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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Entnehmen
eines Pressformteils aus dem Pressformwerkzeug nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus einem
Beitrag von R. Brüssel und U. Weber "SMC-Teile vollautomatisch
herstellen", veröffentlicht in der Zeitschrift Kunststoffe,
Jahrgang 79 (1989), Seiten 1149-1154 - nachfolgend kurz mit
[1] zitiert - als bekannt hervorgeht.
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In dem in [1] beschriebenen Verfahren wird bei der Fertigung
von SMC-Teilen von einer bestimmten Menge eines Gemisches von
reaktionsfähigem duroplastischem Kunstharz und Fasern
ausgegangen, die gewichtsmäßig auf das fertige Bauteil abgestimmt
ist. Und zwar wird die abgestimmte Rohstoffmenge durch
Ausschneiden von Zuschnitteilen bestimmter Größe und Form aus
einer in Rollenform angelieferten Fasermattenbahn (Prepreg-
Bahn) und durch Zusammenlegen der Zuschnitteile zu einem
Mattenstapel gewonnen. Ein solcher Mattenstapel wird lagegenau
in ein geöffnetes Formwerkzeug einer Presse eingelegt. Das
Formwerkzeug ist auf eine Temperatur beheizt, bei der das
reaktionsfähige Kunstharz chemisch reagiert und abbindet. Durch
anfänglich langsames Schließen des in der Presse befindlichen
Formwerkzeuges wird der eingebrachte Rohstoff zunächst
lediglich erwärmt, wodurch das Kunstharz weich und fließfähig
wird. Anschließend wird das Formwerkzeug unter kontrollierter
Kraft und Geschwindigkeit geschlossen, wobei der erweichte
Rohstoff seitlich wegfließt und dabei die Kavität des
Formwerkzeuges vollständig ausfüllt. Nach diesem Ausfüllen der
Gravur wird das Formwerkzeug noch eine Zeit lang mit
definierter Kraft geschlossen gehalten, so dass das Kunstharz
vollständig ausreagieren und aushärten kann. Erst dann kann
das Formwerkzeug geöffnet und das fertige SMC-Teil daraus
entnommen werden.
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Zum Ausformen des gepressten SMC-Teiles aus dem Formwerkzeug
sind bei [1] stiftförmige Auswerfer zumindest im
Unterwerkzeug integriert. Beim Öffnen des Formwerkzeuges, d. h. beim
Abheben des Oberwerkzeuges nach oben, muss sich zunächst das
SMC-Teil von der Gravur des Oberwerkzeuges lösen, so dass das
SMC-Teil mit Sicherheit im Unterwerkzeug zurückbleibt. Dies
kann durch im Oberwerkzeug integrierte Auswerferstifte oder
sofern auf der oberseitig abgeformten Werkstückoberfläche
keine Druckstellen von Auswerferstiften erkennbar sein dürfen
- durch ein auf die Gravur-Oberfläche des Oberwerkzeuges
aufgebrachtes Trennmittel sichergestellt werden. Zwar erfordert
ein Herauslösen des Werkstücks aus der oberen Werkzeuggravur
trotz oberflächlich aufgetragenem Trennmittel einen gewissen
Kraftaufwand zwischen Pressteil einerseits und Oberwerkzeug
andererseits. Die Öffnunfskraft der Presse reicht aber dafür
in jedem Fall aus. Nach dem Öffnen des Formwerkzeuges treten
die bei [1] auf jeden Fall im Unterwerkzeug integrierten
Auswerfer in Aktion und heben das SMC-Teil leicht von der Gravur
des Unterwerkzeuges ab, so dass es nur noch lose im
Unterwerkzeug aufliegt und leicht entnommen werden kann.
Nachteilig bei der Anlage nach [1] ist, dass sie zum Herauslösen des
Pressteils aus der unteren Gravur auf den Einsatz von
integrierten Auswerferstiften angewiesen ist. Diese erfordern an
den werkstückseitigen Ansatzstellen Materialverdickungen
und/oder -aussteifungen im oder am Werkstück, die beim
Ausreagieren oder Abkühlen des Kunststoffes zu Schwindungen
führen, die sich auf der Sichtseite des Pressteils als leichte
Einfallstellen abzeichnen. Bei optisch anspruchsvollen
Verkleidungsteilen, insbesondere bei lackierten
Karosserieteilen, würden solche Einfallstellen unschön auffallen und
können nicht akzeptiert werden. Außerdem besteht bei der
Pressverarbeitung von reaktiven Vormassen von Duroplasten die
Gefahr eines Festbackens des einen oder anderen der
Auswerferstifte, wodurch es zu empfindlichen Störungen des
Produktionsprozesses kommen kann.
