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Die
Erfindung betrifft eine Transfervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1, eine Bedruckungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 11 sowie ein
Verfahren zum Betreiben einer Transfervorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 12.
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Bekannte
Transfervorrichtungen zum Transferieren von Werkstücken von
einem getaktet angetriebenen Karussell auf eine Transportkette umfassen
eine Handhabungseinrichtung mit zwei Greifern zum gleichzeitigen
Transferieren von zwei Werkstücken.
Die Bewegung der Transportkette bekannter Transfervorrichtungen
kann als sinusförmig
beschrieben werden, wobei die Transportkette zum Abladen der Werkstücke mittels
der Handhabungseinrichtung abgebremst und nach erfolgreicher Übergabe,
d. h. nach erfolgreichem Abladen der Werkstücke, wieder beschleunigt wird.
Je nach Ausführungsform
bekannter Transfervorrichtungen wird die Transportkette sogar bis
zum Stillstand abgebremst, um eine möglichst „weiche” Übergabe der Werkstücke auf
die Transportkette zu ermöglichen.
Nachteilig bei der bekannten Transfervorrichtung sind zum einen
die begrenzte Taktzahl und zum anderen die während des Betriebs der Transfervorrichtung
auftretenden Schwingungen im Bereich der Transportvorrichtung, genauer
der Transportkette, durch die im Extremfall auf die Transportkette
abgeladene Werkstücke
herunterfallen können.
Daneben sind Transportvorrichtungen mit kontinuierlich bewegter
Transportkette bekannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transfervorrichtung vorzuschlagen,
mit der zum einen höhere
Transfer raten realisiert werden können und mit der zum anderen
das Auftreten von kritischen Vibrationen des Transportelementes,
insbesondere einer Transportkette, während des Betriebs der Transfervorrichtung
vermieden wird. Ferner besteht die Aufgabe darin, eine Bedruckungsvorrichtung
mit einer derartig optimierten Transfervorrichtung anzugeben. Darüber hinaus
besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Transfervorrichtung anzugeben,
mit dem höhere
Transferraten realisierbar sind und zudem kritische Vibrationen
während des
Betriebs der Transfervorrichtung vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich der Transfervorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, hinsichtlich der Bedruckungsvorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 12 und hinsichtlich des Verfahrens mit den
Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest
zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten
Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte
Merkmale als verfahrensgemäß offenbart
gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte
Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart
gelten und beanspruchbar sein.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das oszillierende
Bewegen des Transportelementes, insbesondere der Transportkette,
bei aus dem Stand der Technik bekannten Transfervorrichtungen, durch
das eine weiche Übergabe
der Werkstücke
sichergestellt werden soll, sowohl für die begrenzte Transferrate
als auch gleichzeitig für
die im Betrieb auftretenden Vibrationen verantwortlich ist, welche letztendlich
dazu führen
können,
dass Werkstücke
trotz der vermeintlich weichen Übergabe
bei der Beschleunigung des Transportelementes herunterfallen können. Um
nun gleichzeitig kritische Vibrationen zu vermeiden und die Transferrate
zu erhöhen,
schlägt
die Erfindung vor, das bisher oszillierend angetriebene (endlose)
Transportelement, zumindest näherungsweise,
mit einer konstanten Geschwindigkeit anzutreiben, derart, dass das
Transportelement während
der Entnahme der Werkstücke von
dem getaktet angetriebenen Karussell, während des eigentlichen Transfers
der Werkstücke
von dem Karussell zur Transportvorrichtung, genauer zum (endlosen)
Transportelement, und während
des Abladens, also der Übergabe
der Werkstücke
auf das Transportelement, vorzugsweise auf am Transportelement angeordnete
Werkstückaufnahmeelemente mit
der gleichen Geschwindigkeit angetrieben wird. Da das Transportelement
bei der Übergabe
der Werkstücke
nicht wie im Stand der Technik herabgebremst wird, muss die konstante
Geschwindigkeit, mit der das Transportelement angetrieben ist, nicht der
maximalen Geschwindigkeit entsprechen, mit der Transportelemente
von bekannten Transfervorrichtungen angetrieben sind, und es kann
trotzdem eine erhöhte
Transferrate gewährleistet
werden. Um die Transferrate zu optimieren und eine gleichmäßige Bestückung des
Transportelementes mit Werkstücken
zu gewährleisten,
ist gemäß der Erfindung
mit Vorteil vorgesehen, dass die Handhabungseinrichtung der Transfervorrichtung
nicht wie im Stand der Technik lediglich zwei, sondern mehr als
zwei Haltemittel zum Entnehmen, Transferieren und Abladen von jeweils
mindestens einem, vorzugsweise von jeweils ausschließlich einem,
Werkstück
aufweist. Ganz besonders bevorzugt umfasst die Handhabungseinrichtung
vier bis sechs derartige Haltemittel.
