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Scherenhubtisch Die Erfindung betrifft einen Scherenhubtisch mit
einer Tischplattform und einem Grundrahmen sowie mit wenigstens einer vorzugsweise
zweigliedrigen Hubschere zwischen dem Grundrahmen und der Tischplattform und mit
einem Scherenantrieb Bei der taktweisen Herstellung von tiefgezogenen Werkstücken
aus thermoplastischer Kunststoffolie ist es bei neueren Anlagen, in denen die Folie
in einer gleichbleibenden Höhenanordnung durch die Tiefziehanlage gefördert wird,
erforderlich, das Tiefziehwerkzeug taktweise in das Förderniveau der Folie hinauf
und am Taktende zum Ausformen wieder weit unterhalb des Förderniveaus abzusenken.
Da bei manchen Formen das fertige Werkstück sich beim Ausformen nach links umstülpt,
ist es für einen sicheren Ausfornivorgang erforderlich, daß die Hubhöhe des das
Tiefziehwerkzeug aufnehmenden Tisches etwa
der doppelten maximal
auftretenden Bauhöhe des Tiefzieh~ werkzeuges entspricht.
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Das Förderniveau der Kunststoffolien innerhalb der Tiefziehanlage
ist mit RUcksicht auf die anschließende Weiterverarbeitung der Werkstücke etwa in
Arbeitshöhe eines stehenden Menschen über Flur angeordnet. Mit Rücksicht auf das
Erfofidernis einer universellen Aufstellbarkeit derartiger Hubtische ist eine Grube
für die Unterbringung der Tischkonstruktion und des Antriebes abzulehnen, es ist
also nötig, daß deren Bauhöhe höchstens etwa gleich der menschlichen manuellen Arbeitshöhe
beim Stehen entspricht.
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Diese Forderungen nach geringer Bauhöhe und großem Hubbereich erfüllen
an sich Scherenhubtische der eingangs genannten Art. Bekannte Scherenhubtische <vgl.
z. B DT-PS 1 175 852 oder US-PS 3 o55 514) sind aber für den Einsatz in derartigen
Tiefziehanlagen dennoch ungeeignet und zwar aus folgenden Gründen: Als weiteres
zu den oben genannten Forderungen ist nämlich ein rasches aber ruckfreie Beschleunigen
bzw. Verzögern der Tisch- und Werkzeugmassen zu fordern, damit der Stellungswechsel
des Werkzeuges möglichst rasch vonstatten geht. Die Einfahrzeit des Werkzeuges in
die Arbeitsposition ist unproduktive Zeit und belastet die Taktzeit Andererseits
ist mit Rücksicht auf eine große Lebensdauer und auf die große Taktzahl eine schonende
Beschleunigung bzw. Verzögerung der Nassen zu fordern
Aufgabe der
Erfindung ist es, einen Scherenantrieb anzugeben, der schonende Beschleunigungen
bzw. Verzögerungen der bewegten Tischmassen, aber eine rasche Tischbewegung bewirkt
und dabei aber zugleich robust und konstruktiv einfach ist Dies wird erfindungsgeiäß
dadurch erreicht, daß der Antrieb der Schere an einem ihrer Schenkel über eine schwingende
ILurb~lschleife mit motorisch verschwenkter Kurbel erfolgt.
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Dank der Ausgestaltung des Scherenantriebes als eine schwingende Kurbelschleife
sind in den Anlauf- und Endphasen der Bewegung extrem kleine Beschleunigungen bzw.
Verzögerungen möglich, die sich aber sehr rasch steigern Das heißt, es ist ein sehr
sanftes aber zügiges Beschleunigen und Verzögern des Hubtisches möglich. Im Mittelbereich
der Bewegung wird die Schere durch die Kurbel sehr rasch angetrieben.
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Aufgrund des erfindungsgemäß ausgewählten Scherenantriebes ist es
auch möglich, die Schere betriebssicher durch ihre Streck- oder Tot lage hindurchzubewegen.
