DE2915603A1

DE2915603A1 - Handhabungsgeraet fuer senkrecht zur abstuetzbasis und um eine dazu parallele schwenkachse erfolgende lasten-umsetzmanoever mit dazu quergerichteter justierbarkeit

Info

Publication number: DE2915603A1
Application number: DE19792915603
Authority: DE
Inventors: Adolf Ing Grad Hoerl; Horst Ing Grad Manogg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-04-18
Filing date: 1979-04-18
Publication date: 1980-10-23
Also published as: FR2454356A1; DE2915603C2; IT8048430A0; IT1143142B; GB2046691A; FR2454356B1

Description

Stand der Technik

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Die Erfindung richtet sich auf ein Handhabungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrangiges Anwendungsgebiet ist das Entladen von Druckgußmaschinen und ähnlichen Produktionsmaschinen, die neben einer reichlichen Transportdistanz eine variable etwa parallel zur Abstützebene seitenverschiebliche Aufnahmepositionsanpassung erfordern, z. B. bei wechselnden Formtiefen oder Ausstoßer-Hüben.

Ein Handhabungsgerät, welches sich den wechselnden Formtiefen und Ausstoßer-Ilüben mittels eines am schwenkenden Ende des Auslegers angebrachten Supports mit pneumatischer Schnellverstellung anpassen soll, ist auf dem Markt.

Die dort angewandte Bauweise ist für Betreiber insbesondere dann indessen noch unbefriedigend, wenn Werkstücke größerer Abmessungen und Gewichte aus besonders breit und hoch bauenden Pressenrahmen ohne Gefahr der Beschädigung von Form oder Werkstück in schneller Taktfolge zu entnehmen und in ausreichender Entfernung schonend abzulegen sind. '

Die mit der bekannten Bauweise festgestellten Nachteile sind insbesondere:

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a) der Support muß die Schv.-onkbewegungen des Auslegers mitmachen und beeinträchtigt damit die Nutzlastgrenze bzw. die Wirtschaftlichkeit

b) der Ausleger ist dadurch starker Pendelgefahr ausgesetzt und selbst nicht .'seitlich versetzbar, um seinerseits ebenfalls zwischen große Formhälften greifen zu können;

•i

c) der Greifer kann ohne Variation des Schwenkradius bzw. des Statives nicht ferngesteuert auf die genaue Zugriffposition einjustiert werden;

d) die Betätigung von Schwonktrieb und pneumatischer Support-Verstellung erfordert zwei verschiedene Energieformen, was die Prozeßsteuerung erschwert bzw. kompliziert;

e) der Greifarm hat keine Sicherung gegen Seitenstöße und keine Selbstarretierung der Normallage unter Stoßdämpfung;

f) die Anpassung an unterschiedliche Zugriffspositionen ist wegen Fehlens von Schleichgang- und Feinjustier-Hüben erschwert;

g) die Umsetzdistanz ist beschränkt wegen der Kollisionsgefahr mit Teilen der Produktionsmaschine.

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h) Sicherheits-Stoßdämpfer für Lager bzw. Antriebe sind nicht vorhanden.

Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist es daher primär, ein Handhabungsgerät zu schaffen, welches (unter Erfüllung der Basis-Funktionsanforderungen)

- die am freien Auslegerende beim Schwenken mit zu bewegenden Massen zu minimieren gestatten;

welches bei maximalen Freiheitsgraden eine hohe, fernsteuerbare Positionierungs-Genauigkeit und -Geschwindigkeit aufweist;

- welches auch bei hohen Nutzlasten und großen Distanzen nur geringen Festigkeitsbeanspruchungen in seiner eigenen Konstruktion unterwerfen wird;

- und welches über Sicherungseinrichtungen verfügt, die Schaden verhüten, welche bei unvorhergesehenen Spitzenbeanspruchungen durch von der Produktionsmaschine bzw. von den Werkzeugen ausgenende Einflüsse an starren Gelenken bzw. ungenügend abgefederten Führungen entstehen könnten.

