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Vorrichtung zum Erfassen und Freigeben von Werkstücken Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen und Freigeben von Werkstücken, insbesondere
mit einem oder mehreren Bereitstellungstischen, auf denen die Werkstücke. aufgenommen
und zur weiteren Bearbeitung in eine Maschine, z. B. eine Presse, überführt werden.
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Im allgemeinen enthalten verschiedene Typen von Pressen einen sich
auf- und abbewegenden Stößel zur Bearbeitung der Werkstücke, wobei das bereits bearbeitete
Werkstück abgeführt und ein noch zu bearbeitendes
Werkstück zugeführt
und in einer vorbestimmten Position, vorzugsweise unterhalb des dann in einer oberen
Endstellung befindlichen Stößels, eingesetzt wird. Bei dieser Anordnung ist eine
Vergrößerung der Arbeitsweise und des Durchsatzes der Pressen erheblich behindert.
Da ferner die Verschiebung eines bearbeiteten Werkstückes durch ein noch zu bearbeitendes
Werkstück unmittelbar unter dem an dem Stößel befestigten oberen Preßstempel erfolgt,
ist das Bearbeitungsvermögen niedrig, und es bestehen manchmal Unfallgefahren für
die Bedienungspersonen.
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In den letzten Jahren wurden Pressen mit einer automatischen Werkzeugzu-
und -abführung entwickelt. Diese Pressen sind jedoch nur zum Ziehen, Biegen oder
Schneiden von Blechen oder grobbearbeiteter Materialien und einfach geformten Werkstücken
anwendbar.
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In besonderen Fällen sind Industrie-Automaten bei der Bearbeitung
von Werkstücken in einer Presse eingesetzt worden, die jedoch er-Lleblic--e Nachteile
haben. Ein derartiger Automat besitzt eine sehr komplexe Konstruktion, Mängel hinsi
chtlich seines Einsatzbereiches und erfordert für seinen Betrieb einen großen Maßstab.
Ein derartiger Automat ist somit wegen der hohen Produktionskosten und des erheblichen
Wartungsaufwandes wirtschaftlich nicht akzeptabel.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache und betriebssichere
Vorrichtung zum Erfassen und Freigeben von einzelnen Werkstücken zu schaffen, mit
der die einzelnen Werkstücke in schneller Zeitfolge unter Hinzuziehung eines oder
mehrerer Bereitstellungstische zugeführt oder aus dieser abtransportiert werden
können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine um vorbestimmte
Winkel
absatzweise verdrehbare Drehwelle, an der Schwenkglieder mit in zwei Positionen
unter gleichen Abständen zur Wellendrehachse und um gleiche Beträge gegeneinander
versetzt angeordnete Greifwerkzeuge montiert sind; und durch einen Bereitstellungstisch,
in dessen Oberfläche eine Anzahl von Werkstückaufnahmen mit gleichen Abständen zur
Drehachse des Tisches und um gleiche Beträge gegeneinander winkelversetzt eingearbeitet
sind und der bei einer Verdrehung der Welle um einen der Anzahl an Werkstückaufnahmen
entsprechenden Winkelbetrag verdreht wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit eine Drehwelle auf,
an deren mindestens einem Schwenkarm Werkstückgreifer in zwei Positionen angeordnet
sind, und sie enthält ferner mindestens einen an seiner Oberfläche mit einer geeigneten
Anzahl von Werkzeugaufnahmen versehenen Bereitstellungstisch. Die in zwei Positionen
angeordneten Werkstückgreifer befinden sich in gleichen Abständen zur Drehachse
der Drehwelle und sind gegeneinander um einen vorbestimmten Winkel versetzt, um
den auch die Drehwelle stufenweise gedreht wird. Die Werkstückaufnahmen sind unter
gleichen Abständen zur Drehachse des Bereitstellungstisches angeordnet und gegeneinander
um gleiche Beträge versetzt, wobei der Bereitstellungstisch in einer Richtung um
einen der Anzahl der Werkstückaufnahmen entsprechenden Winkelbetrag verdrehbar ist,
wenn die Drehwelle rotiert. Die in einer Position befindlichen Werkstückhalter können
jeweils als mehrere Werkstückgreifer ausgeführt sein, wobei auch mehrere Sätze von
Werkstückhaltern möglich sind, und ein Werkstückhalter-Satz in zwei Positionen angeordnet
sein kann, um die Durchsatzleistung und die Betriebssicherheit beim Ergreifen und
Loslassen der Werkstücke durch den oder die Greifwerkzeuge zu erhöhen.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine teilgeschnittene Vorderansicht
der erfindungsgemäßen Werkstücks-Greifvorrichtung, Fig. 2 eine Ansicht des vergrößerten
Greifwerkzeuges in Richtung des Pfeiles II, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung
nach Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 3 längs
der Schnittlinie IV-IV in Fig. 1, Fig. 5 bis 7 Draufsichten auf andere Ausführungen
der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung.