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Zum automatisierten Entnehmen des im Unterwerkzeug der
vorbekannten Presse aufgrund der Auswerfstifte lose aufliegenden
SMC-Teiles ist bei [1] ein Entnahmegerät mit einem Greifer
vorgesehen, der in die Presse einfährt, dort das Pressteil
ergreift und es in einen automatischen Formteilspeicher
abgelegt, wenn es einwandfrei ist. Das noch im Greifer
befindliche Pressteil wird gemäß [1] bereits während der
Entnahmebewegung mittels Lichtschranken auf Vollständigkeit überprüft;
im Falle von festgestellten Defekten wird Alarm gegeben und
die Fertigungsanlage zur Inspektion des Formwerkzeuges
vorübergehend stillgesetzt. Über das Funktionsprinzip des
verwendeten Greifers selber ist in [1] nichts ausgesagt. Jedenfalls
ist der bekannte Greifer in seiner Funktion derart gestaltet,
dass er lediglich ein im Unterwerkzeug lose aufliegendes SMC-
Teil aus der Presse zu entnehmen, nicht jedoch das Pressteil
auch aus der Gravur des Unterwerkzeuges herauszulösen vermag.
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Wegen der von Werkstoffverdickungen, die für Auswerferstifte
vorgesehen werden müssen, ausgehenden Oberflächenwelligkeit
auf der Sichtseite der Kunststoff-Pressteile muss man
insbesondere bei der Herstellung von optisch anspruchsvollen
Kunststoff-Fließpresseilen auf solche Auswerferstifte
verzichten und das Herauslösen der Pressteile aus dem
Unterwerkzeug auf andere Art und Weise bewerkstelligen. Unabhängig
davon ist ein Verzicht auf Auswerferstifte auch in den Fällen
angezeigt, bei denen - bedingt durch eine bestimmte
Werkstückgestalt - die Sichtseite des Werkstücks der Gravur des
Unterwerkzeugs zugeordnet werden muss.
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Der Anmelderin ist kein automatisierbares oder
mechanisierbares Verfahren zum Herauslösen von SMC-Pressteilen aus dem
Unterwerkzeug bekannt, welches ohne werkzeugintegrierte
Auswerferstifte auskäme. Bei Werkzeugen ohne Auswerferstifte wird
mit einem zuvor oberflächlich aufgebrachten Trennmittel
gearbeitet und nach dem Öffnen der Presse das fertige Werkstück
mühselig von Hand aus dem Unterwerkzeug herausgelöst. Dabei
wird versucht, mit einem spitzen Gegenstand an einer
Randstelle das Werkstück lokal von der Gravur zu lösen und durch
Einblasen von Druckluft in den entstehenden Spalt diesen in
seiner Flächenausdehnung zu erweitern. Auf diese Weise -
lokal mechanisches Lösen des Randes und pneumatisches Erweitern
- wird nach und nach das ganze Werkstück aus der unteren
Gravur herausgelöst. Abgesehen von dem Zeitaufwand dafür und dem
beschwerlichen Arbeiten an einem erhitzten Werkzeug und in
ergonomisch ungünstigen Platzbedingungen wird bei dieser
Vorgehensweise häufig genug das Werkstück beschädigt, so dass es
unbrauchbar wird. Vor allem großflächige Teile sind bei einem
auf diese Art und Weise bewerkstelligten Herauslösen
besonders gefährdet, weil hier die vom Bauteilrand weiter entfernt
liegende Bauteilmitte trotz gelöstem Rand u. U. immer noch
fest an der Wekzeuggravur fasthaften kann. Ein zu kräftiges
Abheben des bereits gelösten Bauteilrandes kann das noch
reaktionswarme Pressteil über die Elastizitätsgrenze
beanspruchen und bleibende Verformungen in ihm hervorrufen.
