DE19617413A1 - Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Technik sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, um Werkstücke im Rahmen eines kontinuierlichen Förderbetriebs zu drehen. Zum einen ist die Verwendung konischer Walzen bekannt, deren Rotation eine in Abhängigkeit vom jeweiligen Durchmesser der Walze axial unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeit erzeugt. Hierdurch entsteht für das auf den konischen Walzen aufliegende Werkstück eine Rotationsbewegung.

Eine andere, in der Technik bekannte Möglichkeit besteht darin, Drehteller einzusetzen, auf denen die Werkstücke zwischen zwei axialen Fördervorgängen je nach Bedarf um 90 oder 180 Grad gedreht werden.

Sowohl die Herstellung als auch der Antrieb konischer Walzen wie auch das Vorsehen eines Drehtellers oder konischer Walzen innerhalb einer Fördereinrichtung erfordern einen hohen Platzbedarf.

Es ist die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes vorzusehen, die auf eine einfache Weise und mit möglichst geringem Platzbedarf das Drehen eines Werkstückes gestattet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Indem das Führungslineal, das in Längsrichtung der Bewegung des Werkstückes entlang der rotierbaren Tragwalzen verläuft, eine Anschlagfläche aufweist und diese Anschlagfläche bewegbar ausgeführt ist, kann das auf die Anschlagfläche auftreffende Werkstück in eine Drehbewegung versetzt werden, wobei diese Drehbewegung sowohl durch das Fördern des Werkstückes auf der Fördereinrichtung als auch dessen Trägheit verstärkt wird.

Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die übrigen Ansprüche gekennzeichnet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anschlagfläche eine Bewegungsrichtungskomponente in Richtung auf das Führungslineal zu sowie eine Bewegungsrichtungskomponente entgegen der Förderrichtung des Werkstückes auf. Durch diese gegenläufig zum Vorschub der Fördereinrichtung bewegbare Anschlagfläche wird das Werkstück, das sich in Kontakt zur Anschlagfläche befindet, auf eine sehr wirkungsvolle Weise in Rotation versetzt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anschlagfläche durch ein umlaufendes Band gebildet. Mittels eines umlaufenden Bandes, das über Rollen gespannt und bewegt wird, lassen sich die Bewegungsrichtungskomponenten auf das Führungslineal zu sowie entgegen der Förderrichtung des Werkstückes an einem flächigen Anschlag verwirklichen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Anschlagfläche durch die Mantelfläche einer Wenderolle gebildet, deren Rotationsachse im wesentlichen senkrecht zur Transportebene ist. Auch die Mantelfläche einer Wenderolle kann als bewegbare Anschlagfläche dienen, sofern derjenige Teil der Mantelfläche der Wenderolle den Anschlag bildet, dessen Umfangsbewegung sowohl die Bewegungsrichtungskomponente auf das Führungslineal zu als auch entgegen der Förderrichtung des Werkstückes aufweist. Der Vorteil einer Wenderolle liegt darin, daß die bewegbar ausgeführte Anschlagfläche nur aus einem einzigen Bauteil besteht, das zudem über eine Drehmomentübertragung zwischen einer oder mehrerer der rotierbaren Tragwalzen und der Wenderolle antreibbar ist.

Vorzugsweise besitzt die Fördereinrichtung um ihre Drehachse rotierbare Tragwalzen und eine oder mehrere der Tragwalzen sind antreibbar. Hierdurch wird die Drehbewegung des Werkstückes aktiv unterstützt, während bei der Verwendung passiv rotierbarer Tragwalzen lediglich die Massenträgheit des Werkstückes in Zusammenwirken mit der bewegbaren Anschlagfläche das Drehen des Werkstückes bewirkt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Anschlagfläche einen hohen Reibungskoeffizienten. Dies besitzt den Vorteil, daß wenig oder kein Schlupf zwischen der Anschlagfläche und dem zu drehenden Werkstück auftritt und daher ein sicherer Betrieb gewährleistet ist. Je nach der Arbeitsumgebung muß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dann ihren Dienst ordnungsgemäß verrichten, wenn die Anschlagfläche durch Staub oder ähnliche Verunreinigungen teilweise bedeckt ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rotationsachsen einer oder mehrerer stromaufwärts der Anschlagfläche befindlichen Tragwalzen schräg gestellt. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die in Richtung der Anschlagfläche geförderten Werkstücke in Richtung auf das Führungslineal hin bewegt werden, so daß sie am Führungslineal anliegen und in einer vordefinierten Weise auf die Anschlagfläche auftreffen. Hierzu sind die in einer horizontal verlaufenden Ebene befindlichen Rotationsachsen leicht schräg gestellt, d. h. die Rotationsachsen befinden sich in einem geringen Winkel zur Senkrechten zur Förderrichtung der Fördereinrichtung.

