DE19615024C2 - Kollisionsschutzvorrichtung für zwei- oder dreidimensionale Greifertransfereinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kollisionsschutzvorrichtung für Grei­ fertransfereinrichtungen mit zwei- oder dreidimensionalem Bewe­ gungsablauf zum Transport von Werkstücken in und/oder zwischen Pressen, welche mit dem Pressentrieb mechanisch nicht gekoppelt sind, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die DE 31 21 340 A1 beinhaltet eine Sicherheits-Steuereinrichtung für hydraulische Pressen, mit der die hohen Anforderungen des Arbeits­ schutzes, z. B. hinsichtlich Einzelhub- und Nachgreifsicherung, durch bestimmte Verknüpfung mehrerer Wegeventile untereinander und mit dem Pressenhauptzylinder erfüllt werden sollen. Diese Steuereinrichtung eignet sich aber nicht zur automatischen Funk­ tionssteuerung einer Kollisionsschutzvorrichtung für Greifertrans­ fereinrichtungen mit Eigenantrieb an schnellhübigen Pressen.

In mehreren Erfindungsbeschreibungen über Sicherheitseinrich­ tungen für Werkstückförderer wird angegeben, bei Störungen die Pressenstößelbewegung in Richtung unterer Totpunkt durch ent­ sprechende Mittel, z. B. gemäß DE-AS 11 51 483 und DE-OS 21 34 130 durch Keilelemente sowie gemäß DD 275 820 A1 durch ein Kurvenelement me­ chanisch umzulenken, um damit zur Vermeidung von Kollisionen zwi­ zwischen Werkzeug- und Werkstückhalteelementen letztere quer zur Transferrichtung aus dem Werkzeugbereich herauszubewegen. Der nur synchron zum Stößelabwärtshub mögliche Bewegungsablauf der Werk­ stückhalteelemente im Störungsfall wirkt funktionseinschränkend.

Die DD 275 821 A1 beschreibt die Sicherheitseinrichtung für eine so­ genannte Kurzgreifereinheit, bei der mittels doppeltwirkender hy­ draulischer Arbeitszylinder und zweier gegensätzlich arbeitender Zahnstangen-Ritzel-Systeme die Schließbewegung der Greifer reali­ siert wird.

Als Sicherheitsmaßnahme ist vorgesehen, daß sich die Greifelemente auf Federelementen abstützen, die gegen die Schließbewegung der Greifelemente wirken.

Die kolbenseitige Kammer des Arbeitszylinders, welche bei Druckbe­ aufschlagung die Schließbewegung der Greifelemente realisiert, ist mit elektrisch entsperrbaren Rückschlagventilen mit inver­ tierter Schaltfunktion wirkverbunden.

Die Rückschlagventile haben über elektrische Leitungen Verbindung einerseits mit einem ortsfesten Schaltkontakt am Umformwerkzeug, der durch einen die Hubewegung des Stößels ausführenden Schalt­ nocken geöffnet werden kann sowie parallel dazu mit einem zweiten Schaltkontakt, der über den Vorschubbewegungszyklus betätigbar und somit bei aus dem Werkzeugbereich herausgefahrenen Greifelementen geschlossen ist.

Schließlich hat die kolbenstangenseitige Kammer des Arbeitszylin­ ders über ein Wegeventil Verbindung mit einem Druckspeicher. Bei Havariegefahr, die gekennzeichnet ist durch den geöffneten Zu­ stand beider Schaltkontakte und somit durch Entsperrung der Rück­ schlagventile, wird dadurch die kolbenseitige Kammer des Arbeits­ zylinders drucklos gemacht. Die Federelemente können sich entspan­ nen und die Greifelemente aus dem Werkzeugbereich herausbewegen. Durch entstehenden Unterdruck in der kolbenstangenseitigen Kammer des Arbeitszylinders soll bei entsprechender Stellung des Wegeven­ tils Hydrauliköl aus dem Druckspeicher nachgesaugt werden. Der Gesamtvorgang Ansteuern und Entsperren der Rückschlagventile, anschließendes Drucklosmachen der kolbenseitigen Kammer des Ar­ beitszylinders sowie Einleitung der Greifelementebewegung aus dem Werkzeugbereich über die Federelemente ist insgesamt so zeitauf­ wendig, daß die vorgeschlagene Anordnung nicht geeignet ist, eine relativ massereiche Gesamtbaugruppe von Werkstückgreifelementen sehr schnell aus dem Werkzeugbereich zu entfernen, um eine Kolli­ sion tatsächlich sicher zu vermeiden. Die eingeschränkte Funktion der Sicherheitsmaßnahme nur im Bereich der Stößelabwärtsbewegung wirkt ebenfalls negativ.

