DE69418891T2 - Vorrichtung zum herstellen blechartikeln - Google Patents

Vorrichtung zum herstellen blechartikeln

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DE69418891T2
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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von gebogenen Blechartikeln und betrifft eine Biegevorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Die Erfindung wurde zur Lösung des Problems des Biegens von Blechartikeln komplizierter Gestalt entwickelt, welche häufig in Geräten wie Fotokopierern, Faxgeräten und verschiedenen elektronischen Einrichtungen zur Anwendung kommen. Diese Produkte unterliegen einer raschen Entwicklung, und der Hersteller ändert daher oft Modelle von einem Jahr aufs andere. Jedes neue Modell ist das Ergebnis einer Neugestaltung, auch was die verschiedenen Blechartikel, die es enthält, betrifft.
  • Diese gebogenen Blechartikel werden daher in relativ kleiner Stückzahl erzeugt und rechtfertigen keine komplizierten und aufwendigen Werkzeuge und Formen.
  • Eine Einrichtung zur Erzeugung von gebogenen Blechartikeln, welche aus der US-A 4 991 422 (nächster Stand der Technik) bekannt ist, geht im Grunde von bereits zuvor bestehenden Biegesystemen aus, bei welchen Biegepressen mit feststehenden Rahmentragwerken und linearen, im Querschnitt V-förmigen Stanzstempeln und Preßwerkzeuge verwendet werden, die vertikal zueinander- und voneinanderwegbewegbar sind.
  • Das im obengenannten US-Patent beschriebene System sieht vor, daß ein Manipulator ein zu biegendes Stück so trägt, daß ein Bereich des Stücks, der gebogen werden soll, in einer vertikalen Ebene gelagert ist. Die Biegungen werden mittels einer oszillierenden Biegemaschine mit zwei Werkzeugen bewerkstelligt, welche beliebig bezüglich des zu biegenden Stücks angeordnet werden können. Das Stück wird derart vom Manipulator gehalten, daß es Bewegungen begrenzten Ausmaßes mit fünf Freiheitsgraden, ausgenommen eine Rotation um eine zur Ebene des unverformten Blechstücks senkrechte Achse, ausführen kann. Die Biegemaschine besitzt auch eine Einrichtung für den raschen Austausch der Werkzeuge unter Verwendung zweier Drehköpfe, die sich an den Enden einer C-förmigen Werkzeughalterkonstruktion befinden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Weiterentwicklung der Biegevorrichtung, dessen wesentliche Elemente in dem zuvor genannten US-Patent Nr. 4,991,422 beschrieben sind, und die Verbesserung einiger Komponenten der Vorrichtung, denen eine entscheidende Funktion bei der praktischen Anwendung dieses innovativen Biegesystems zukommt.
  • Das Ziel der Erfindung wird mittels einer Vorrichtung mit den in Anspruch 1 definierten Merkmalen erreicht.
  • Die vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, die nur als Beispiele vorgesehen sind, näher beschrieben, worin:
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht ist und eine die Erfindung verkörpernde Vorrichtung zeigt,
  • die Fig. 2 bis 11 einen Tisch zur Festlegung der Position eines zu biegenden Stücks zeigen, und genauergesagt
  • die Fig. 2 bis 4 im Schnitt, in Vorderansicht und in Draufsicht einen Greifer zur Anbringung auf einem Blechstück zeigen,
  • Fig. 5 eine Draufsicht auf den Tisch gemäß dem Pfeil V in Fig. 1 ist,
  • Fig. 6 ein schematischer Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5 ist,
  • Fig. 7 ein Längsschnitt durch den in Fig. 5 mit dem Pfeil VII angedeuteten Teil ist,
  • Fig. 8 ein Schnitt durch den in Fig. 7 mit dem Pfeil VIII angedeuteten Teil in vergrößertem Maßstab ist,
  • die Fig. 9, 10 und 11 schematische Ansichten sind und den in Fig. 5 mit dem Pfeil IX angedeuteten Teil in vergrößertem Maßstab zeigen,
  • die Fig. 12 bis 19 den in Fig. 1 mit dem Pfeil XII angedeuteten Aufhängekopf eines Manipulators für Blechstücke zeigen, und genauergesagt
  • Fig. 12 eine schematische Ansicht ist und das Funktionsprinzip des Aufhängekopfes zeigt,
  • Fig. 13 eine perspektivische Ansicht des Aufhängekopfes ist,
  • die Fig. 14 und 15 schematische Längsschnitte durch den Kopf der Fig. 13 in zwei zueinander senkrechten Schnittebenen sind,
  • Fig. 16 ein Schnitt ähnlich dem der Fig. 15 ist, wobei noch Klemmeinrichtungen hinzukommen,
  • die Fig. 17 und 18 Schnitte durch den in Fig. 16 mit dem Pfeil XVII angedeuteten Teil in vergrößertem Maßstab sind und die Einrichtung für den Eingriff eines Greifers zeigen,
  • Fig. 19 ein Schnitt ist und die in Fig. 18 mit dem Pfeil XIX angedeutete Klemmeinrichtung in vergrößertem Maßstab zeigt.
