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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine
verbesserte automatische Anlage zum Überführen und Schmieden von
beliebigen Metallwerkstücken mit einer Presse nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es sind bereits robotisierte Anlagen vorgeschlagen
worden, die die automatische Fertigung von Teilen durch
Umformung unter einer Presse ermöglichen, wobei die Teile
automatisch zur Presse überführt und zwischen den oberen und
unteren Matrizen der Presse manipuliert werden (siehe z.B.
GB-A- 20 90 174).
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Diese Anlagen umfaßten im allgemeinen eine mit einer
Mehrzahl von Matrizenorganen ausgestattete Schmiedepresse,
einen mit einem Arm zum Zuführen eines Rohlings zur Presse
versehenen Roboter und zwei jeweils an zwei
gegenüberliegenden Seiten der Presse angeordneten spiegelbildlich
arbeitenden und mit je einem Arm zum Überführen der Teile
versehenen Robotern.
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Diese Anlagen ermöglichten jedoch keine hohe
Fertigungsfrequenz, konnten keine zur Fertigung z.B. von
Kurbelwellen wichtigen Teile schmieden und besaßen nicht die für
die Kontrolle der Gesenkeinrichtungen durch numerische
Steuerung erforderliche Anpassungsfähigkeit.
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Daher ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den oben.
erwähnten Nachteilen abzuhelfen, indem eine verbesserte
robotisierte Anlage vorgeschlagen wird, die alle erforderlichen
Eigenschaften hinsichtlich der Produktivität und der
Anpassungsfähigkeit der Arbeitsweise unabhängig vom Volumen der zu
schmiedenden und herzustellenden Teile aufweist.
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Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung eine
verbesserte automatische Anlage zum Überführen und Schmieden
von beliebigen Metallteilen, die im wesentlichen aus einer
Schmiedepresse besteht, die mit einer Mehrzahl von
Matrizenorganen, mindestens einem mit einem Arm zum Zuführen eines
Rohlings oder eines vorbearbeiteten Teils zur Presse
versehenen Roboter und zwei sich gegenüberliegenden, jeweils an
zwei entgegengesetzten Seiten der Presse angeordneten und
jeweils mit einem Arm zum Überführen der Teile versehenen
Robotern ausgestattet ist, welche Anlage dadurch
gekennzeichnet ist, daß der Überführungsarm eines jeden der beiden
gegenüberliegenden Roboter mit einer Mehrzahl von Organen zum
Greifen der Teile und einer Mehrzahl von zwischen den
Greiforganen angeordneten Berieselungsorganen zum Berieseln der
Matrizenorgane ausgestattet ist.
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Dabei ist vorteilhaft, daß der Überführungsarm eines
jeden der gegenüberliegenden Roboter für sich allein mehrere
Teile handhaben und die Werkzeuge befeuchten oder schmieren
kann.
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Vorteilhafterweise ist dieser oben erwähnte
Überführungsarm mit genausoviel Greiforganen versehen, wie die
Presse Matrizenorgane besitzt.
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Vorzugsweise sind die Berieselungsrampen orientierbar.
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Vorteilhafterweise sind die Berieselungsrampen an jedem
Überführungsarm so installiert, daß sie sich zwischen zwei
benachbarte Matrizenorgane der Presse schieben, wenn der
Überführungsarm zum Ergreifen der Teile vorwärtsbewegt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Presse
vier aufeinanderfolgende Matrizenorgane oder Gesenke, von
denen das erste, in das der Rohling eingebracht wird,
gegebenenfalls
Einrichtungen, wie eine eigenartig geformte
Vertiefung aufweist, um am Rohling einen Grat zu bilden, der
sein Ergreifen durch die Greiforgane ermöglicht, wohingegen
das letzte Matrizenorgan oder Gesenk die Entgratung des Teils
durchführt, das durch dieses Gesenk hindurch auf einer
beliebigen schiefen Ebene abgeführt wird.
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Die beiden gegenüberliegenden Roboter sind jeweils
schwenkbar und verriegelbar auf einem Sockel oder dergleichen
montiert.
