mit dem Kulissenende als Gegenanschlag zusammenwirkt.
Da bei einem Löffelwechsel nicht nur der benützte Giesslöffel vom Manipulatorarm abgezogen, sondern auch ein neuer Giesslöffel auf den Manipulatorarm aufgesteckt werden muss, empfiehlt es sich, den Löffelhalter mit wenigstens zwei Einhängeeinrichtungen für je einen Giesslöffel auszustatten. Bei einer solchen Ausbildung des Löffelhalters kann der neu aufzusteckende Giesslöffel bereits in eine Einhängeeinrichtung des Löffelhalters eingehängt werden, bevor der auszutauschende Giesslöffel abgezogen wird, um nach dem Einhängen des auszuwechselnden Giesslöffels in die andere Einhängeeinrichtung den neuen Giesslöffel unmittelbar übernehmen zu können.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Manipulator für einen Giesslöffel einer Giessanlage in einer vereinfachten Seitenansicht,
Fig. 2 den in einen Löffelhalter eingehängten Giesslöffel nach dem Lösen der Steckkupplung in einer Seitenansicht in einem grösseren Massstab,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den in den Löffelhalter eingehängten Giesslöffel in einem grösseren
Massstab und
Fig. 4 einen Axialschnitt durch die Steckkupplung in einem grösseren Massstab.
Der dargestellte Manipulator für einen Giesslöffel 1 weist ein Gestell 2 mit einer Führungsbahn 3 für einen Längsschlitten 4 auf, auf dem ein Querschlitten 5 verschiebbar gelagert ist. Auf dem Querschlitten 5 ist ein Manipulatorarm 6 der Höhe nach verstellbar angeordnet. Am unteren Ende
<Desc/Clms Page number 3>
dieses Manipulatorarmes 6 ist ein Schwenkgetriebe 7 mit einer Schwenkwelle 8 vorgesehen, auf der ein Tragarm 9 für den Giesslöffel 1 sitzt. Zum Anschliessen des Giesslöffels 1 an den Tragarm 9 dient eine Steckkupplung 10, wie sie in der Fig. 4 näher dargestellt ist.
Diese Steckkupplung 10 besteht aus zwei Kupplungsteilen 11 und 12, von denen der als Steckansatz in Form eines Pyramidenstumpfes ausgebildete Kupplungsteil 11 dem Giesslöffel 1 zugeordnet ist, während der andere Kupplungsteil 12 in Form einer pyramidenförmigen Steckaufnahme am Tragarm 9 festgeschraubt ist. Zur Verriegelung der formschlüssig ineinandergreifenden Kupplungsteile 11 und 12 dient eine Federrast 13, die aus über Tellerfederpakete 14 beaufschlagten Kugeln 15 bestehen, die auf jeder Pyramidenseite in eine keilförmige Umfangsnut 16 des den Steckansatz bildenden Kupplungsteiles 11eingreifen.
Dem Gestell 2 ist ein gesonderter Löffelhalter 17 zugeordnet, der eine Einhängeeinrichtung 18 mit einerseits dem Löffelhalter 17 und anderseits dem Giesslöffel 1 zugeordneten Halterungsteilen aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der dem Löffelhalter 17 zugehörige Halterungsteil eine Kulisse 19 zur Aufnahme eines Tragbolzens 20, der als Halterungsteil des Giesslöffels 1 dient. Um den über den Tragbolzen 20 in die Kulisse 19 eingehängten Giesslöffel 1 gegen- über einer Pendelbewegung abzustützen, ist dem Giesslöffel 1 ein Anschlagbolzen 21 zugeordnet, der mit einer Kulisse 22 zusammenwirkt, die in der Einhängestellung nach der Fig. 2 mit ihrem geschlossenen Ende einen Gegenanschlag für den Anschlagbolzen 21 bildet.
Zum Wechseln eines Giesslöffels 1 wird der Giesslöffel 1 zunächst aus der in vollen Linien dargestellten Arbeitsstellung um die Schwenkwelle 8 in die strichpunktiert eingezeichnete Zwischenlage nach unten verschwenkt und gegen den Löffelhalter 17 abgesenkt. Da sich in dieser Übergabestellung die Kulissen 19 und 20 entlang von zur Schwenkwelle 8 konzentrischen Kreisbögen erstrecken, kann der Giesslöffel 1 durch ein Zurückschwenken aus der strichpunktiert eingezeichneten Zwischenlage in die Einhängestellung verschwenkt werden, wie dies durch den Pfeil 23 angedeutet ist.
In dieser Einhängestellung verläuft die Achse der Steckkupplung 10 in Hubrichtung des Manipulatorarmes 6, also in dessen Verstellrichtung, so dass beim Anheben des Manipulatorarmes 6 die Steckkupplung 10 gelöst wird, indem der Kupplungsteil 12 vom Steckansatz des Kupplungsteiles 11 abgezogen wird, und zwar unter Überwindung der Federrast 13, weil die federbelasteten Kugeln 15 durch die Keilflächen der Umfangsnut 16 aus der Umfangsnut gegen die Kraft der Federpakete 14 herausgedrückt werden. Der Giesslöffel 1 wird über den in der Kulisse 19 gehaltenen Tragbolzen 20 gegen eine Mitnahme abgestützt, wie dies in der Fig. 4 strichpunktiert angedeutet ist. In der Fig. 2 ist die Stellung des Manipulatorarmes 6 unmittelbar nach dem Lösen der Steckkupplung dargestellt.
Zum Aufnehmen eines neuen Giesslöffels, der in eine parallele Einhängeeinrichtung 18 eingehängt werden kann, braucht lediglich der Manipulatorarm 6 mit dem in der Verstellrichtung des Hubarmes 6 ausgerichteten Kupplungsteil 12 aus der in der Fig. 2 dargestellten Stellung gegen den Löffel 1 abgesenkt zu werden, um die beiden Kupplungsteile 11 und 12 zusammenzustecken, bis der den Steckansatz bildende Kupplungsteil 11unter Überwindung der Federkraft der Federpakete 14 in die Raststellung der Federrast 13 gelangt, in der die Kugeln 15 in die Umfangsnut 16 eingreifen.
Nach dem Ankuppeln des Giesslöffels 1 an den Tragarm 9 kann der Giesslöffel 1 um die Schwenkwelle 8 des Schwenkgetriebes 7 zunächst aus der Einhängeeinrichtung 18 in die Zwischenstellung nach der Fig. 1 ausgeschwenkt werden, um anschliessend bei angehobenem Manipulatorarm 6 in die Arbeitsstellung nach oben geschwenkt zu werden. Es zeigt sich somit, dass zum Löffelwechsel keine zusätzlichen Antriebe erforderlich sind, weil die zum Lösen und Schliessen der Steckkupplung 10 erforderlichen Kräfte und Bewegungen über den Manipulatorarm 6 selbst aufgebracht bzw. durchgeführt werden können.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.