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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
und individuellen Zuführen
von Biech-Metallplatten von einem Stapel von Blechen zu einer Ablagestelle,
und umfasst eine Bewegungsvorrichtung zum Verschieben von Greifelementen,
die ausgelegt sind, einzeln die Bleche zu ergreifen und zu halten,
und zwar zwischen dem Blechstapel und der Ablagestelle und zurück.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Zuführ-Station für die kontinuierliche
und individuelle Abgabe von Blechen und weist wenigstens einen, aber
bevorzugt zwei Blechstapel auf, die zuzuführen sind, eine Ablagestelle
für Bleche
und eine Zuführvorrichtung
für die
einzelne Aufnahme von Blechen und deren Ablage an der Ablagestelle.
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Schließlich betrifft
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum kontinuierlichen und
einzelnen Zuführen
von Blechen von einem Stapel von Blechen zu einer Ablagestelle,
wobei eine Bewegungsvorrichtung verwendet wird, durch welche Greifelemente, die
ausgelegt sind, die Bleche einzeln zu ergreifen und zu halten, diese
von dem Stapel zu der Ablagestelle bewegen.
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STAND DER
TECHNIK
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Bei
der Mechanisierung von Pressen oder Presslinien werden die einzelnen
Bleche von einem Stapel von Blechen durch eine Art von Zuführvorrichtung
gesammelt, welche die Bleche einer Zentriervorrichtung einzeln zuführt, wo
die Bleche positionsmäßig genau
fixiert werden und von wo sie nachfolgend in die Presse geführt werden.
Unter der Bedingung, dass die Position des Blechstapels genau bekannt
ist, können
die Bleche geradewegs in die Presse geführt werden. Vorausgesetzt,
dass eine wachsende Mechanisierung stattfindet, ist es möglich gewesen,
die Kapazität
der Presse oder der Presslinie in den letzten Jahren beträchtlich
zu erhöhen.
Dies bringt mit sich, dass eine Zuführrate von dreißig Werkstücken/min
wünschenswert
ist, nämlich
ein Niveau, welches sich die Technologie von heute unter Verwendung
von zwei Aufnahmestationen nicht leisten kann.
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Viele
Presslinien sind überaltert,
wurden jedoch allmählich
modernisiert. Dies bringt oft mit sich, dass der vor der ersten
Presse oder zwischen benachbarten Pressen gebildete Raum sehr klein
ist, da die Pressen früher
manuell beschickt wurden.
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Ein
Typ von Zuführvorrichtung,
der sogenannte Dip-Zuführer,
zeigt ein Bewegungsmuster auf, welches impliziert, dass jedes Ende
einer geradlinigen Bewegung nach unten gerichtet ist.
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Um
ein solches Bewegungsmuster zu realisieren wird eine komplexe Mechanik
mit großen
sich bewegenden Massen benötigt,
woraus folgt, dass die maximale Arbeitsrate im Grenzbereich beschränkt ist.
Demzufolge kann ein Dip-Zuführer
nicht verwendet werden, wenn das Erfordernis bei der Kapazität 15/20
Werkstücke/min überschreitet.
Wenn anstelle dessen zwei Dip-Zuführer eingesetzt werden, die
abwechselnd Bleche von einem Stapel aufnehmen, wird es einen Bruch
in der Beschickungsoperation geben, wenn der Stapel aufgebraucht
ist und durch einen neuen Stapel ersetzt werden muss. Solch ein Produktionsstopp
in einer langen, mechanisierten Produktionslinie kann nicht akzeptiert
werden.
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Es
ist ferner vorgeschlagen worden, dass ein Industrieroboter für die Beschickung
der Metallbleche eingesetzt wird. Um die oben genannte Arbeitsrate
ohne Stopp beim Wiederauffüllen
des Blechstapels einzuhalten, wären
fünf Roboter
erforderlich, was wiederum einen großen Raumbedarf erfordert, und
mit sich bringt, dass die Roboter allein aus diesem Grund in vielen
Fällen
unbrauchbar sind. Zusätzlich
werden die damit verbundenen Kosten sehr hoch sein.