  • Beste Art der Durchführung der Erfindung
  • Die Vorrichtung zur Herstellung von gebogenen Blechartikeln wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Vorrichtung zur Herstellung von Blechartikeln
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von gebogenen Blechartikeln aus ausgestanzten oder lasergeschnittenen Stücken aus Blech, die eine Gestalt entsprechend der Abwicklung in eine Ebene der zu erzeugenden Artikel aufweisen, im allgemeinen mit 50 bezeichnet.
  • Die Vorrichtung 50 umfaßt eine Station 52 zur Positionierung der Blechstücke, eine Meß- und Lagerstation 54, eine Biegestation 56, eine Ausgabestation 58 und eine Einrichtung 60 für den automatischen Austausch der Werkzeuge mit einer entsprechenden Werkzeuglagerung 62.
  • Die Biegestation 56 umfaßt einen kartesischen Manipulator 64 mit einer vertikal beweglichen Einrichtung 66, die von einem Schlitten 68 getragen ist, welcher entlang eines Balkens 70 be wegbar ist, der seinerseits entlang von Führungen 72 einer Portalkonstruktion 74 beweglich ist. Die bewegliche Einrichtung 66 des Manipulators 64 trägt einen Aufhängekopf 76, der nachstehend detailliert beschrieben ist, zum vertikalen Halten eines zu biegenden Blechstücks mittels eines Greifers.
  • Der Greifer steht nicht mit dem Aufhängekopf des Manipulators 64, sondern mit dem zu biegenden Stück in Verbindung.
  • Der Aufhängekopf 76 des Manipulators 64 weist das Merkmal auf, daß er das Stück auf frei schwebende Weise hält, so daß sich das Stück während des Biegens bis zu einem gewissen Grad frei bewegen kann.
  • Zur Ausführung jeder Biegung bringt der Manipulator 64, der von einer herkömmlichen Steuereinheit 78 gesteuert ist, das Stück in eine Lage, die auf Basis eines in Abhängigkeit von der geometrischen Gestalt des Werkstücks erstellten Programms bestimmt wird.
  • Die Biegestation 56 weist auch eine Biegemaschine 80 auf, die eine Werkzeughalterung 82 mit einem Loch- bzw. Stanzwerkzeug 84 und einem Stempel bzw. einer Matrize 86 umfaßt, welche zusammenwirken. Wie nachstehend im Detail beschrieben, ist die Werkzeughalterung 82 um eine Achse drehbar, welche durch die von der Spitze des V-förmigen Stanzwerkzeugs 84 definierte Biegelinie geht, und sie ist auch um eine senkrecht zur vorgenannten Rotationsachse verlaufende horizontale Achse schwenkbar. Es ist daher erkennbar, daß das Stanzwerkzeug 84 und die Matrize 86 in bezug auf das zu biegenden Stück in jede beliebige Position gebracht werden können. Die Dreh- und Schwenkbewegungen der Werkzeughalterung 82 werden durch die Steuereinheit 78 auf Basis eines vorbestimmten Programms herbeigeführt.
  • Es ist wichtig hervorzuheben, daß die Präzision der Positionierung des Stücks im Raum ebenso wie die Präzision der Positionierung der Werkzeuge von entscheidender Bedeutung ist, da es im Gegensatz zu herkömmlichen Biegemethoden weder mechanische Widerlager zur Festlegung der Position des Stücks noch Einrichtungen zur Messung der Position des Stücks in bezug auf die Biegemaschine gibt.
