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Die vorliegende Erfindung betrifft Spannklemmengreifer für Bahnschienenspannklemmen und ein Verfahren zu dessen Nutzung im Bahnschienenspannklemmenbearbeitungsprozess.
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Spannklemmen sind hochelastische Federn zur Verspannung einer Eisenbahnschiene mit hoher Anpresskraft auf den Schienenfuß. Spannklemmen weisen eine im Wesentlichen W-förmige, abgerundete Gestalt auf, wie 1 der vorliegenden Patentanmeldung exemplarisch zeigt. Alternativ kann auch eine e-Form (sogenannter e-Clip) vorgesehen sein.
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Aufgrund ihrer komplexen dreidimensionalen Erstreckung sind Spannklemmen während ihres Herstellungs- und Verarbeitungsprozesses bisher kaum automatisiert zu verarbeiten.
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Üblich ist es daher, die Spannklemmen (nachdem sie in ihre endgültige Gestalt gebogen wurden) zunächst stückgutartig, unsortiert zu sammeln und sie dann, vor der Durchführung eines Vergütungsprozesses, beispielsweise händisch zu ordnen.
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Um den Produktionsprozess der Spannklemmen zu automatisieren, wurden druckschriftlich nicht belegbare Versuche unternommen, Greifer einzusetzen, welche sich jedoch als verbesserungswürdig herausgestellt haben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Automatisierung der Spannklemmenverarbeitungsprozesse weiter zu verbessern.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, insbesondere dadurch, ausser Greifmitteln erster Art (zum Greifen bzw. Anheben der Bahnschienenspannklemmen), separate Greifmittel zweiter Art am Spannklemmengreifer vorzusehen, mit welchen der Spannklemmengreifer eine Trägereinheit für die Bahnschienenspannklemmen greifen und anheben kann, wobei die Greifmittel erster Art rotierbare Halteschalen umfassen, derart, dass der Spannklemmengreifer die Vielzahl von Bahnschienenspannklemmen mechanisch, rotatorisch umgreift, oder wobei die Greifmittel erster Art einen Magneten umfassen, derart, dass der Spannklemmengreifer die Vielzahl von Bahnschienenspannklemmen durch magnetische Anziehungskräfte greift oder hält.
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Aus einem gattungsfremden Stand der Technik in Form der
DE 94 00 777 U1 ist es bereits bekannt, in flachgelegtem Zustand befindliche Faltschachteln mit einer Greifereinheit zu greifen. Die Greifereinheit ist mit separaten Greifmitteln auch in der Lage, den die Faltschachteln aufnehmenden Kasten zu greifen. Dieser gattungsfremde Stand der Technik lehrt jedoch ausdrücklich die Greifmittel linear zu bewegen, wozu spezielle Linearmotoren vorgesehen sind.
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Mit anderen Worten wird die Aufgabe dadurch gelöst, einen variableren Spannklemmengreifer bereitzustellen, mit welchem nicht nur die Bahnschienenspannklemmen selber (ohne dass sie einer Trägereinheit zugeordnet wären) gegriffen werden können. Vielmehr sind zusätzliche Mittel vorgesehen, welche auch eine (beispielsweise palettenartige) Trägereinheit greifen können. Diese ist insbesondere dazu vorgesehen, die Bahnschienenspannklemmen geordnet zu bevorraten bzw. zu haltern.
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Auf diese Weise kann ein einziger Spannklemmengreifer vorgesehen werden, welcher mehrere Aufgaben erledigen kann. So kann er zunächst leere Trägereinheiten ordnen, gegebenenfalls stapeln und bereitstellen, in welche derselbe Spannklemmengreifer anschließend Bahnschienenspannklemmen einlegen kann. Anschließend kann vorgesehen sein, die befüllte Trägereinheit zur Vergütung der Bahnschienenspannklemmen einem Ofen zuzuführen (beispielsweise über ein separates Fördersystem). Nach Durchführung des Vergütungsprozesses kann der Spannklemmengreifer die Trägereinheit dann entladen und entweder neu mit Bahnschienenspannklemmen befüllen oder aber die leere Trägereinheit beiseite räumen.
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Somit wird die Automatisierung der Bahnschienenspannklemmenverarbeitung weiter verbessert, da die Spannklemmen nicht mehr vereinzelt und händisch gegriffen werden müssen und auch ein Organisieren oder Stapeln von (insbesondere leeren) Trägereinheiten automatisiert werden kann.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind hierfür separate Greifmittel zweiter Art vorgesehen, welche zusätzlich zu den Greifmitteln erster Art (welche dem eigentlichen Greifen der Bahnschienenspannklemmen dienen) an dem Spannklemmengreifer angeordnet sind.
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Der Begriff „separat” ist im Sinne der Erfindung demnach so zu verstehen, dass nicht dieselben Greifmittel, welche die Bahnschienenspannklemmen greifen, auch zum Greifen der Trägereinheit genutzt werden. Dies ist aufgrund der komplexen Gestalt der Bahnschienenspannklemmen und der dementsprechend anforderungsvollen Gestaltung der Greifmittel erster Art gewöhnlich auch gar nicht möglich.
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Daher sind die Greifmittel erster Art und zweiter Art in der Regel auch beabstandet voneinander angeordnet, wobei die Greifmittel erster Art beispielsweise an einem Spannklemmenabschnitt des Spannklemmengreifers angeordnet sein können, und wobei die Greifmittel zweiter Art dann typischerweise an einem Trägerhalterabschnitt des Spannklemmengreifers angeordnet sind.
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Auch wenn es in der Praxis eher unwahrscheinlich ist, sollen von der Erfindung auch derartige Greifmittel umfasst sein, bei welcher die Greifmittel erster Art und die Greifmittel zweiter Art im Wesentlichen gleiche Greiftechniken nutzen. Entscheidend ist hierbei, dass die Greifmittel erster Art gesondert und separat von den Greifmitteln zweiter Art ausgebildet sind.