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Die
GB 2 092 997 lehrt eine
Blech-Beschickungsvorrichtung zum Zuführen bzw. Aufbringen von Papierlagen
oder dergleichen in einer Schneidemaschine, welche Arme aufweist,
die um eine gemeinsame Achse zwischen den Arbeitsstationen gedreht
werden. Die Beschickungsvorrichtung ist anwendbar auf bestehende
Schneidemaschinen, um diese von einer manuellen in eine automatische
Beschickung von Blattmaterial zu wandeln.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die in der Einleitung beschriebene
Beschickungsvorrichtung auszulegen und auch das durch die Einleitung beschriebene
Verfahren so auszulegen, dass genügend Kapazität erzielt
wird, so dass die Anforderung an geringe Platzbedürfnisse
eingehalten wird und dass eine kontinuierliche Operation für längere Zeitdauern
ebenso ausgeführt
werden kann, dass die eingesetzte Ausrüstung auf dem Boden stehen
kann und die Kosten in einem annehmbaren Rahmen gehalten werden.
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Die
Aufgaben, welche die Basis der vorliegende Erfindung bilden, bezüglich der
Beschickungsvorrichtung, werden erhalten, wenn diese gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen, wie sie in dem angehängten
Anspruch 1 genannt sind, ausgebildet sind.
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Diese
kennzeichnenden Merkmale liefern den Vorteil, dass eine hohe Kapazität dadurch
erreicht wird, dass beide Arme abwechselnd arbeiten können, dass
die geringen Platzanforderungen dadurch erzielt werden, dass beide
Arme um eine gemeinsame Achse schwenken, und dass eine kontinuierliche
Operation dadurch erzielt wird, dass die Arme für die abwechselnde Aufnahme
von Blechen von zwei unterschiedlichen Stapeln eingesetzt werden können, und
schließlich,
dass die Vorrichtung leicht auf den Arbeitsplatz-Boden gestellt
werden kann.
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Im
Ergebnis wird der größere Vorteil
hervorgebracht, wenn eine Beschickungsstation mit hoher Kapazität realisiert
ist, da sie abwechselnd mit einem und dem selben Blechstapel arbeitet,
wobei die Raumanforderungen geringer sind, da beide Greifelemente
um eine gemeinsame Achse schwenken und wobei ein kontinuierlicher
Betrieb erreicht werden kann, dadurch, dass beide Stapel abwechselnd bearbeitet
werden.
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Diese
Aufgaben, welche hinsichtlich des Verfahrens die Basis der vorliegenden
Erfindung bilden, werden erreicht, wenn diesen die kennzeichnenden Merkmale
des angehängten
Anspruchs 11 gegeben werden.
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Diese
kennzeichnenden Merkmale liefern den Vorteil einer hohen Geschwindigkeit
durch die abwechselnde Anordnung von zwei Greifelementen, wobei
das Erfordernis des geringen Platzbedarfs durch die konzentrische
Verschwenkung der Greifelemente und die kontinuierliche Operation
eingehalten wird und durch die abwechselnde Bearbeitung von zwei
unterschiedlichen Stapeln erzielt wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ANGEHÄNGTEN ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun im größeren Detail nachstehend beschrieben,
und zwar unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen. In den angehängten Zeichnungen
ist:
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1 ein
vertikaler Seitenaufriss einer Beschickungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein
vertikaler Vorderaufriss einer Beschickungsstation gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei ein größerer Teil
des Rahmens und ähnliche
Komponenten zum Zwecke der Klarheit weggelassen wurden; und
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3 eine
Darstellung, welche von oben und sehr schematisch einen Teil der
Beschickungsstation gemäß 2 zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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3 zeigt
eine Zuführstation
bzw. Beschickungsstation schematisch von oben. Die Station weist
einen ersten Stapel 1 und einen zweiten Stapel 2 von
Metallblechen 3 bzw. 4 auf. Die Blechstapel 1 und 2 ruhen
auf Paletten 5 bzw. 6 die wiederum auf Hebetischen 7 bzw. 8 ruhen.
Die Hebetische sind so angeordnet, dass sie allmählich die Blechstapel 1 und 2 anheben,
wenn diese verbraucht werden, so dass der Höhenpegel des obersten Blechs
in jedem Stapel immer im wesentlichen konstant ist.