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In der EP 461 365 B1 = [2] wird ein Verfahren zur Herstellung
von Kunststoffpressteilen aus thermoplastischem Kunststoff
gezeigt, bei dem eine gewichtsmäßig abgestimmte Menge an
erwärmten und erweichtem Thermoplast-Kunststoff in ein
geöffnetes Formwerkzeug einer Presse eingelegt, durch Schließen des
Formwerkzeugs die Kunststoffmasse in die Kavität des
Formwerkzeugs fließgepresst und anschließend das noch im
Formwerkzeug befindliche Werkstück abgekühlt und schließlich aus
ihm entnommen wird. Zum automatisierten Entnehmen des
fertigen Werkstücks aus dem geöffneten Pressform-Werkzeug wird
nach [2] ein von einem dreiachsig beweglichen Manipulator
gehandhabter Sauggreifer mit zwei runden Saugnäpfen je
Werkstück verwendet. Üblicherweise werden beim Handhaben von
Hartteilen durch Sauggreifer anpassungsfähige Saugnäpfe aus
weichelastischem Werkstoff verwendet, bei denen der
Saugnapfrand als eine im Querschnitt dünne Dichtlippe ausgebildet
ist, die sich schirmartig nach unten öffnet und die sich an
Oberflächenunebenheiten gut anschmiegen und deswegen gut
abdichten kann. Bei [2] ist nicht ausdrücklich darauf
hingewiesen, dass der Entnahmegreifer lediglich zum Entnehmen des aus
dem Unterwerkzeug bereits herausgelösten und demgemäß nur
noch lose im Unterwerkzeug liegenden Pressteils verwendet
wird, jedoch darf dies angesichts der lediglich zwei
Saugnäpfe je Werkstück unterstellt werden. Es kommt hinzu, dass bei
der Pressverarbeitung von chemisch nicht reagierenden
Thermoplasten praktisch kein Störpotential im Sinne eines
Festbackens von den Auswerferstiften ausgeht, und bei der
Verarbeitung eines solchen Werkstoffs das Herauslösen des Pressteils
aus der Gravur mittels Auswerferstiften auch ohne
ausdrückliche Erwähnung in der Regel unterstellt werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäß
zugrundegelegte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass beliebig
geformte Pressformteile schonend aus dem Pressformwerkzeug
herausgelöst und aus ihm entnommen werden können.
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Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung der gattungsgemäßen
Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Danach ist der Entnahmegreifer als werkstückadaptierte
formstabile Saugglocke ausgebildet, mit der durch oberseitig an
der Werkstückoberfläche angreifendes Vakuum auf das Werkstück
sehr hohe Kräfte ausgeübt werden können, die das Werkstück
schonend aus der Gravur des Unterwerkzeugs herauszulösen
erlauben. Bei der Krafteinwirkung wird das Werkstück
keinesfalls deformiert, sondern vielmehr in seiner Sollform
stabilisiert.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den
Unteransprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung
anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer Verfahrensanlage
in einer Grundrissdarstellung,
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Fig. 2 eine vertikale Schnitt-Ansicht auf die Presse und das
auf das Werkstück angesetzte Entnahmewerkzeug,
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Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel eines Sicherheitsventils zur
Aufrechterhaltung des Unterdruckes trotz eines etwaigen Lecks in
einer der vakuum-beaufschlagten Taschen des
Entnahmewerkzeuges,
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Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit IV in
Fig. 2, ein Dichtprofil zwischen zwei benachbarten
Taschen des Entnahmewerkzeuges zeigend,
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Fig. 5 und 6 zwei weitere Ausführungsbeispiele von
Dichtprofilen zwischen zwei benachbarten Taschen des
Entnahmewerkzeuges in einer ähnlichen Darstellung wie Fig.
4, und
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Fig. 7 eine vereinfachte Draufsicht auf das Entnahmewerkzeug
nach Fig. 2.
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Das der Erfindung zugrunde liegende bzw. vorausgehende
Verfahren zum serienmäßigen Herstellen von SMC-Teilen sei kurz
an Hand des Verfahrensschemas nach Fig. 1 erläutert. Die
SMC-Teile werden aus faserhaltiger, reaktionsfähiger
Harzmasse hergestellt, die in Form einer quasi-endlosen, zu einer
Vorratsrolle 1 aufgewickelten Harzmattenbahn 4 als Vorprodukt
bereitgestellt wird. Zur Aufrechterhaltung der
Reaktionsfähigkeit des Kunstharzes in der Harzmattenbahn ist diese mit
einer Schutzfolie 2 abgedeckt, die erst kurz vor der
Verarbeitung der Harzmatte abgezogen und zu einem gesonderten
Wickel 2 aufgerollt wird. Die Schutzfolie wird über eine in der
Nähe des Zuschneidetischs 3 befindliche Wendestange entgegen
der Verarbeitungsrichtung der Harzmatte in Richtung zum
Wickel 2 umgelenkt. Die Seitenränder der Harzmattenbahn sind
für eine Weiterverarbeitung ungeeignet und werden durch je
ein stationäres Schneidwerkzeug abgeschnitten. Die am
Bahnrand abgeschnittenen, seitlichen Abfallstreifen werden
ebenfalls über Wendestangen in Abfallbehälter umgelenkt.
