Einrichtung zur Zufuhr von Werkstücken an eine Arbeitsstation
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zufuhr von Werkstücken an eine Arbeitsstation, bestehend aus einem Vorratsbehälter, einem an diesen angeschlossenen Magazin und einer Vorrichtung zum selbsttätigen Laden des Magazins mit in dem Vorratsbehälter eingefüllten Werkstücken, wobei der Vorratsbehälter und der Magazinkanal mit Flüssigkeit gefüllt sind.
Es sind verschiedene Einrichtungen dieser Art bekannt. Einige Beispiele sind aus den schweizerischen Patentschriften Nr. 271 187, 293 501 und 365 602 ersichtlich. Mit allen dieser Einrichtungen war es bis jetzt nur das Laden von sehr kleinen Werkstücken möglich.
Es ist daher der Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, mit welcher auch Werkstücke mit grösseren Abmessungen, insbesondere solche, die eine langgestreckte Form haben, geladen werden können.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ladevorrichtung wenigstens zwei pneumatisch oder hydraulisch gesteuerte und betätigte, mit dem Vorratsbehälter und dem Magazinkanal über Leitungen verbundene Zylinder aufweist, um der Flüssigkeit im Vorratsbehälter und im Magazinkanal eine Hin- und Herbewegung zu verleihen, so dass die Werkstücke während ihres Durchganges durch den Magazinkanal eine Hin- und Herbewegung in Durchgangsrichtung ausführen.
Es werden nun Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiligenden Zeichnun- gen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht einer Vorrichtung
Fig. 2 einen Grundriss der Vorrichtung nach Fig. 1
Fig. 3 einen Seitenriss der Vorrichtung nach Fig. 1
Fig. 4 ein Schema eines Teiles der Vorrichtung nach Fig. 1
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Magazin mit einem in demselben eingesetzten langen Werkstück,
Fig. 6 eine Seitenansicht der einen Magazinhälfte von der Richtung A-A in Fig. 5,
Fig. 7 einen Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 8 eine Ansicht eines Werkstückes,
Fig. 9 eine Ansicht eines anderen Ausführungsbeispieles, bei welchem die Vorrichtung nach Fig. 1 mit einem Zusatzvorratsbehälter versehen ist,
Fig. 10 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispieles nach Fig. 9,
Fig.
11 und 11a einen Schnitt und einen Grundriss eines Vorratsbehäiters mit Magazin,
Fig. 12 und 12a einen Schnitt und einen Grundriss eines anderen Vorratsbehälters mit Magazin und
Fig. 13 und 13a einen Schnitt und einen Grundriss eines weiteren Vorratsbehälters mit Magazin und mit aufgesetztem Deckel.
Wie aus den Fig. 1-3 ersichtlich, besteht die Vorrichtung aus einem Gehäuse 1, in welchem ein Vorratsbehälter 2 ausgedreht ist. Auch die verschiedenen anderen Bestandteile der Vorrichtung sind durch verschiedene Bohrungen und Ausnehmungen im Gehäusekörper gebildet. Ein aus zwei Teilen bestehendes Magazin 3 (siehe auch Fig. 5 und 6) ist am unteren Ende des Vorratsbehälters 2 angeschraubt. Das Gehäuse 1 ist mit einer Deckplatte 4 versehen, in welcher die Einfüllöffnung 5 des Vorratsbehälters 2 ausgebildet ist. Die Einfüllöffnung 5 kann mittels eines auf dieselbe aufsetzbaren Deckels 6 dicht abgeschlossen werden. Der Vorratsbehälter 2 ist über in der Deckplatte 4 und im Gehäuse 1 gebildete Leitungen 7, 8, 9, 10 und über ein Sperrventil 11 mit dem Kühlölkreislauf der die Werkstücke bearbeitenden Maschine (nicht gezeigt) verbunden.