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Die Greifmittel zweiter Art kooperieren erfindungsgemäß mit einer Trägereinheit für Bahnschienenspannklemmen und können diese Trägereinheit greifen und/oder anheben. Die Greifmittel zweiter Art sind hierzu vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass sie die Trägereinheit an einer Innenseite greifen und somit eine Spann- bzw. Haltekraft, bezüglich der Trägereinheit, nach außen bewirken. Hierzu können an der Innenseite der Trägereinheit beispielsweise Ausnahmen, Wanddurchbrüche, Konturen oder ähnliches vorgesehen sein, in welche die Greifmittel zweiter Art eingreifen können.
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Die Greifmittel zweiter Art können desweiteren Stützmittel, beispielsweise nach Art von Haltebacken, aufweisen. Sofern die Greifmittel zweiter Art an einer Innenseite der Trägereinheit angreifen, können die Greifmittel zweiter Art die Trägereinheit insbesondere im unbefüllten Zustand anheben, beispielsweise um mehrere Trägereinheiten zu stapeln oder Trägereinheiten bereitzustellen oder wegzuräumen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Greifmittel zweiter Art derart auszubilden, dass auch mit Bahnschienenspannklemmen befüllte Trägereinheiten greifbar sind. In diesem Falle können die Greifmittel zweiter Art insbesondere derart ausgestaltet sein, dass sie die Trägereinheit an ihrer Außenseite beaufschlagen und beispielsweise in dort vorgesehene Ausnehmungen eingreifen bzw. dort angeordnete Tragemittel untergreifen.
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Die Trägereinheit soll im Sinne der vorliegenden Erfindung dazu ausgebildet sein, eine Vielzahl von Bahnschienenspannklemmen zu bevorraten bzw. zu haltern. In diesem Sinne kann die Trägereinheit beispielsweise als Palette, Tragegestell oder Kiste ausgebildet sein, wobei derartige Ausgestaltungen eine gute Stapelbarkeit mehrerer gleichartiger Trägereinheiten ermöglichen. Die Bahnschienenspannklemmen können in die Trägereinheit insbesondere reihenartig eingelegt werden, wobei auch der Spannklemmengreifer jeweils mindestens eine Reihe von Spannklemmen greift. Je nach Trägereinheit können aber beispielsweise auch senkrechte Stapel von Klemmen gebildet werden.
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Die Trägereinheit weist in der Regel Stützmittel, beispielsweise nach Art von Haltestegen, für die Bahnschienenspannklemmen auf. In diesem Sinne können die Bahnschienenspannklemmen von einem Spannklemmengreifer in einer Vielzahl gegriffen und dann über die stegartigen Stützmittel der Trägereinheit gelegt werden, so dass sie an oder in der Trägereinheit im Wesentlichen hängend oder stehend gelagert sind. Vorteilhafterweise weist eine Trägereinheit hierbei mehrere parallele Stege auf, so dass mehrere Reihen von Bahnschienenspannklemmen nebeneinander in einer Trägereinheit angeordnet werden können.
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Die Trägereinheit ist im Sinne der Erfindung insbesondere als Vergütungs-Trägereinheit ausgebildet, was bedeuten soll, dass sie samt der von ihr gehalterten Bahnschienenspannklemmen in einen Vergütungsofen zur Vergütung der Bahnschienenspannklemmen einführbar ist. Nach einem derartigen Vergütungsprozess werden die Bahnschienenspannklemmen in der Regel, insbesondere durch den Spannklemmengreifer, aus der Trägereinheit wieder entnommen und, insbesondere von dem Spannklemmengreifer, in einen separaten Bevorratungs- und/oder Transportbehälter (beispielsweise auch eine Palette oder eine Kiste) überführt. Dies schließt den Verarbeitungsprozess der Bahnschienenspannklemmen im Wesentlichen ab.
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Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass es sich bereits bei der Trägereinheit um eine Bevorratungs- und Transportvorrichtung für die bereits fertig vergüteten Bahnschienenspannklemmen handelt. In diesem Falle braucht die Trägereinheit nicht geeignet sein, in einem Vergütungsofen längere Zeit angeordnet zu sein. Unabhängig von der Art der Trägereinheit weist diese jedoch in der Regel Gegenhaltemittel auf, welche mit Haltemitteln der Greifmittel zweiter Art des Spannklemmengreifers korrespondieren können.
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Während der Spannklemmengreifer mit den Greifmitteln zweiter Art die Trägereinheit anheben kann, sind die Greifmittel erster Art dazu vorgesehen, die Bahnschienenspannklemmen anzuheben. In diesem Sinne sind unter Greifmitteln bzw. unter einem Spannklemmengreifer nicht nur derartige Vorrichtungen zu verstehen, welche die Bahnschienenspannklemmen mechanisch umschließend greifen, sondern jegliche Art von Greifmitteln bzw. Greifern, welche in der Lage sind, die Bahnschienenspannklemmen kontaktierend anzuheben. Dies kann demnach tatsächlich mit Hilfe von mechanischen, „zupackenden” Umschließungsmitteln geschehen, aber alternativ oder zusätzlich auch mit Hilfe von magnetischen Halte- oder Greifmitteln, bei welchen die Bahnschienenspannklemmen zum Anheben lediglich kontaktiert, aber nicht umschlossen oder mechanisch gegriffen werden. Auch derartige magnetische Hebemittel werden vom Fachmann in der Praxis nämlich als „Greifer” bezeichnet.