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Die erfindungsgemäße Anlage wird von einer numerischen
Steuerung kontrolliert, die mit einem programmierbaren
Automaten verbunden ist, um insbesondere die synchronisierte
Arbeit der Uberführungsarme der beiden gegenüberliegenden
Roboter und des Roboters, der die Zuführung eines Rohlings
zur Presse ermöglicht, zu erlauben.
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Andere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden
in der nachfolgenden genauen Beschreibung deutlicher, die auf
die beiliegenden Zeichnungen bezug nimmt, die ausschließlich
als Beispiel dienen sollen und von denen:
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Fig. 1 eine schematische Teilansicht einer
erfindungsgemäßen Anlage von oben ist, bei der der
Pressenstempel nicht dargestellt ist;
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Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Anlage
entlang des Pfeils II der Figur 1;
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Fig. 3 eine partielle Seitenansicht der Anlge entlang
des Pfeils III der Figur 1 ist und den
Bewegungsablauf der Überführungsarme der
gegenüberliegenden Roboter verdeutlicht;
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Fig. 4 eine stark vereinfachte Schnittdarstellung ist,
die die Gesenke und die Funktionsweise der
Berieselungsrampen verdeutlicht;
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Fig. 5 und 6 eine Schnittdarstellung und eine Draufsicht
auf ein mit einem zu schmiedenden Teil
verbundenes Grat darstellen, das dessen Ergreifung
durch die Überführungsarme der beiden
gegenüberliegenden Roboter ermöglicht; und
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Fig. 7 und 8 eine Schnittdarstellung bzw. eine
Draufsicht auf eine andere Form eines mit dem Teil
verbundenen Grats sind.
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In Figuren 1 bis 4 sieht man eine Schmiedepresse P, die
mit vier benachbarten Werkzeugen oder Matrizenorganen
ausgestattet ist, die jeweils mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet sind.
Jedes Matrizenorgan 1, 2, 3, 4 umfaßt eine mit einem Stempel
5 verbundene obere Matrize 1a, 2a, 3a und 4a (Fig. 3) um eine
untere Matrize 1b, 2b, 3b und 4b.
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In Figuren 1 und 2 ist mit 6 ein Roboter bezeichnet, der
mit einem Arm 7 zum Zuführen eines Rohlings (21) zur Presse
in die untere Matrize 1b des ersten Matrizenwerkzeugs 1
versehen ist.
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Wie in Figuren 1 und 3 gut zu sehen ist, sind zwei
spiegelbildlich arbeitende gegenüberliegende Roboter 8, 9 an
zwei gegenüberliegenden Seiten der Presse P angeordnet. Jeder
Roboter 8, 9 umfaßt, wie an sich bekannt, einen Arm 8a, 9a
zum Überführen der Teile.
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Erfindungsgemäß umfaßt jeder Arm 8a, 9a eine Mehrzahl
von Greiforganen, die am Arm 8a des Roboters 8 mit 10, 11, 12
und 13 und am Arm 9a des Roboters 9 mit 14, 15, 16 und 17
bezeichnet sind.
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Bei jedem Roboter 8, 9 ist die Anzahl der Greiforgane
vier, was der Anzahl der Matrizenorgane 1, 2, 3 und 4
entspricht.
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In Figur 1, 3 und 4 sind Berieselungsrampen mit 18
bezeichnet, die vorzugsweise orientierbar sind und die wie
die Greiforgane 10 bis 17 mit den Armen 8a, 9a der
gegenüberliegenden Roboter 8, 9 verbunden sind. Diese
Berieselungsrampen sind wie in Figur 1 gut zu sehen so zwischen den
Handhabungsorganen angeordnet, daß jeder Arm 8a, 9a drei
Rampen zum Berieseln oder Schmieren der Matrizenwerkzeuge 1,
2, 3 und 4 aufweist.
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Man sieht in Figur 1, daß die Berieselungsrampen 18 an
jedem Überführungsarm 8a, 9a so montiert sind, daß sie sich
bei der Vorwärtsbewegung des Arms zum Ergreifen der Teile
jeweils zwischen zwei benachbarte Matrizenwerkzeuge der
Presse P schieben.