Das bedeutet eine weitere Reduzierung der Bauhöhe des Hubtisches, da nun nicht,
wie bei anderen Antriebsarten, ein ausreichender kinematischer Abstand von der Totlage
gehalten zu werden braucht; die Totlage oder ein Totlagendurchgang kann mit in die
Hubhöhe einbezogen werden.
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Eine schwingende Kurbelsehleife enthält eine vorzugsweise geradlinige
Schleifbahn, Kulisse oder Führungsbahn, die als prismatische Wut oder als eine Säulenführung
od. dgl ausgebildet
sein kann. Die Führungsbahn arbeitet mit einem
noch zu erörternden Kulissen- oder Führungsstein oder einer Führungsrolle zusammen.
Die Führungsbahn selber ist schwingend angeordnet, sie ist z. B. an einem Schenkel
der Hubschere befestigt. Die schwingende Kurbelschleife enthält ferner den bereits
erwähnten in die Führungsbahn eingreifenden am Ende einer Kurbel schwenkbar angeordneten
und von ihr auf einer Kreisbahn bewegten Kulissen- oder Führungsstein oder eine
Führungsrolle.
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Um das ruckfreie aber zügige Beschleunigen bzw. Verzögern sicher in
den Griff zu bekommen, ist es bei einem Hubtisch, der zwischen zwei Extremlagen
auf und ab bewegt werden soll, angezeigt, den Scherenantrieb so in bezug auf die
Schere anzuordnen und zugleich den wirksamen Dutch#esser des Umlaufkreises der Kurbel
so zu wählen, daß der Umlaufkreis die wirksame Führungsbahn der Kurbelschleife am
Scherenschenkel in beiden Extremlagen der Schere tangiert. Hierdurch wird ein tangentialer
Ein- bzw. Auslauf des Gleitsteines der Kurbel in die Führungsbahn der Schere in
den Extremlagen erzielt und die Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerte sind im
Bereich dieser Stellungen gleich Null. Dies ist ein in jeder Hinsicht schonender
Betrieb: Der Antriebsmotor wird von Antriebs- bzw. Verzögerungsstößen entlastet;
die Übertragungsglieder werden nicht so hoch beansprucht und trotz züg#iger Hubbewegung
sind deren Anfangs- und Endphasen sehr sanft. Wartezeiten zum Ausschwingenlassen
des Werkzeuges nach dem Einfahren in die Arbeitsposition sind unnötig.
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Bei bekannten Scherenhubtischen ist zur gradlinigen vertikalen Führung
der Tischplattform einerseits eine lediglich eine Schwenkbewegung zulassende Ankopplung
der beiden in die gleiche Richtung weisenden Schenkel der Schere am Grundrahmen
bzw. an der Tischplattform (feste Schenkel) und andererseits eine eine Schwenkbewegung
und einen Längenausgleich zulassende; Ankopplung der gegenüberliegenden Schenkel
der Schere am Grundrahmen bzw an der Tischplattform (bewegliche Schenkel) vorgesehen.
An sich ist es grundsätzlich gleichgültig, an welchem Schenkel der Schere - am festen
oder am beweglichen - der Scherenantrieb ansetzt. Die Justage des Antriebes, derart,
daß in den Extremlagen der Scherenschenkel die Führungsbahn den Kurbelkreis genau
tangiert, ist aber leichter zu bewerkstelligen, wenn der Antrieb der Schere über
einen beweglichen Schenkel der Schere erfolgt.
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Der Scherenantrieb kann an der Tischplattform angebracht sein. Um
jedoch die bewegten Massen möglichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, wenn der
Scherenantrieb am Grundrahmen befestigt ist und wenn der Antrieb der Schere über
einen mit der Tischplattform gelenkig verbundenen Schenkel der Schere erfolgt.
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Um die Hubhöhe des Tisches zwischen den beiden Extremlagen einstellen
zu können oder um wenigstens die eine der beiden Extremlagen auf ein vorgegebenes
Niveau einjustieren zu können, kann vorgesehen sein, daß die wirksame Kurbellänge
der Kurbel Justierbar ausgebildet ist.