Vorzugsweise besitzt das Führungslineal stromaufwärts der Anschlagfläche eine Einformung nahe der Anschlagfläche. Hierdurch wird eine Kollision zwischen dem sich drehenden Werkstück und dem Führungslineal verhindert und kann die Drehung des Werkstückes völlig unbehindert ablaufen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Querschnitt der Einformung eine konstante Krümmung mit einem Krümmungsradius auf, der dem 1-fachen bis 1,5-fachen des Durchmessers der Wenderolle, vorzugsweise dem 1,2-fachen des Durchmessers der Wenderolle, entspricht. Diese Geometrie ist einfach und damit kostengünstig herzustellen und wurde in praktischen Versuchen als besonders geeignet gefunden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Führungslineal stromabwärts der Wenderolle diese teilweise mit einem Schuh umgibt; und das Führungslineal stromabwärts der Wenderolle senkrecht zur Vorschubrichtung der Rollenfördereinrichtung zum Führungslineal stromaufwärts der Wenderolle versetzt angeordnet ist. Der Schuh auf der stromabwärts gelegenen Seite der Wenderolle besitzt neben einer Schutzfunktion gegen unbeabsichtigten Eingriff eines Bedieners die Aufgabe, daß das Werkstück von der Wenderolle nach dem Beginn der Rotation getrennt wird, um ein Zurücktransportieren des Werkstückes zu verhindern. Des weiteren kann durch eine Verschiebung des Schuhs die Variabilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich erhöht werden, indem je nach Lage des Schuhs das zu drehende Werkstück um 90 Grad oder 180 Grad gedreht wird.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 3a-3d den zeitlichen Ablauf des Drehens eines Werkstückes mit Hilfe der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung darstellt; und

Fig. 4 eine bevorzugte Ausgestaltung der Einformung am stromaufwärts gelegenen Führungslineal zeigt.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes in Draufsicht. Die Vorrichtung wird allgemein mit Referenzziffer 10 bezeichnet und umfaßt eine Fördereinrichtung mit Tragwalzen 12a bis 12e im nachfolgend beschriebenen Drehbereich der Fördereinrichtung. Die Tragwalzen sind jeweils um ihre Längsachse rotierbar und jeweils mit Antriebszapfen 14 versehen, über die in einer beliebigen, in der Technik bekannten Weise die Tragwalzen 12a bis 12e sowie die in Fig. 1 nicht dargestellten Tragwalzen der gesamten Fördereinrichtung in Rotation versetzt werden. Ebenso wird die Befestigung der Tragwalzen an Rahmenelementen 15 der Fördereinrichtung, wie im Stand der Technik bekannt, durchgeführt.

Die zu drehenden Werkstücke werden in Pfeilrichtung A mittels der Fördereinrichtung bewegt. Das Kernelement der Vorrichtung 10 ist die Wenderolle 20, so daß in Abhängigkeit von der relativen Lage zur Wenderolle 20 die Position einzelner Bauteile wie auch des Werkstückes mit den Begriffen "stromaufwärts" und "stromabwärts" beschrieben wird. So befinden sich beispielsweise die Tragwalzen 12a bis 12c stromaufwärts, die Tragwalzen 12d und 12e hingegen stromabwärts der Wenderolle 20.