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Die
Bleche 3 und 4 auf den Blechstapeln 1 bzw. 2 werden
einzeln einer Ablagestelle 9 zugeführt, die sich auf der selben
Höhe wie
die Höhe
der obersten Bleche 3 bzw. 4 befindet. Die Blechstapel 1 und 2,
ebenso wie die Ablagestelle 9 sind längst an einem gemeinsamen Bogen
eines Kreises 10 angeordnet, in dem sie eine Verteilung
von 90° in
der erläuterten Ausführungsform
haben. Der Mittelpunkt dieses Bogens eines Kreises trägt das Bezugszeichen 11.
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In
der Region der Mitte 11 des Bogens eines Kreises 10 ist
eine Bewegungsvorrichtung angeordnet, die nachstehend im größeren Detail
unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben
wird und die einen ersten oder unteren Schwenkarm 12 und
einen zweiten oder oberen Schwenkarm 13 aufweist, die mit
Greifelementen (nicht gezeigt in 3) versehen
sind, zum Greifen und Festhalten der Bleche. Beide Schwenkarme 12 und 13 haben
eine gemeinsame Schwenkachse 14 (1 und 2)
die mit einer wesentlichen vertikalen Linie durch die Mitte 11 des
Bogens eines Kreises 10 zusammenfällt.
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Beide
Schwenkarme 12 und 13 sind längs in der vertikalen Richtung
einer vertikalen Linie beweglich, die mit der Schwenkachse 14 durch
den Mittelpunkt 11 zusammenfällt. In einem solchen Fall
ist der erste Arm 12 in vertikaler Richtung von einem Abgabeniveau
zum Ablegen eines Blechs auf der Ablagestelle 9 beweglich,
den Level 33, der auch zusammenfällt mit einem Level 33 zum
Aufnehmen eines Blechs an einem der Stapel 1 und 2.
Von diesem unteren Niveau ist der erste Arm 12 in einer
Aufwärtsrichtung
zu einem höchsten
Niveau 32 beweglich. Dementsprechend ist der zweite Arm 13 beweglich von
einer Aufnahme- oder Abgabehöhe 33 zum
Aufnehmen eines Blechs und zum Ablegen des Blechs an der Ablagestelle 9.
Diese Aufnahme- oder Ablagehöhe
fällt zusammen
mit einer entsprechenden Höhe für den ersten
Schwenkarm. In der vertikalen Richtung ist der zweite Arm bis zu
einem höchsten
Niveau 31 beweglich, das oberhalb des höchsten Niveaus des ersten Arms 12 liegt.
Durch Anheben des zweiten Arms 13 auf sein höchstes Niveau
können
die Arme hintereinander schwenken, und zwar auch dann, wenn ein
Blech in den Greifelementen 15 befestigt ist, die auf den
Armen angeordnet sind.
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Beim
Betrieb der Zuführstation
bzw. Beschickungsstation kann angenommen werden, dass der erste
Arm 12 in seiner Abgabehöhe an der Ablagestelle 9 angeordnet
ist und dass der zweite Arm 13 in der Aufnahmeposition
in dem Stapel 1 angeordnet ist. Wenn der erste Arm sein
Blech abgelegt hat und der zweite Arm ein neues Blech ergriffen
hat, werden beide Arme in ihre jeweiligen höchsten Niveaus 32 und 31 angehoben.
Wenn die Huboperation soweit beendet ist, dass die Bleche von den
Stapeln 1 und 2 und den Randgeräten, wie
den Separatoren 16, frei sind, kann eine Schwenkbewegung
für beide
Arme in entgegengesetzte Richtungen begonnen werden. Alternativ
kann die Schwenkbewegung nur eingeleitet werden, wenn beide Arme 12 und 13 ihre
jeweiligen höchsten
Höhen bzw.
Niveaus erreicht haben. Nachdem die Schwenkbewegung um 90° in entgegengesetzte
Richtungen abgeschlossen ist, haben die Arme ihren Ort verändert, so
dass der zweite Arm über
der Ablagestelle 9 angeordnet ist, während der erste Arm über dem
Stapel 1 angeordnet ist. Danach werden die Arme auf ihre
unteren Ablage- oder Aufnahmeniveaus abgesenkt und der Zyklus wird
wiederholt.