ι.

Vorteile, die sich mit dem nach der Erfindung ausgeführten Handhabungsgerät erreichen lassen, sind insbesondere:

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a) Der Ausleger (11) ist frei von der Zusatzbelastung durch einen zu seinem freien Ende befindlichen Support und die durch dessen Arbeitsweise hervorgerufenen weiteren Beanspruchungen.

b) Das Stativ (3) bzw. der Kragarm (6) und der Schwenktrieb (8) sind von geringeren Biege- und Torsionsmomenten beansprucht als mit Support am Ausleger.

c) Der Bereich des Greifers (18) ist bis auf die ihm selbst dienenden und im Greifarm (13) verlegten Leitungsanschlüsse frei von platzraubenden und im Produktionsbereich besonders beschädigungsgefährdeten Schläuchen, Kabeln usw.

nachträglich
geändert

d) Der gesamte Antriebsblock aus Support (7), Linearan- 9 S

trieb i&) , Schwenktrieb (Ji) , Schwenkwinkelkontrolleinrichtung (10) und Stützlager des Auslegers (11) kann als vielfältig verwendbare Baugruppe für unterschiedliche Lasten, Ausleger und Greifer immer nach identischem Grundprinzip gefertigt sein.

e) Der Bewegungsablauf ist nahezu pendelfrei und höchst präzise sowie voll taktsteuerbar bzw. rasch über Nachjustiermöglichkeiten geometrisch anpassbar.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen enthalten die Unteransprüche.

Mit der Ausgestaltung des Handhabungsgerätes nach Anspruch 2 wird erreicht, daß die vom Ausleger in das Stativ (3) abzuleitenden Momente den Support an einer breit abstützbaren Stelle passieren und daß evtl. noch verbleibende Pendelbewegungen auf die Positionierung von geringem Einfluß sind.

Mit der Anordnung des Auslegers nach Anspruch 3 wird erreicht, daß die Schwerachse aller schwenkenden Bauelemente in nächstmöglicher Nähe zum Stativ gelegen ist und daß die unvermeidlichen Rest-Torsionsmomente auf Schwenktrieb und Stativ infolge außermittigen Zugriffs des Greifers durch Gegenmomente aus der seitlich versetzten Anordnung der Elemente wenigstens teilweise wieder kompensiert werden.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 4 wird erreicht, daß die Koppelungen der verschiedenen Antriebe ohne Umsetzer und separate Anschlüsse einfach und·überschaubar ausführbar sind und der Energieausnutzungsgrad hoch bleibt.

Die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 5 ergibt eine leichte Anpassungsmöglichkeit bei hoher Positioniergenauigkeit und günstigem Kraftfluß in jeder Schwenklage.

Die Bauweise nach Anspruch 6 ergibt eine besondere Sicherung vor Pendel- und Stoß-Schäden.

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VSr

Die Gestaltung nach Anspruch 7 bewirkt, daß eine Seitenkraft am Greife"rarm nicht zu einer bleibenden Schrägstellung desselben führt und damit womöglich die kollisionsfreie Schwenkbewegung verunmöglicht wird.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 8 wird erreicht, daß der Greiferarm sowohl in Ausgangslage als auch beim Schwenken immer in Richtung der Scherkraft steht und damit die über den Schwenktrieb gehenden Momente kleiner bleiben als z. B. bei starr geführtem Greifer. Zudem wird durch die verschiedenen Nachstell- und Justiermöglichkeiten, welche auf die Verkettungseinrichtung wirken, auch ein Verschleißminderungs- und Stoßdämpfeffekt ausgelöst.

Durch die Ausstattung gemäß Anspruch 9 wird erreicht, daß sowohl beim Einrichten des Programmablaufes als auch beim schnellen Normalbetrieb keine gefährlichen Zugriffsfehler durch Toleranzabweichungen oder ähnliches bzw. Pendelgefahren in Kauf genommen werden müssen und daß Einstelländerungen unter einem Minimum an Zeitaufwand ohne Schadensrisiken bei Erprobungen usw. möglich werden.