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Bei der in den Fig. 1 - 4 dargestellten Greifvorrichtung erstreckt
sich eine Schwenkwelle 1 vertikal durch einen Rahmen 2 und ist in nicht dargestellten
Lagern sowie einer Rohrstütze drehbar gelagert.
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Über den oberen Teil der Drehwelle 1 greift ein Heberohr 4, das gegenüber
der Drehwelle vertikal beweglich, jedoch gegen Verdrehung festgelegt ist. Am Heberohr
4 sind gegeneinander um 900 versetzte Schwenkarme 5 und 6 befestigt, und an seinem
oberen Ende ist ein Zylinder 7 montiert, dessen Kolhenstange mit dem oberen Ende
der Drehwelle 1 verbunden ist. Wenn demzufolge ein Fluiddruck in der der Kolbenstange
8 gegenüberliegenden - nicht dargestellten - Zylinderkammer zum Ausfahren der Kolbenstange
erzeugt wird, bewegen sich das Heberohr
4 und damit die Schwenkarme
5 und 6 nach aufwärts. Wird durch Entspannen in der Kammer die Kolbenstange 8 in
den Zylinder 7 eingezogen, dann senkt sich das Heberohr 4 mit den Schwenkarmen 5
und 6 ab. An den Schwenkarmen 5 und 6 sind durch Hebelwirkung wirksame Werkstück-Greifwerkzeuge
9 montiert. Jedes Greifwerkzeug 9 wird zwischen einer offenen und einer geschlossenen
Position durch einen Zylinder 10 bewegt, um ein Werkstück W zu halten oder loszulassen.
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Eine vertikale Tischwelle 11 erstreckt sich durch den Rahmen 2 und
ist in - nicht dargestellten - Lagern in einem Tragpfosten 12 drehbar gehalten.
An dem oberen Endteil der Welle 11 befindet sich ein Drehtisch 13, der an seiner
Oberfläche eine Vielzahl von Werkstückaufnahmen 14 aufweist, die zur Drehachse des
Tisches 13 unter jeweils gleichen Abständen angeordnet sind. Die in Fig. 3 dargestellte
Ausführung besitzt sechs gegeneinander gleichmäßig versetzte Werkstückaufnahmen
14, deren durch ihre Achse gehende Radialstrahlen einen Winkel von 60° einschließen.
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An der Unterseite des Tisches 13 ist ein Nocken- bzw. Zahnkerbenrad
15 befestigt, welches an seinem Außenumfang V-förmige Positionierkerben 16 in einer
den Werkstück-Aufnahmen 14 entsprechenden Anzahl eingearbeitet sind (Fig. 4). Eine
Positionierrolle 17 kann in eine dieser Kerben 16 durch die Wirkung einer Feder
18 zum Festlegen des Nockenrades 15 eingedrückt werden. An seinem Innenumfang weist
dieses Nockenrad 15 Ratschen-Zähne 19 in einer den Kerben 16 entsprechenden Anzahl
auf. Am vorderen Ende eines an der Tischwelle 11 befestigten Hebels 20 ist eine
Klinke 21 schwenkbar
angelenkt. Normalerweise wird ein vorderes
Ende dieser in D rehrichtung des Nockenrades 15 weisenden Klinke 21 in Druckanlage
an dem Innenumfang des Nockenrades 15 durch eine Feder 22 gehalten.