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Auf dem mit einer sehr harten Auflage versehenen
Zuschneidetisch 3 wird der brauchbare Teil der Harzmattenbahn zerlegt,
wobei aus ihr verschiedene Zuschnitteile 5 definierter Form
und Größe herausgeschnittenen und diese zu einem mehrlagigen
Harzmattenstapel bestimmter Lagenzahl und Lagenanordnung
aufgestapelt werden. Die dabei anfallenden Verschnitteile, die
nicht weiter verwendet werden können, werden in einen
entsprechenden Abfallbehälter 9 abgeführt. Für ein
mechanisiertes und automatisiertes Zuschneiden ist bei dem Fig. 1
dargestellten Ausführungsbeispiel ein Zuschneideroboters 6
vorgesehen, der ein hochfrequent drehoszillierendes Sägeblatt 8
führt, welches von einem geeignetem Motor 7 angetrieben wird.
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Auf einem gesonderten Wiege- und Stapelbildungsvorrichtung 17
werden die durch den Roboter 6 auf dem Tisch 3 geschnittenen
Zuschnitteile 5 zu einem Harzmattenstapel aufgestapelt, wobei
die Zuschnitteile durch einen Handhabungsroboter 10
gehandhabt und bewegt werden, der seinerseits mit einem speziell
für diese Aufgabe und dieses Substrat ausgebildeten
Harzmattengreifer 11 ausgerüstet ist, auf den hier nicht weiter
eingegangen werden soll. Nachdem der Harzmattenstapel in
gehöriger Form für ein neues Werkstück gebildet worden ist, wird
dieser durch den Handhabungsroboter lagedefiniert in ein
beheiztes Formwerkzeug 18 der Formpresse 12 eingelegt. Das
durch die Formpresse 12 öffen- und schließbare
Pressformwerkzeug 18 besteht aus einem auf dem Pressentisch 21 montierten
Unterwerkzeug 24 mit seiner Gravur 26 sowie aus einem am
Pressenstößel 22 montierten Oberwerkzeug 23 mit Gravur 25.
Die Beheizung des Formwerkzeuges 18 ist hier nicht
dargestellt.
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Durch die Presse wird das Formwerkzeug 18 bis zum Kontakt der
formgebenden Oberfläche der Kavität mit dem eingelegten
Harzmattenstapel geschlossen und mit definierter, zunächst noch
geringer Kraft im Schließsinn gespannt. Durch den Kontakt mit
dem heißen Werkzeug erwärmt sich die Harzmasse und erweicht
dadurch. Aufgrund der Schließkraft des Formwerkzeuges beginnt
die Harzmasse zu fließen und füllt dadurch die Kavität des
sich mehr und mehr schließenden Formgebungswerkzeuges 18
schließlich vollständig aus. Das Werkzeug wird anschließend
mit erhöhter Kraft eine gewisse Zeit lang im Schließzustand
gehalten, wobei die Harzmasse thermisch aushärtet. Nach
Ablauf dieser Aushärtungszeit öffnet die Presse 12 das
Werkzeug, wobei das fertige SMC-Teil in der unteren, ortsfesten
Werkzeughälfte liegen bleibt. Durch einen mit einem
Entnahmewerkzeug 14 versehenen Entnahmeroboter 13 kann das SMC-Teil
aus der Presse entnommen und in einer Abkühlstation 15
abgelegt werden. Während die Zuschneide- und Handhabungsroboter 6
bzw. 10 einen neuen Harzmattenstapel vorbereiten, wird das
geöffnete Formwerkzeug 18 durch zwei Reinigungsroboter 16
gereinigt, so dass es zur Aufnahme eines neuen
Harzmattenstapels bereit ist.
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Bei der vorliegenden Erfindung geht es um eine Vorrichtung
zum schonenden Herauslösen des fertig gepressten Kunststoff-
Werkstücks 19 aus der Gravur 26 des Unterwerkzeuges 24. Mit
Rücksicht auf die optischen Ansprüche an die oberseitig
liegende, sichtseitige Werkstückoberfläche 20 dürfen im
Unterwerkzeug keine Auswerferstifte vorgesehen sein.
