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Die Erfindung betrifft eine Transfervorrichtung für eine Fertigungsmaschine, insbesondere für eine Presse.
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Derartige Transfervorrichtungen dienen zum Weitertransport von Werkstücken, die in Bearbeitungsmaschinen bearbeitet werden. Die wesentlichen Funktionen dabei sind das Anheben, Transportieren und Absetzen des Werkstücks. Dabei können die Werkstücke auch durch die Transfervorrichtung in verschiedene Vorrichtungen eingesetzt werden, die zur Bearbeitung des Werkstücks dienen oder aus ihnen entnommen werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Folgeverbundfertigung, bei der das Werkstück mehrere Bearbeitungsmaschinen, insbesondere mehrere Pressen hintereinander durchläuft. Transfervorrichtungen der hier in Rede stehenden Art können dabei häufig eine Mehrzahl Werkstücke gleichzeitig manipulieren.
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Grundsätzlich können zum Transfer der Werkstücke universelle Transfervorrichtungen wie beispielsweise mehrachsige Roboter eingesetzt werden. Derartige Lösungen für den Transfer der Werkstücke sind jedoch extrem teuer, wobei die universelle Einsetzbarkeit derartiger Roboter in den meisten Fällen überhaupt nicht benötigt wird.
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In der Praxis werden daher in Fertigungsmaschinen konstruktiv einfachere Transfervorrichtungen verwendet, die so gestaltet sind, dass ihre Bewegungsmöglichkeiten gerade die benötigte Funktionalität für die jeweilige Fertigungsaufgabe abdecken. Sollen die Werkstücke lediglich angehoben, über eine gewisse Strecke transportiert und wieder abgesetzt werden, kommen dabei insbesondere sogenannte Hubbalkenförderer zum Einsatz, wie sie beispielsweise in der
EP 2 218 662 A2 beschrieben sind. Derartige Hubbalkenförderer haben jedoch den Nachteil, dass verhältnismäßig große Massen bewegt werden müssen. Zudem weisen die Hubbalkenförderer erhebliche Störkonturen auf. Entsprechend müssen Antriebe in ihrer Leistung dimensioniert werden, um einen schnellen Werkstücktransfer zu ermöglichen. Gerade bei Fertigungsprozessen von kleinen bzw. leichten Teilen sind die bekannten Transfervorrichtungen daher oftmals mit dem Nachteil behaftet, dass der technische Aufwand und damit die Kosten für die Bewegung der Transfervorrichtung selbst signifikant höher sind als der auf die Bewegung der Werkstücke entfallende Anteil dieses Aufwands.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Transfervorrichtung aufzuzeigen, bei der eine möglichst geringe träge Eigenmasse bewegt werden muss und Störkonturen auf ein Minimum reduziert werden können.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Transfervorrichtung sowie eine Fertigungsmaschine und einen Fertigungsverbund mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
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Die erfindungsgemäße Transfervorrichtung weist einen Werkstückmanipulator auf, der an einem ortsfesten Basisteil durch ein erstes und ein zweites Führungselement aufgenommen ist. Dabei kann es sich bei den Führungselementen beispielsweise um Schlitten auf einer Linearführung handeln. Wichtig im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist, dass beide Führungselemente entlang einer ersten Richtung bewegbar sind. Diese Richtung entspricht vorzugsweise auch der Förderrichtung der Transfereinrichtung. Erfindungsgemäß ist der Werkstückmanipulator derart mit den Führungselementen verbunden, dass durch die Bewegung der Führungselemente entlang der ersten Richtung der Werkstückmanipulator sowohl in der ersten Richtung als auch in einer zweiten, von der ersten Richtung verschiedenen Richtung bewegbar ist. Dabei ist die erste Richtung vorzugsweise horizontal und die zweite Richtung vorzugsweise vertikal orientiert. Die Bewegbarkeit in beide Richtungen ermöglicht es, durch die Bewegung der Führungselemente in lediglich einer Richtung mit dem Werkstückmanipulator die zum Anheben, Transportieren und Absetzen notwendigen Bewegungen in zwei verschiedene Richtungen durchzuführen. Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Anordnung ist, dass insgesamt nur geringe Massen bewegt werden müssen, insbesondere kann die Wirkung zweier vorzugsweise getrennt auf beide Führungselemente wirkender Antriebe für Bewegungen des Werkstückmanipulators in beide Richtungen kombiniert genutzt werden.