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Die Greifmittel erster Art sind erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass sie in der Lage sind, eine Vielzahl von (insbesondere reihenartig angeordneten) Bahnschienenspannklemmen gleichzeitig zu greifen und in die Trägereinheit einzuführen. Hierzu werden die Bahnschienenklemmen nach ihrem Biegeprozess im Verarbeitungsablauf üblicherweise auf reihenartigen Sammelmitteln, den sogenannten „Schwertern” abgeladen, auf welchen die Vielzahl von Bahnschienenspannklemmen dann in einer Reihe angeordnet sind, so dass sie von dem Spannklemmengreifer in einer Reihe angeordnet optimal gegriffen werden können. Hierzu weist der Spannklemmengreifer in der Regel entlang einer Hauptachse eine im Wesentlichen längliche Form auf. Für den Fall, dass mehrere Reihen von Bahnschienenspannklemmen nebeneinander gegriffen werden sollen, kann der Spannklemmengreifer dementsprechend quer zu seiner Haupterstreckungsrichtung auch breiter ausgeführt sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Greifmittel erster Art Halteschalen, derart, dass der Spannklemmengreifer die Vielzahl von Bahnschienenspannklemmen mechanisch umgreifen kann. Diese Ausgestaltung der ersten Greifmittel ermöglicht dabei ein besonders einfaches mechanisches Greifen der Bahnschienenspannklemmen und soll insbesondere für sich als erfindungswesentlich gelten. Dementsprechend kann ein derartige Ausgestaltung der Greifmittel erster Art sowohl bei einem Spannklemmengreifer vorgesehen werden, welcher separate Greifmittel zweiter Art für die Trägereinheit aufweist, als auch bei einem solchen Spannklemmengreifer, welcher dies nicht tut.
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Vorteilhafterweise ist bei dieser Ausführungsform ein Paar von Halteschalen oder Greiferbacken vorgesehen. Theoretisch ist es jedoch auch möglich, dass mehrere Halteschalenpaare nebeneinander angeordnet sind.
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Das Paar von Halteschalen kann die zu greifenden Bahnschienenspannklemmen, insbesondere rotatorisch, umschließen bzw. umgreifen.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, dass die Halteschalen oder Greiferbacken unabhängig voneinander betätigbar sind. In diesem Sinne kann bei dem Einsatz eines Paares von Halteschalen oder Greiferbacken beispielsweise eine der Halteschalen (Greiferbacken) betätigt werden, während die andere Halteschale (Greiferbacke) in ihrer Position verharrt. Dies hat sich insbesondere für den Einsatzfall als vorteilhaft herausgestellt, dass der Spannklemmengreifer auch zum Einlegen der Bahnschienenspannklemmen in seine finale Transport- bzw. Aufbewahrungseinheit genutzt wird. Dort ist der für die Aufbewahrung der Bahnschienenspannklemmen vorhandene Raum in der Regel geringer als in der Trägereinheit, welche zur Durchführung eines Vergütungsprozesses genutzt wird.
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Während bei dem Be- und Entladen der für den Vergütungsprozess vorgesehenen Trägereinheit in der Regel beide Halteschalen oder Greiferbacken gleichzeitig betätigt werden, kann es beim Einlegen der Bahnschienenspannklemmen in eine Transport- oder Bevorratungsvorrichtung aus Platzgründen sinnvoll sein, lediglich eine der Schalen zu öffnen. Hierdurch kann, bei gleichzeitigem Verkippen des Spannklemmengreifers, ein platzsparendes und gezieltes Einlegen der Bahnschienenspannklemmen in die Transportvorrichtung ermöglicht werden.
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Entscheidend ist bei einer unabhängigen Betätigung der Halteschalen in diesem Sinne, dass (je nach gewünschtem Einsatz) auch nur eine der Halteschalen zur Zeit betätigbar, also insbesondere rotatierbar, ist. Um eine derartige Betätigung zu erreichen, können vorzugsweise pneumatische Betätigungsmittel vorgesehen werden, welche an den Halteschalen oder Greiferbacken angreifen und diese, je nach Ansteuerung insbesondere auch unabhängig voneinander, verlagern bzw. rotieren können.
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Alternativ zu einer im Wesentlichen mechanischen Ausgestaltung der Greifmittel erster Art kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, dass die Greifmittel erster Art mindestens einen Magneten, insbesondere einen Elektromagneten, umfassen, derart, dass der Spannklemmengreifer die Vielzahl von Bahnschienenspannklemmen durch magnetische Anziehungskräfte greift oder hält. Eine derartige Ausgestaltung ist für sich erfindungswesentlich und kann sowohl bei einem Spannklemmengreifer eingesetzt werden, welcher separate Greifmittel zweiter Art für die Trägereinheit aufweist, als auch bei einem solchen Spannklemmengreifer, welcher keine separaten Greifmittel zweiter Art aufweist.
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Diese Art des „Greifens” der Bahnschienenspannklemmen hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da mechanische Störungen (wie beispielsweise ein Verkanten von Halteschalen oder ähnliches) nahezu vollständig ausgeschlossen werden können. Die einen Magneten aufweisenden Greifmittel erster Art können hierbei beispielsweise an eine auf einem Schwert vorsortierte Reihe von Bahnschienenspannklemmen herangeführt werden. Befindet sich der Spannklemmengreifer samt der Greifmittel erster Art dann über den Bahnschienenspannklemmen oder kontaktiert er diese bereits, kann der Magnet aktiviert werden und die grundsätzlich magnetischen Bahnschienenspannklemmen werden an die Greifmittel erster Art herangezogen. Die Greifmittel erster Art können hierbei insbesondere eine plane, langgezogene Halte- oder Greiffläche aufweisen. Bei aktiviertem Magneten kann der Spannklemmengreifer sodann in die Nähe der Trägereinheit geführt werden. Zum Beladen der Trägereinheit bzw. zum Abladen der Bahnschienenspannklemmen kann der Magnet dann deaktiviert werden, so dass die Bahnschienenspannklemmen auf oder in der Trägereinheit verbleiben, wenn der Spannklemmengreifer fortbewegt wird.
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Umfassen die Greifmittel erster Art einen Magneten ist es weiterhin besonders vorteilhaft, dass dem Spannklemmengreifer Mittel zur Entmagnetisierung der Bahnschienenspannklemmen zugeordnet sind. Sofern, wie oben beschrieben, zum Abladen der Bahnschienenspannklemmen in oder auf der Trägereinheit der Magnet lediglich (einmalig) deaktiviert wird, können in den abgeladenen Bahnschienenspannklemmen nämlich unerwünschte Restmagnetisierungen verbleiben, welche sich im weiteren Verarbeitungsprozess als problematisch erweisen können.