  • Die erforderliche Präzision bei der Positionierung des Stücks wird durch eine Vorermittlung der relativen Lage von Stück und Manipulator und der genauen Steuerung der relativen Lage von Manipulator und Biegemaschine erzielt, was über die Betriebsgenauigkeit des Manipulators 64 und der Biegemaschine 80 erreicht wird.
  • Das Funktionsprinzip, auf welchem die Biegevorrichtung beruht, besteht somit in der Positionierung eines Blechstücks in einem vorbestimmten Bereich im Raum mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit und der Veränderung der Positionen der Biegewerkzeuge in bezug auf das Stück mit entsprechendem Genauigkeits- und Reproduzierbarkeitsgrad durch eine Bewegung der Biegemaschine zwecks Ausführung der Biegung im gewünschten Bereich.
  • Das Hauptmerkmal des Systems ist seine Fähigkeit, extrem niedrige Stückzahlen (sogar auch ein Einzelstück) unterschiedlicher geometrischer Formen einzig und allein durch die gezielte Auswahl verschiedener Arbeitsprogramme ohne Durchführung von Werkzeugbestückungsschritten zu bearbeiten. Ein anfängliches Problem, das gelöst werden mußte, um einen hohen Grad an Flexibilität des Systems zu erreichen, bestand in der Konzipierung einer Ladeeinheit für die Stücke, die es ermöglicht, daß geformte Blechstücke mit komplizierten Formen und äußerst unterschiedlichen Abmessungen gelagert und in der Folge vom Aufhängekopf 76 des Manipulators 64 ergriffen werden können.
  • Bei herkömmlichen am Manipulatorkopf befindlichen Greifern besteht neben der Schwierigkeit, einen universellen Greifer zu schaffen, der Stücke unterschiedlicher geometrischer Formen ergreifen kann, das Problem der präzisen Positionierung des Stücks in bezug auf den Greifer und damit in bezug auf das Lokalisierungssystem des Manipulators, d. h. das Problem, wie das Stück präzise auf einer Ladeeinrichtung positioniert werden kann, die gleichzeitig an Stücke stark variierender Gestalt und Größe anpaßbar ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden diese Probleme überwunden, indem jedem Stück ein eigener Greifer zugeordnet ist, der auf einem vorbestimmten Bereich des unverformten Blechstücks angebracht wird. Der Greifer wird in der Positionierstation 52 auf nachfolgend beschriebene Weise auf dem Blechstück angebracht. Die Stücke sind mit ihren entsprechenden Greifern in einem Lager 90 angeordnet und warten auf ihre Verlegung auf die Biegestation 56. Das Lager 90 kann dank des Einsatzes des Greifers leicht Stücke unterschiedlicher geometrischer Formen aufnehmen, ohne daß irgendein Werkzeug notwendig wäre.
  • Das Lager 90 kann nämlich eine bestimmte Anzahl an Greifern aufnehmen, die in einer entsprechenden Anzahl von einen Teil des Lagers bildenden Gabeln eingesetzt werden. Die Blechstücke, von denen jedes vom eigenen Greifer ergriffen wird, sind vertikal, direkt vom Greifer hängend, angeordnet und stehen somit nicht in direkter Verbindung mit dem Lager 90, welches vollkommen unabhängig von der Gestalt der Bleche ist.
  • Nachdem jedes Blechstück mit seinem Greifer versehen worden ist, wird das Stück einem Meßschritt unterzogen, der mit einem herkömmlichen Fühler 88 vorgenommen wird. Die bei dieser Messung ermittelten Daten werden verarbeitet und von der Steuereinheit 78 gespeichert, die die Verbindung zwischen einem in bezug auf das Stück fixen Lokalisiersystem und einem in bezug auf den Greifer und infolgedessen den Aufhängekopf 76 des Manipulators 64 fixen Lokalisiersystem herstellt. Kleine Korrekturen können so an dem den Manipulator 64 steuernden Programm vorgenommen werden, um Fehler bei der Positionierung des Stücks in bezug auf den Greifer auszugleichen.