Außerdem erzeugen die Federelemente, an denen sich die Greifer ab­ stützen, Lageunsicherheiten für letztere im Normalbetrieb.

Der in den Ansprüchen angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, eine Kollisionsschutzvorrichtung insbesondere für frei­ programmierbare Greifertransfereinrichtungen größerer Abmessungen, aber dennoch mit kurzen Taktzeiten, zu schaffen, die zu beliebi­ gen Zeitpunkten mit großer Sicherheit wirksam ist.

Die Vorrichtung soll zusätzlich im Einrichtbetrieb mit entspre­ chend geringeren Geschwindigkeiten betreibbar sein.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die dazu dienenden Zeichnungen zeigen in

Fig. 1: eine Schnittdarstellung eines Querschlittens mit Tragbal­ ken und Greiferelementen sowie mit integrierten mechani­ schen Elementen der Kollisionsschutzvorrichtung;

Fig. 2: einen Schnitt A-A gemäß Schnittverlauf in Fig. 1 und in

Fig. 3: die schaltungstechnische Anordnung der Kollisionsschutz­ vorrichtung

Gemäß Fig. 1 ist auf einem ortsfesten (bei zweidimensionalem Be­ wegungsablauf der Greifertransfereinrichtung) oder vertikal beweg­ baren Rahmen 1 (bei dreidimensionalem Bewegungsablauf der Greifer­ transfereinrichtung) ein ebenfalls rahmenförmig ausgebildeter Querschlitten 14 geführt angeordnet, in dessen hinterer Schmalsei­ te die Mutter 13 eines Kugelgewindetriebes angeordnet ist. Die Spindel 12 dieses Kugelgewindetriebes ist an einer Motorkonsole 6 und im Rahmen 1 gelagert und über den Zahnriemen 10 mit dem Servomotor 11 wirkverbunden. Die auch zur Realisierung der normalen Greifer­ schließbewegung erforderliche Verbindung zwischen Querschlitten 14 und einem Ende des Tragbalkens 15, der wie an seiner rechten Seite (Fig. 1) andeutet, einen Führungsschlitten mit Greifelementen 16 - bestehend aus Greiferschiene und daran befestigten Greifern - trägt, erfindungsgemäß durch das Drehgelenk 17.

Zur Realisierung des Erfindungsgedankens trägt der Rahmen 1 den Arbeitszylinder 2, den Rastzylinder 3 - beide ausgebildet als doppeltwirkende Pneumatikzylinder - und über die Gleitführung 5 die Motorkonsole 6. Letztere ist außerdem mit dem Kolbenstangen­ kopf des Arbeitszylinders 2 verbunden und weist eine vorzugsweise keglige Rastbohrung 9 auf, in der im Normalzustand der mit der Kolbenstange des Rastzylinders 3 verbundene Rastbolzen 4 sitzt.

Schließlich sind am Rahmen 1 noch ein äußerer Anschlag 8 mit Stoß­ dämpfer 7 und ein innerer Anschlag 22 mit Stoßdämpfer 23 befe­ stigt.

Am zweiten Ende des Tragbalkens 15 ist eine prinzipiell gleiche Anordnung vorhanden, wobei als erfindungswesentlicher Unterschied gemäß Fig. 2 die Verbindung zwischen dem rahmenförmigen Quer­ schlitten 14' und dem Tragbalken 15 durch das Dreh- und Gleitge­ lenk 18 ausgeführt ist.

Vorstehende Gesamtanordnung ist nochmals spiegelbildlich oder sei­ tenverkehrt für den zweiten Tragbalken der Greifertransfereinrich­ tung erforderlich.