Die Wenderolle 20 erhebt sich über die durch die Tragwalzen gebildete Auflagefläche für das geförderte Werkstück, wobei die Höhe in Abstimmung mit dem zu drehenden Werkstück gewählt wird. Die Mantelfläche der Wenderolle 20 ist so gestaltet, daß eine hohe Reibung zwischen dem zu drehenden Werkstück und der Wenderolle 20 auftritt. Vorzugsweise ist die Mantelfläche der Rolle gummiert. Die Wenderolle 20 rotiert in Pfeilrichtung B um ihre Rotationsachse, die im wesentlichen senkrecht zu den Rotationsachsen der Tragwalzen 12a bis 12e angeordnet ist. Der Antrieb der Wenderolle kann unabhängig Antrieb der Tragwalzen, aber auch durch eine geeignete Kopplung gemeinsam mit den Tragwalzen ausgeführt werden.

Stromaufwärts und stromabwärts der Wenderolle 20 sind jeweils Führungslineale 16 und 18 angeordnet, die sich, wie auch die Wenderolle, über die durch die Tragwalzen gebildete Auflagefläche erheben. Die Führungslineale 16 und 18 dienen als seitlicher Anschlag für das oder die auf der Fördereinrichtung transportierten Werkstücke. Während die Verlängerung der Anschlagfläche 16a des stromaufwärts gelegenen Führungslineals 16 im wesentlichen durch die Rotationsachse der Wenderolle 20 verläuft, bildet die Verlängerung der Anschlagfläche 18a des Führungslineals 18 im wesentlichen eine Tangente an die Wenderolle 20. Die Führungslineale 16 und 18 sind somit um etwa den Radius der Wenderolle 20 senkrecht zur Transportrichtung der Fördereinrichtung versetzt angeordnet. Das Führungslineal 16 besitzt nahe der Wenderolle 20 eine Einformung 22, deren Geometrie und Funktion später eingehend beschrieben wird. Das Führungslineal 18 stromabwärts der Wenderolle 20 ist mit einem Schuh 24 versehen, der die Wenderolle 20 von der stromabwärts gelegenen Seite her umgibt, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Dieser Schuh dient zum einen dem Unfallschutz, zum anderen dem Lösen des Werkstückes von der Wenderolle 20 nach dem Beginn der Rotation, damit ein Zurücktransportieren des Werkstückes verhindert wird. Diese Funktion des Schuhs wird zu einem späteren Zeitpunkt eingehender erläutert.

Um die Drehung des vorzugsweise rechteckigen, plattenförmigen Werkstückes zu erleichtern, können eine oder mehrere Zusatzrollen 26 zur Anwendung gelangen, deren Funktion aus Fig. 2 deutlicher hervorgeht.

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Ausschnitts der Vorrichtung 10 zum Drehen eines Werkstückes. Gleiche Elemente werden mit den gleichen Referenzziffern bezeichnet, so daß für eine Erläuterung der nicht nochmals bezeichneten Bauteile auf die entsprechenden Ausführungen oben verwiesen wird.

Aus der Fig. 2 ist zum einen ersichtlich, daß sich die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Führungslineale 16 und 18 wie auch die Wenderolle 20 jeweils gleich weit über die durch die Tragwalzen 12a bis 12e gebildete Transportebene der Fördereinrichtung erheben. Diese Maßnahme ist für die Funktion der Vorrichtung unerheblich und dient lediglich der Arbeitssicherheit. Die Zusatzrolle 26, deren Befestigung am Rahmenelement 15 nicht dargestellt ist und auf eine beliebige Weise erfolgen kann, ist vorzugsweise als eine Kugelrolle ausgeführt, um das Drehen eines darauf aufliegenden Werkstückes in allen Richtungen bestmöglich unterstützen zu können. Der Auflagepunkt zwischen einem plattenförmigen Werkstück und der Zusatzrolle 26 liegt vorzugsweise geringfügig über den jeweiligen Scheitellinien der Tragwalzen 12b und 12c, um die Drehbewegung des Werkstückes zu fördern.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Abfolge den zeitlichen Verlauf des Drehens eines rechteckigen, plattenförmigen Werkstückes um 90 Grad, wobei die Fig. 3a bis 3d in ihrer Reihenfolge den zeitlichen Ablauf wiedergeben. Das Werkstück W wird entlang des stromaufwärts gelegenen Führungslineals 16, d. h. im Anschlag mit dem Führungslineal 16, auf die Wenderolle 20 zubewegt, die, wie in Fig. 1 dargestellt ist, gegenläufig, d. h. in Pfeilrichtung B rotiert. Die in Fig. 3a dargestellte Situation gibt exakt den Zeitpunkt wieder, zu dem das Werkstück W in Kontakt zur Anlagefläche tritt, die durch die Wenderolle 20 gebildet ist.