  • Das Stück kann vermessen werden, wenn es bereits mit dem Aufhängekopf 76 des Manipulators 64 verbunden ist. Dabei muß der Fühler 88 beweglich sein, um in den bzw. aus dem Arbeitsbereich zu kommen. Sieht der Werkstückbearbeitungszyklus eine Änderung des Greifbereichs nach Durchführung einiger Biegungen vor, kann eine neue Messung nach Ergreifen des Stücks in der neuen Position vorgenommen werden.
  • Alternativ kann die Messung, wie in Fig. 1 gezeigt außerhalb des Bearbeitungsbereichs vorgenommen werden, ohne dabei die vorn Biegezyklus beanspruchte Zeit zu beeinflussen, während das Stück von einem Hilfsmanipulator 89 gehalten ist.
  • Eine Alternative bestünde darin, bei der Positionierung des Stücks in bezug auf den Greifer zum Zeitpunkt, zu dem der Greifer auf das Stück aufgepaßt wird, eine ausreichende Präzision zu gewährleisten, um den Meßschritt überhaupt zu vermeiden. Nach Beendigung der Biegeschritte bringt der Manipulator 64 den bearbeiteten Artikel zu einer Abgabestation 58, die schematisch durch einen Bandförderer dargestellt ist. In der Abgabestation 58 kann eine Einrichtung 92 zum Entfernen der Greifer von den Blechartikeln vorgesehen sein.
  • Die Einrichtung 60 zum Auswechseln der Werkzeuge der Biegemaschine 80 ist durch einen kartesischen Roboter mit einem Schlitten 94 gebildet, welcher an einem Balken 96 bewegbar ist, der seinerseits auf Führungen 72 der Portalkonstruktion 74 bewegbar ist. Die Merkmale des Werkzeug-Greifkopfes der Einrichtung zum automatischen Wechseln der Werkzeuge sowie das Verfahren zum automatischen Wechseln eines oder beider Werkzeuge der Biegemaschine 80 sind nachstehend beschrieben.
  • Tisch zur Festlegung der Position eines zu biegenden Stücks
  • Wie oben zu sehen war, wird jedes zu biegende Stück mit seinem eigenen Greifer versehen. Dieser Schritt wird auf einem in Fig. 1 mit 96 bezeichneten Tisch zur Festlegung der Position eines Stücks durchgeführt.
  • Bevor der Aufbau und die Wirkungsweise des Positioniertisches 96 beschrieben werden, wird der in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigte und mit 98 bezeichnete Greifer beschrieben.
  • Der Greifer 98 ist ein rein passives Organ, d. h. er besitzt keinen eigenen Öffnungs- und Schließmechanismus. Der Greifer 98 besteht aus einem einstückigen Metallkörper mit zwei nachgiebigen Armen 100, an deren Enden zwei Platten aus Reibungsmaterial 102 befestigt sind, zwischen denen ein Blechstück ergriffen werden kann. Ein Hohlraum 104 (Fig. 2) ist zwischen den beiden Armen 100 zur Aufnahme eines Mechanismus zum nachgiebigen Auseinanderbewegen der Arme 100 begrenzt. Der Greifer 98 besitzt einen Schaft 106 mit einer sich verjüngenden Außenfläche zum Eingriff am Aufhängekopf des Manipulators. Der Schaft 106 hat ein Durchgangsloch 108, welches mit dem Hohlraum 104 kommuniziert und einen Sitz 110 für den Eingriff von Mitteln aufweist, die den Greifer 98 mit dem Manipulatorkopf verbinden. Der Greifer 98 besitzt auch einen Zapfen 112 für die Winkelposition des Greifers gegenüber dem Manipulatorkopf und eine Nut 114 für den Eingriff einer Halteeinrichtung, wenn der Greifer auf einem Blechstück aufgepaßt ist.
  • Auch wenn der soeben beschriebene Greifer aufgrund seiner strukturellen Einfachheit vorteilhaft ist, könnten auch Greifer anderer Art, sogar mit mechanischer Schließung, verwendet werden. Ein alternativer Greifertyp könnte durch einen fixen Arm und einen beweglichen Arm, der mittels einer mit einer externen Einrichtung unabhängig vom Greifer betätigten Schraube gegen den fixen Arm feststellbar sein könnte, gebildet sein.