Die Ausführungsweise nach Anspruch 10 vereinfacht die erfindungsgemäße Bauweise noch in Richtung eines zuverlässigen Energiesystems mit der Möglichkeit zur Programm-Ablaufsteuerung in Abhängigkeit von den Fixpunkten einer zentralen Arbeits-Geschwindigkeit und -Sicherheit.

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Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 11 wird erreicht, daß die Betätigung mit der (höchste Kräftekonzentrationen in kleinsten und leicht bauendsten Stellgliedern erlaubenden) Hydraulik so erfolgt, daß die arbeitshygienischen und sicherheitsmäßigen Gesichtspunkte auch bei Einsatz in heißer Umgebung optimal gewahrt bleiben.

Darstellung der Erfindung
- Zeichnungshinweise -

Die Erfindung wird anhand nachfolgender Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Handhabungsgerät in seiner Gesamtheit einschließlich der Bewegungsachsen und -wege in Perspektive.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung des Schwenktriebes.

3 stellt eine Ausführungsvariante des Sicherheits- \ Pendellagers mit der mechanischen Selbstarretierung und der Nachstelleinrichtung im Ausleger bzw. an der Verkettungseinrichtung zwischen Schwenk- und Pendellager.

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Fig. Jf zeigt das HHG in Vorderansicht zusammen mit

geändert

der Produktionsmaschine.

5"

Fig. ßf zeigt das HHG in Seitenansicht, wobei deutlich

¹ wird, in welcher Weise durch die seitenversetzte Last- und Ausleger-Anordnung die Biegemomente im Schwenktrieb und Kragarm verkleinerbar sind.

Darstellung der Erfindung

- Konstruktionsbeschreibung -

Nach dem Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ist das HHG = Handhabungsgerät (1) an einer Produktionsmaschine (Hauptachse H) als Entladegerät eingesetzt. Die Verankerung an der Abstützbasis (2) kann hier ortsfest erfolgen, weil Lösungen gefunden wurden, die mit diesem HHG (1) alle geometrischen Erfordernisse der mit dieser Produktionsmaschine herstellbaren Werkstückformate und -gewichte ohne Ortsveränderlichkeit erlauben.

Das Stativ (3) und das Auswurf-Zentrum (Z) der Produktionsmaschine (gestrichelte Konturen) stehen in einer unveränderbaren geometrischen Zuordnung zueinander. Daher muß das Handhabungsgerät (1) auch auf alle Werkstückformate und -gewichte und deren Maßabweichungen einstellbar sein, um nicht eine Einsatzbeschränkung für die Produktionsmaschine darzustellen.

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Die Schwenkrichtung wird bevorzugt quer zur Hauptachse (H) der Produktionsmasehe angeordnet.

nachträglich; geändert

Auf Sonderwunsch kann das Stativ (3) höhenverstellbar sein. Dies ist indessen wegen der auf Dauer festlegbaren Zuordnung zur Produktionsmaschine und allen ihren Produktions-Varianten in der Regel nicht erforderlich.

Vom Boden gut erreichbar ist im Stativ (3) die Instrumententafel (4) seitlich angebracht. Das zentrale Hydraulik-Aggregat (5) bildet den oberen Abschluß des hier säulenartigen Stativs (3).

Die eigene Bauhöhe des Hydraulik-Aggregates (5) kann an dieser Stelle dank der teilweisen ünterbringungsmöglichkeit des Tanks, der Pumpe und des Motors im Inneren der Hohlsäule des Statives (3) besonders gering gehalten werden. Die Betriebsgeräusche sind bei dieser Einbauweise gut abdämmbar, die Be- * schädigungs- und Verschmutzungsgefahr durch Abfälle von Transportgut minimal.

Parallel zur Hauptachse (H) der Produktionsmaschine hat das Stativ (3) den starren Kragarm (6), von welchem die wesentlichen in einem Block zusammengefaßten beweglichen Antriebselemente getragen bzw. geführt werden.