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Dabei sind das erste und/oder das zweite Führungselement vorzugsweise durch einen ortsfest am Basisteil angebrachten ersten und/oder zweiten Antrieb bewegbar. Der Antrieb, bei dem es sich vorzugsweise um einen Elektromotor handelt, weist regelmäßig ein signifikantes Eigengewicht auf. Wenn der Antrieb ortsfest relativ zum Basisteil, welches vorzugsweise ein nicht bewegtes Bauteil ist, angeordnet ist, muss der Antrieb selbst nicht bewegt werden. Bereits durch diese Maßnahme wird die zu bewegende Masse erheblich reduziert. Zudem müssen keine bewegten Kabellagen vorgesehen werden, um die Antriebe mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Um die relative Beweglichkeit des Werkstückmanipulators zum Basisteil zu bewirken, ist der Werkstückmanipulator vorzugsweise nach Art eines Viergelenks mit dem Basisteil verbunden. Die Verbindung nach Art eines Viergelenks ermöglicht es, den Werkstückmanipulator derart relativ zum Basisteil zu bewegen, dass seine Orientierung relativ zum Basisteil gleich bleibt, d. h. es findet eine Bewegung nach Art einer Parallelverschiebung statt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn durch den Werkstückmanipulator eine Mehrzahl Werkstücke synchron manipuliert werden soll.
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Dabei ist der Werkstückmanipulator insbesondere über ein Verbindungselement mit dem Basisteil verbunden, wobei ein Verbindungselement über einen an dem Verbindungselement verschieblichen Anlenkpunkt mit dem ersten und/oder zweiten Führungselement verbunden ist. Ein derartiger verschieblicher Anlenkpunkt an einem Verbindungselement ermöglicht es, durch eine Relativbewegung der beiden Führungselemente zueinander entlang der ersten Richtung eine Schwenkbewegung des Verbindungselements und damit eine Bewegung des Werkstückmanipulators in der zweiten Richtung zu erzwingen. Dabei kann die verschiebliche Aufnahme des Anlenkpunktes durch eine entsprechende Führungskulisse wie beispielsweise ein Längsschlitz realisiert sein. Alternativ ist es auch möglich, einen Anlenkpunkt an einem Führungselement verschieblich auszubilden, um die gewünschte Bewegbarkeit des Werkstückmanipulators zu ermöglichen.
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Vorzugsweise ist der erste und/oder der zweite Antrieb mit dem jeweils zugeordneten Führungselement durch einen Zugmitteltrieb verbunden. Bei dem Zugmitteltrieb kann es sich beispielsweise um einen Riementrieb handeln. Da der Antrieb vorzugsweise lediglich eine lineare Bewegung des Führungselements in der ersten Richtung bewirken muss, ist ein Zugmitteltrieb für die mechanische Kopplung des ortsfesten Antriebs mit dem beweglichen Führungselement geeignet. Ein solcher Zugmitteltrieb hat den Vorteil, dass nur eine geringe Masse bewegt werden muss. Zudem ist ein solcher Zugmitteltrieb regelmäßig wartungsarm und kostengünstig in der Herstellung.
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Vorzugsweise weist die Transfervorrichtung eine am Werkstückmanipulator angeordnete Greifeinrichtung auf. Unter einer Greifeinrichtung in diesem Zusammenhang ist eine Einrichtung zu verstehen, die geeignet ist, eine temporäre mechanische Verbindung mit einem Werkstück einzugehen und dieses anzuheben, zu transportieren und wieder abzusetzen. Die genaue konstruktive und räumliche Ausbildung einer solchen Greifeinrichtung kann sich dabei nach den Erfordernissen der jeweils zu greifenden Werkstücke richten. Bevorzugt weist die Greifeinrichtung dabei zwei Greifelemente auf, zwischen denen die Werkstücke eingeklemmt werden können.
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Vorzugsweise ist die Greifeinrichtung entlang einer dritten, von der ersten Richtung und der zweiten Richtung verschiedenen, vorzugsweise zu der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung senkrechten, Richtung bewegbar. Dies ermöglicht ein Aufnehmen der Werkstücke durch eine Bewegung in der dritten Richtung, beispielsweise nach Art einer Schaufel. Auch ist es dadurch möglich, Werkstücke durch das Zusammenwirken zweier, insbesondere parallel angeordneter Transfervorrichtungen aufzunehmen, insbesondere zwischen den Transfervorrichtungen einzuklemmen.
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Vorzugsweise ist die Greifeinrichtung und/oder ein Greifelement relativ zum Werkstückmanipulator und/oder der Transfereinrichtung entlang der dritten Richtung bewegbar angeordnet und/oder ausgebildet.
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Alternativ oder ergänzend ist es jedoch auch möglich, dass die gesamte Transfervorrichtung relativ zur Fertigungsmaschine entlang der dritten Richtung bewegbar angeordnet und/oder ausgebildet ist.