  • Wie oben erläutert, muß der Greifer 98 auf dem zu biegenden Blechstück in einer vorbestimmten Position befestigt werden. Dies wird mit Hilfe eines Positioniertisches 96 bewerkstelligt, welcher eine Einrichtung zum Halten eines Greifers 98 in einem vorbestimmten Bereich des Tisches 96 aufweist. Der Tisch 96 besitzt auch Einrichtungen zum Festlegen einer Position zur Anordnung des Blechstücks in bezug auf den Tisch 96.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen einen bevorzugten Tisch 96, bei welchem die Lokalisiereinrichtungen in Form von Widerlagerelementen ausgebildet sind, welche von der das Stück stützenden Fläche abstehen.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6, ist ein fixes Trägergerüst des Tisches 96 mit 114 angedeutet. Das Gerüst 114 hat einen oberen rechteckigen Rahmen, an welchem an zwei Seiten parallele Führungen 116 vorgesehen sind, zwischen denen die Enden einer Mehrzahl von länglichen Elementen 118 zum freien Gleiten in Eingriff stehen, wobei die Elemente 118 eine Auflageebene für ein in Lage zu bringendes Blechstück bilden Die länglichen Elemente 118 können unabhängig voneinander in den mit dem Doppelpfeil 120 angedeuteten Richtungen frei gleiten.
  • Wie genauer aus Fig. 6 ersichtlich, ist ein Paar Führungen 122 quer unterhalb der länglichen Elemente 118 angeordnet, und zwei zu den länglichen Elementen 118 parallele Querträger 124 mit (nicht dargestellten) eigenen herkömmlichen Bewegungsmitteln sind auf diesem gleitbar angeordnet.
  • Die beiden Querträger 124 haben entsprechende Führungen 126, die parallel zu den Elementen 118 verlaufen und entlang denen ein Schlitten 128 mit einem eigenen Bewegungssystem gleitbeweglich ist.
  • Wiederum unter Bezugnahme auf Fig. 6, besitzt jeder Querträger 124 ein Paar vertikal beweglicher Zapfen 130, die in entsprechende Sitze 132 im unteren Teil der länglichen Elemente 118 eingreifen können.
  • Jeder Schlitten 128 besitzt ein Widerlagerelement 134, welches gegenüber dem Schlitten vertikal verfahrbar ist. Wie aus dem linken Teil der Fig. 6 ersichtlich, soll jedes Element 134 durch einen aufgrund der Trennung der beiden Gruppen von länglichen Elementen 118 gebildeten Schlitz über die Auflagefläche des Tisches 96 hinausragen.
  • Das Trägergerüst 114 des Tisches 96 trägt vier Schubantriebe 138, welche auf die länglichen Elemente 118 wirken und diese gegen einen zentralen fixen Querträger 140 drücken.
  • Eine Position zur örtlichen Festlegung eines Blechstücks auf der Auflagefläche des Positioniertisches 96 wird wie folgt geschaffen.
  • Die Widerlagerelemente 134 werden in ihre abgesenkte Lage gebracht (siehe rechter Teil der Fig. 6), in welcher sie die länglichen Elemente 118 nicht stören. Die vier Antriebe 138 werden dann betätigt und drücken die Gleitelemente 118 zum Mittelpunkt des Tisches. Die Zapfen 130 der Querträger 124 werden dann in Übereinstimmung mit dem länglichen Elemente 118 gebracht, welches sich im Bereich des Tisches 96 befindet, in welchem der Schlitz 136 für den Durchtritt des Widerlagerelements 134 geschaffen werden soll. Befinden sich die Querträger 124 in der richtigen Position, werden die Zapfen 130 angehoben, um mit den Sitzen 132 im Element 118 in Eingriff zu kommen. Die Antriebe 138 werden dann in ihre zurückgezogene, untätige Position gebracht, und die Querträger 124 werden gegenüber dem Tisch nach außen bewegt, wodurch der Schlitz 136 entsteht, durch den sich das Widerlagerelement 134 erstrecken kann. Nach der Bildung des Schlitzes 136 wird der Schlitten 128 jedes Querträgers 124 entlang des Schlitzes bewegt, bis er eine vorbestimmte Stelle auf der Auflagefläche erreicht. Wird ein Blechstück auf der Auflagefläche des Tisches 96 manuell oder mit einem automatischen Manipulator angeordnet, wird die Lage des Blechstücks in bezug auf den Tisch somit durch die beiden Widerlagerelemente 134 eindeutig bestimmt.