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Eine Justage der Hubhöhe kann auch dadurch erfolgen, daß der Abstand
des Scherenantriebes zur Schere justierbar ausgebildet ist. Um bei einem zwischen
zwei Extremlagen beweglichen Scherenhubtisch unabhängig von der Lage der einen Extremlage
das Niveau der anderen auf die eben erwähnte Weise justieren zu können, kann zweckmäßigerweise
vorgesehen sein, daß die Richtung der wirksamen Führungsbahn der Schere in der unteren
Extremlage nur einen kleinen Winkel mit der Verschieberichtung des Scherenantriebes
einschließt oder wenigstens angenähert parallel zu ihr verläuft. Bei Abstandsveränderungen
des Antriebes gegenüber dem Hubtisch bleibt die eine Extremlage bei dieser Art der
Justage wenigstens angenähert unverändert.
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Mit einer solchen Verschiebung des Tischantriebes ist im Rahmen eines
vertretbaren Konstruktionsaufwandes lediglich eine relativ grobe Höhenanpassung
möglich Bei Justage der Hubhöhe durch Veränderung der wirksamen Kurbellänge - dies
kann bei vertretbarem Konstruktionsaufwand relativ einfach vorgenommen werden und
damit ist auch eine relativ feinfühlige Justierung möglich - driftet die gegenüberliegende
Extremlage in der entgegengesetzten Richtung weg. Wenn z. B.
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durch Kurbellängenvergrößerung die obere Extremlage der Tischbewegung
angehoben wird, ist die untere Extremlage um einen entsprechenden Betrag gegenüber
der vorherigen Position nach unten weggedriftet. Durch geeignete Wahl der Richtung
der Neigung der Führungsbahn der Kurbelschleife in der unteren Extremlage gegenüber
der Verschieberichtung des
Scherenantriebes bei der Grobjustage
kann erreicht werden, daß bei einer Veränderung der oberen Extremlage aufgrund einer
Grobjustage die untere Extremlage sich um einen Bruchteil der oberen Veränderung
ändert, jedoch in der gleichen Richtung. Hierdurch kann erreicht werden, daß sich
die Driftungen der unteren Extremlage bei Grobjustage und bei Feinjustage etwa gegenseitig
aufheben.
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Bei einem zwischen zwei fest einjustierten Extremlagen beweglichen
Scherenhubtisch bewegen sich nicht nur die Scheren und die daran befindlichen Führungsbahnen
der schwingenden Kurbelschleife zwischen zwei Extremlagen, sondern für die Vorteile
einer sanften Beschleunigung bzw. Verzögerung ist es auch erforderlich, daß die
Kurbel in einer rechtwinkligen Stellung zu den Extremlagen der Führungsbahn zum
Stillstand konnt. Um dies zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, daß die Reichweite
des Schwenkbereiches der Kurbel an wenigstens einem Ende justierbar ausgebildet
ist.
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Dies kann z. B. durch im Schwenkweg der Kurbel oder eines mit ihm
eindeutig mitbewegten Teiles angeordnete in unterschiedlichen Stellungen festklesmbare
Endanschläge oder Endanschlagschalter od. dgl für das Stillsetzen des motorischen
Antriebes geschehen Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles im folgenden noch näher erlautet; es zeigen:
Fig.
1 die Tiefziehstation einer Folientiefziehanlage mit einen erfindungsgemäß angetriebenen
Scherenhubtisch u n d Fig. 2 den Scherenantrieb alleine in vergrößerter Darstellung.
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Die in Fig. 1 gezeigte Endpartie einer Tiefziehanlage zum Umformen
thermoplastischer Kunststoffolien weist eine Aufwärmstation 1 und die eigentliche
Tiefziehstation 2 auf.