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Um beliebig geformte Pressformteile dennoch schonend aus der
Gravur 26 des unteren Teils 24 des Pressformwerkzeuges 18
herauslösen und aus ihm entnehmen zu können, ist ein
Entnahmegreifer 14 vorgesehen, der als eine werkstückangepasste,
formstabile Saugglocke ausgebildet ist. Der Entnahmegreifer
ist am Handgelenk 39 des mehrachsigen Handhabungsroboters 13
angeordnet und durch ihn frei manipulierbar. Die Unterseite
des glockenförmigen Entnahmegreifers ist derart geformt, dass
er die gesamte, im Unterwerkzeug 24 frei liegende
Werkstückoberfläche 20 formgetreu bis zu dem im Unterwerkzeug 24
zugänglichen Werkstückrand hin überdeckt. Innenseitig ist der
Entnahmegreifer an der Kontaktseite der Saugglocke mit einer
Weichstoffauflage 27 versehen, die zumindest entlang des
gesamten Werkstückrandes mittels gewisser Anlagestreifen
dichtend an das Werkstück 19 anlegbar ist, wobei zwischen
Saugglocke und Werkstück 19 ein spaltartiger Zwischenraum
eingeschlossen ist. Dieser Zwischenraum ist beim dargestellten
Ausführungsbeispiel durch mehrere Dichtlinien, die kreuzweise
über die zu erfassende Werkstückoberfläche hinweg verlaufend,
in mehrere Taschen 29 unterteilt, die durch die Dichtprofile
28 gegeneinander abgedichtet sind. Jede der Taschen ist mit
einem separaten Vakuumanschluss 30 versehen und somit für
sich mit Vakuum beaufschlagbar. Mit Rücksicht auf die
Reaktionstemperaturen zum Aushärten der duroplastischen SMC-Teile
sollten die zur Bildung der Dichtlinien verwendeten
Dichtprofile aus einem Werkstoff bestehen, der mindestens bis etwa
140°C temperatursbeständig ist.
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Die Dichtprofile 28 folgen dem Verlauf der frei liegenden
Werkstückoberfläche 20 formgetreu und lassen sich dichtend an
die Werkstückoberfläche anlegen. Die entspannte stirnseitige
Profilform 32 des Dichtprofils ist gewölbt. Erst unter der
Wirkung des Vakuums und der vom Umgebungsluftdruck bewirkten
Anpressung wird das Dichtprofil 28 stirnseitig flach an die
Werkstückoberfläche angedrückt. Durch Kraftausübung in
Zugrichtung kann sich zwar das in den Taschen eingeschlossene
Restgas zwar ausdehnen, der Spalt zwischen Werkstück und
Saugglocke erweitern und das Dichtprofil etwas von der
Werkstückoberfläche abheben. Jedoch bleibt dank der sich in
dieser Situation zurückbildenden Wölbung 32 der
Dichtungsstirnseite deren dichtender Kontakt mit der Werkstückoberfläche
erhalten. Auch unter Krafteinwirkung und folglicher
Aufweitung der Taschen 29 bleiben die Dichtprofile 28 dicht und das
Vakuum bleibt unverändert stehen.
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Es kann vorkommen, dass in einer der Taschen 29 das Vakuum
entweder erst gar nicht sein Sollniveau erreicht oder aber,
dass während des Betriebes des Lösevorganges des Werkstückes
durch den Entnahmegreifer das Vakuum in einer der Taschen
zusammenbricht. Hierfür kann es mehrere Ursachen geben. Eine
Ursache kann in einem fehlerhaften Werkstück liegen, z. B.
dass die Oberfläche des Werkstückes rauh oder porös ist. Ein
anderer Grund für ein unzureichendes Vakuum kann in einer
lokalen Beschädigung oder Störung des Dichtprofils durch einen
Fremdkörper oder Verschmutzung liegen. Eine weitere
Möglichkeit für ein Zusammenbrechen des Vakuums in einer Tasche kann
in einer Überbeanspruchung der Elastizität des Dichtprofils
liegen, so dass sie lokal von der Werkstückoberfläche 20
abhebt; es strömt dann kurzfristig Umgebungsluft in die
betreffende Tasche ein und das Vakuum fällt sehr schnell in sich
zusammen.
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Über die Versorgungsleitungen zu den einzelnen
Vakuumanschlüssen 30 stehen die einzelnen Taschen 29 untereinander in
Verbindung. Damit trotz der äußeren Leitungsverbindung der
Taschen untereinander und trotz eines etwaigen Lecks in einer
der Taschen das Vakuum nicht in sämtlichen anderen Taschen
zusammenbricht und der ganze Entnahmegreifer wirkungslos
wird, ist im Vakuumanschluss einer jeden Tasche 29 jeweils
ein Sicherheitsventil 31 angeordnet ist. Dieses ist derart
ausgebildet, dass im Fall eines etwaigen Zusammenbruchs des
Vakuums in einer der Taschen der betreffende Vakuumanschluss
durch das zugehörige Sicherheitsventil verschlossen wird, so
dass keine oder höchstens sehr wenig Umgebungsluft aus der
leckbehafteten Tasche in die anderen Taschen eindringen kann.