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Um eine derartige Restmagnetisierung der abgelegten Bahnschienenspannklemmen im Wesentlichen zu verhindern oder jedenfalls zu unterdrücken, können in den Spannklemmengreifer entsprechende Entmagnetisierungsmittel integriert sein. Diese Mittel können beispielsweise Steuerungselemente umfassen, derart, dass der genutzte Elektromagnet beim Abladen der Bahnschienenspannklemmen auf eine bestimmte Art und Weise mehrfach umgepolt wird. Hierzu kann beispielsweise die Impulsdauer der den Elektromagneten speisenden Impulse bei gleichbleibender Energie verkürzt werden. Ein derartiges Verfahren sorgt dafür, dass nach vollständiger Deaktivierung des Elektromagneten (also einem vollständigen Abstellen der Impulse) keine oder kaum noch eine Restmagnetisierung in den abgelegten Spannklemmen verbleibt.
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Auf eine anschließende gesonderte Entmagnetisierung der Spannklemmen, beispielsweise mit Hilfe eines kostspieligen und raumgreifenden Entmagnetisierungstunnels, kann somit vollständig verzichtet werden. Lediglich der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass die Entmagnetisierungsmittel nicht zwangsläufig in den Spannklemmengreifer integriert sein müssen. Sie müssen diesem lediglich zugeordnet sein, können also auch eine externe Steuerung für den Spannklemmengreifer betreffen oder als externes Bauteil nach Art eines Magnetisierungstunnels ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die Greifmittel erster Art und die Greifmittel zweiter Art zueinander eine bezüglich der Haupterstreckungsachse des Spannklemmengreifers winkelversetzte Anordnung und/oder Wirkrichtung auf. In diesem Sinne ist der Spannklemmengreifer um seine Haupterstreckungsachse herum insbesondere verkippbar angeordnet, so dass der Spannklemmengreifer in einer ersten Stellung verschiedene Spannklemmen aus der Trägereinheit entnehmen kann und in einer zweiten Stellung die Trägereinheit selber greifen kann. Die Greifmittel erster und zweiter Art können hierzu in einem Winkel von beispielsweise im Wesentlichen 90° versetzt zueinander angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise weist der Spannklemmengreifer eine zentrale Kernplatte auf, an dessen Unterseite die Greifmittel erster Art angeordnet sind, während an dessen Oberseite die Greifmittel zweiter Art angeordnet sind. Insbesondere kann an der Oberseite ein zentraler Anbindungsabschnitt zu einem Roboterarm oder einem Manipulator vorgesehen sein. Zum Verkippen des gesamten Spannklemmengreifers wird dann diese zentrale Kernplatte verkippt. Der Unterseite der Kernplatte ist demnach ein Spannklemmenabschnitt zugeordnet und der Oberseite ein Trägerhalterabschnitt.
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Im Sinne der vorliegenden Anmeldung führt eine solche winkelversetzte Anordnung im Wesentlichen dazu, dass auch die Wirkrichtung der unterschiedlichen Greifmittel unterschiedlich ist. Es sind aber Fälle vorstellbar, bei dem dies nicht unbedingt so sein muss.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Greifmittel zweiter Art aus einer Ruheposition in eine Trägergreifposition ausfahrbar. Dies ermöglicht eine besonders platzsparende Ausgestaltung des Spannklemmengreifers. Da der Haupteinsatzzweck des Spannklemmengreifers in der Regel die Nutzung der Greifmittel erster Art ist, sind für diese Einsatzfälle die Greifmittel zweiter Art eingefahren und somit geschützt und platzsparend angeordnet. Soll jedoch eine Trägereinheit gegriffen werden, können die Greifmittel aus der besagten Ruheposition in eine Trägergreifposition ausgefahren werden, wobei die Haltemittel der Greifmittel zweiter Art mit korrespondierenden Gegenhaltemitteln der Trägereinheit in Eingriff gebracht werden können. Die Haltemittel sind hierbei insbesondere an einem verschwenkbaren Flügelelement angeordnet, so dass die Greifmittel zweiter Art aus der Ruheposition in die Trägergreifposition verschwenkbar sind. Insbesondere ermöglicht dies ein besonders vorteilhaftes Eingreifen oder Hintergreifen der Gegenhaltemittel der Trägereinheit.
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Vorteilhafterweise weisen die Greifmittel zweiter Art Haltebolzen, Konturen oder Haltevorsprünge auf, welche in korrespondierende Aufnahmen der Trägereinheit einführbar sind. Alternativ kann dies auch umgekehrt sein, so dass die Greifmittel zweiter Art Aufnahmen aufweisen, welche mit Haltenbolzen, Konturen oder -vorsprüngen an der Trägereinheit korrespondieren können.
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Wie eingangs bereits beschrieben, greifen die Greifmittel zweiter Art vorteilhafterweise an der Innenseite der Trägereinheit an, was insbesondere bei ausschwenkbaren Greifmitteln zweiter Art unkompliziert umsetzbar ist.
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Vorteilhafterweise weist der Spannklemmengreifer eine Positioniereinrichtung zur Nachbesserung der Position der der Trägereinheit zugeführten Bahnschienenspannklemmen auf. Die Positioniereinrichtung ist hierbei insbesondere den Greifmitteln erster Art zugeordnet. Sie dient insbesondere der Justage der Positionierung der auf einer Trägereinheit befindlichen Bahnschienenspannklemmen. Diese dürfen bei einer Trägereinheit beispielsweise nicht zu nahe am Rand der Trägereinheit (bei dem Vorhandensein eines Haltesteges also nicht zu nah am Ende des Steges) angeordnet sein, da eine solche Positionierung ein Stapeln der Trägereinheiten erschweren würde.