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In der Aufwärmstation werden horizontal ausgespannte Folienzuschnitte
durch Strahlungsheizer (Heizbatterie 3) auf Tiefziehtemperatur erwärmt. Bei ausreichender
Erwärmung wird der Folienzuschnitt durch ein Paar von endlos umlaufenden die Zuschnitte
an den Seitenkanten erfassenden Haftnadelketten 5 (angedeutet durch strichpunktierte
Linien) taktweise in die Tiefziehstation verbracht. Dort ist auf einer heb- und
senkbaren Tischplattform 4 ein hier nicht dargestelltes luftdurchlässiges Formwerkzeug
angeordnet. Das Formwerkzeug ist durch eine nicht auf und ab bewegliche Niederhalte-
und Auswurfeinrichtung 6 in der Sicht verdeckt. Beim Einfahren des Folienzuschnittes
befindet sich die Tischplattforn und das Formwerkzeug in der abgesenkten Stellung,
so daß der Zuschnitt geradsau gespannt in die Tiefziehposition geführt werden kann.
Nun hebt sich das Yon»erkzeug von unten in die Folie hinein. Durch Vakuum unterstützt
wird die weichplati sche Folie eng an die Form angelegt und dadurch jede Einzelheit
auf die Folie übertragen. Durch Kühlgebläse 7 wird die abgeformte Folie abgekühlt,
so daß sie die Form beibehält.
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Nach dem Abkühlen der Folie senkt sich der Tisch mit dem Formwerkzeug
nach unten ab. Bei einfacheren Formen ohne nennenswerte Hinterschneidung kann durch
diese Abwärtsbewegung das Werkzeug ausgeformt werden. Hierbei stülpt sich das fertige
Werkstück - sich vom Werkzeug abhebend -u. U. nach links in Absenkrichtung um. Es
ist also für einen betriebssicheren Ausformvorgang erforderlich, daß die Ilubhöhe
etwa der doppelten maximal auftretenden Werkstückhöhe entspricht Bei Formen mit
Hinterschneidung ist eine manuelle oder manuell unterstützte Ausformung erforderlich.
Nach dem Absenken des Werkzeuges ist die Tiefziehstation zur Aufnahme für einen
neuen Folienzuschnitt bereit.
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Aus diesem Anwendungsbeispiel ist klar geworden, daß der Hubtisch
4 taktweise zwischen zwei bestimmten Extremlagen auf und ab bewegt wird. Für das
manuelle Ausformen und für die Weiterbewarbeitung des Werkstückes ist es erforderlich,
daß die Höhe H der Tischoberkante über dem Fußboden 8 wenigstens angenähert der
normalen manuellen Arbeitshöhe des stehenden Menschen entspricht, daß hingegen die
Hubhöhendifferenz beim maschinellen Ausformen relativ groß sein muß. Der Tischantrieb
soll zwar sanft beschleunigen und verzögern, aber einen raschen Stellungswechsel
bewirken, da die Hubzeiten innerhalb eines Taktspieles unproduktive Zeiten sind
Eine Grube zur Unterbringung des Tischantriebes soll vermieden werden, damit die
Anlage universell aufstellbar, d. h. auch in Obergeschossen aufstellbar ist und
ohne Umbauarbeiten am Aufstellungsort innerhalb einer Fertigungshalle an einer anderen
Stelle aufgestellt werden kann.
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Um dies zu erreichen, ist ein Scherenhubtisch vorgesehen, mit einem
Grundrahmen 9, der bereits erwähnten auf und ab beweglichen Tischplattform 4 sowie
einem Paar von beiderseits der Tischplattform bzw. des Grundrahmens angeordneten
zweigliedrigen Hubschers 10 Die Hubscheren bestehen - wie gesagt - aus zwei einzelnen
Scherengliedern 11 und 12, die mittig über ein Scherengelenk 13 schwenkbar miteinander
verbunden sind. Die beiden in Arbeitsrichtung (Pfeil 20) weisenden Enden der Scherenglieder
sind über eine Schwenkverbindung 44 bzw. 15 mit dem Grundrahmen 1 (Scherenglied
1e, Schwenkverbindung 15) bzw. mit der Tischplattform 4 (Scherenglied 11, Schwenkverbindung
14) verbunden. Die beiden diesen Schwenkverbindungen zugekehrten Schenkel der Scherenglieder
sind an der Schwenkverbindung in Horizontalrichtung unbeweglich (feste Schenkelenden);
sie führen eine geradlinige Vertikalbewegung des Hubtisches herbei.