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In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen
Sicherheitsventils 31 gezeigt. Wesentlicher Bestandteil dieser
Einrichtung ist ein Rückschlagventil 55, welches beim
ungestörten Betrieb in der dargestellten, offenen Stellung verharrt,
die einerseits durch die Rückstellfeder 58 herbeigeführt wird
und deren Position andererseits durch den Stützkäfig 61
vorgegeben ist. In dieser Offenstellung des Sicherheitsventils
besteht eine ungehinderte Strömungsverbindung zwischen den
beiden nach Außen führenden Leitungsanschlüssen.
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Das Ventilglied des Rückschlagventils 55 ist axialbeweglich
durch einen Verzögerungskolben 56 geführt, der seinerseits in
einem nach außen weitgehend verschlossenen Kolbenraum 57gleiten kann. Beim Aufschalten des Vakuums strömt die in der
angeschlossenen Tasche 29 zunächst noch befindliche Luft von
unten (Anschluss 30) durch das Rückschlagventil 55 in die in
Fig. 3 nach rechts führende Vakuumleitung. Dabei übt die
heftig strömende Luft eine im Schließsinne wirkende Kraft auf
das Rückschlagventil 55 aus, die die Kraft der Rückstellfeder
58 durchaus übersteigt. Die im Kolbenraum 57 eingeschlossene
und bei einer solchen Schließbewegung vom Verzögerungskolben
56 verdrängte Luft, die nur über die einstellbare
Verzögerungsdrossel 59 ins Freie entweichen kann, erlaubt jedoch nur
ein sehr langsames Schließen des Rückschlagventiles 55. Diese
Verzögerungszeit ist so bemessen, dass die zugehörige Tasche
sicher evakuuiert werden kann. Lediglich bei leckbedingten
längeren Evakuierungszeiten geht das Rückschlagventil 55
schließlich doch in die Schließstellung über. Wird jedoch
innerhalb der Verzögerungszeit das Sollnivau von Vakuum in der
angeschlossenen Tasche erreicht, so kommt die
Evakuierungsströmung zum Stillstand und das Rückschlagventil 55 kehrt
aufgrund der Wirkung der Rückstellfeder aus einer
teilgeschlossenen Zwischenstellung selbsttätig in die dargestellte
Offenstellung zurück.
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Sollte während des Betriebes des Entnahmegreifers in der
angeschlossenenen Tasche das Vakuum plötzlich zusammenbrechen,
so tritt erneut eine heftige Evakuierungsströmung im
Sicherheitsventil auf, die länger als die Verzögerungszeit anhält,
so dass das Rückschlagventil 55 dauerhaft in die
Schließstellung übergeht. Durch dieses lokale Verschließen soll ein
dauerhaftes Einströmen von Falschluft in die
Vakuumzufuhrleitungen der anderen Taschen verhindert und das Vakuum in den
anderen Taschen aufrecht erhalten werden. In diesem Zustand des
verschlossenen Sicherheitsventil ist eine Vakuumzufuhr nur
noch über die einstellbare By-pass-Drossel 60 über das
Rückschlagventil hinweg zu der angeschlossenen Tasche möglich.
Dadurch soll gegebenenfalls eine Vakuumversorgung der
angeschlossenen Tasche für den Fall sicher gestellt sein, dass
das Leck sich aus irgend einem Grunde zurück bildet. Dies
kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der
Entnahmgreifer durch den Entnahmeroboter 13 noch einmal fest an das
Werkstück 19 angedrückt wird.
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Sollte eine Tasche 29 des Entnahmegreifers 14 während eines
Entnahmevorganges dauerhaft leck bleiben, so bleibt das
zugehörige Sicherheitsventil 31 ebenfalls dauerhaft geschlossen
und es strömt lediglich eine kleine Leckmenge Falschluft über
die einstellbare By-pass-Drossel 60 ständig in die
Vakuumversorgung ein. Diese geringe Falschluftmenge ist jedoch nicht
weiter schädlich für eine Aufrechterhaltung des Vakuums in
den anderen Taschen des Entnahmegreifers. Das Vakuum dort
kann dennoch ohne weiteres auf einem für das Herauslösen des
Werkstückes 19 aus der Gravur 26 des Unterwerkzeugs 24
ausreichenden Niveau gehalten werden.