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Wenn somit die Tischwelle 11 in Richtung des in Fig. 4 eingezeichneten
Pfeiles D1 verdreht wird, greift das vordere Ende der Klinke 21 in eines der Ratschen-Zähne
19 ein und verdreht das Rad 15 in Richtung eines Pfeiles D2, wohingegen der Tisch
13 in Richtung eines in Fig 3 dargestellten Pfeiles D3 bewegt wird. Dabei wird die
Positionierrolle 17 aus ihrem Eingriff in eine der Kerben 16 gegen die Kraft der
Feder 18 ausgerückt, so daß das Nocken- bzw. Ratschenrad 15 rotieren kann. Verdreht
sich die Tischwelle 11 in Gegenrichtung, dann führt die Klinke 21 eine Schwenkbewegung
gegen die Kraft der Feder 22 aus und kommt aus den entsprechenden Ratschenrad außer
Eingriff, so daß das Nockenrad 15 und der Tisch 13 von einer Verdrehung in der Gegenrichtung
abgehalten werden.
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Zur Verdrehung in beiden Richtungen um einen vorbestimmten Winkel
ist ein Antrieb 23, z. B. ein Drehzylinder, zwischen der Drehwelle 1 und der Tischwelle
angeordnet. Am unteren Ende der Drehwelle 1 befindet sich ein Zahnrad 24 und am
unteren Ende des Antriebes 23 ein Zahnrad 25, das mit einem Zahnrad 26 am unteren
Ende der Tischwelle 11 sowie mit dem Zahnrad 25 in Eingriff steht und einem Getriebezug
zur gleichzeitigen Übertragung der Drehkraft von dem Antrieb 23 auf die Drehwelle
1 und die Tischwelle 11 bildet.
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Die Zähnezahl jedes Zahnrades ist so gewählt, daß bei einer Verdrehung
der Antriebswelle um einen vorbestimmten Winkel sich die Drehwelle 1 um 90° in einer
vorbestimmten Richtung verdreht und dabei die Schwenkarme 5 und 6 ebenfalls um 900
in der gleichen Richtung mitnimmt. Gleichzeitig erzeugt die Verdrehung der Antriebswelle
eine
Drehbewegung der Tischwelle 11 um einen der Anzahl der Werkstücke
W entsprechenden Winkel, bei dieser Ausführung um 600, so daß sich auch der Tisch
13 um 600 verdreht.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der Vorrichtung nach den Fig.
1 - 4 erläutert. Wenn eines der in den Aufnahmen 14 des Tisches 13 eingesetzten
Werkstücke W in eine Halteposition 14a an der Seite der Drehwelle 1 gebracht is
t und wie in den Fig. 1 und 3 gehalten wird, dann bewegt sich der Schwenkarm 5 auf
die Tischwel le zu und hält in einer Stellung an, in welcher das Greifwerkzeug 9
sich über dem in der Position 14a gehaltenen Werkstück W befindet. In diesem Zustand
ist die Kolbenstange 8 des Zylinders 7 ausgefahren, so daß das Heberohr 4 und die
Schwenkarme 5 jeweils in ihrer oberen Position gehalten sind.
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Damit das Greifwerkzeug 9 das darunterliegende Werkstück erfassen
kann, wird der Zylinder 10 mit Druckmittel beaufschlagt, um die Klauen des Greifwerkzeuges
9 zu öffnen. Daraufhin wird die Kolbenstange 8 des Zylinders 7 eingezogen, um das
Heberohr 4 abzusenken und schließlich der Zylinder 10 drucklos, um die Klauen des
Greifwerkzeuges 9 zu schließen und dadurch das Werkstück W zu erfassen.
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Zum Anheben des Rohres 4 wird die Kolbenstange 8 des Zylinders 7
aufgefahren, wobei das das Werkstück W zwischen seinen Klauen haltende Greifwerkzeug
angehoben wird.
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Sobald sich das das Werkstück W zwischen seinen Klauen haltende
Greifwerkzeug
9 in seiner oberen Stellung befindet, verdreht sich der Antrieb 23 im Uhrzeigersinn
gemäß dem Pfeil D4 in Fig. 3 um einen vorbestimmten Winkel. Dadurch führt der Schwenkarm
5 eine Schwenkbewegung nach links oder im Gegenuhrzeigersinn gemäß dem Pfeil D5
in Fig. 3 um 90° aus und stoppt in einer Stellung, in der der Schwenkarm 6 sich
in der in Fig. 3 dargestellten Position befindet. Inzwischen wird das im Werkstückhalter
14 aufgenommene nächstfolgende Werkstück W in die Werkstück-Stopp-Position 14a durch
Verdrehen des Tisches 13 in Richtung des Pfeiles D3 bewegt.
