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Die
Erfindung betrifft eine Transfereinrichtung zum Transport und zur
Handhabung von Werkstücken durch mehrere Bearbeitungsstationen
einer Presse, wobei die Presse aus einem Pressengestell, einem Pressentisch,
einem Stößel, einem Werkzeugoberteil und einem
Werkzeugunterteil besteht und Transferschienen aufweist, denen ein
Linearmotor als Antrieb zugeordnet ist.
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Für
zahlreiche technische Anwendungen werden aus flächigen
Metallgebilden mittels Pressen Objekte mit unterschiedlichen geometrischen
Konturen ausgestaltet. Sofern hierbei mehrere Umformstufen mit einer
Presse realisiert werden, ist unabhängig von der jeweils
konkreten Konstruktion der Presse ein positions- und taktgenauer
Transport der zu bearbeitenden Ronden und ähnlichen Werkstücke
zwischen den jeweiligen Werkzeugen notwendig. Dieser Werkstückvorschub
erfolgt vorzugsweise mit Transfersystemen.
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Derartige
Transfersysteme in Pressen werden über Kurven oder elektrische
Servomotoren angetrieben. Dabei wird zwischen zweidimensionalen (2D)
und dreidimensionalen (3D) Transfersystemen unterschieden. Bei einem
2D-Transfersystem wird die Vorschub- oder Transportbewegung sowie
die Öffnungs- bzw. Schließbewegung zum Teiletransport genutzt.
Bei einer 3D-Transferbewegung kommt noch ein zusätzlicher
Hebe- und Senkhub dazu. Dieser Hub wird zum Ausheben der Teile aus
dem Werkzeug in die Transportebene und zum Ablegen der Teile in
die Werkzeugebene genutzt.
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DE 195 42 205 A1 beschreibt
eine Presse mit einer Transfereinrichtung, bei der in der Zuführrichtung
hintereinander zwei Abschnitte mit separaten Transferschienen angeordnet
sind. Die Werkstücke werden in zweidimensionaler (2D) Richtung
bewegt. Während bei dieser technischen Lösung
ein konventioneller Elektromotor als Antrieb vorgesehen ist, können
solche Antriebe auch unter Nutzung von Linearmotoren ausgestaltet
werden.
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Eine
diesbezügliche Konstruktion ist aus
DE 195 06 079 A1 bekannt,
wobei der Transfer der Werkstücke durch mehrere Bearbeitungsstationen
einer Presse hier dreidimensional (3D) unter Nutzung von Linearmotoren
als Antrieb erfolgt.
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Es
gibt verschiedenartige mechanische und elektrische Antriebslösungen,
dabei wird die Vorschubachse über ein oder zwei Antriebe
angetrieben. Die Schließ-Öffnungsbewegung wird
oftmals über zwei oder vier Antriebe um 90° gedreht
zur Vorschubbewegung angetrieben. Ebenso sind kombinierte Vorschub-Schließ-Öffnungsbewegungen über Schwenkhebelantriebe
bekannt. Die Hebe-Senkfunktion wird meistens über senkrecht über
oder unter den Vorschubachsen stehende Kinematiken erzeugt. Für
alle Antriebe sind mechanische Antriebe über Servomotor,
Getriebe, Zahnriemen, Ritzel-Zahnstange, Spindelantriebe und Hebelsysteme bekannt.
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In
kleineren schnell laufenden Pressen werden häufig nur 2D-Transfersysteme
eingesetzt. Im höheren Hubzahlbereich ab 150 Hub/min sind
diese Transfersysteme meistens als Kurvenantriebe ausgeführt,
weil die bisher verfügbare Servotechnik solche hohen Hubzahlen
noch nicht erreichen kann. Es sind mechanische Lösungen über
Kurven, Hebel oder Seilzüge bekannt, welche die Transferschienen in
Transportrichtung antreiben.
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Änderungen
des Hubes oder des Bewegungswinkels der Transferschienen sind nur
durch manuelle Verstellsysteme, Austausch der Kurven oder Veränderung
der Hebelverhältnisse realisierbar. Dabei muss diese Einstellung
sehr genau erfolgen. Bei einem Wechsel auf ein anderes Werkzeug
sind diese Arbeiten noch zusätzlich auszuführen.