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Im
Hinblick auf die konkrete Ausbildung der Haltemittel zum Halten
von jeweils mindestens einem, vorzugsweise ausschließlich einem,
Werkstück gibt
es unterschiedliche Möglichkeiten.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Haltemittel
das jeweilige Werkstück
durch Ansaugen, also mittels Unterdruck haltend ausgebildet sind.
Zusätzlich
oder alternativ können
die Haltemittel die Werkstücke
mechanisch, insbesondere in der Art einer Zange greifend, haltend
ausgebildet sein.
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Um
bei einem mit einer konstanten Geschwindigkeit angetriebenen Transportelement,
insbesondere einer Transportkette, einem Transportseil, einem Transportriemen
oder einem Transportband, eine sichere Übergabe der Werkstücke zu gewährleisten,
ist in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil vorgesehen, dass
die Haltemittel nach der Entnahme der Werkstücke von dem getaktet angetriebenen
Karussell beschleunigbar sind und nach dem Beschleunigen, vorzugsweise
während
des Abladevorgangs, synchron mit dem Transportelement, dem Transportelement
folgend bewegbar sind. Anders ausgedrückt werden die Haltemittel,
zumindest näherungsweise, auf
dieselbe Geschwindigkeit wie das Transportelement beschleunigt und
bewegen sich synchron mit einer Werkstückaufnahmeposition des Transportelementes,
um eine möglichst
weiche Übergabe,
d. h. ein möglichst
ruckelfreies bzw. vibrationsfreies Abladen der Werkstücke auf
dem Transportelement bzw. von dem Transportelement getragenen Werkstückaufnahmeelementen
sicherzustellen.
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Besonders
zweckmäßig ist
eine Ausführungsform
zur Gewährleistung
einer sicheren Übergabe
der Werkstücke,
bei der die Haltemittel nach dem Abladen der Werkstücke an dem
Transportelement und nach dem Freigeben der Werkstücke, beispielsweise
durch Abschalten des Unterdrucks, ein Stück weit (in Transportrichtung)
synchron mit dem Transportelement mit bewegbar sind, wobei die Haltemittel
das jeweilige Werkstück
während
dieses synchronen Mitbewegens gegen Herunterfallen sichern, beispielsweise
indem sich die Werkstücke,
für den Fall,
dass diese nicht sogleich sicher stehen, an dem Haltemittel mechanisch
abstützen
können.
Hierzu können
die Haltemittel das jeweilige Werkstück, vorzugsweise mit Abstand,
angreifend ausgebildet sein. Ganz besonders bevorzugt werden die
Haltemittel über
einen Teilkreiswinkel von mindestens 5°, vorzugsweise von mindestens
10°, synchron
mit dem Transportelement nach Freigeben der Werkstücke mitbewegt.
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Besonders
zweckmäßig ist
eine Ausführungsform,
bei der die Haltemittel auf mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei,
Transferarme, ganz besonders bevorzugt gleichmäßig, verteilt angeordnet sind,
wobei die Transferarme die entsprechenden Haltemittel auf voneinander
unterschiedlichen Transferwegen zu dem (endlosen) Transportelement
transportieren. Besonders bevorzugt werden die Transferarme während des
Transfers der Werkstücke
von dem Karussell zu dem Transportelement in einander entgegengesetzte Schwenkrichtungen,
vorzugsweise mechanisch gekoppelt, angetrieben.
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Im
Hinblick auf die Realisierung mindestens eines Antriebs für die die
Werkstücke
transferierende Handhabungseinrichtung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten.
Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der die Handhabungseinrichtung
und das getaktet angetriebene Karussell mittels eines gemeinsamen
Antriebs, insbesondere mittels eines gemeinsamen ersten Servomotors,
angetrieben sind. Dabei können
notwendige Schwenk- und/oder Schiebebewegungen, insbesondere Schwenk-
und Schiebebewegungen von Transferarmen der Handhabungseinrichtung, über mindestens eine
Kurvenscheibe und/oder über
Hebelarme realisiert werden, wobei die Kurvenscheibe bzw. die Hebelarme
mit dem gemeinsamen, auch das Karussell antreibenden Antrieb, insbesondere
dem ersten Servomotor, angetrieben sind.