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Hierzu weist der Spannklemmengreifer insbesondere im Bereich der gehaltenen Bahnschienenklemmen die Positioniereinrichtung auf. Diese ist vorteilhafterweise starr an dem Spannklemmengreifer angeordnet und kann beispielsweise nach Art eines Spatels oder einer Gabel oder einer ähnlichen Vorrichtung ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass die Positioniereinrichtung Schiebeflächen bereitstellt, welche mit den in der Trägereinheit befindlichen Bahnschienenspannklemmen kontaktierbar sind.
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Sofern die Positioniereinrichtung Positionier- bzw. Schiebemittel an beiden Enden des Spannklemmengreifers vorsieht, können diese dazu genutzt werden, die in die Trägereinheit eingesetzten Bahnschienenspannklemmen nach dem Abladen oder auch vor einem Aufnehmen beidseitig in Richtung der Mitte der Trägereinheit zu verschieben bzw. vom Rand der Trägereinheit wegzuschieben. Hierbei werden in der Regel nur die äußersten einer Reihe von Bahnschienenspannklemmen durch die Elemente der Positioniereinrichtung kontaktiert.
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Bei einem derartigen Verschieben wird in der Regel der gesamte Spannklemmengreifer verlagert, vorteilhafterweise auch im Vergleich zu einer greifenden Position verkippt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Spannklemmengreifer einen zentralen Befestigungsabschnitt auf, über welchen der Spannklemmengreifer an einem Roboterarm oder an einem Manipulator angeordnet ist bzw. an einem Roboterarm oder Manipulator anordenbar ist. Diese Anordnung kann weiterhin vorteilhafterweise gelenkig geschehen, so dass der Roboterarm oder Manipulator im Bereich des Befestigungsabschnittes ein Verkippen des Spannklemmengreifers relativ zum Roboterarm oder Manipulator ermöglicht. Alternativ kann aber auch eine starre Anordnung am Ende des Roboterarms oder Manipulators vorgesehen werden, wobei der Roboterarm oder Manipulator insgesamt verkippt wird, um den Spannklemmengreifer zu verkippen. Der Roboterarm oder Manipulator kann hierbei selbstverständlich eine Energieversorgung des Spannklemmengreifers bereitstellen, insbesondere über interne Kabel, wobei auch auf diese Art eine Steuerung der Spannklemmengreiferfunktionen erfolgt. Sollte der Spannklemmengreifer pneumatisch angetriebene Funktionen aufweisen, kann eine entsprechende Versorgungsleitung auch über den Befestigungsabschnitt erfolgen.
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Offenbart und beansprucht ist in der vorliegenden Patentanmeldung nicht nur der Spannklemmengreifer für sich, sondern ein gesamtes Greifersystem, welches neben dem beschriebenen Spannklemmengreifer auch mindestens eine kooperierende Trägereinheit für die Bahnschienenspannklemmen aufweist. Die Trägereinheit umfasst hierbei mindestens einen Haltesteg zum Aufreihen der Vielzahl von Bahnschienenspannklemmen, welche von dem Spannklemmengreifer gegriffen wurden. Selbstverständlich kann auch eine Vielzahl von Haltestegen an der Trägereinheit vorgesehen sein.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient die Trägereinheit dabei insbesondere der Halterung der Bahnschienenspannklemmen in einem Vergütungsofen, wobei die Trägereinheit insgesamt in den Ofen einschiebbar ist. Damit die Trägereinheit die Temperaturen in dem Ofen überhaupt aushält und es keine Beeinflussungen der zu vergütenden Bahnschienenspannklemmen gibt, weist die Trägereinheit insbesondere einen hohen Graphitanteil auf. Dieser Graphitanteil ermöglicht eine besonders robuste Ausführung der Trägereinheit. Der Graphitanteil im Material der Trägereinheit kann beispielsweise über 10 Prozent, insbesondere über 50 Prozent, liegen. Weiter vorteilhafterweise kann das Greifersystem auch eine Transportvorrichtung zur Verlagerung der mindestens einen Trägereinheit in den Ofen (und zurück) umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Nutzung eines Spannklemmengreifers gemäß Anspruch 10 zur Lösung der gestellten Aufgabe beansprucht. Demnach umfasst ein derartiges Verfahren zunächst das Greifen und Positionieren einer Trägereinheit für Bahnschienenspannklemmen mit Greifmitteln zweiter Art des Spannklemmengreifers, weiter das Greifen einer Vielzahl von Bahnschienenspannklemmen mit Greifmitteln erster Art des Spannklemmengreifers, und noch weiter das Beladen der positionierten Trägereinheit mit der Vielzahl gegriffener Bahnschienenspannklemmen.
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In einem weiteren Verfahrensschritt kann die derart beladene Trägereinheit dann, insbesondere unter Nutzung eines Transportsystems, in einen Ofen zur Durchführung eines Vergütungsvorganges überführt werden.
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Weiterhin kann die Trägereinheit anschließend gemeinsam mit den vergüteten Bahnschienenspannklemmen aus dem Ofen entfernt werden, insbesondere mit Hilfe des genannten Transportsystems.
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Weiter insbesondere kann anschließend ein Entladen der Trägereinheit mit den Greifmitteln erster Art des Spannklemmengreifers erfolgen.
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Vorteilhafterweise kann anschließend dann entweder ein erneutes Beladen der Trägereinheit mit Hilfe der Greifmittel erster Art erfolgen oder aber die leere Trägereinheit kann mit den Greifmitteln zweiter Art gegriffen und neu positioniert werden.
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Diesbezüglich sei angemerkt, dass sich sämtliche beschriebenen Vorteile des Spannklemmengreifers auch in dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 10 einsetzen lassen.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Figurenbeschreibung sowie aus den gegebenenfalls nicht näher beschriebenen Unteransprüchen.