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In der geradlinigen symmetrischen Verlängerung der Hittelpunkte der
Schwenkverbindungen 14 bzw. 15 über das Scherengelenk 13 hinaus ist am anderen Schenkel
der Scherenglieder eine Verbindung mit zwei Bewegungsfreiheitsgraden mit der Tischplattform
bzw. mit dem Grundrahmen vorgesehen. Diese Verbindung besteht aus einem Schwenkbewegungen
zulassenden Gleitstein, einer Führungsrolle 17 od. dgl am jeweiligen Scherengliedschenkel
und aus einer geradlinigen Längenausgleichsbewegungen zulassenden Gleit- oder Rollenführung
18 bzw. 19 am Grundrahmen 9 (Führung 18) bzw an
der Tischplattform
(Führung 19). Die vier Gelenke 14, 15, 17 und 18 sind an den Eckpunkten eines Rechteckes
angeordnet, in dessen geometrischem Mittelpunkt das Scherengelenk 13 angeordnet
ist. Die entgegen der Arbeitsrichtung (Pfeil 20) weisenden Schenkel der Scherenglieder
sind aufgrund der Kulissenführung die beweglichen Schenkel der Hubschere Durch ein
Paar derartiger Hubscheren kann die Tischplattform parallel zu sich selber und geradlinig
auf und ab bewegt werden. Der ausnutzbare Hub ß H ist sehr groß bei insgesamt niedriger
Gesamtbauhöhe H. Die relevante Kenngröße#H/H ist sehr groß Bei einer Scherenkonstruktion,
die einen Totlagendurchgang ermöglicht, kann aufgrund des zu erörternden Scherenantriebes
die ausnutzbare Hubhöhe bzw. die erwähnte Kenngröße noch gesteigert werden.
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Die erfindungsgemäß als Scherenantrieb verwendete schwingende Kurbelschleife
ist im dargestellten Ausffihrungsbe4-spiel im wesentlichen aus einer motorisch (Antriebsmotor
26, Reduziergetriebe 27) angetriebenen um ein ortsfestes Zentrum 22 schwenkbaren
Kurbel 21 und aus einer am beweglichen und zugleich mit der Tischplattform gelenkig
verbundenen Schenkel des Scherengliedes 12 angeordneten Führungsbahn 23 gebildet.
An der Kurbel 21 ist eine in die Führungsbahn 23 eingreifende Rolle 24 angeordnet.
Der Abstand der Rolle 24 vom Schwenkzentrui 22 der Kurbel ist einstellbar und s#it
der wirksame Durchmesser des Kurbel kreises (strichpunktierte Linie 25) justierbar.
An dem Lagerhalter
28 für die Kurbel 21 ist an einer Konsole 29
ein Endanschlagschalter 30 angebracht, der mit zwei in einer im Querschnitt T-förmigen
Ringnut 31 an dem Zahnrad, welches mit der Kurbel 21 starr verbunden ist, in Umfangslage
justierbaren Anschlägen 32 bzw. 33 zusa#menarbeitet. Durch Auflaufen der Anschläge
auf den Endanschlagschalter 30 wird aufgrund einer entsprechenden Schaltung der
Schalter in der Energieversorgung des Motors und in dessen Steuerung der Motor 26
wieder stillgesetzt. Es kann sich dabei um einen Elektro-, Pneumatik- oder Hydraulikmotor
und/oder um entsprechende Schalter handeln.