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Auch
ist eine Ausführungsform
realisierbar, bei der zum Verschwenken der Transferarme der Handhabungseinrichtung
und zum synchronen Mitbewegen der Haltemittel mit dem Transportelement zwei
unterschiedliche Antriebe, insbesondere zwei separate Servoantriebe,
vorgesehen sind, wobei – bei
Bedarf – einer
der beiden Servoantriebe, vorzugsweise der zum Verschwenken der
Transferarme vorgesehene Antrieb, gleichzeitig das Karussell getaktet antreibend
angeordnet und ausgebildet ist.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei der im Falle des Vorsehens der zuvor beschriebenen zwei Antriebe
der erste Antrieb von dem zweiten Antrieb rotierbar antreibbar ist.
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Die
Erfindung führt
auch auf eine Bedruckungsvorrichtung zum Bedrucken von Werkstücken, insbesondere
von Verpackungsteilen und/oder (fertigen) Verpackungen. Besonders
bevorzugt handelt es sich dabei um Metallteile. Die Bedruckungsvorrichtung
umfasst eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Transfervorrichtung,
wobei die Werkstücke
an dem Karussell der Transfervorrichtung bedruckt werden.
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Die
von der Handhabungseinrichtung der Transfervorrichtung von dem Karussell
auf das Transportelement transferierten Werkstücke werden von dem (endlosen)
Transportelement gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung
der Erfindung in eine Trocknungseinrichtung (insbesondere in einen Trocknungsofen)
transportiert, um die Druckfarbe zu trocknen.
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Die
Erfindung führt
auch auf ein Verfahren zum Betreiben einer, vorzugsweise wie zuvor
beschrieben ausgebildeten, Transfervorrichtung. Kern des Verfahrens
ist es, das riemen-, band-, seil- oder kettenförmige (endlose) Transportelement
nicht wie im Stand der Technik oszillierend, sondern, zumindest
näherungsweise,
mit einer konstanten Geschwindigkeit anzutreiben, um hierdurch zum
einen die Transferrate zu erhöhen
und zum anderen unerwünschte,
durch den oszillierenden Betrieb hervorgerufene Vibrationen zu vermeiden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die
Haltemittel der die Werkstücke transferierenden
Handhabungseinrichtung, vorzugsweise während des Abladens und/oder
nach dem Abladen, synchron mit dem Transportelement mitbewegt werden,
vorzugsweise derart, dass die Haltemittel – auch nach dem Freigeben der
Werkstücke – beispielsweise
durch Lösen
eines mechanischen Griffs oder durch Abschalten des Unterdrucks
im Bedarfsfall als eine Art mechanische Sicherung bzw. Stütze für die Werkstücke fungieren,
um ein Herunterfallen der Werkstücke
unmittelbar nach dem Abladen sicher zu verhindern.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnungen.
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Diese
zeigen in:
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1:
eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
einer Transfervorrichtung während
des Entnehmens von Werkstücken
von einem getaktet angetriebenen Karussell,
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2:
eine Draufsicht auf die Transfervorrichtung gemäß 1 während des
Transferierens der Werkstücke
von dem Karussell zu einem endlosen Transportelement,
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3:
eine Draufsicht auf die Transfervorrichtung gemäß den 1 und 2 während des Abladens
der Werkstücke
auf das Transportelement,
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4:
eine Draufsicht auf die Transfervorrichtung gemäß den 1 bis 3 nach
dem Abladen der Werkstücke
an dem Transportelement und während
des synchronen Mitbewegens der Haltemittel der Handhabungseinrichtung
mit dem Transportelement, und
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5:
eine perspektivische Ansicht der Transfervorrichtung gemäß den 1 bis 4 während der
Entnahme der Werkstücke
von dem Karussell analog zu 1.
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In
den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist
eine Transfervorrichtung 1 einer Bedruckungsvorrichtung 2 gezeigt.
Die Transfervorrichtung 1 umfasst ein getaktet rotierend
angetriebenes Karussell 3 mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung
nebeneinander angeordneten Dornen 4 zum getakteten Transportieren
von Werkstücken
in Umfangsrichtung.