Die Fig. 3 zeigt die prinzipielle schaltungstechnische Anordnung, aus der zu erkennen ist, daß beide Kammern des die Hauptbewegung der Kollisionsschutzvorrichtung erzeugenden Arbeitszylinders 2 durch Medienleitungen über das Wegeventil 19, einen Druckwächter 30 und einen Druckspeicher 22 mit einem Druckluftnetz verbun­ den sind. Unmittelbar nach dem Druckluftanschluß der kolbenseiti­ gen Kammer des Arbeitszylinders 2 ist ein Schnellentlüftungsventil 31 eingebunden, und in der Leitungsverbindung zwischen der kolben­ stangenseitigen Kammer des Arbeitszylinders 2 und dem Wegeventil 19 ist ein Rückschlagventil 25 angeordnet. Zwischen letzterem und dem Arbeitszylinder 2 beginnt eine Abzweigung 28 der Medienlei­ tung, die, wie die Zeichnung zeigt, zu einem entsperrbaren Rück­ schlagventil 26, anschließend zu zwei nacheinander angeordneten einstellbaren Drosselventilen 27 und 29 mit gegensätzlich wirken­ den Rückschlagsperren, danach über ein als Zweistellungs-Wegeven­ til ausgebildetes Einrichtventil 21 zur Leitungsverbindung zwi­ schen dem Wegeventil 19 und Druckwächter 30 führt, mit der sie verknüpft ist.

Beide Kammern des Rastzylinders 3 sind über ein als Zweistellungs- Wegeventil ausgebildetes Rastventil 20 ebenfalls mit der Leitungs­ verbindung zwischen dem Wegeventil 19 und dem Druckwächter 30 ver­ knüpft. Ein zwischen Rastventil 20 und Rastzylinder 3 eingebunde­ nes einstellbares Drosselventil 32 muß dennoch freien Druckluft­ durchgang vom Rastventil 20 zum Rastzylinder 3 ermöglichen.

Die bei Kollisionsgefahr vom Arbeitszylinder 2 in kürzester Zeit zu bewegenden Massen - bestehend aus Greifelementen 16, Tragbalken 15, Servomotor 11 mit Motorkonsol 6, Kugelgewindetrieb 12 und 13 sowie Querschlitten 14 sind in Fig. 3 symbolisch dargestellt und mit "m" bezeichnet. Selbstverständlich wurden deshalb die Leit­ tungsverbindungen zwischen Druckspeicher 22 und Arbeitszylinder 2 über das Wegeventil 19 mit einem sehr großen Querschnitt ausge­ legt.

Ausgangszustand für die Erläuterung der Funktion der Kollisions­ schutzvorrichtung ist die normale Arbeitsposition aller Baugruppen der Greifertransfereinrichtung gem. Fig. 1. Dabei sind beide Kam­ mern des Arbeitszylinders 2 drucklos, dessen Kolben aber, wie in Fig. 3 dargestellt, ausgefahren.

Der Rastzylinder 3 ist über das Ventil 20 kolbenseitig druckbeauf­ schlagt, so daß der Rastbolzen 4 in der Rastbohrung 9 sitzt und das Motorkonsol 6 mit Servomotor 11 eine ortsfeste Position zum Rahmen 1 einnimmt.

Stellt die Steuerung der Greifertransfereinrichtung eine Funk­ tionsstörung bzw. einen Funktionausfall einer Baugruppe der Ein­ richtung fest, erfolgt sofort eine maximale Bremsung aller Servo­ motoren, bis im leistungslosen Zustand deren Haltebremsen einfal­ len. Somit tritt bei den in Fig. 1 dargestellten Baugruppen zwi­ schen Servomotor 11, über Zahnriementrieb 10 und Kugelgewindetrieb 12; 13 sowie Motorkonsole 6 quasi ein Formschluß ein (als Voraus­ setzung für die Funktion der Kollisionsschutzvorrichtung). Parallel dazu erhalten die Ventile 19 und 20 ein Schaltsignal, so daß durch Umsteuerung des Rastzylinders 3 zunächst der Rastbol­ zen 4 die Rastbohrung 9 verläßt und durch kolbenstangenseitige Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders 2 anschließend eine Rela­ tivbewegung zwischen Rahmen 1 und Motorkonsole 6 auftritt, indem letzteres auf der Gleitführung 5 verschoben wird. Die Kolbenstange des Hauptzylinders 2 zieht also die Motorkonsole 6 und durch den oben erläuterten Quasi-Formschluß auch den Tragbalken 15 in Rich­ tung Hauptzylinder 2 und damit die am Tragbalken 15 befindliche Greifelemente 16 aus dem aktiven Bereich des Umformwerkzeuges.