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Wenn
beispielsweise der erste Stapel verbrauch ist, werden die Arme 12 und 13 zu
dem zweiten Stapel 2 geschwenkt, um Bleche von diesem Stapel
in die Ablagestelle zu fördern.
Während
der Zeit, in der diese Beschickung von dem zweiten Stapel stattfindet,
wird der erste Stapel wieder aufgefüllt, und aus diesem Grunde
braucht kein Vertriebsstopp gefürchtet
zu werden, wenn der Stapel wieder aufgefüllt wird. Sobald der zweite
Stapel 2 auch verbraucht ist, werden die Arme 12 und 13 zurückgeschwenkt, um
Bleche von dem Stapel 1 in die Ablagestelle 9 zu fördern, wobei
während
dieser Zeit der zweite Stapel aufgefüllt wird. Als Ergebnis der
abwechselnden Zusammenarbeit der Arme 12 und 13 mit
dem Stapel 1 bzw. mit dem Stapel 2 wird somit
die Möglichkeit
für eine
kontinuierliche Operation angeboten.
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In
einer praktischen Version kann die Ablagestelle 9 aus einer
Zentriervorrichtung bestehen, wobei die einzelnen Bleche in bekannten
Positionen genau positioniert werden, um danach zu einem Presswerkzeug
in einer Presslinie transportiert zu werden.
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Wenn
die Position der zwei Stapel 1 und 2 genau definiert
ist, können
die in der Ablagestelle 9 abgelegten Bleche in einer alternativen
Version direkt weiter zu einer Presse transportiert werden.
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2 zeigt
die Beschickungsstation gemäß 3 in
leicht größerem Detail.
In dieser Figur wurde der vertikalen Linie, welche durch die Mitte 11 des Bogens
eines Kreises 10 läuft,
die Bezugsziffer 14 gegeben. Beide Arme 11 und 12 sind
in den selben Positionen wie in 3 gezeigt.
Es ergibt sich, dass an den freien Enden der Arme 12 und 13 ein
Rahmen oder ein sogenanntes Kopfstück angeordnet ist, das mit
einer Anzahl von Greifelementen 15 versehen ist, die in
der erläuterten
Ausführungsform
aus Saugnäpfen
aus Gummi bestehen. In der Figur sind beide Arme 12 und 13 in
ihren jeweiligen höchsten
Positionen 32 bzw. 31 gezeigt.
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Es
ergibt sich aus der Figur, dass die Blechseparatoren 16 benachbart
zu den Stapeln 1 und 2 angeordnet sind und dazu
dienen, zu verhindern, dass mehr als ein Blech jeweils von den Greifelementen 15 ergriffen
wird. Es ergibt sich ferner, dass die Blechseparatoren einen unzulässig frühen Beginn der
Schwenkbewegungen der zwei Arme verhindern, da in einem solchen
Fall das ergriffene Blech anderenfalls in Kontakt mit den Separatoren
kommen würde
und entweder vollständig
von den Greifelementen entfernt oder wenigstens positionsmäßig in nicht
akzeptabler Weise verschoben würde.
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Es
ergibt sich aus 1 und 2 zusammen,
dass die Arme 12 und 13 jeweils mit ihren Schwenkwellen
oder -stäben 19 bzw. 20 über schnelle
Kopplungen 17 bzw. 18 verbunden sind. Die Wellen 19 und 20 sind
durch Zwischenschaltung von Riemenübertragung 21 bzw. 22 jeweils
mit ihrem Antriebsmotor 23 bzw. 24 für die Schwenkbewegungen der
Anne 12 und 13 verbunden. Die Wellen 19 und 20 haben
die vertikale Schwenkachse 14 durch die Mitte 11 des
Bogens des Kreises 10 als ihre Mittellinie.
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Die
Antriebsmotoren 23 und 24, die Riemenübertragungen 21 und 22,
ebenso wie die Wellen 19 und 20 sind jeweils auf
ihrer Trägervorrichtung 25 bzw. 26 (1)
angeordnet. Die Trägervorrichtungen zeigen
vier Rollereinheiten 27, die jeweils in einer vertikalen
Richtung längs
gegenseitig paralleler Führungsschienen 28 beweglich
sind. Die Trägervorrichtungen 25 und 26 sind
in der vertikalen Richtung längs
der Führungsschienen 28 mittels
Antriebsmotoren 29 und Riemenübertragungen 30 beweglich.