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Dabei ist die Greifeinrichtung vorzugsweise durch einen dritten Antrieb betätigbar. Der dritte Antrieb ist dabei bevorzugt ebenfalls ortsfest relativ zum Basisteil angeordnet. Die Kopplung des dritten Antriebs mit der Greifeinrichtung erfolgt vorzugsweise ebenfalls über einen Zugmitteltrieb, insbesondere über einen Riementrieb. Um die Betätigung der Greifeinrichtung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Transfervorrichtung eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Greifeinrichtung aufweist, die eine entlang der ersten Richtung gerichtete Bewegung, wie sie beispielsweise durch einen Riementrieb auf das Betätigungselement übertragen werden kann, in eine Betätigung der Greifeinrichtung umsetzen kann. Durch diese Maßnahmen wird es ermöglicht, ein Greifen der Werkstücke über ein oder mehrere Greifeinrichtungen zu ermöglichen, ohne dass dabei hierfür erforderliche Antriebe oder anderweitige Aktuatoren an dem Werkstückmanipulator und damit an einem beweglichen Teil der Transfervorrichtung angeordnet werden müssen.
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Insbesondere ist es auch möglich, eine Mehrzahl Greifer mit einer jeweils zugeordneten Betätigungseinrichtung entlang der ersten Richtung verteilt anzuordnen und über einen gemeinsamen dritten Antrieb zu betätigen. Hierfür kann vorzugsweise ein gemeinsamer Zugmitteltrieb vorgesehen sein, der die Bewegung des dritten Antriebs entlang der ersten Richtung gerichtet auf die Betätigungseinrichtungen überträgt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 9 schematisch näher erläutert:
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1 zeigt eine perspektivische Teildarstellung einer Fertigungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Transfervorrichtung,
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1a zeigt eine vergrößerte perspektivische Teildarstellung der Transfervorrichtung aus 1,
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2 bis 6 zeigen schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Transfervorrichtung, wobei durch das Weglassen von Teilen der jeweils dargestellten Transfervorrichtung einzelne Baugruppen bzw. Elemente freigestellt worden sind,
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7 bis 9 zeigen entsprechende Abbildungen zur Verdeutlichung der Funktionsweise einer vorteilhaften Greifeinrichtung,
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10 und 11 zeigen entsprechende Abbildungen zur Verdeutlichung der Funktionsweise einer alternativen vorteilhaften Greifeinrichtung.
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Die erfindungsgemäße Transfervorrichtung 1 weist einen Werkstückmanipulator 2 und ein Basisteil 3 auf. Das Basisteil 3 wird vorzugsweise ortsfest an der Fertigungsmaschine aufgenommen. Der Werkstückmanipulator 2 ist derart am Basisteil 3 aufgenommen, dass er relativ zu diesem entlang einer ersten, vorzugsweise der Transferrichtung entsprechenden und/oder horizontalen Richtung X und einer zweiten, vorzugsweise vertikalen Richtung Y bewegbar ist.
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Am Basisteil 3 sind ein erstes Führungselement und ein zweites Führungselement entlang einer ersten Richtung bewegbar aufgenommen. Dies ist im gezeigten Beispiel dadurch realisiert, dass die Führungselemente 4 und 5 in entsprechenden Führungsschienen 6 verschieblich gelagert sind. Ein erster Antrieb 7 und ein zweiter Antrieb 8 – im gezeigten Beispiel als Elektromotoren ausgeführt – sind ortsfest am Basisteil 3 angeordnet.
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Der erste Antrieb 7 ist über einen im gezeigten Beispiel als Riementrieb ausgeführten Zugmitteltrieb 9 mit dem ersten Führungselement 4 gekoppelt. Der zweite Antrieb 8 ist entsprechend durch einen Zugmitteltrieb 10 mit dem zweiten Führungselement 5 gekoppelt. Durch die Zugmitteltriebe 9 und 10 können die Antriebe 7 und 8 die Führungselemente 4 und 5 entlang der ersten Richtung X relativ zum Basisteil 3 bewegen.
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Durch die gleichzeitige parallele Bewegung beider Führungselemente 4 und 5 bewegt sich so der Werkstückmanipulator 2 ebenfalls entlang der ersten Richtung X.
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Durch die Kopplung des Werkstückmanipulators 2 durch das Verbindungselement 11 mit dem ersten Führungselement 4 und dem zweiten Führungselement 5 wird es ermöglicht, den Werkstückmanipulator 2 relativ zum Basisteil 3 ebenfalls in der zweiten Richtung Y zu bewegen. Werden die Führungselemente 4 und 5 derart entlang der ersten Richtung X bewegt, dass sich die relative Position entlang der ersten Richtung X der Führungselemente 4 und 5 zueinander ändert, so wird dadurch eine Bewegung des Werkstückmanipulators mit einer Bewegungsrichtungskomponente in der zweiten Richtung Y bewirkt. Um dies zu ermöglichen, ist im gezeigten Bespiel das erste Führungselement 4 in einem entlang dem Verbindungselement 11 beweglichen Anlenkpunkt 12 am Verbindungselement 11 angelenkt. Die Beweglichkeit des Anlenkpunkts 12 entlang des Verbindungselements 13 ist im gezeigten Beispiel durch eine Kulissenführung 13 realisiert.