Dieser Vorgang erfolgt in kürzester Zeit, weil mit dem Schalten des Wegeventils 19 aus dem Druckspeicher 22 eine maximale Druck­ luftmenge durch die sehr groß dimensionierten Leitungsverbindungen und Schaltelemente nahezu unbehindert in die kolbenstangenseitige Kammer des Arbeitszylinders 2 fließen kann, dessen kolbenseitige Kammer schon vorher drucklos war und ein Rückstau und Druckan­ stieg in letzterer durch das Schnellentlüftungsventil 31 verhin­ dert wird.

Die bewegten Massen müssen bei Hubende des Arbeitszylinders 2 mit­ tels der an den Anschlägen 8 bzw. 23 vorhandenen Stoßdämpfer 7 bzw. 24 abgefangen werden. Ist der Abstand zwischen dem äußeren Anschlag 8 und der zutreffenden Anschlagfläche am Querschlitten 14 kleiner als die Hublänge des Arbeitszylinders 2, so trifft diese Anschlagfläche auf den Stoßdämpfer 7 des äußeren Anschlages 8. Ist der vorgenannte Abstand größer als die Hublänge des Arbeits­ zylinders 2, so trifft die dem inneren Anschlag 23 zugeordnete An­ schlagfläche des Querschlittens 14 auf den Stoßdämpfer 24 des in­ neren Anschlages 23.

Nach Beseitigung der Funktionsstörung bzw. des Funktionsausfalles wird durch Betätigung des Wegeventils 19 der Arbeitszylinder 2 um­ gesteuert, über den Druckanstieg in der Leitungsverbindung zwi­ schen Wegeventil 19 und Schnellentlüftungsventil 31 letzteres ge­ schlossen sowie das Rückschlagventil 26 entsperrt, so daß mit der Kolbenbewegung die Abluft gebremst durch das Drossenventil 27 und durch das unverändert gebliebene Einrichtventil 21 abblasen kann. Über Positionskontrollmittel wird zunächst die Ausgangslage des Arbeitszylinders 2 festgestellt, in der Folge mittels Umsteuerung des Rastventils 20 der Rastzylinder 3 ausgefahren, bis der Rast­ bolzen 4 in die Rastbohrung 9 eintaucht und anschließend nach La­ gekontrolle das Wegeventil 19 in die gemäß Fig. 3 dargestellte Ausgangsposition (Mittelstellung) geschaltet.

Der Betrieb der Greifertransfereinrichtung kann uneingeschränkt fortgeführt werden.

Die Erfindung wurde gemäß der Ansprüche 2 und 3 so ausgestaltet, daß die Greifelemente 16 der Greifertransfereinrichtung auch mit­ tels der Kollisionsschutzvorrichtung im Einrichtbetrieb - also im Schleichgang - aus dem Werkzeugbereich herauszufahren sind. Dadurch können die in Anhalteposition momentan vorhandenen An­ steuerdaten der Servomotoren 11 vorteilhaft unverändert bleiben und somit letztere nach der oben erläuterten Rückführung der Vor­ richtung in die Ausgangsposition unmittelbar weitergefahren wer­ den.

Der Vorgang des Herausfahrens der Greifelemente 16 im Einrichtbe­ trieb beginnt mit dem Betätigen des Rastventils 20 zum Umsteuern des Rastzylinders 3. Nach Betätigung des Einrichtventils 21 wird anschließend die kolbenstangenseitige Kammer des Arbeitszylinders 2 druckbeaufschlagt. Durch entsprechende Einstellung des Drossel­ ventils 29 kann dieser Vorgang und somit die Bewegung der Massen sehr langsam erfolgen.