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Mit 19 ist eine Schwenkachse der beiden
gegenüberliegenden Roboter 8, 9 bezeichnet, die auf um die Achse
motorisierten Untergestellen montiert sind. Figuren 1 und 2
zeigen einen Befestigungsfuß 20, der die Roboter 8 und 9 in
der Arbeitsstellung arretiert. Die gesamte beschriebene
Anlage wird kontrolliert durch eine numerische Steuerung, die
mit einem programmierbaren Automaten verbunden ist.
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Zugunsten eines besseren Verständnisses der Erfindung
werden nachfolgend ihre Arbeitsweise sowie ihre Vorzüge
gegenüber bekannten Systemen erläutert.
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Die Roboter 8 und 9, die jeder vier Greiforgane
aufweisen, arbeiten synchronisiert zur Überführung der Teile.
Die Handhabungsorgane können eine Anordnung von
ausgerichteten Zangen sein, die es ermöglichen, mehrere Teile
gleichzeitig zu überführen, so daß die Überführungszeit auf die
Hälfte verringert wird, was die Produktivität beträchlich
erhöht.
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In einer bevorzugten Funktionsweise arbeitet beim
Niederfahren des Stempels 5 ein Matrizenwerkzeug von zweien,
so daß vorteilhafterweise Abblasen, Schmieren und Kühlen des
Werkzeugs abwechselnd durchgeführt werden können. Genauer
gesagt werden, wie in Figur 2 gut zu sehen ist, Rohlinge 21
durch den Arm 7 des Roboters 6 beim ersten Preßvorgang
zugeführt, und auf der unteren Matrize 1b des
Matrizenwerkzeugs 1 positioniert. Der Zyklus läuft dann
folgendermaßen ab.
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Wenn ein Rohling sich in der Position 1b befindet, liegt
ein vorbearbeitetes Teil in der Position 3b, die als
Endbearbeitungsposition bezeichnet werden kann. Nach dem
Schmiedevorgang durch die Presse P bewegen sich die
Überführungsroboter 8 und 9 mit ihren Überführungsarmen 8a und 9b
synchron auf beiden Seiten der Presse vorwärts. Sie ergreifen
mit den Handhabungsorganen 10, 12, 14, 16 den Rohling in 1b
und das vorbearbeitete Teil in 3b, heben sie an und
verschieben sie, um sie anschließend in den unteren Matrizen 2b
und 4b abzusetzen, die als Vorbearbeitungs- bzw.
Entgratungsposition bezeichnet werden können. Beim Greifen der Teile in
1b und 3b werden die (nicht dargestellten) Vertiefungen der
Matrizenwerkzeuge 1 und 3 abgeblasen, um sie zu entzundern
und durch die Berieselungsrampen 18 geschmiert, die wie
bereits erwähnt, mit den Transferarmen 8a und 9a verbunden
sind. Zu diesem Zweck (Fig. 4) sind die Ausgangsöffnungen für
die Schmierflüssigkeit in Richtung der Vertiefung orientiert
und nur diejenigen, die an leeren Vertiefungen (im Fall der
Fig. 4, 2b und 4b) liegen, werden betätigt, wohingegen die
anderen verschlossen bleiben. Anschließend werden beim
Niederfahren des Stempels die Arme 8a, 9a, die die Rampen 18
und die Greiforgane tragen, gleichzeitig zurückgezogen.
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Das Teil, das sich in der Endgratungsposition 4b
befindet, wird beim Aufschlag der Presse durch die untere
Matrize abgeführt und fällt auf eine in Figur 2 mit 22
bezeichnete beliebige schiefe Ebene. Da das Entgratungsgesenk
4b direkt mit den vorhergehenden Schmiedegesenken verbunden
ist, wird vorteilhafterweise der Platzbedarf der Anlage
verringert, die kein spezielles, außerhalb der Presse
angeordnetes Entgratungsgesenk mehr braucht. Außerdem wird durch
eine solche Zuordnung vorteilhafterweise ein intermediärer
Handhabungsarm überflüssig, der die Überführung des
geschmiedeten Teils von der Schmiedepresse zu einer Entgratungspresse
durchführt.