- Im Beispiel dient dazu der Support (7) bzw. der hier unter dem Schwenktrieb (8) angeordnete Lineartrieb (9) und die Schwenkwinkelkontrolleinrichtung (10). Der Schwenktrieb (8)

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besteht hier aus einem nicht dargestellten Zahnritzel, das von einer Zahnstange angetrieben werden kann. Die Zahnstange ist nach den beiden entgegengesetzten Richtungen etwa quer zur Achse (H) soweit stufenlos betätigbar wie es den Einstellungen der Schwenkwinkelkontrolleinrichtung (10) entspricht. Bewegungsbeginn wäre hier bei der Ausgangsstellung (0) vertikal bzw. achsparallel zur Hauptachse des Stativs (3) und einerseits der Endlage (I) für die Aufnahme sowie andererseits der Endlage (II) für die Ablage. Die Schwenkbewegung erfolgt also um eine etwa parallel zum Kragarm (6) gelegene Drehachse mittels über das Stativ 3 mit Aufbauten hinwegdrehender Bewegung des Auslegers (11). - Ein Beispiel für die Ausbildung der Ausleger-Befestigung im Schwenktrieb (8) zeigt Fig. 2.

Am äußeren Ende des Auslegers (11) befindet sich (Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel) das Sicherheits-Pendellager (12) für den Greifarm (13) der hierdurch und eine im Ausleger (11) eingebaute Verkettungseinrichtung (14) zwangsweise immer senkrecht nach unten gerichtet und gegen Pendelschwingungen abgesichert ist.

Eine weitere Sicherung ergeben die bevorzugt federnde j Nachstelleinrichtung (15) - ein Beispiel zeigt Fig. Jf - und die ! mit dem Pendellager (12) verbundene Selbstarretierungseinrich-

tung (16)>.

nachträglich, geändert

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Da von der Produktionsmaschine bzw. deren Auswerfern im Anfahrzustand des HHG (1) und auch beim Absetzen Querstöße hervorgerufen werden können, die ein starres Lager leicht beschädigen würden, hat das Pendeliager (12) eine in der stoßgefährdeten Richtung wirksame Sicherheits-Abfederung und Selbstarretierung und ist auch zur Niedrighaltung des Totgewichtes am Ausleger (11) nur rein mechanisch und in Leichtbauweise ausgestaltet (s. auch Fig. 3). Die damit stark reduzierte Kollisiqnsgefahr trägt auch noch zur schnellen und feinfühligen Ansteuerbarkeit aller möglicherweise einmal erforderlichen Zugriffs-Punkte bei, die durch die gemeinsame Hydraulik-Energieversorgung mit Schleich- und Eilgängen und hohen Kraftkonzentrationen erreicht wird. Die Anordnung des Pendellagers (12) am Ausleger (11) ist hier bevorzugt auf der dem Stativ (3) zugewandten Seite. Damit ergibt sich, daß das den Kragarm (6) beanspruchende Moment aus der vom Greifarm (13) ausgehenden Belastung mit dem noch weiter in Richtung Stativ (3) vorkragenden Werkstück zu einem beträchtlichen Anteil wieder kompensiert wird. Es entsteht durch diesen näher in Richtung Stativ (3) erfolgten seitlichen Versatz der Schwer-Achse der Last (L) gegenüber der Einspannstelle des Auslegers (11) allerdings ein gewisses Torsionsmoment in Ausleger (11) und Schwenktrieb (8), das aber ohne größeren Einfluß auf die zu jeder Bewegung erforderliche Antriebskraft des Schwenktriebes (8) -von ihm selbst und auch vom Kastenprofil des Auslegers (10) aufgenommen werden kann. Da das Kastenprofil auf Torsion etwas federnd wirkt, kann hieraus sogar noch eine, den Pendelbewegungen des Auslegers (11) beim Lastaufnehmen entgegenwirkende weitere Schwindungsdämpfungswirkung festgestellt werden.