In der Leitung 9 ist ein federbelastetes Überdrnckventil 12 angeordnet, durch welches im Falle eines zu grossen Druckes im System das Öl über eine Schlauchtülle 13 nach aussen abgelassen werden kann. Zum Laden des Magazins 3 mit Werkstücken sind vier pneumatisch gesteuerte und betätigte, senk recht stehende Zylinder 14, 15, 16, 17 im Gehäuse 1 angeordnet, deren Funktion und Arbeitsweise später beschrieben wird. Der Kolben jedes Zylinders liegt auf einer am unteren Ende des Zylinders abgestützten Feder auf.
Die Federn sind so dimensioniert, dass sie die Kolben, wenn diese entlastet sind, in ihren mittleren Stellungen halten können. Die Oberseite jedes Zylinders ist mit einer pneumatischen Steuerung verbunden, während die Unterseite jedes Zylinders mit dem Arbeitsmedium, d. h. mit Öl gefüllt und mit dem Vorratsbehälter 2, bzw. mit dem Magazin 3 verbunden ist. Die pneumatische Steuerung der Zylinder besteht aus zwei Sperrventilen 18, 19, die einerseits über eine gemeinsame Leitung 20 und über eine Schlauchtülle 21 mit einer Druckluftquelle (nicht gezeigt) verbunden sind.
Anderseits ist jedes der Ventile 18, 19 mit einem 5 Weg-Steuerventil 22, 23 verbunden. Die beiden Steuerventile 22, 23 sind gleich aufgebaut. Der Aufbau eines solchen Ventiles ist in der schweizerischen Patentschrift Nr. 458 860 beschrieben und wird daher hiermit nicht weiter erläutert. Das Steuerventil 22 ist einerseits über eine Leitung 24 mit dem Sperrventil 18, anderseits über eine Leitung 25 mit dem Zylinder 14 über eine Leitung 26 mit dem Zylinder 15 verbunden.
Das Steuerventil 23 ist einerseits über eine Leitung 27 mit dem Sperrventil 19, anderseits über eine Leitung 28 mit dem Zylinder 16 und über eine Leitung 29 mit dem Zylinder 17 verbunden.
Der Zylinder 14 ist anderseits über eine Leitung 30 mit dem Magazin 3 verbunden, während der Zylinder 15 über eine Leitung 31 und über die Leitung 7 mit dem Vorratsbehälter 2 verbunden ist. Die Unterseite des Zylinders 16 ist über eine Zufuhrleitung 32 und über eine Rückfuhrleitung 33 mit dem Vorratsbehälter 2 verbunden. In beiden Leitungen 32, 33 ist je ein Rückschlagventil 34 bzw. 35 angeordnet, wobei die beiden Rückschlagventile in entgegengesetzten Strömungsrichtungen öffnen. Analog ist die Unterseite des Zylinders 17 über eine Zufuhrleitung 36 und über eine in die Leitung 7 mündende Rückfuhrleitung 37 mit dem Vorratsbehälter verbunden, wobei auch hier in jeder Leitung ein Rückschlagventil 38 bzw. 39 angeordnet sind. Die beiden Rückschlagventile 38, 39 arbeiten auch hier in entegegengesetzten Richtungen.
Es wird nun die Arbeitsweise der Ladevorrichtung beschrieben. Nachdem der Vorratsbehälter 2 mit Werkstücken gefüllt wurde, wird der Deckel 6 aufgesetzt und die Einfüllöffnung 5 wird damit verschlossen.
Danach wird dasSperrventilll aufgemacht und derVorratsbehälter 2, das Magazin 3 sowie die mit diesen verbundenen Leitungen (7, 8, 9, 10, 30, 31, 32, 33, 36, 37) und Zylinder (14, 15, 16, 17) mit Öl gefüllt. Falls der Öldruck in diesem System den zulässigen Wert überschreiten wird, spricht das Überdruckventil 12 an und das Öl wird nach aussen abgelassen bis die Federkraft der Feder des Überdruckventils die Öldruckkraft übersteigt und das Ventil wieder geschlossen wird. Da während des Betriebes die Entnahme der Werkstücke aus dem Magazin 3 stets mit einem kleinen Ölverlust verbunden ist, bleibt das Sperrventil 11 immer soweit geöffnet, dass dieser Ölverlust dauernd kompensiert wird.