Im Unterschied zu den Darstellungen in Fig. 1 und 2 sind in den Fig. 3a bis 3d eine größere Anzahl von Tragwalzen 12 schematisch anhand der Rotationsachsen dargestellt. Es wird deutlich, daß mehrere der stromaufwärts gelegenen Tragwalzen 12a schräggestellt sind. Dies bedeutet, daß die Rotationsachsen der Tragwalzen 12a in einem Winkel zur Senkrechten zur Transportrichtung A stehen, der etwa 3 Grad beträgt. Das Schrägstellen der Tragwalzen dient dazu, die auf der Fördereinrichtung bewegten Werkstücke in Anlage zum Führungslineal 16 zu bringen, wodurch der Kontaktpunkt zwischen dem Werkstück W und der Wenderolle 20 exakt definiert wird.

Fig. 3b zeigt den Beginn der Drehbewegung des Werkstücks W. Durch die Bewegung der angetriebenen Tragwalzen wie auch die Massenträgheit des Werkstücks W beginnt sich das Werkstück nach dem in Fig. 3a gezeigten Anschlag an der Wenderolle 20 zu drehen, wobei die Drehbewegung durch die Rotation der Wenderolle 20 unterstützt wird. Die Ecke des Werkstückes wird durch die Reibung zwischen Werkstück und der Mantelfläche der Wenderolle mit der Wenderolle mitbewegt und ragt in die Einformung 22 am stromaufwärts angeordneten Führungslineal.

Fig. 3c stellt den Zeitpunkt dar, zu dem das Werkstück W in Kontakt zu dem Schuh 24 tritt. Dadurch wird das Werkstück W von der Wenderolle 20 getrennt und die Unterstützung der Rotationsbewegung durch die Wenderolle 20 beendet. Gleichzeitig setzt sich die Rotation des Werkstückes W fort, bis dieses, wie in Fig. 3d dargestellt ist, mit seiner Seitenlängskante am Schuh, beziehungsweise dem stromabwärts gelegenen Führungslineal 18 anliegt. Anschließend setzt das Werkstück W seine Bewegung in Transportrichtung A entlang der Rollenfördereinrichtung fort.

In den Fig. 3a bis 3d wurde die Unterstützung der Rotationsbewegung mit Hilfe einer oder mehrerer Zusatzrollen 26 nicht dargestellt.

Fig. 4 stellt die bevorzugte Ausgestaltung der Einformung 22 am stromaufwärts gelegenen Führungslineal 16 dar. Die Einformung beginnt am Punkt P3 in der Mitte der Wenderolle 20, besitzt einen kreisbogenförmigen Querschnitt und endet am Punkt P4, an dem die Einformung 22 mit einer Kante in die Anschlagfläche 16a des stromaufwärts gelegenen Führungslineals 16 übergeht. Der Punkt P4 ist als Ende einer Tangente 30 definiert, die sowohl am Schuh 24 des stromabwärts gelegenen Führungslineals 18 als auch an der Wenderolle 20 anliegt. Der Radius der Einformung 22 beträgt vorzugsweise etwa das 1,2-fache des Rollendurchmessers.

Durch die in Fig. 4 gezeigte Ausgestaltung der Einformung 22 kommt es, wie auch in Fig. 3b dargestellt ist, bei der Drehung des Werkstückes nicht zu einer Kollision zwischen dem Werkstück und dem stromaufwärts gelegenen Führungslineals 16 der Vorrichtung 10, wodurch zum einen eine Behinderung der Drehbewegung, zum anderen aber auch eine Beschädigung der Ecke eines Werkstückes vermieden wird.