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Rund
um das Karussell 3 können
mehrere in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete, aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellte, Bearbeitungsstationen zum Bearbeiten der Werkstücke vorgesehen
werden. Im Falle einer Bedruckungsvorrichtung 2 ist eine
Bearbeitungsstation als Druckstation zum Bedrucken der Werkstücke ausgebildet.
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Die
Transfervorrichtung 1 umfasst neben dem getaktet (indexiert),
rotierend angetriebenen Karussell 3 eine Handhabungseinrichtung 5 zum
Handhaben der Werkstücke.
Die Handhabungseinrichtung 5 dient zum Entnehmen von in
diesem Ausführungsbeispiel
gleichzeitig vier Werkstücken
von dem Karussell 3, genauer von jeweils einem Dorn 4,
Transferieren der Werkstücke
zu einer Transportvorrichtung 6 und Abladen der Werkstücke auf
einem endlosen Transportelement 7 der Transportvorrichtung 6.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei dem endlosen Transportelement 7 um
eine Transportkette. Alternativ kann das Transportelement 7 beispielsweise
als Band, Seil oder Riemen ausgebildet sein.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen ist
das Transportelement 7 ausschließlich in 1 dargestellt – bei den
weiteren Figuren wurde auf eine separate Darstellung des Transportelementes 7 aus
Gründen einer
vereinfachten Darstellung verzichtet.
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Das
Transportelement 7 umläuft
in einem Teilkreis ein als Zahnrad ausgebildetes Antriebsrad 8 der
Transportvorrichtung 6, wobei das Antriebsrad 8 um
eine zur Drehachse des Karussells 3 parallelen Achse kontinuierlich
rotierend angetrieben ist.
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Während des
Entnehmens der Werkstücke mittels
der Handhabungseinrichtung 5 von den Dornen 4,
während
des darauffolgenden Transferierens der Werkstücke zu der Transportvorrichtung 6 sowie während des
Abladens der Werkstücke
an dem Transportelement 7, genauer auf von dem Transportelement 7 getragenen
Aufnahmeelementen 9, bewegt sich das Transportelement 7 mit
einer konstanten Geschwindigkeit, wird also nicht oszillierend betrieben,
d. h. wird nicht gebremst oder beschleunigt.
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Wie
sich aus 1 ergibt, umfasst die Handhabungseinrichtung 5 insgesamt
vier Haltemittel 10 in Form von Saugern, zum Ansaugen und
dadurch Halten der Werkstücke.
Die Haltemittel 10 sind gleichmäßig auf insgesamt zwei Transferarme 11,
die jeweils um ein äußeres Drehgelenk 12 rotierbar
angeordnet sind, verteilt. Die Drehgelenke 12 sind fest angeordnet
an jeweils einem von zwei, zumindest näherungsweise, parallelen Schenkeln 13 eines
im Wesentlichen U-förmigen
Verschwenkbügels 14.
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Die
beiden Transferarme 11 sind mechanisch gekoppelt angetrieben,
derart, dass sie beim Verschwenken in einander entgegengesetzte
Drehrichtungen verschwenken. Hierzu sind jedem Transferarm 11 drei
Lenker 15, 16, 17 zugeordnet, die den jeweiligen
Transferarm 11 mit einer gemeinsamen zentrischen, von einem
ersten nicht gezeigten Antrieb (Servoantrieb) antreibbaren Welle 18 verbinden. Dabei
verbindet jeweils ein äußerer Lenker 15 den
jeweiligen Transferarm 11 gelenkig mit einem Y-förmigen Lenker 16,
der über
ein inneres Drehgelenk 19 drehbar an dem Verschwenkbügel 14 festgelegt
ist. Der Lenker 17 verbindet den jeweiligen Y-förmigen Lenker 16 mit
der Welle 18, genauer einem drehfest mit der Welle 18 verbundenen
Anlenkblech 20.
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Die
Werkstücke
werden von dem Karussell 3 entnommen, wenn dieses stillsteht.
Nach dem Entnehmen wird die Welle 18 rotierend angetrieben,
sodass die Transferarme 11 über die jeweiligen Lenker 15, 16, 17 in
einander entgegengesetzte Drehrichtungen um das jeweilige äußere Drehgelenk 12 verschwenkt
werden, in Richtung auf das Transportelement 7 zu (vergleiche 2).