Das Laden des Magazins 3 mit Werkstücken wird in erster Linie mittels der Zylinder 14, 15 durchgeführt. Der Ladevorgang wird nun anhand des in Fig. 4 dargestellten Schemas erläutert. Die Schlauchtülle 21 wird an der Druckluftquelle (nicht gezeigt) angeschlossen und das Sperrventil 18 wird geöffnet. Der Steuerkolben des 5-Weg-Steuerventils 22 befindet sich in der Endlage, bei welcher die Druckluft über die Leitung 25 in den Zylinder 14 strömt. In der Leitung 25 ist ein einstellbares Ventil 41 angeordnet, durch welches die zum Aufbau des zur Betätigung des Kolbens 43 des Zylinders 14 notwendigen Druckes, d. h. die Druckkraft, die die Federkraft der Feder 44 übersteigt und den Kolben 43 nach unten drückt, erforderliche Zeitdauer gesteuert werden kann. Die Druckluft drückt nun den Kolben 43 des Zylinders 14 nach unten bis der erstere seine untere Endstellung erreicht.
Das im Zylinder 14 befindliche Öl wird über die Leitung 30 in das Magazin 3 und von hier in den Vorratsbehälter 2 gedrückt. Dabei werden die auf den Eintritt des Magazinkanals 40 nicht richtig liegenden und dadurch den Kanal 40 versperrenden Werkstücke in den Vorratsbehälter 2 zurückgestossen. Da das ganze System mit Öl gefüllt ist, wird die aus dem Zylinder 14 verdrängte Ölmenge über den Vorratsbehälter und über die Leitungen 7 und 31 in den Zylinder 15 gedrückt, so dass, wenn der Kolben 43 seine untere Endstellung erreicht, der Kolben 45 des Zylinders 15 seine obere Endstellung erreicht. Das Steuerventil 22 schaltet nun um, wodurch der Kolben 43 des Zylinders 14 entlastet wird und die Druckfeder 44 den Kolben 43 nach oben drückt.
Die Druckluft strömt nun vom Steuerventil 22 über die Leitung 26, in welcher ebenfalls ein einstellbares Ventil 42 angeordnet ist, in den Zylinder 15. Die beiden Ventile 41, 42 sind so eingestellt, dass das Rückstellen des Kolbens 43 des Zylinders 14 durch die Feder 44 schneller erfolgt als das Aufbauen des zum Betätigen des Kolbens 45 des Zylinders 15 notwendigen Druckes. Dadurch wird eine Rückströmung des Öls im Magazinkanal 40 bewirkt, so dass die im Magazin 3 unterhalb der Einmündung der Leitung 30 liegenden Werkstücke nach oben bewegt werden, während die im Vorratsbehälter 2 über den Magazinkanal 40 richtig liegenden Werkstücke in das Magazin eingesaugt werden.
Dieser Vorgang dauert solange, bis der Kolben und die Druckfeder in beiden der Zylinder miteinander im Gleichgewicht sind, d. h. die Kolben sind entlastet und werden von den Federn in ihren mittleren Stellungen gehalten. Nachdem sich der zum Betätigen des Kolbens 45 notwendige Druck im Zylinder 15 aufgebaut hat, wird der Kolben 45 nach unten gedrückt, wobei das aus dem Zylinder 15 verdrängte Öl über die Leitungen 31 und 7, über den Vorratsbehälter 2, über den oberen Abschnitt des Magazins 3 sowie über die Leitung 30 in den Zylinder 14 gelangt und den Kolben 43 in seine obere Endstellung drückt. Dann wird das Steuerventil 22 wieder umgeschaltet und der ganze Vorgang wiederholt sich.