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Darstellung der Erfindung
- Funktionsbeschreibung -

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen HHG (1) sei ebenfalls am Beispiel eines Druckguß-Entladevorganges beschrieben und ist auch in Fig. 4 und 5 figürlich dargestellt. Der Start beginnt in Ausgangslage (0). Hier steht der Ausleger (11) senkrecht über dem Schwenktrieb (8) und der Greiferarm (13) hängt parallel dazu mit der Verlängerung (17) nach unten. Für die erforderliche Kopfhöhe (K) des HHG (1) ist hier somit die Greiferarmlänge unmaßgeblich. -

Zum Lastaufnehmen schwenkt der Ausleger (11) nun mit Eilgang um die Schwenkachse (B) in die Hol-Position (I) unter ständiger Senkrechthaltung des Greiferarraes (13) bzw. der daran befestigten Elemente. Ist die hier über mechanische Feineinstellung (E) genau justierbare Hol-Position (I) erreicht, ist auch die Öffnung des Greifers (18) bereits in der eigentlichen Zugriff-Position (Z), beispielsweise dem Anguß des Werkstücks (W), bei geöffneter aber noch nicht ausgestoßener Form. Nach dem Zugriff und dem Schließen des Greifers (18) erfolgt gemeinsam mit der Einleitung des Ausstoß-Vorganges und in gleicher Richtung (A) die auf etwa gleiche Geschwindigkeit Schleichgang (Y1) eingeregelte Seitenbewegung (Y) des Supports (7) mittels seines Linearantriebes (9) unter Mitnahme aller am Schwenktrieb (8) hängenden Elemente. Sobald das Werkstück (W) nicht mehr von den Auswerfern geschoben werden braucht, also von der Form vollends frei geworden ist, wird per Eilgang der wei-

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tere Linearweg (Υ2) in die definitive Ausschwenkposition (I) angefahren. Von hier aus beginnt sodann der Schwenkvorgang über die Ausgangsstellung (O) zur Absetzposition (II), welche in der stets identischen Umsetzdistanz U etwa auf Höhe des Greifers (18) z. B. als Rutsche oder dergleichen ausgeführt sein kann. Nach Ablage des Werkstücks nimmt der Ausleger wieder die Ausgangsposition (O) ein.

Zusammenfassung

Dieses Handhabungsgerät (HHG) ist primär zum Umsetzen von Lasten durch eine über sich seibat hinweggehende Schwenkbewegung bei normalerweise unveränderlicher Umsetzdistanz eingerichtet. Gegenüber sogenannten Linear-Umsetzern baut es durch die Abstützung über ein zentrales Stativ (3) einfacher und platzsparender. Es benötigt in seinem Umkreis fast keinen Freiraum, keine Aufhängungen an der Hallendecke oder zusätzliche Säulen und die Schwenkbewegung beschreibt einen kürzeren, viel rascher und energiesparender zu bewältigenden Kreisbogen-Weg. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, daß ein neuer Weg gefunden wurde, eine sowohl in der Höhe als auch bezüglich des Seitenversatzes variable Hol-Position äußerst genau und feinfühlig anzusteuern und sich durch seitliches Verfahren den Abmessungen und Eigenbewegungen bzw. Bremswirkungen des zu holenden Werkstückes unter weitgehendster Vermeidung von Pendelbewegungen sehr exakt anzupassen. Die Zusammenfassung von Schwenktrieb und Support bzw. dessen Lineartrieb mit der