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Danach wird die Kolbenstange 8 zum Absenken des Schwnkarmes 5 in
den Zylinder eingezogen, so daß das Werkstück W sich über einem nicht dargestellten
Spannfutter od. dgl. der Bearbeitungsmaschine befindet. Durch den Zylinder 10 wer
den die Klauen des Greifwerkzeuges 9 geöffnet und das Werkstück W freigegeben, wodurch
es in das Spannfutter eingebracht ist. Danach wird der Schwenkarm 5 durch den Zylinder
7 angehoben. Dies führt zu einer Verdrehung des Antriebs 23 in Gegenrichtung um
einen vorbestimmten Winkel, so daß auch der Schwenkarm 5 eine Schwenkbewegung in
Gegenrichtung um 90° ausführt und über der Werkstück-Halte-Position 14a anhält.
Obwohl auch die Tischwelle in der Gegenrichtung durch den Antrieb 23 um 60° verdreht
wird, folgt der Tisch 13 durch die Ratschenwirkung am Innenumfang des Nockenrades
15 dieser Drehbewegung nicht. Dadurch bleibt das nächstfolgende Werkstück W in seiner
Halte-Position 14a.
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Auf diese Weise werden Werkstücke W nacheinander von dem Zubereitungstisch
19 zur Bearbeitungsmaschine transportiert. Andererseits wird ein bereits in der
Maschine bearbeitetes Werkstück aus der Maschine durch den Schwenkarm 6 abgeführt.
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Der Schwenkarm 6 und das diesem zugeordnete Greifwerkzeug 9 arbeiten
in der gleichen Weise wie der Schwenkarm 5 und das diesem zugeordnete Werkzeug 9.
Sobald das dem Schwenkarm 5 zugeordnete Treifwerkzeug 9 das Werkstück W in der Halte-Position
14a auf den Tisch 13 ergreift, erfaßt das dem Schwenkarm 6 zugeordnete Greifwerkzeug
9 das Werkstück W im Spannfutter od. dgl., das bereits in der Maschine bearbeitet
worden ist. Danach bewegen sich die Schwenkarme 5- und 6 gleichzeitig nach aufwärts
und nach links oder im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 3, anschließend nach abwärts und
geben das gehaltene Werkstück W frei. In Fig. 3 ist der Schwenkarm 6 in einer strichpunktierten
Stellung nach seiner Bewegung im Gegenuhrzeigersinn um 900 dargestellt. Falls ein
Förderer oder eine andere Transporteinrichtung in dieser Position montiert ist,
kann das Werkstück W auf einfache Weise von der Bearbeitungsmaschine zur nächsten
Behandlungsstation abgefördert werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Mechanismus zum
Anheben der Werkstücke von der Tischoberfläche ein Greifwerkzeug 9 mit einem Hebelgestänge
auf. Dieses Greifwerkzeug kann jedoch durch einen Haltemechanismus ersetzt werden,
bei dem ein Werkstück an seiner Oberfläche haftet. Ferner können auch die beiden
gesondert ausgeführten Schwenkarme 5 und 6 als ein einziger einstückiger Schwenkarm
ausgeführt sein. Beim Erfassen oder Freigeben des Werkstückes durch das Greifwerkzeug
wird das die Schwenkarme 5 und 6 tragaxle Heberohr 4 angehoben und abgesenkt. Das
Heberohr 4 kann jedoch auch weggelassen und statt dessen der Tisch 13 oder die Werkstückaufnahmen
auf- und abbewegt werden, so daß die Werkstücke nacheinander vom Greifwerkzeug erfaßt
werden können. Wird
beispielsweise ein Greifwerkzeug mit Adhäsionswirkung
eingesetzt, dann ist das Heberohr zum Ergreifen und Loslassen der Werkstücke nicht
notwendig.
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Obwohl bei der beschriebenen Ausführung der Tisch in einer Drehrichtung
durch den Ratschenmechanismus bewegt wird, kann statt dessen eine Einwegkupplung
eingesetzt werden. Statt der Getriebezahnräder kann die Kraftübertragung auch eine
Kette übernehmen.