  • Werden die Stücke händisch auf dem Tisch positioniert, gibt es in der Nähe des Tisches 96 eine (nicht dargestellte) Anzeigevorrichtung, um der Bedienungsperson die korrekte Ausrichtung des Stücks anzuzeigen.
  • Zur Verbesserung der Präzision der Positionierung des Blechstücks besitzt jedes Widerlagerelement 134 vier parallele Zapfen 142, wie schematisch in den Fig. 9, 10 und 11 gezeigt ist. Die vier Zapfen 142 stehen senkrecht zu der das Stück abstützenden Fläche und sind unter einer abgesetzten Bewegung gemeinsam um eine Achse 144 senkrecht zur Ebene der Fig. 9 bis 11 drehbar. Jedes Widerlagerelement 134 kann somit zur Positionierung einer Ecke des Blechstücks (Fig. 9), eines Winkels (Fig. 10) oder einer flachen Kante (Fig. 11) dienen. Selbstverständlich könnte auch eine andere Anzahl als vier Zapfen 142 vorgesehen sein, da dieselbe Funktion auch von jeder Anzahl an Zapfen über zwei bewerkstelligt werden kann.
  • Als Alternative zu dem oben für die Positionierung der Stücke unter Verwendung von mechanischen Widerlagern beschriebenen System könnte ein optisches System, bestehend aus der Projektion eines Schattens oder Bildes der Gestalt, die jener des auf der Auflagefläche zu positionierenden Stücks entspricht, verwendet werden.
  • Für große Chargen kann anstelle des Tisches 96 eine Spannvorrichtung verwendet werden, die beispielsweise mit händisch angeordneten fixen Zapfen ausgestattet sein kann.
  • Eine Einrichtung zum Anbringen eines Greifers 98 auf einem auf oben beschriebene Weise in Lage gebrachten Blechstück ist in den Fig. 5 und 6 schematisch mit 146 angedeutet.
  • Wie genauer in Fig. 7 zu sehen ist, umfaßt die Einrichtung 146 ein rohrförmiges Element 148, welches am Gerüst 114 des Tisches 96 zum Halten eines Greifers 98 fixiert ist. Das rohrförmige Element hat einen konischen Sitz 150 zur Aufnahme des Schaftes 106 des Greifers 98 and trägt einen Kulissenhebel 152, der in die Nut 114 des Greifers 98 eingreift. Der Kulissenhebel 152 wird durch eine Feder 153 in der Eingriffsstellung gehalten und ist mit einem Freigabeantrieb 154 kombiniert. Die Einrichtung 146 umfaßt eine Einrichtung 156 zum Auseinanderbewegen der nachgiebigen Arme 100 des Greifers 98. Die Einrichtung 156 umfaßt ein Paar Spreizarme 158, die mit Vorsprüngen 158a ausgebildet und von einem Körper 160 getragen sind, der in den mit dem Doppelpfeil 162 angedeuteten Richtungen bewegbar ist und von einem Antrieb 164 betätigt wird. Eine mit sich verjüngenden Abschnitten 166a ausgebildete Stange 166 erstreckt sich zwischen den beiden Spreizarmen 158 und kann eine axiale Bewegung begrenzter Länge gegenüber den Armen ausführen. Wie später noch genauer beschrieben wird, können die verjüngten Abschnitte 166a mit den Vorsprüngen 158a in Eingriff gelangen. Die Stange 166 ist mit einem zweiten, vom Körper 160 getragenen Antrieb 165 verbunden.
  • Beim Betrieb des ersten Antriebs 164 werden die Stange 166 und die Spreizarme 158 in den Hohlraum 104 des Greifers 98 geschoben, bis sie die in Fig. 7 dargestellte Position erreichen.