Die beiden anderen Zylinder 16, 17 sind dazu vorgesehen, um die Flüssigkeit im Vorratsbehälter 2 in Drehung zu versetzen, wodurch der Ladevorgang erleichtert und die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung verbessert werden kann. Diese Drehung der Flüssigkeit im Vorratsbehälter 2 wird wie folgt bewirkt. Die Druckluft gelangt über das Sperrventil 19 und über die Leitung 27 in das 5-Weg-Steuerventil 23 und von dort über die Leitung 28 in den Zylinder 16. Der Kolben 47 des Zylinders 16 wird nun nach unten gedrückt, das Rückschlagventil 34 öffnet sich und das Öl wird aus dem Zylinder 16 über die Leitung 32 und durch eine Düse 49 in den Vorratsbehälter 2 gedrückt. Gleichzei tig öffnet sich das Rückschlagventil 39 in der Leitung 37, so dass die vom Kolben 47 des Zylinders 16 verdrängte Ölmenge vom Zylinder 17 aufgenommen wird.
Die Ölströmung wird in der Düse 49 beschleunigt und das Öl im Vorratsbehälter 2 wird in Pfeilrichtung ins Drehen gebracht. Danach wird das Steuerventil 23 umgeschaltet und die Druckluft strömt über die Leitung 29 in den Zylinder 17, dessen Kolben nach unten gedrückt wird. Dabei schliesst sich das Rückschlagventil 39 und das aus dem Zylinder 17 verdrängte Öl wird durch das Rückschlagventil 38, durch die Leitung 36 und durch eine Düse 50 in den Vorratsbehälter 2 und von hier über die Leitung 33 und über das Rückschlagventil 35 in den Zylinder 16 gedrückt. Durch die Wechselwirkung der beiden Zylinder 16, 17 wird das Öl im Vorratsbehälter 2 in Pfeilrichtung ins Drehen gebracht, wobei die sich im Vorratsbehälter 2 befindenden Werkstücke mitgenommen werden und laufen über die Einmündung des Magazinkanals 40.
Die über die Einmündung des Magazinkanals richtig liegenden Werkstücke werden infolge der durch die Zylinder 14, 15 erzeugte Hin- und Herbewegung des Öls in den Magazinkanal hineingesaugt . In Fig. 7 ist der Zylinder 16 durch eine Bohrung im Gehäusekörper 1 gebildet und die Deckplatte 4 bildet gleichzeitig auch den oberen Abschluss des Zylinders.
Der Zylinder 16 kann selbstverständlich auch anders ausgebildet sein, beispielsweise kann er aus einem Rohr bestehen, welches in einer Bohrung des Gehäuses eingesetzt werden kann. Der Kolben 47 liegt auf der Feder 48 auf und ist so ausgebildet, dass er eine Dichtung zwischen dem mit Druckluft gefüllten Oberteil und dem mit Öl gefüllten Unterteil des Zylinders 16 bildet. In der Mitte des Zylinders ist ein Einstich 51 angeordnet, weicher mit einer Leitung 52 verbunden ist, durch welche die durch dei Manschette 53 des Kolbens 47 durchgelassene Druckluft entweichen kann.
Ein grosser Vorteil der beschriebenen Vorrichtung liegt darin, dass sie auch zum Laden langgestreckter Werkstücke vorzüglich geeignet ist. In den Fig. 5 und 6 ist ein zur Aufnahme eines solchen langgestreckten Werkstückes ausgebildetes Magazin 3 dargestellt, zusammen mit einem im Magazinkanal 40 eingesetzten Werkstück 54. Das Magazin 3 besteht aus zwei Teilen 3a und 3b in welchen Teilen je eine Hälfte des Maga zinkanais 40 ausgefräst ist. Der Form des Magazinkanals 40 folgen die Konturen des aufzunehmenden Werkstückes 54. In der Nähe des oberen Endes des Magazinteiles 3a ist eine Aussparung 55 vorgesehen, die den Magazinkanal 40 über eine Bohrung 56 mit der Leitung 30 verbindet.