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Claims

ZÄHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Friedrichshafen Handhabungsgerät für senkrecht zur Abstützbasis und um eine dazu parallele Schwenkachse erfolgende Lasten-Umsetzmanöver mit dazu quergerichteter Justierbarkeit Patentansprüche (1 ή Handhabungsgerät für senkrecht zur Abstützbasis und um eine dazu parallele Schwenkachse erfolgende Lasten-Umsetzmanöver mit dazu quer gerichteter Justierbarkeit, im wesentlichen bestehend aus: - einem mit der Abstützbasis verbundenen Stativ, das einen Schwenktrieb mit horizontaler Schwenkachse trägt, - einem um diese Schwenkachse schwenkbaren Ausleger, einem am freien Ende des Auslegers befestigtem Greifarm, - Berner einem mit Linearantrieb quer zur Schwenkrichtung verfahrbaren Support zwischen Abstützbasis und Greifer, - und den zur Bewegung und Steuerung mit und ohne Last erforderlichen Antriebs- und Kontroll-Einrichtungen, 030043/0456 ORIGINAL INSPECTED -ζ- gekennzeichnet durch die Merkmale:

1.1 der Support (7) ist unmittelbar am Stativ (3) bzw. einem damit verbundenen Kragarm (6) befestigt und dem Ausleger (11) in Zugriffsrichtung gesehen vorgeordnet;

1.2 der Schwenktrieb (8) ist mit dem Support (7) und einer Schwenkwinkelkontrolleinrichtung (10) zu einem Aggregat zusammengefaßt.

2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:

2.1 der Support (7) ist zwischen Stativ (3) und Schwenktrieb (8) angeordnet.

3. Handhabungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Merkmale:

3.1 der Ausleger (11) ist auf der dem Stativ (3) zugewandten Seite der Schwenkwinkelkontrolleinrichtung (10) gelagert und angetrieben.

4. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Merkmale:

4.1 Lineartrieb (9), Schwenktrieb (8), Greiferarmverlängerung (17) und Greifer (18) sind an ein gemeinsames Energiesystem angeschlossen bzw. werden mit gleicher Energieart betätigt.

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5. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Merkmale:

⁵.1 der Ausleger (11) hat an seinem freien Ende ein zur Drehachse des Schwenktriebes (8) in Ruhestellung achsparalleles Pendellager (12).

5.2 im Pendellager (12) ist ein Greiferarm (13) drehbeweglich gelagert und durch eine mit dem Schwenktrieb (9) verbundene Verkettungseinrichtung (14) im Sinne der Schwerachse zwangsparallel geführt.

5.3 der Greiferarm (13) bzw. das Pendellager (12) ist auf der dem Stativ (3) nähergelegenen Seite des Auslegers (11) angeordnet.

6. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Merkmale:

6.1 der Greiferarm (13) ist im Pendellager (12) unter begrenzter Drehbeweglichkeit in einer Richtung elastisch gelagert .

7. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Merkmale

7.1 das Pendellager (12) hat eine in Pendelrichtung des Greiferarmes (13) wirksame Selbstarretierungsvorrichtung (16), deren Funktion unabhängig von der Bewegung des Schwenktriebes (8) bzw. der jeweiligen Auslegerposition ist.

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8. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Merkmale:

8.1 die Verkettungseinrichtung (14) ist eine Parallelführung mittels Zahnriemen;

8.2 die Verkettungseinrichtung (14) hat eine nach Stoßbeanspruchung bzw. Überlastung selbstrückstellende Nachstelleinrichtung (15) zwischen Schwenkcrieb (8) und Pendellager (12).

9. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Merkmale:

9.1 der Support (7) hat einen mindestens quer zur Schwenkrichtung wirksamen Linearantrieb (8) für Schleich- und Eilgang über den Normalhub (y) sowie eine manuelle Feinjustierbarkeit der Endlagen (E).

10. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Merkmale:

10.1 der Greifarm (13) hat eine beliebig betätigbare Greifer armverlängerung (17);

10.2 Schwenktrieb (8), Lineartrieb (9) und Greifer (18) sind mit gleicher Energieform antreibbar.

10.3 die Schwenkwinkel-Kontroll-Einrichtung (10) ist mit dem Schwenktrieb (8) und dem Lineartrieb (9) bezüglich Arbeitsfolgen und Positionsgeometrie koppelbar.

11. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Merkmale:

11.1 als Energiesystem dient Hydraulik, bevorzugt ausgehend von dem Hydraulikaggregat (5), das in das Stativ (3) integriert ist.

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