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In den Figuren zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen, W-förmigen Bahnschienenspannklemme in Einzeldarstellung,
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2 in einer schematischen, perspektivischen Schrägaufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannklemmengreifers mit angedeuteten Bahnschienenspannklemmen,
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3 in einer schematischen, perspektivischen Schrägunteransicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannklemmengreifers mit einer Vielzahl von gegriffenen Bahnschienenspannklemmen, angeschlossen an einen abgebrochen dargestellten Roboterarm,
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4 eine sehr schematische Schrägaufsicht auf einen Stapel von Trägereinheiten, wobei die oberste Trägereinheit eine Vielzahl von auf- bzw. eingelegten Bahnschienenspannklemmen aufweist, mit einem abgebrochen dargestellten Element einer Positioniereinrichtung des ansonsten nicht dargestellten Spannklemmengreifers und
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5 einen diagrammartigen Ablaufplan zur Verdeutlichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Der folgenden Figurenbeschreibung sei vorausgeschickt, dass gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, teilweise unter Hinzufügung von kleinen Buchstaben oder von Apostrophs.
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1 zeigt hierbei eine einzelne, herkömmliche Bahnschienenspannklemme 11', wie sie im Bahnschienenbau Anwendung findet, insbesondere unter Beaufschlagung einer nicht dargestellten Schraube zur Verspannung und Festlegung an einer Bahnschiene.
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1 lässt sich hierbei insbesondere entnehmen, dass die Spannklemme 11' eine im Wesentlichen W-förmige, abgerundete Grundform aufweist, welche sich jedoch in alle drei Raumrichtungen erstreckt. Durch diese Erstreckungen in alle drei Raumrichtungen gestaltet sich ein automatisiertes Greifen einer solchen Spannklemme 11' besonders herausfordernd.
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Zum Greifen derartiger Spannklemmen kann gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der in 2 dargestellte Spannklemmengreifer 10 verwendet werden. Der Spannklemmengreifer 10 weist zunächst einen zentralen Befestigungsabschnitt 12 auf, mit welchem der Spannklemmengreifer 10 an einen nicht dargestellten Roboterarm anschließbar ist.
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Dieser Befestigungsabschnitt 12 ist an einer sich in Längsrichtung 1 erstreckenden Kernplatte 13 des Spannklemmengreifers 10 angeordnet.
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Bezüglich 2 unterhalb der Kernplatte 13 weist der Spannklemmengreifer 10 Greifmittel erster Art 14, zum Greifen einer Vielzahl von Spannklemmen 11 auf. Die Greifmittel erster Art 14 sind hierbei im Wesentlichen mechanischer Natur und umfassen insbesondere zwei Halteschalen 15a und 15b.
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Diese beiden Halteschalen 15a und 15b sind aus Präzisionsrohren gefertigt und entlang der Längsrichtung oder Längserstreckung 1 an dem Spannklemmengreifer 10 angeordnet, und zwar rotatorisch beweglich. Die Halteschalen 15 entsprechen somit im Wesentlichen Zylinderoberflächenabschnitten in einem Winkel von etwa 90°, wobei die beiden Halteschalen 15a und 15b in einer vollständig geöffneten Stellung einen nach unten offenen Öffnungswinkel von etwa 180° zum Übergreifen der Spannklemmen 11 bilden. Dies ist in 2 jedoch nicht dargestellt. Vielmehr befindet sich dort lediglich die Halteschale 15b in einer geöffneten Stellung, während die Halteschale 15a in einer teilgeschlossenen Stellung befindlich dargestellt ist.
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Gemäß 2 sind die Spannklemmen 11 (von denen lediglich die vorderste Spannklemme in 2 angedeutet ist) von dem Spannklemmengreifer 10 nicht vollständig umgriffen. Demnach kann es sich um eine Stellung handeln, in welcher der Spannklemmengreifer 10 die Vielzahl von Spannklemmen 11 gerade ablegt.
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Zur Durchführung eines Greifvorganges können die Halteschalen 15a und 15b entlang der angedeuteten Bewegungspfeile 16a und 16b rotatorisch verlagert werden, um unterhalb der Spannklemmen 11 aufeinander zu treffen und die Spannklemmen 11 zu untergreifen.
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Die gegriffenen Spannklemmen 11 können anschließend auf einem in 2 nicht dargestellten Trägerelement abgelegt werden, indem die beiden Halteschalen 15a und 15b entgegen der Pfeilrichtungen 16a bzw. 16b in ihre Öffnungsstellung zurückverfahren bzw. zurückrotiert werden.
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Der Antrieb der beiden Halteschalen 15a und 15b kann hierbei grundsätzlich beliebig erfolgen. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind hierfür jedoch Pneumatikeinheiten 17a, 17b, 17c, 17d, vorgesehen, welche insbesondere die Kernplatte 13 durchgreifen und auf dieser angeordnet sind.
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Die beiden dargestellten Halteschalen 15a, 15b weisen die Besonderheit auf, dass sie unabhängig voneinander ansteuerbar bzw. betätigbar sind. So können sich Situationen ergeben, in welchen die Spannklemmen 11 in einem sehr begrenzten Ablageraum (z. B. einer Transportkiste) abgelegt werden müssen, wobei die Reihen an Spannklemmen 11 dabei möglichst dicht gepackt angeordnet werden sollen. Hierbei kann es beispielsweise vorteilhaft sein, beim Annähern an die Transportkiste bereits eine der Halteschalen 15b in die 2 dargestellte Öffnungsposition zurückzuverschwenken, so dass die gegriffenen Spannklemmen 11, insbesondere bei gekipptem Spannklemmengreifer, hauptsächlich von lediglich einer der beiden Halteschalen 15a gehalten werden. Sofern der Spannklemmengreifer 10 dann eine Position erreicht, in welcher die Spannklemmen 11 abzulegen sind, kann auch die zweite der Halteschalen 15a in ihre Öffnungsposition zurückverschwenken.