Weiterhin sind bei der Optimierung der Transferbewegung, um eine
hohe Teileausbringung zu erzielen, Veränderungen des Bewegungswinkels
der Transferschienen notwendig. Diese manuellen Verstellungen sind
konstruktiv aufwendig und zumindest im hochdynamischen Bereich eine
Schwachstelle in der kinematischen Kette. Bei auswechselbaren Kurven
ist es notwendig, jede Hub- oder Bewegungswinkeländerung in
einer neuen Kurve abzubilden. Dies ist sehr kostenintensiv und zeitaufwendig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Transfereinrichtung für Pressen
zu schaffen, mit der die Einstellarbeiten für den Transfer
bei einem Werkzeugwechsel reduziert werden können. Hierbei
sollen insbesondere durch einen Werker manuell notwendige Verstellarbeiten
weitgehend vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird gelöst, indem die Transfereinrichtung als
ein zweidimensionales und von zwei Linearmotoren angetriebenes Schiene-in-Schiene-System
ausgestaltet ist, wobei der erste Linearmotor zwei U-förmige
Transferschienen und der zweite Linearmotor zwei Steuerschienen
antreibt und wobei die Steuerschienen in den Transferschienen geführt
werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen,
deren Merkmale im Ausführungsbeispiel näher beschrieben
werden.
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Beim
erfindungsgemäßen Schiene-in-Schiene-2D-Transfersystem
treibt ein in gleicher Achse angeordneter erster Linearmotor zwei
Transferschienen an. Diese Schienen sind nur in Transportrichtung
bewegbar und an beiden Endabschnitten mechanisch miteinander verbunden.
Die Transferschienen sind in einer U-Form ausgebildet und liegen
auf dem Unterwerkzeug auf. In den U-förmigen Transferschienen wird
jeweils eine Steuerschiene geführt. Diese Steuerschienen
sind ebenfalls nur in Transportrichtung bewegbar und werden vom
zweiten Linearmotor angetrieben. Beide Linearmotoren sind übereinander angeordnet.
Die Linearmotoren haben keine Verschleißteile und sind
wartungsfrei.
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Die
Transferschienen und die Steuerschienen werden antriebsseitig über
Linearführungen geführt. In diesen Führungsschienen
sind jeweils für den Transferschienenantrieb und den Steuerschienenantrieb
pneumatisch belüftbare Bremsen eingebaut. Diese Bremsen
halten die Schienen bei einem eventuellen Stromausfall in ihrer
Position.
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An
der Steuerschiene sind wechselbare Nocken eingeschraubt. Durch Relativbewegung
der Steuerschiene zur Transferschiene werden über diese
Nocken Greifer betätigt, die gefedert an der Transferschiene
befestigt sind. Der Greiferhub kann somit für jede Stufe
einzeln eingestellt werden.
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Der
Transferhub, der Bewegungswinkel der Transferschienen, der Öffnungswinkel
und der Schließwinkel der Greifer können über
die Linearmotoren frei programmiert werden. Weiterhin kann die Bewegungsform
der Transfer- und der Steuerschienen variiert werden. Alle höherwertigen
Potenzfunktionen sind nutzbar, um eine ruck- und stoßarme
Bewegung der Schienen zu ermöglichen. Durch den direkten
Antrieb weist die Antriebskinematik kein Spiel auf und es wird kein
Verstellmechanismus benötigt.
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Der
Einsatz eines hoch auflösenden, absoluten, linearen Wegmesssystems
ermöglicht bisher nicht erreichbare Positioniergenauigkeiten.
Insbesondere bei hohen Hubzahlen von mehr als 150 Hub/min sind andere
Antriebe mit Spiel zwangsläufig nicht in der Lage, eine
Positioniergenauigkeit von ±0,01 mm zu garantieren.
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Durch
Anwendung der erfindungsgemäßen technischen Lösung
können die notwendigen Einstellarbeiten beim Werkzeugwechsel
für den Transfer wesentlich reduziert werden, weil die
Transferparameter des aktuellen Werkzeuges lediglich über
die Steuerung aufgerufen werden müssen. Auch die Optimierung
der Transferbewegung zur Stößelbewegung und zur
Vorschubbewegung kann in einfacher Weise über die Steuerung
realisiert werden, so dass in kurzer Zeit eine maximale Teileausbringung
erreichbar ist.
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Weiterhin
ist es nunmehr möglich, unsymmetrische Vor- und Rückhübe
zu fahren, was mit Gleichdickkurven nicht möglich ist.