Durch die bereits beschriebene Hin- und Herbewegung des Öles im Vorratsbehälter 2 und im Magazinkanal 40 werden die auf der Einmündung des Magazinkanals 40 richtig liegenden Werkstücke 54 in den Kanal 40 hineingesaugt und bewegen sich nach unten. Das Werkstück 54 wird dabei nur in der die Schulter 57 desselben umschliessen- den Erweiterung 58 des Kanals 40 geführt. Wird das Öl durch die Bohrung 56 und durch die Aussparung 55 in den Magazinkanal 40 gestossen, so wird das Werkstück 54 nach unten gedrückt, während die auf der Einmündung des Kanals 40 nicht richtig liegenden Werkstücke in den Vorratsbehälter zurückgestossen werden. Infolge der einseitigen Führung wird das Werkstück 54 im Magazinkanal 40 während dieser Periode schräg nach unten gedrückt und diese einseitige Gewichtsverlagerung führt zum Klemmen der Schulter 57 im Kanalteil 58.
Daher muss das ganze System so ausgelegt sein, dass im Falle des Klemmens der auf das Werkstück 54 augeübte Durck nicht zum Durchbiegen des Werkstückes führt. Bei vorliegendem Beispiel beträgt der maximal zulässige Druck 1 kg/ cm2. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind die Leitungen 7 und 30 über ein Rückschlagventil 59 miteinander verbunden. Dies bildet eine zusätzliche Sicherung zur Verhinderung des Überschreitens des zulässigen Druckes im System. Ist nämlich die Einmündung des Magazinkanals 40 durch nicht nchtig liegende Werkstücke versperrt, so dass die vom Zylinder 15 verdrängte Ölmenge nicht in den Zylinder 14 gelangen kann, wird dann das Rückschlagventil 59 geöffnet, wenn der Druck in der Leitung 7 grösser ist als 1 kg/cm2.
Das Öl strömt dann über die Leitung 30 einerseits in den Zylinder 14, andererseits in den Magazinkanal 40 und in den Vorratsbehälter 2, so dass die Einmündung des Magazinkanals 40 versperrenden Werkstücke in den Vorratsbehälter zurückgestossen werden. Während der vorgehend erwähnten Rückströmung des Öles im Magazinkanal 40 wird das Werkstück 54 aus der Klemmlage gelöst und ein wenig nach oben bewegt. Die bereits beschriebene durch das Steuerventil 22 gesteuerte Wechselwirkung der Zylinder 14 und 15 erzeugt im Magazinkanal 40 unterhalb der Einmündung der Leitung 30 eine Auf- und Abbewegung des Öles, wodurch den Werkstücken im Magazinkanal 40 eine Schwingbewe- gung verliehen wird, so dass diese sozusagen schwebend nach unten gleiten können.
Somit können mit der beschriebenen Vorrichtung nun auch lange Werkstücke vollautomatisch geladen werden.
Ein anderes, verhältnismässig leicht ladendes Werkstück ist in Fig. 8 dargestellt.
Zum Laden von grossen Werkstücken kann die Vorrichtung mit einem grossen Zusatzvorratsbehälter 60 (siehe Fig. 9, 10) versehen werden. Dabei wird der Deckel 6 entfernt und der Zusatzvorratsbehälter 60 auf der Deckplatte 4 aufgeschraubt. Der Zusatzvorratsbehälter 60 weist einen die Werkstücke aufnehmenden Vorratsraum 61, eine Einrichtung 62, um die Werkstücke vom Vorratsraum 61 in den Vorratsbehälter 2 einzufüllen sowie eine Kolbenanordnung 63 zur Betätigung der Fülleinrichtung 62 auf. Der Vorratsraum 61 weist eine Einfüllöffnung 64 und eine Ausgabeöffnung 65 auf. Die Einfüllöffnung 64 kann mit dem Deckel 6 dicht abgeschlossen werden. Die Ausgabeöffnung 65 mündet in einen mit Einfüllöffnung 5 des Vorratsbehälters 2 verbundenen Förderkanal 66. Oberhalb der Ausgabeöffnung 65 ist im Vorratsraum 61 eine schräge Platte 67 angeordnet, die zur Aufnahme des Gewichtes der Werkstücke dient.