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Zusätzlich zu den Greifmitteln erster Art 14 offenbart 2 auch Greifmittel zweiter Art 18. Diese Greifmittel zweiter Art 18 dienen dem Greifen einer in 2 nicht dargestellten Trägereinheit für die Bahnschienenspannklemmen 11. Hierzu weisen die Greifmittel zweiter Art 18 zwei flügelartige Stützen 19 auf, an welchen jeweils über eine Schwenkachse 20 ausfahrbare Flügelelemente 21a und b schwenkbar gelagert sind.
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2 zeigt das Flügelelement 21a dabei in seiner Ruheposition, in welcher es in etwa in Längsrichtung 1 des Spannklemmengreifers 10 und in einem 90°-Winkel zu den Stützen 19 ausgerichtet ist.
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An den beiden Flügelelementen 21a und b ist jeweils mindestens ein Halterungsbolzen 22 sowie eine Haltebacke 23 angeordnet. Tatsächlich weisen die Flügelelemente 21 jeweils zwei Halterungsbolzen 22 sowie zwei Haltebacken 23 auf.
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Sofern mit den Greifmitteln zweiter Art 18 eine in 2 nicht dargestellte Trägereinheit für die Bahnschienenspannklemmen 11 gegriffen werden soll, können die Flügelelemente 21, nach einer Annäherung des Spannklemmengreifers 10 an die Trägereinheit, aus der in 2 für das Flügelelement 21a dargestellten Ruheposition in eine Trägergreifposition ausgefahren werden, in welcher sich das Flügelelement 21b gemäß 2 befindet. Dieses Ausfahren entspricht einer Verschwenkung der Flügelelemente 21 um die Achsen 20 um etwa 90° entlang des Schwenkpfeils 24 bzw. 24'. In der Trägergreifposition befindet sich das Flügelelement 21b etwa in der Ebene der zugeordneten Stütze 19.
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Bei dieser Schwenkbewegung des Flügelelementes 21 entlang der Schwenkrichtung 24 bzw. 24' können die Bolzen 22 in Aufnahmen 25 der Trägereinheit 26 eingreifen, wobei diese Aufnahmen 25 in 4 dargestellt sind. Bei dem Eingreifen der Bolzen 22 in die Aufnahmen 25 lehnen sich die Stützbacken 23, welche in 2 zu erkennen sind, an die Innenseite 27 der Trägereinheit 26 an, um das Greifen der Trägereinheit 26 zu unterstützen. Der in 2 dargestellte Spannklemmengreifer 10 kann auf diese Weise mit den Greifmitteln zweiter Art 18 eine entsprechende Trägereinheit anheben und beispielsweise stapeln oder beiseite stellen.
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Dies ist mit den Greifmitteln erster Art 14 nicht möglich, da diese, der besonderen Ausgestaltung der Spannklemmen 11 geschuldet, eine sehr spezielle Greifform aufweisen.
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Abschließend sei bezüglich 2 angemerkt, dass ein Winkelversatz der Greifmittel erster Art 14 im Vergleich zu den Greifmitteln zweiter Art 18 auffällt, derart dass die Anordnung der Greifmittel erster Art 14 in 2 etwa nach unten deutet (und sich auch deren Wirkrichtung nach unten gestaltet), während die Greifmittel zweiter Art bezüglich 2 hierzu orthogonal wirken (etwa in einer Ebene parallel zur Kernplatte 13).
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3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannklemmengreifers 10'. Auch dieser Spannklemmengreifer 10' weist eine (lediglich geringfügig modifizierte) Kernplatte 13 auf, an welcher insbesondere identische Greifmittel zweiter Art 18 angeordnet sind, auf dessen Beschreibung hinsichtlich 3 daher verzichtet werden kann (allerdings befinden sich beide Flügelelemente 21 gemäß 3 in ihrer Ruheposition).
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Im Gegensatz zu dem Spannklemmengreifer 10 gemäß 2 ist der Spannklemmengreifer 10' gemäß 3 mit seinem Befestigungsabschnitt 12 bereits an einen lediglich angedeuteten und abgebrochen dargestellten Roboterarm 28 angeschlossen. Dieser Roboterarm kann den Spannklemmengreifer 10' bewegen und diesen mit allen möglichen Energie- und Steuerungsquellen verbinden (entsprechende Leitungen können beispielsweise im Inneren des Roboterarms 28 angeordnet sein).
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Der wesentliche Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 besteht vorliegend in der andersartigen Ausgestaltung der Greifmittel erster Art 14'. Wie 3 verdeutlicht, erfolgt kein mechanisches, rotatorisches Greifen der Vielzahl an Spannklemmen 11. Vielmehr weist der Spannklemmenabschnitt 29 des Spannklemmengreifers 10' eine Elektromagneteinheit 30 auf. Diese Elektromagneteinheit 30 ist vorliegend aktiviert, so dass die Spannklemmen 11 von der Elektromagneteinheit 30 magnetisch angezogen und an dieser gehalten werden. Auch dieses Halten ist im Sinne der vorliegenden Erfindung als Greifen zu verstehen.
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Sofern sich der in 3 dargestellte Spannklemmengreifer 10' über dem Haltesteg einer Trägereinheit (wie sie beispielsweise in 4 mit 26 bezeichnet ist) befindet, kann die Elektromagneteinheit 30 derart angesteuert werden, dass die elektrischen Steuerimpulse immer kürzer werden. Hierdurch wird insbesondere eine Entmagnetisierung der abzulegenden Spannklemmen 11 ermöglicht. Die Spannklemmen 11 brauchen daher nicht mehr separat entmagnetisiert zu werden.
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Nach dem Ablegen der Spannklemmen 11 in einer Trägereinheit, beispielsweise wie sie in 4 mit 26 gekennzeichnet ist, kann der Spannklemmengreifer 10' noch für eine mechanische Nachbesserung der Position der abgelegten Spannklemmen 11 auf dem Haltesteg 31 sorgen:
Hierfür sind dem Spannklemmenabschnitt 29 des Spannklemmengreifers 10' Positioniermittel 32 zugeordnet. Diese sind insbesondere starr und fest an dem Spannklemmengreifer 10' angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen sie eine Gabelform auf. Ebenfalls gabelförmige Positioniermittel 32 sind in einer leicht anderen geometrischen Ausgestaltung auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 vorgesehen.