Im obigen Ausführungsbeispiel wurde lediglich das Drehen eines Werkstückes um 90 Grad beschrieben. In gleicher Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu eingesetzt werden, Werkstücke auch um 180 Grad zu drehen. Der einzige Unterschied zu der oben beschriebenen Anordnung der Bauelemente der Vorrichtung zueinander liegt darin, daß der Schuh 24 die Wenderolle 20 nicht bis in den Bereich des Scheitelpunktes umgibt. Der Scheitelpunkt der Wenderolle ist dadurch definiert, daß die Tangentialgeschwindigkeit an diesem Punkt parallel und entgegengesetzt zur Förderrichtung A verläuft. Hierdurch kommt es beim Drehen des Werkstückes nicht, wie in Fig. 3c dargestellt wurde, zu einem Abheben des Werkstückes von der Wenderolle, wodurch die Rotationsbewegung des Werkstückes bis zur Vollendung einer 180-Grad-Drehung fortgesetzt wird. Eine Drehung um 180 Grad wird durch eine höhere Geschwindigkeit der Wenderolle unterstützt.

Ebenso muß die bewegbare Anschlagfläche nicht in Form einer Wenderolle ausgeführt sein, sondern sind auch andere Ausgestaltungen einer Anschlagfläche möglich, die den Kontaktbereich des zu drehenden Werkstückes sowohl in Richtung auf das stromaufwärts gelegene Führungslineal 16 zu als auch entgegen der Förderrichtung des Werkstückes bewegt und das Werkstück dadurch in Rotation versetzt. Eine mögliche andere Ausgestaltung könnte hierbei beispielsweise in einem umlaufenden Band liegen, das über geeignete Rollen geführt wird und eine bewegbare Anschlagfläche zwischen dem versetzt angeordneten, stromabwärts und stromaufwärts angeordneten Führungslineal 16 und 18 darstellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes erlaubt es auf eine sehr einfache Weise, Werkstücke sowohl um 90 Grad wie auch 180 Grad zu drehen, wobei die Drehzone im Bereich einer gesamten Fördereinrichtung nur einen sehr geringen Platzbedarf erfordert.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes (W) umfassend eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Rollen- oder Walzenfördereinrichtung, mit um ihre Drehachse rotierbaren Tragwalzen (12; 12a, 12b, 12c, 12d, 12e) und einem Führungslineal (16, 18) in Längsrichtung der Bewegung (A) des Werkstückes, wobei das Werkstück (W) um eine Rotationsachse gedreht wird, die senkrecht zur Transportebene der Fördereinrichtung verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Führungslineal eine Anschlagfläche (20) aufweist; und
• - die Anschlagfläche (20) bewegbar ausgeführt ist.

2. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Anschlagfläche (20) eine Bewegungsrichtungskomponente in Richtung auf das Führungslineal (16) zu und eine Bewegungsrichtungskomponente entgegen der Förderrichtung (A) des Werkstückes aufweist.

3. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche durch ein umlaufendes Band gebildet ist.

4. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche durch die Mantelfläche einer Wenderolle (20) gebildet ist, deren Rotationsachse im wesentlichen senkrecht zur Transportebene ist.

5. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung um ihre Drehachse rotierbare Tragwalzen (12; 12a, 12b, 12c, 12d, 12e) besitzt.

6. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Tragwalzen (12; 12a, 12b, 12c, 12d, 12e) antreibbar sind.

7. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (20) einen hohen Reibungskoeffizienten besitzt.

8. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse einer oder mehrerer stromaufwärts der Anschlagfläche befindlichen Tragwalzen (12a, 12b) schräggestellt sind.

9. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungslineal (16) stromaufwärts der Anschlagfläche eine Einformung (22) nahe der Anschlagfläche (20) besitzt.

10. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach Anspruch 9 mit Verwendung einer Wenderolle, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Einformung (22) eine konstante Krümmung mit einem Krümmungsradius aufweist, der dem 1- fachen bis 1,5-fachen des Durchmessers der Wenderolle, vorzugsweise dem 1,2-fachen des Durchmessers der Wenderolle, entspricht.

11. Vorrichtung zum Drehen eines Werkstückes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einer Wenderolle, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungslineal (18) stromabwärts der Wenderolle diese mit einem Schuh (24) bereichsweise umgibt; und das Führungslineal (18) stromabwärts der Wenderolle (20) senkrecht zur Vorschubrichtung (A) der Rollenfördereinrichtung zum Führungslineal (16) stromaufwärts der Wenderolle (20) versetzt angeordnet ist.