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In bestimmten Fällen wird die Drehkraft eines einzigen Antriebes auf
die Drehwelle 1 und gleichzeitig auf den Bereitstellungstisch 13 übertragen, wodurch
sich beträchtliche Vorteile wie z. B. eine Vereinfachung der Konstruktion und eine
Verringerung der Herstellungskosten ergeben.
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Im folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung sind an der Drehwelle
1 zwei Schwenkarme oder Schwenkglieder 5 mit in zwei Stellungen angeordneten Werkstücklualtemechanismen
montiert, von denen jeder Haltemechanismus mehrere Greifwerkzeuge 9', 9 1 enthält.
Gleichfalls weist jede Werkstückaufnahme 14 auf dem Bereitstellungstisch 13 jeweils
mehrere, der Anzahl der Greifwerkzeuge 9' entsprechende Aufnahmeglieder 14', 14'
auf. Diese Ausführung ist insbesondere für Werkstücke von relativ kleinen Abmessungen
geeignet, wobei mehrere der Werkstücke gleichzeitig von den Greifwerkzeugen erfaßt
und freigegeben werden können.
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Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführung sind an der Drehwelle
1 Schwenkglieder 5 mit mehreren Sätzen von Greifwerkzeugen 9 montiert,
wobei
jeder Werkzeugsatz in zwei Stellungen angeordnete Werkzeuge 9 aufweist. Dementsprechend
sind mehrere Bereitstellungstische 13 vorgesehen, deren Anzahl derjenigen der Werkzeugsätze
entspricht.
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Bei dieser Ausführung sind die Greifwerkzeuge jedes Satzes lediglich
unter gleichem Abstand von der Drehachse der Welle 1 entfernt und die Werkzeuge
aller Sätze gegeneinander um den Winkel @, bezogen auf die Drehachse der Welle 1,
versetzt. Zum Ergreifen und Freigeben der Werkstücke verdreht sich demzufolge die
Welle 1 um den Winkel 8.
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Die Position der Schwenkglieder 5 und der Werkstückhaltemechanismen
9 sind bei einer um den Winkel 19 verdrehten Welle 1 in Fig. 6 gestrichelt eingezeichnet.
Diese Ausführung dient insbesondere zur Vergrößerung der Durchsatzleistung, weil
die verschiedenen Sätze der Werkstückgreifwerkzeuge unterschiedlich ausgebildete
Werkstücke erfassen können. Zur Bearbeitung jeweils gleicher Werkstücke kann eine
entsprechende Werkstückanzahl gleichzeitig erfaßt und freigegeben werden.
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Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführung besitzt jeder Satz der
Werkstückhaltemechanismen gemäß Fig. 6 jeweils zwei Greifwerkzeuge 9', 91 Dementsprechend
sind auch eine entsprechende Anzahl von Werkstückaufnahmen 141 , 14' vorgesehen.
Die Steigerung an Durchsatzleistung bei dieser Ausführung ist außerordentlich.
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Die Konstruktion der sonstigen Betätigungsorgane entspricht bei den
Ausführungen gemäß Fig. 5 - 7 derjenigen nach Fig. 1- 4, wobei diese an die spezifischen
Ausführungen angepaßt ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine einfache, betriebssichere
und leistungsfähige Zu- und Abführung von Werkstücken zu und von einer Maschine
ermöglicht. Insbesondere bei Schwierigkeiten zur Erzielung einer schrellen Folge
der Werkstückzufuhr kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine schnellere Taktfolge
als bei bisherigen, instabilen Prozessen, z. B. zum manuellen Schleifen oder Polieren
von Werkstücken, erreicht werden, wobei auch die erfindungsgemäße Vorrichtung leerlaufen
und als Puffer bei der Werkstückzufuhr verwendet werden kann, um den Betrieb zu
vergleichmäßigen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktivfeinfach ausgeführt
und kann mit vorzüglichen Ergebnissen in verschiedensten Prozessen, z. B. maschinell
bei der spanabhebenden Bearbeitung, zur Halterung und Befestigung von Einzelteilen,
beim Schmiedenk bei der Inspektion od. dgl. eingesetzt werden.