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Diese Positioniermittel 32 weisen eine Funktion auf, zu deren Erläuterung auf 4 zu verweisen ist:
4 zeigt hierbei in einer sehr schematischen, perspektivischen Aufsicht eine Trägereinheit 26 für Bahnschienenspannklemmen 11. Die Trägereinheit 26 stellt dabei die oberste Trägereinheit eines ganzen Stapels aus Trägereinheiten dar. Damit auch auf die Trägereinheit 26 im Folgenden eine weitere Trägereinheit aufgesetzt werden kann, ist es von einiger Wichtigkeit, dass die Spannklemmen 11, welche ausweislich 4 auf einem Haltesteg 31 aufliegen, nicht zu nahe am Rand 33 der Trägereinheit 26 angeordnet sind. Dies könnte das Stapeln der nachfolgenden Kiste erschweren. Daher kann das in 4 abgebrochen dargestellte Positioniermittel 32 die äußerste Spannklemme 11' kontaktieren und entlang der Pfeilrichtung I bezüglich der Trägereinheit nach innen verschieben. Dies gewährleistet einen gewissen Abstand der äußersten Spannklemme 11' vom Rand 33 der Trägereinheit 26, so dass ein problemloses Folgestapeln möglich ist.
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Da die beschriebenen Spannklemmengreifer 10 und 10' jeweils zwei Positioniermittel 32 aufweisen, kann das in 4 nicht dargestellte zweite Positioniermittel an der anderen Seite der Trägereinheit 26 für eine Beabstandung der dort äußersten Spannklemme 11'' von dem gegenüberliegenden Rand 34 der Trägereinheit 26 sorgen. Für eine derartige Nachpositionierung der Spannklemmen 11 auf dem Haltesteg 31 kann der Roboterarm den Spannklemmengreifer 10 oder 10' vorteilhafterweise verkippen.
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4 verdeutlicht desweiteren, dass die Spannklemmen 11 in der Trägereinheit 26 mit Hilfe von mindestens einem Haltesteg angeordnet sind. Das Ausführungsbeispiel zeigt neben dem ersten bereits genannten Haltesteg 31 noch einen leeren zweiten Haltesteg 35, auf welchen in einem nachfolgenden Arbeitsschritt ebenfalls Spannklemmen aufgesetzt werden können (insbesondere mit Hilfe desselben Spannklemmengreifers 10 oder 10').
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Schließlich zeigt 4 die beschriebenen Aufnahmen 25 in der Innenseite 27 der Trägereinheit 26. In diese Aufnahmen 25 können die in 2 dargestellten Stifte oder Bolzen 22 der Greifmittel zweiter Art 8 zum Halten oder Bewegen der Trägereinheit 26 eingreifen. Dieses Eingreifen erfolgt vorteilhafterweise bei entleerter Trägereinheit 26. Soll eine beladene Trägereinheit 26 gegriffen werden, so sind die Greifmittel zweiter Art 18 vorzugsweise derart umzugestalten, dass die Greifmittel zweiter Art 18 an der Außenseite 37 der Trägereinheit 26 angreifen können.
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Abschließend zeigt 5 einen diagrammartigen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. So werden die Spannklemmenrohlinge in einem ersten Schritt gemäß 38 gebogen und anschließend, beispielsweise auf einem sogenannten Schwert, beim Auswerfen aufgereiht.
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Parallel kann in einem Schritt 39 der Spannklemmengreifer 10 oder 10' eine Trägereinheit, beispielsweise Trägereinheit 26, greifen und gegebenenfalls auf einem bereits existierenden Stapel befüllter Trägereinheiten aufstapeln.
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Anschließend kann besagter Spannklemmengreifer 10 oder 10' die aufgereihten Spannklemmen bei 40 greifen und in die zuvor positionierte Trägereinheit einlegen. Die eingelegten Spannklemmen können dann insbesondere, wie in 4 angedeutet, noch in der Trägereinheit 26 positioniert werden. Ist ein Träger bzw. eine Trägereinheit dann noch nicht komplett gefüllt, können weitere Spannklemmen gegriffen und der Träger fertig gefüllt werden.
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Ansonsten kann eine weitere Trägereinheit auf die zuletzt gefüllte Trägereinheit 26 mit Hilfe des Spannklemmengreifers 10 bzw. 10' aufgesetzt und anschließend befüllt werden. Dies erfolgt solange, bis das gewünschte Stapelziel erreicht ist (41).
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Die in den Trägereinheiten bereitgestellten Spannklemmen können anschließend einem Vergütungsprozess zugeführt, beispielsweise mit Hilfe eines Transportsystems mitsamt der Trägereinheiten in einen Ofen überführt, werden. Die Trägereinheit weist daher einen besonders hohen Kohlefaseranteil oder Graphitanteil auf, welcher dafür sorgt, dass die Trägereinheit 26 den Vergütungsprozess unbeschadet übersteht.
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Nach Abschluss des Vergütungsvorganges 42 können die Spannklemmen dann samt Trägereinheit zum Spannklemmengreifer 10 oder 10' zurücktransportiert werden. Anschließend erfolgt bei 43 ein umgekehrter Entladeprozess, bei welchem die Spannklemmen der zuletzt befüllten Trägereinheit zuerst entnommen werden. Dies geschieht durch den Spannklemmengreifer, welcher dann eine vollständig entladene Trägereinheit greifen und wegstellen kann, bevor die darunter liegende Trägereinheit von ihm entladen wird.
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Die entladenen Spannklemmen können hierbei beispielsweise in eine Transportvorrichtung überführt werden, in welcher sie insbesondere enger gepackt sind als in der Trägereinheit 26. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jedoch auch die Transportvorrichtung durchaus als Trägereinheit zu verstehen.