Bezugszeichenliste

1

Rahmen

2

Arbeitszylinder

3

Rastzylinder

4

Rastbolzen

5

Gleitführung

6

Motorkonsole

7

Stoßdämpfer

8

äußerer Anschlag

9

Rastbohrung

10

Zahnriementrieb

11

Servomotor

12

Kugelgewindespindel

13

Mutter des Kugelgewindetriebes

14

Querschlitten

15

Tragbalken

16

Greifelemente

17

Drehgelenk

18

Dreh- und Gleitgelenk

19

Wegeventil

20

Rastventil

21

Einrichtventil

22

Druckspeicher

23

innerer Anschlag

24

Stoßdämpfer

25

Rückschlagventil

26

entsperrbares Rückschlagventil

27

Drosselventil

28

Abzweigung der Medienzuleitung

29

Drosselventil

30

Druckwächter

31

Schnellentlüftungsventil

32

Drosselventil
mvon

2

zu bewegende Gesamtmasse

Claims (3)

1. Kollisionsschutzvorrichtung für zwei- oder dreidimensionale Greifertransfereinrichtungen mit Tragbalken für Greifele­ mente, wobei jedes Ende des Tragbalkens über einen in Richtung der Schließbewegung der Greifelemente verschiebbar ausgebilde­ ten Querschlitten mit einem in Schließbewegungsrichtung ange­ ordneten doppeltwirkenden Arbeitszylinder verbunden ist, des­ sen beide Medienanschlüsse über ein Wegeventil Verbindung mit einem Druckspeicher haben, dadurch gekennzeichnet, daß die di­ rekte Verbindung zwischen einem Ende des Tragbalkens (15) sowie dem zugeordneten Querschlitten (14) als Drehgelenk (17) und dem zweiten Ende des Tragbalkens (15) sowie dem zugeordneten Quer­ schlitten (14') als Dreh- und Gleitgelenk (18) ausgebildet ist, daß an jeden Ende des Tragbalkens (15) jeweils ein Rastzylinder (3) als doppelt­ wirkender Pneumatikzylinder in konstanter Lage zur Anbindung des zugeordneten Arbeitszylinders (2) und quer zu dessen Wirkrich­ tung angeordnet ist, dessen Kolbenstange einen Rastbolzen (4) trägt, der im Normalbetrieb der Greifertransfereinrichtung mit einer Rastbohrung (9) korrespondiert, welche nach Auslösen eines Havariesignals formschlüssig mit dem zugeordneten Querschlitten (14; 14') und über diesen mit dem Tragbalken (15) verbunden ist, daß jeder Querschlitten (14; 14') zwei Anschlagflä­ chen aufweist, die alternativ mit dem Stoßdämpfer (7) eines äußeren Anschlages (8) und dem Stoßdämpfer (24) eines inneren Anschlages (23) kontaktierbar angeordnet sind, wobei die An­ schläge (8; 23) eine konstante Lage zur Anbindung des zugeord­ neten Arbeitszylinders (2) aufweisen und daß eine kolbenstangenseitige Medienzuleitung des Arbeitszylinders (2) zwischen diesem und dem Wegeventil (19) mit einem Rückschlagventil (25) und mit einer zwischen diesem und dem Arbeitszylinder (2) beginnenden Abzweigung (28) ausgerüstet ist, welche zu einem entsprechenden Rückschlagventil (26) sowie zu einem einstellbaren Drosselven­ til (27) führt.

2. Kollisionsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abzweigung (28) über ein Wegeventil als Ein­ richtventil (21) mit der Leitungsverbindung zwischen dem Wege­ ventil (19) und dem Druckspeicher (22) verknüpft ist.

3. Kollisionsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abzweigung (28) ein zweites einstellbares Drosselventil (29) aufweist, wobei beide Drosselventile (27; 29) mit gegensätzlich wirkender Rückschlagsperre ausge­ rüstet sind, und über ein Wegeventil als Einrichtventil (21) mit der Leitungsverbindung zwischen dem Wegeventil (19) und dem Druckspeicher (22) verknüpft ist.