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Selbstverständlich stellt eine Leckage der einen oder anderen
Tasche 29 des Entnahmegreifers 14 eine Störung dar, die
beseitigt werden sollte. Andererseits wird das Undicht-werden
einer einzelnen Tasche in dem automatisierten Betrieb nicht
so ohne weiteres erkannt, weil das Werkstück durch noch
genügend andere Taschen am Entnahmegreifer sicher festgehalten
werden kann. Um gleichwohl eine etwaige Leckage an den
einzelnen Taschen erkennen zu können, ist die Vakuumzufuhr zu
jeder einzelnen Tasche 29 mit einer Überwachungseinrichtung
33 in Form eines Barometers mit integriertem Signalwandler
versehen. Bei Abfall der Höhe des jeweiligen Vakuums unter
einen voreinstellbaren Schwellwert gibt diese ein Signal nach
außen ab. Damit ist nicht nur der Umstand eines Lecks an
einer der Taschen detektierbar, sondern auch bereits
feststellbar, an welcher Tasche das Leck aufgetreten ist. Dadurch kann
zum einen das gerade entnommene Werkstück gezielt auf etwaige
Fehlstellen untersucht werden; zum anderen kann auch der
Entnahmegreifer selber gezielt auf etwaige Fremdkörper im
Dichtungsbereich oder Beschädigungen an den Dichtungen überprüft
werden. Außerdem können die im Laufe einer Serienproduktion
anfallenden Signale der Überwachungseinrichtungen 33 für
statistische Zwecke ausgewertet werden. Beispielsweise kann
dadurch aufgedeckt werden, ob bestimmte Taschen besonders
häufig undicht werden und wie hoch der Vakuumverlust ist, in
welcher Phase eines Arbeitszyklus' der Vakuumverlust einsetzt
und wie rasch das Vakuum absinkt. Zusammen mit einer
Protokollierung der Ursachen für das Undicht-werden können dann
gezielte Gegenmaßnahmen ergriffen werden, die den
Fertigungsprozess verbessern. Als Ursachen für Leckagen kommen z. B. in
Betracht: Werkstück porös; Fremdkörper auf Dichtprofil,
Dichtprofil verschmutzt, Dichtprofil schadhaft.
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Wenn der durch den Entnahmeroboter 13 gehandhabte
Entnahmegreifer 14 an das im geöffneten Werkzeug der Presse 12
befindliche Werkstück 19 ordnungsgemäß angesetzt und das Vakuum
durch das Ventil 40 auf die einzelnen Taschen 29
aufgeschaltet ist, kann der Vorgang des schonenden Herauslösens des
Werkstücks aus der Gravur 26 beginnen, wobei u. U. recht hohe
Kräfte ausgeübt werden müssen. Um einerseits den Roboter,
insbesondere den Arbeitsarm, die Gelenke und Antriebe von zu
hoher Kraftentfaltung zu entlasten, um jedoch andererseits
durchaus hohe Kräfte auf das durch Vakuum erfasste Werkstück
zum Herauslösen desselben ausüben zu können, sind am Rand der
Saugglocke mehrere Druckstößel 36 angebracht, die außerhalb
des Bereiches der unteren Gravur 26 liegen. Mit diesen
servomotorisch betätigbaren Druckstößeln, die auf Gegenflächen 37
am Unterwerkzeug 24 aufsetzbar sind, kann das
Entnahmewerkzeug vom Unterwerkzeug abgedrückt werden.
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Am Außenrand des Entnahmegreifers 14 sind beim dargestellten
Ausführungsbeispiel vier nach außen abragende Konsolen 38
angebracht, in denen Pneumatikzylinder 35 gehaltert sind. Nahe
jeder Ecke des im Grundriss rechteckigen Entnahmegreifers ist
jeweils ein Pneumatikzylinder angeordnet. Die Kolbenstangen
der von diesen Pneumatikzylindern servomotorisch in
Abheberichtung hin und her bewegbaren Kolbenstangen stellen die
erwähnten Druckstößel 36 dar. Die Pneumatikzylinder 35 sind
über das Hauptventil 41 mit Druckluft versorgbar.
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Mit dem Freischalten der Druckluft wird die Phase des
Herauslösens des Werkstücks aus der Gravur eingeleitet, wobei die
Druckluft über eine Verteileinrichtung 42 an die einzelnen
Pneumatikzylinder weitergeleitet wird. Mit der
Verteileinrichtung sind unterschiedliche, z. B. zwei "Verteilprogramme"
umsetzbar. Zu diesem Zweck weist die Verteileinrichtung ein
in einem ortsfesten Gehäuse sowohl drehbares als auch axial
verschiebbares Ventilglied auf. Die Programmwahl eines der
baulich in der Verteileinrichtung vorgegebenen
Verteilprogramme erfolgt durch axiale Positionierung des beweglichen
Ventilgliedes innerhalb des Gehäuses. Die Umsetzung des
Programmes selber kann durch Rotation des Ventilgliedes um seine
Längsachse erfolgen.
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Durch die Wirkung der Verteileinrichtung 42 kann die
Abdrückkraft unterbrechend oder pulsierend ausgeübt werden, wobei
der Ort der jeweils vorübergehenden Kraft zyklisch wechselt.