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Anschließend wird der Stempel 5 wieder angehoben, die
Überführungsarme 8a, 9a bewegen sich vorwärts und heben das
Teil in der Position 2b und das vom fertigen Teil in 4b
abgetrennte Grat an, dann bewegen sich die Roboter 8 und 9,
um das Teil in 3b abzusetzen, wobei gleichzeitig der Arm 7
des Roboters 6 einen anderen Rohling in 1b absetzt. Während
des Schmiedens kehren die Roboter 8 und 9 in die
zurückgezogene Anfangsposition zurück.
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Der Fertigungszyklus kann wie oben erklärt zwei
Arbeitsgänge, d.h. zwei Pressenandruckvorgänge pro Rohling umfassen,
wobei dieser dann im Punkt 1b nur abgesetzt wird, ohne dort
bearbeitet zu werden, oder er kann drei Arbeitsgänge
umfassen. Im letzteren Fall findet bereits im ersten Gesenk 1
ein Schmiedevorgang statt, bei dem eine als Flachdrücken
oder Materialumverteilen bezeichnete Phase durchgeführt wird.
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Im ersteren Fall müssen die Greiforgane 10 und 14, die
dem ersten Gesenk 1 entsprechen, eine besondere Konfiguration
haben, um den Rohling 21 greifen zu können. Zu diesem Zweck
sind in Figur 1 zwei mögliche Varianten für die Struktur der
Greiforgane 10 und 14 dargestellt.
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Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann
das erste Matrizenwerkzeug (1 oder 2) am Rohling einen Grat
mit gewünschter Form erzeugen, der das Ergreifen des Teils
durch die Greiforgane erleichtet. Diesbezüglich ist in
Figuren 5 und 6 ein Rohling E mit einem Grat B dargestellt,
der das Ergreifen des Rohlings durch die mit den Armen 8a, 9a
der Roboter 8 und 9 verbundenen Greiforgane ermöglicht. In
den Figuren 7 und 8 ist eine Formvariante des mit dem Rohling
B verbundenen Grats gezeigt, der hier die Form einer Zunge C
oder dergleichen hat. Die Form der Greiforgane 10 bis 13 und
14 bis 17 ist jeweils diesen Konfigurationen angepaßt.
Selbstverständlich dient diese asymmetrische Darstellung nur
als Beispiel. In Wirklichkeit haben die Greiforgane der
Roboter 8 und 9 in den meisten Fällen eine identische
Konfiguration. Genauso sind die Organe 11, 12 und 13
unterschiedlich dargestellt, in Abhängigkeit von einer möglichen
Entwicklung der Form des Grats im Laufe der Bearbeitung. Die
Wahl dieser Entwicklung, wie auch die der Form selber, hängt
selbstverständlich von der Natur des zu schmiedenden Teils
ab.
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Die erfindungsgemäße Anlage ermöglicht, Teile mit
variablem Volumen variabler Masse herzustellen, wobei sich
versteht, daß die Überführungsarme 8a, 9a der Roboter 8 und 9
schnell montiert und abmontiert werden können, um eine
Vorregelung außerhalb der Maschine zu ermöglichen.
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Außerdem können die Greiforgane 10 bis 17 leicht und
einfach nach Drehung der spiegelbildlichen Roboter 8 und 9
ausgetauscht werden, wie in Figur 1 zu sehen ist.
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Die erfindungsgemäße Anlage ist in dem Sinne universell,
daß sie die Bearbeitung von Teilen in beliebiger Zahl und
beliebiger Form mit einer minimalen Überführungszeit
ermöglicht.
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Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die in
Wort und Bild beschriebene Ausgestaltung beschränkt, die nur
als Beispiel dient.
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Die Anlage kann daher auch andere als die beschriebenen
Elemente aufweisen, insbesondere z.B. eine Abdeckhaube zum
Schutz der beiden Roboter 8, 9 und ihrer Ausrüstung gegen
Staub und ein unter der Haube installiertes Kühlungs- und
Überdrucksystem, daß ein korrektes und zuverlässiges
Funktionieren der Roboter unter allen Bedingungen garantiert.