Die Fülleinrichtung 62 besteht aus einem im Förderkanal 66 angeordneten, keilförmigen Kolben 67, dessen hinteres Ende mit einer Bohrung 68 versehen ist, in welcher eine auf der Endfläche 69 des Kanals 66 abgestützte Druckfeder 70 angeordnet ist. In diesem Kolbenende ist ferner ein Stift 71 eingeschraubt, welcher mittels einer über eine im Gehäuseteil 72 befestigte Seilrolle 73 geführten Kette 74 mit der Kolbenanordnung 63 verbunden ist. Die Feder 70 ist so ausgelegt, dass sie die Kette 74 immer in gestrecktem Zustand hält. Die Kolbenanordnung 63 besteht aus einem Zylinder 75, in welchem ein auf einer Druckfeder 76 aufgelegter Kolben 77 angeordnet ist.
Die Feder 76 ist in einem am unteren Zylinderende angeordneten Teller 78 abgestützt. Der Kolben 77 ist mit einer Kolbenstange 79 versehen, die sich über den Zylinder heraus erstreckt und an ihrem unteren Ende mit der Kette 74 verbunden ist. Am unteren Ende des Zylinders 75 ist eine aus einem O-Ring 80 bestehende Kolbenstangendichtung vorgesehen, um zu verhindern, dass von unten Flüssigkeit in den Zylinder 75 eintritt.
Am unteren Ende des Zylinders 75 ist eine Entlüf tungsleitung vorgesehen ; Der Zylinder 75 ist über Lei- tungen 81, 82, über ein Rückschlagventil 83 und über eine weitere Leitung 84 mit dem Magazinkanal 40 verbunden. Das Rückschlagventil 83 besteht aus einer senkrecht angeordneten Erweiterung der Leitung 84, in welcher ein auf der Einmündung der Leitung 84 liegende Kugel 85 angeordnet ist. Die Kugel 85 wird nur durch ihr Eigengewicht auf die Einmündung gedrückt.
Wenn der Vorratsbehälter 2 leer ist und das letzte Werkstück im Magazinkanal 40 unterhalb der Eintnün- dung der Leitung 84 gesunken ist, wird durch die von den Zylindern 14 und 15 erzeugten Druckimpulse das Öl in den Zylinder 75 gedrückt und drückt den Kolben 77 nach unten. Dadurch wird die Kette 74 entlastet und die Feder 70 schiebt den Kolben 67 nach vorne.
Dadurch wird der auf dem schrägen Teil des Kolbens liegende Werkstückhaufen in den Vorratsbehälter 2 eingeschoben. Wenn der Magazinkanal 40 wieder über die Einmündung der Leitung 84 gefüllt ist, wird der Kolben 77 durch die Druckfeder 76 langsam nach oben gedrückt, wobei das Öl aus dem Zylinder 75 durch das nicht ganz dichte Rückschlagventil 83 in den Magazinkanal 40 zurückgedrückt wird. Dabei wird der Kolben & 7 über die Kette 74 zurückgezogen, gibt die Ausgabeöffnung 65 wieder frei und ein neuer Haufen von Werkstücken rutscht in den Förderkanal hinein auf den schrägen Teil des Kolbens 67. Zwischen der Aussparung 85 und dem Vorratsraum 61, ist eine Druckausgleichleitung 86 vorgesehen. Mit diesem Zusatzvorratsbehälter 60 ist nun ein vollautomatischer Betrieb während über 15 Stunden möglich.
In den Fig. 11-13 sind verschiedene Ausführungen des Vorratsbehälters 2 und verschiedene Anordnungsarten des Magazins dargestellt.