In 1 bezieht sich Bezugsziffer 31 auf das
höchste Niveau,
welches der zweite Arm 13 einnehmen kann, während Bezugsziffer 32 sich
auf das höchste
Niveau bezieht, welches der erste Arm 12 einnehmen kann.
Bezugsziffer 33 bezieht sich auf den gemeinsamen unteren
Pegel bzw. Höhe
für beide
Arme 12 und 13 und fällt zusammen mit der Höhe zum Aufnehmen eines
Blechs von den Stapeln 1 oder 2 zum Ablegen eines
Blechs an der Ablagestelle 9.
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Es
ergibt sich aus 1, dass die Bewegungsfläche des
zweiten Arms 13 etwa doppelt so groß ist, wie die Bewegungsfläche des
unteren Arms 12. Wenn im Ergebnis ein synkroner Betrieb
möglich ist,
muss sich der zweite Arm 13 in der vertikalen Richtung
etwa zweimal so schnell wie der untere Arm bewegen und daher auch
einer etwa zweimal so großen
Beschleunigung unterliegen. In einer praktischen Ausführungsform
ist der Abstand zwischen dem obersten Niveau 31 und dem
untersten Niveau 33 in der Größenordnung von etwa einem halben
Meter. Wenn die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
bei einem Abstand von etwa 475 mm dafür geeignet sein muss, eine
Beschickungsrate von 30 Blechen min zu erreichen bzw. aufrecht zu
erhalten, darf eine komplette vertikale Bewegungsbahn für den oberen
Arm 13 nicht mehr Zeit als 0,5 s. betragen und zwar mit
einer 0,25 s. Beschleunigung und 0,25 s. Verzögerung. Die maximale vertikale
Geschwindigkeit wird bei 1,9 m/s liegen, während die Beschleunigung bei
7,6 m/s2 liegt. Da die sich bewegenden Massen
beträchtlich
sind (etwa 275 kg einschließlich
des getragenen Blechs), ist es möglich – um die
Leistungsanforderungen in den zwei Motoren 29 zu senken – Ausgleichszylinder 34 einzusetzen, um
die Wirkungen der Schwerkraft auf diese Massen so auszugleichen,
dass die Antriebsmotoren nur Ausgleich für die Trägheitskräfte benötigen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es nicht notwendig, dass die Verteilungswinkel zwischen
den Stapeln 1 und 2 und der Ablagestelle 9 exakt
90° sind.
Somit ist es beispielsweise in bestimmten engen Räumen möglich, diese
Winkel zu vermindern, vielleicht sogar auf 75°, abhängig von den Abmessungen der
Bleche in Relation zu der Armlänge.
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Ebenfalls
ist es nicht notwendig, dass die Winkel gleich sind, wenn andere
Umstände
bezüglich
des Lay-outs dies so erfordern.
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In
einer weiteren Alternative können
die Winkel auch größer als
90° sein,
sogar bei 110° liegen.
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Die
einzige Anforderung an die Position der Stapel und die Ablagestelle 9 ist,
dass sie auf einem gemeinsamen Bogen eines Kreises liegen.
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In
noch einer weiteren modifizierten Ausführungsform kann die Schwenkachse 20 für den oberen Arm 13 gewendet
werden, um nach unten zu zeigen und somit in der selben Weise wie
die untere Schwenkachse 19 angeordnet sein. In einer weiteren Alternative
kann die untere Schwenkachse 19 zylindrisch sein und wenigstens
teilweise die obere Achse 20 umgeben.
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Bezüglich der
Stapel 1 und 2 und der Ablagestelle 9 wurde
früher
offenbart, dass diese in der vertikalen Richtung auf dem selben
Niveau 33 angeordnet sind. Dies ist eine praktische Maßnahme und
hilft zur Programmierung der Steuereinheit des Gegenstandes der
vorliegenden Erfindung. Es ist jedoch nicht notwendig, denn die
Stapel 1 und 2 und die Ablagestelle 9 können anstelle
dessen in unterschiedlichen Höhen
angeordnet sein, von denen zwei auf der selben Höhe sind, oder alle drei auf
unterschiedlichen Höhen.