Dabei ist eine Ausführungsform
besonders bevorzugt, bei der die Welle 18 von dem gleichen
Antrieb angetrieben wird, mittels dem auch das Karussell 3 getaktet
rotierbar angetrieben ist.
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Die
Verschwenkbewegung der Transferarme 11 wird durchgeführt, bis
eine in 3 dargestellte Position erreicht
ist. Gleichzeitig mit dem Verschwenken der Transferarme 11 wird
der Verschwenkbügel 14,
hier im Uhrzeigersinn, beschleunigt, bis sich die von den Transferarmen 11 gehaltenen
Haltemittel 10 synchron mit dem Transportelement 7 in
Umfangsrichtung bewegen. Um dies zu gewährleisten, ist der Verschwenkbügel 14 um
dieselbe Drehachse verschwenkbar, wie das Antriebsrad 8.
Die Bewegung der Haltemittel mit dem Transportelement 7 ist
so synchronisiert, dass die Haltemittel 10 synchron mit den
Aufnahmeelementen 9 mit bewegt werden, die von dem Transportelement 7 gehalten
werden. Während
sich die Haltemittel 10 mit der gleichen Geschwindigkeit
wie das Transportelement 7 in Umfangsrichtung mit dem Transportelement 7 bewegen, erfolgt
das Abladen der Werkstücke
auf den Aufnahmeelementen 9. Hierbei werden die Werkstücke von den
Haltemitteln 10, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch Unterbrechen
der Unterdruckzufuhr, freigegeben. Nach dem Abladen bzw. Freigeben
der Werkstücke
erfolgt nicht unmittelbar ein Zurückverschwenken der Transferarme 11 mit
den Haltemitteln 10. Stattdessen werden die Haltemittel 10,
wie sich aus 4 ergibt, noch ein Stück weit
in Umfangsrichtung synchron mit dem Transportelement 7 bzw.
mit den entsprechenden Aufnahmeelementen 9 mitbewegt, wobei
sich die Werkstücke,
für den
Fall des Wackelns, mechanisch an den Haltemitteln 10 abstützen, um
ein Herunterfallen zu verhindern.
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Nachdem
die Werkstücke
sicher an den Aufnahmeelementen 9 halten, vorzugsweise
auf diesen stehen, erfolgt sowohl ein Zurückverschwenken der Haltemittel 10 bzw.
der Transferarme 11 durch Rotieren der Welle 18 als
auch ein Zurückverschwenken des
U-förmigen
Verschwenkbügels 14,
sodass die in 1 dargestellte Ausgangsposition
der Haltemittel 10 wieder erreicht wird.
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5 zeigt
die Transfervorrichtung 1 der Bedruckungsvorrichtung 2 in
einer perspektivischen Ansicht. Zu erkennen ist das getaktet angetriebene
Karussell 3 mit seinen Dornen 4 sowie die Handhabungseinrichtung 5 mit
den Transferarmen 11 und ihren saugend arbeitenden Haltemitteln 10.
Zu erken nen sind auch die hier hülsenförmigen,
metallischen Werkstücke 21,
die von den Haltemitteln 10 ein Stück weit von oben nach unten übergriffen
werden, sodass die Haltemittel 10 auch nach dem Freigeben
der Werkstücke 21 während des
synchronen Mitbewegens mit dem Transportelement 7 ihre
mechanische Stützfunktion
zum Verhindern eines Herunterfallens ausüben können.
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Besonders
gut sind in 5 auch die in einem oberen Bereich
trichterförmig
ausgeformten Aufnahmeelemente 9 zu erkennen, die an dem
nicht dargestellten Transportelement 7 festgelegt und gemeinsam
mit diesem mit einer konstanten Geschwindigkeit transportiert werden.
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- 1
- Transfervorrichtung
- 2
- Bedruckungsvorrichtung
- 3
- Karussell
- 4
- Dorne
- 5
- Handhabungseinrichtung
- 6
- Transportvorrichtung
- 7
- Transportelement
- 8
- Antriebsrad
- 9
- Aufnahmeelemente
- 10
- Haltemittel
- 11
- Transferarme
- 12
- äußeres Drehgelenk
- 13
- parallele
Schenkel
- 14
- Verschwenkbügel
- 15
- Lenker
- 16
- Lenker
- 17
- Lenker
- 18
- Welle
- 19
- inneres
Drehgelenk
- 20
- Anlenkblech
- 21
- Werkstücke