Die Transportbewegung kann in einem anderen Winkelbereich stattfinden
als die Rückhubbewegung.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
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1 den
grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen
Transfereinrichtung in Seitenansicht
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2 eine
Detailansicht der Transfereinrichtung in Draufsicht
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3 eine
Detailansicht der Transfereinrichtung in Seitenansicht in der Transportrichtung
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4 eine
Detailansicht der Transfereinrichtung in Vorderansicht
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1 zeigt
den grundsätzlichen Aufbau einer Presse mit einem Pressengestell 1,
einem Pressentisch 2, einem Stößel 3 mit
Stößelführungen 4 und mehreren
Stufenwerkzeugen, von denen ein Werkzeugoberteil 5 und
ein Werkzeugunterteil 6 dargestellt sind.
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Die
Presse hat eine Transfereinrichtung zum Transport und zur Handhabung
von Ronden und Ziehzwischenstufen zwischen den einzelnen Umformstufen
der Presse. Diese Transfereinrichtung ist als ein zweidimensionales
und angetriebenes Schiene-in-Schiene-System ausgestaltet. Die Transfereinrichtung
umfasst zwei U-förmige Transferschienen 7, die
an beiden Endabschnitten miteinander verbunden und auf dem Werkzeugunterteil 6 abgestützt sind.
In den Transferschienen 7 wird jeweils eine Steuerschiene 9 geführt,
wobei die räumliche Zuordnung von Transferschiene 7 und
Steuerschiene 9 insbesondere aus 2 ersichtlich
ist.
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Den
beiden Transferschienen 7 ist ein erster Linearmotor 10 als
Antrieb zugeordnet, der aus einem Primärteil 101 und
einem Sekundärteil 102 besteht. Den ebenfalls
zwei Steuerschienen 9 ist ein zweiter Linearmotor 8 als
Antrieb zugeordnet, der aus einem Primärteil 81 und
einem Sekundärteil 82 besteht
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Aus 3 ist
ersichtlich, dass die Linearmotoren 8 und 10 übereinander
und in Achsrichtung der Transferschienen 7 und der Steuerschienen 9 angeordnet
sind. Für die Wirkverbindung zwischen Linearmotor 10 und
Transferschienen 7 sowie Linearmotor 8 und Steuerschienen 9 ist
jeweils eine Kupplung 11 vorgesehen, wobei den Transferschienen 7 eine Kupplung 111 und
den Steuerschienen 9 eine Kupplung 112 zugeordnet
ist. Die Anordnung dieser Kupplungen 111 und 112 ist
in 4 dargestellt.
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Die
Transferschienen 7 und die Steuerschienen 9 sind
jeweils nur in Transportrichtung bewegbar. Hierbei werden die Transferschienen 7 und
Steuerschienen 9 antriebsseitig über Linearführungen 12 geführt.
Den Linearführungen 12 sind Bremsen 17 für den
Antrieb der Transferschienen 7 und für den Antrieb
der Steuerschienen 9 zugeordnet. Die Bremsen 17 sind
jeweils als pneumatisch belüftbare Bremsen ausgestaltet.
Aus 4 sind weiterhin der Antriebsschlitten 14 der
Transferschienen 7 und der Antriebsschlitten 15 der
Steuerschienen 9 ersichtlich.
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2 zeigt,
dass an den Steuerschienen 9 Nocken 19 lösbar
befestigt sind, beispielsweise eingeschraubt. Weiterhin sind an
den Transferschienen 7 Greifer 18 befestigt, die
mit den Nocken 19 der Steuerschiene 9 in Wirkverbindung
gebracht werden können. In weiterer Ausgestaltung ist der
Transfereinrichtung ein hoch auflösendes, absolutes, lineares Wegmesssystem 13 zugeordnet,
siehe hierzu 3 und 4.
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- 1
- Pressengestell
- 2
- Pressentisch
- 3
- Stößel
- 4
- Stößelführungen
- 5
- Werkzeugoberteil
- 6
- Werkzeugunterteil
- 7
- Transferschienen
- 8
- Linearmotor
- 81
- Primärteil
- 82
- Sekundärteil
- 9
- Steuerschiene
- 10
- Linearmotor
- 101
- Primärteil
- 102
- Sekundärteil
- 11
- Kupplung
- 111
- Kupplung
Transferschiene
- 112
- Kupplung
Steuerschiene
- 12
- Linearführung
- 13
- Wegmesssystem
- 14
- Antriebsschlitten
Transferschiene
- 15
- Antriebsschlitten
Steuerschiene
- 16
- Halterung
- 17
- Bremsen
- 18
- Greifer
- 19
- Nocken
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19542205
A [0004]
- - DE 19506079 A [0005]