Dadurch ist es möglich, auch solche Werkstücke, die in der
Gravur sehr fest sitzen, schonend aus der Gravur
herauszulösen. Vorteilhafterweise sind die Pneumatikzylinder mit einem
Weggeber versehen, mit denen der zurückgelegte Hub des
zugehörigen Druckstößels 36 detektierbar ist. Das pulsierende
Abdrücken des Entnahmegreifers 14 vom Unterwerkzeug 24 wird so
lange fortgesetzt, bis von allen vier Weggebern ein
ausreichend großer Hub gemeldet wird, der darauf schließen lässt,
dass das Werkstück an allen vier Ecken sich aus der Gravur
herausgelöst hat.
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Das einfachste Verteilprogramm der Verteileinrichtung 42
besteht darin, dass alle vier angeschlossenen Pneumatikzylinder
gleichzeitig mit Druckluft versorgt werden und demgemäß der
Entnahmegreifer an allen vier Ecken mit gleicher Kraft und
Synchron vom Unterwerkzeug 24 abgedrückt wird. Sollte sich
ergeben, dass das Werkstück hierbei nicht ohne weiteres aus
der Gravur 26 herauslösen lässt, so kann ein anderes
Verteilprogramm angewählt werden. Solche modifizierten Programme
können vorsehen, dass die einzelnen Pneumatikzylinder
zyklisch nacheinander mit Druck beaufschlagt und wieder
entlastet werden. Hierbei können die Pneumatikzylinder
phasenversetzt reihum jeweils einzeln mit Druck beaufschlagt und
zwischendrin vollständig entlastet werden, so dass die
Abdrückkraft jeweils nur an einer Ecke wirksam ist, wobei aber der
Wirkungsort der Abdrückkraftzyklisch gewechselt wird. In
einer Modifikation des Verteilprogramms kann eine interimsweise
Teilentlastung der Pneumatikzylinder vorgesehen sein, so dass
eine gewisse Mindest-Abdrückkraft am gesamten Greiferumfang
ständig wirksam ist. Es ist auch ein weiteres Verteilprogramm
denkbar, bei dem jeweils zwei Pneumatikzylinder gemeinsam und
zugleich mit Druck beaufschlagt und die beiden anderen
entlastet oder teilentlastet werden und diese Paarung von
belasteten und entlasteten Pneumatikzylindern zyklisch
vertauscht wird.
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Abschließend soll noch kurz auf zwei in den Fig. 5 und 6
angedeutete Modifikationen der Entnahmegreifer 14' bzw. 14"
eingegangen werden. Während bei dem in den Fig. 2 und 4
dargestellten Entnahmegreifer 14 innenseitig ein vollflächige
Weichstoffauflage 27 vorgesehen ist, aus der die Taschen 29
herausgearbeitet und schmale Dichtprofile 28 zwischen
benachbarten Taschen stehen gelassen sind, sind bei dem in Fig. 5
gezeigten Entnahmegreifer 14' die Taschen 29' dadurch
gebildet, dass einzelne sich überkreuzende und dichtend aneinander
stoßende Dichtleisten 45 auf die Innenseite der Schale des
Entnahmegreifers aufgeschraubt sind. Bei dem in Fig. 5
dargestellten Ausführungsbeispiel der Dichtleisten weisen diese
an der Kontaktseite zur Werkstückoberfläche 20 zwei
spiegelbildlichg angeordnete Dichtlippen 46 auf, die in ihrer
Entspannungsform 46' leicht in Richtung zum Werkstück 19 hin
abragen. Aufgrund dieser elastischen Ausbildung der Dichtlippen
kann sich die Dichtleiste 45 auch bei größeren
Relativverschiebungen und lokalen Formabweichungen dennoch stets
dichtend an die Werkstückoberfläche 20 anschmiegen.
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Bei dem in Fig. 6 ausschnittsweise gezeigten
Ausführungsbeispiel eines Entnahmegreifers 14" sind in dessen tragende
Schale, die aus einem harten und belastbaren Konstruktions-
Werkstoff besteht, Taschen 29" eingearbeitet und kreuzweise
verlaufende schmale Stege stehen gelassen. In diese Stege
sind Nuten 50 von beispielsweise rechteckigem Querschnitt
eingefräst, in die eine formentsprechende Dichtung 51 aus
einem weichen Werkstoff fest haftend eingeklebt ist. Zur
Gewährleistung einer gewissen Bewegungselastizität und
Anschmiegbarkeit ist auch hier die frei liegende Kontaktseite
in ihrer Entspannungsform 52 gewölbt ausgebildet.