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Die beispielhafte erfindungsgemäße Transfervorrichtung 1 weist eine Greifeinrichtung 14 zum Greifen der Werkstücke auf. Diese kann durch eine Betätigungseinrichtung 15 betätigt werden. Zu diesem Zweck ist ein dritter Antrieb 16 durch einen dritten Zugmitteltrieb 17 mit der Betätigungseinrichtung 15 gekoppelt. Der dritte Zugmitteltrieb 17 ist dabei in eine Mehrzahl Abschnitte 17a, b, c und d gegliedert. Hierdurch wird es möglich, den Antrieb 16 in vorteilhafter Weise ebenfalls ortsfest relativ zum Basisteil 3 anzuordnen und die Antriebsbewegung durch die einzelnen Abschnitte des Zugmitteltriebs bis zum Werkstückmanipulator 2 zu übertragen. Durch die vorteilhafte Anordnung des Zugmitteltriebabschnitts 17c dient dieser gleichzeitig als Teil der nach Art eines Viergelenks ausgebildeten Anlenkung des Werkstückmanipulators 2 am Basisteil 3.
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Der Abschnitt 17a des Zugmitteltriebs 17 überträgt eine in die erste Richtung X gerichtete Bewegung auf die Betätigungsvorrichtung 15. Die Betätigungseinrichtung 15 setzt diese Bewegung im gezeigten Beispiel durch die Kulissenführungen 18 in eine Betätigung der Greifeinrichtung 14 um, die im gezeigten Beispiel dazu führt, dass ein Werkstück zwischen den Greifelementen 19 eingeklemmt werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, eine Mehrzahl Greifelemente 14 mit einer Mehrzahl Betätigungselemente 15 entlang der ersten Richtung X am Werkstückmanipulator 2 verteilt anzuordnen und die Betätigungseinrichtungen 15 mit dem Abschnitt 17a des Zugmitteltriebs gemeinsam zu betätigen, wie dies in 1a dargestellt ist. Die dort gezeigten Greifeinrichtungen 14 sind derart angeordnet und gestaltet, dass Werkstücke auf beiden Längsseiten der Transfereinrichtung manipulierbar sind. Die Zugmitteltriebe 9, 10 und 17 sind hierbei über eine Mehrzahl Umlenkrollen 20 geführt, die in den 2 bis 9 teilweise nicht dargestellt sind.
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In den 10 und 11 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Transfervorrichtung 1 dargestellt. Diese weist vorzugsweise eine Mehrzahl Greifeinrichtungen 14 auf, die vorteilhafterweise durch einen gemeinsamen dritten Zugmitteltrieb 17 betätigbar sind. Dabei verfügt eine Greifeinrichtung 14 insbesondere über eine Betätigungseinrichtung 15, die eine vorzugsweise in Förderrichtung X gerichtete Bewegung, insbesondere des Zugmitteltriebs 17, in eine Bewegung eines Greifelements 21 umsetzt. Diese Bewegung ist vorzugsweise in eine dritte, von der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y verschiedene, insbesondere zu der ersten Richtung X und/oder der zweiten Richtung Y senkrechten, dritten Richtung Z gerichtet. Die Greifelemente 21 können so insbesondere mit entsprechenden komplementären Gegenelementen, insbesondere weiteren Greifelementen 21 einer weiteren Transfervorrichtung 1 zusammenwirken und so die Werkstücke aufnehmen, insbesondere in Richtung Z einklemmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transfervorrichtung
- 2
- Werkstückmanipulator
- 3
- Basisteil
- 4
- erstes Führungselement
- 5
- zweites Führungselement
- 6
- Führungsschienen
- 7
- erster Antrieb
- 8
- zweiter Antrieb
- 9
- erster Zugmitteltrieb
- 10
- zweiter Zugmitteltrieb
- 11
- Verbindungselement
- 12
- Anlenkpunkt
- 13
- Kulissenführung
- 14
- Greifeinrichtung
- 15
- Betätigungseinrichtung
- 16
- dritter Antrieb
- 17
- dritter Zugmitteltrieb
- 18
- Kulissenführung
- 19
- Greifelemente
- 20
- Umlenkrolle
- 21
- Greifelemente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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