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Aufgrund der Anschläge 32 und 33 und des Schalters 30 wird der von
der Kurbel 21 bestreichbare Winkelbereich und vor allem werden die Endlagen der
Kurbel lagemäßig bestimmt. Die Endlagen der Kurbel - angedeutet durch die strichpunktierten
Linien 21' - müssen so justiert sein, daß die wirksamen Linien 21' der Kurbel jeweils
senkrecht zur Führungsbahn 23 des Scherengliedschenkels in der entsprechenden Extremlage
sind. Bei einer solchen Justage tangiert der Kurbelkreis 25 die Mittellinien der
Führungsbahnen 23 in deren Extremlagen und es erfolgt ein tangentialer Aus- bzw.
Einlauf der Rolle 24 in die Führungsbahn und dementsprechend wird das Scherenglied
und somit der ganze Hubtisch sanft aus der Ruhelage beschleunigt bzw.
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in eine Ruhelage verzj>gert.
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Die angehobene Position der Tischplattform und die entsprechende Stellung
der Hubschere und des Schrenantriebes ist in den Figuren in vollen Linien dargestellt.
In
Fig. 2 ist zusätzlich noch - soweit aus Platzgründen dort darstellbar
- die abgesenkte Extremlage in strichpunktierten Linien angedeutet.
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Das Niveau der Tischplattform in der oberen Extremlage kann auf zweierlei
Weise justiert werden. Und zwar zum einen dadurch, daß die wirksame Länge der Kurbel
verändert wird.
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Dadurch wird die Steilheit des Scherengliedes 12 in beiden Endlagen
und somit die Tischhöhe verändert. Zu diesem Zweck ist der Arm der Kurbel 21 zweiteilig
mit einem rohrförmigen mit Innengewinde versehenen Teil 21a und mit einem schraubenartig
darin eingreifenden Teil 21b ausgebildet. Der Teil 21b ist mit Schlüsselflächen
21c versehen und kann damit verdreht werden. Mit der Kurbellänge ist eine sehr feinfühlige
Längen- und somit Höheneinstellung möglich <Feinjustage). Der Rollenträger 34
am Ende des Kurbelarmteiles 21b kann mit den Muttern 35 in Umfangsrichtung auf diesem
Teil gelöst und nach dem Justieren darauf wieder fixiert werden.
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Die Tischhöhe kann auch durch Variieren des horizontalen Abstandes
des Schwenkzentrums 22 der Kurbel von einem charakteristischen Festpunkt der Hubschere,
z. B. vom Festlager 14 oder 15 justiert werden. Zu diesem Zweck ist der Scherenantrieb
in unterschiedlichen Positionen aufgrund von Langlöchern auf dem Grundrahmen 9 verschraubbar.
Da die Führungsbahn 23 des Scherengliedschenkels in der unteren Extremlage einen
spitzen Winkel mit der durch die Anschraubfläche 36 bestimmten Verschieberichtung
des Scherenantriebs
bildet, wird beim Verschieben des Scherenantriebs
die untere Extremlage der Schere bzw des Tisches kaum verändert. Mit der Horizontalverschiebung
des Scherenantriebes ist eine Grobjustage des Tischniveaus möglich. Aufgrund einer
geringen Abeärtsneigung der Führungsbahn 23 in ihrer unteren Extremlage wird sie
beim Verschieben des Scherenantriebes nach rechts, also bei Anheben der/oberen Extremlage
des Hubtisches ebenfalls geringfügig mit nach oben verschoben. Diese geringfügige
Aufwärtsdrift der unteren Extremlage bei Grobjustage des Tischniveaus in Richtung
auf höhere obere Extremlagen ist durchaus erwünscht; damit können nämlich Abwärtsdriften
der unteren Extremlage, die aufgrund einer Feinjustage in Richtung auf höhere obere
Extremlagen auftreten, und zwar in etwa gleicher Größe auftreten, kompensiert werden.
Es sei hier noch angemerkt, daß zumindest nach umfangreicheren derartigen Justagen
die Endlagen des Schwenkbereiches der Kurbel erneut auf die rechtwinkligen Lagen
justiert werden müssen.