  • Beim Betrieb des zweiten Antriebs 165 wird dann die Stange 166 gegenüber den Spreizarmen 158 gleiten gelassen, wie in Fig. 8 dargestellt, um die Arme 158 auseinanderzubewegen und die nach giebigen Arme 100 des Greifers 98 zu öffnen. Der Greifer wird unter der Wirkung der nachgiebigen Rückkehr der Arme 100 durch Einziehen der Stange 166 mittels des zweiten Antriebs 165 wieder geschlossen. Es sei bemerkt, daß dank des Systems zum Auseinanderbewegen der Arme 158 mittels der Gleitstange 166 keine axiale Kraft auf den Greifer ausgeübt wird, was nicht erwünscht wäre, sondern es werden nur Spreizkräfte auf diesen ausgeübt.
  • Nach Anbringen des Greifers 98 auf einem Blechstück wird der Greifer durch Zurückziehen der Spreizarme 158 und der Stange 166 mittels des Antriebs 164 und schließlich Blockieren des Kulissenhebels 152 mittels des Antriebs 154 freigegeben.
  • Manipulator zum Ergreifen und Bewegen eines Blechstücks
  • In der Beschreibung des Systems zur Herstellung von gebogenen Blechartikeln war zu sehen, daß die Blechstücke, nachdem sie mit ihren eigenen Greifern versehen und einem Meßschritt unterzogen worden sind, von einem Manipulator bewegt werden, der sie genau in einen Arbeitsbereich bringt.
  • Der Aufhängekopf 76 des Manipulators, d. h. jener Abschnitt des Manipulators, der den (starr am Stück befestigten) Greifer 98 erfaßt, ist zusammen mit der beweglichen Einrichtung 66 des Manipulators ein wesentlicher Bestandteil des Betriebssystems, das zwei widersprüchliche Aufgaben zu erfüllen hat. Während nämlich der Aufhängekopf einerseits eine starre Verbindung zwischen dem Greifer zum Ergreifen des Stücks und der beweglichen Einrichtung des Manipulators gewährleisten muß, damit das Stück genau im Arbeitsraum positioniert werden kann, muß der Aufhängekopf andererseits während der Realisierung der Biegung das Stück freilassen, damit es geringfügige Bewegungen und Drehungen ausführen kann, welche während des Biegens herbeigeführt werden, um den Greifer 98 und die bewegliche Einrichtung 66 des Manipulators nicht zu strapazieren.
  • Fig. 12 zeigt schematisch das kinematische Verhalten des Aufhängekopfes 76. Die bewegliche Einrichtung 66 des Manipulators trägt einen Hängekörper 168 über ein mit 170 bezeichnetes nachgiebiges Gewichtskompensationsorgan. Ein erstes Schwenk element 172 ist am Hängekörper 168 angelenkt und trägt an seinem unteren Ende ein entlang der Achse X bewegliches Gleitstück 174. Ein zweites Schwenkelement 176 ist am Gleitstück 174 angelenkt und trägt einen Rotationskörper 178 mit Eingriffsmitteln für den Greifer 98, der an einem zu biegenden Blechstück 180 befestigt ist.
  • Die beschriebene Vorrichtung gewährt dem Blechstück 180 fünf Freiheitsgrade in Form von drei translatorischen Bewegungen entlang den Achsen X, Y und Z, einer Drehbewegung um die Achse Z und einer Schwenkbewegung um die Achse X. Das Blechstück 180 bleibt jedoch eingeschränkt bezüglich des letzten Freiheitsgrades, nämlich der Drehung um die Achse Y, die verhindert werden muß, um Fehler beim Positionieren der Biegelinie in der Ebene des Stücks (Ebene X-Z) zu vermeiden. Es sei bemerkt, daß die geradlinige Bewegung entlang der Achse Y aus zwei Schwenkbewegungen der Schwenkelemente 172 und 176 zusammengesetzt ist.
  • Der Aufhängekopf 76 kann mittels der Klemm- und Vorspannungseinrichtungen zum Zurückbringen der verschiedenen Elemente 168- 178 in bezug auf sämtliche Freiheitsgrade unterdrückt werden, wodurch der Aufhängekopf zu einer bestimmten Haltung veranlaßt wird.
  • Die Fig. 13, 14 und 15 zeigen schematisch eine praktische Ausführungsform des Aufhängekopfes, dessen kinematisches Konzept mit jenem der Fig. 12 übereinstimmt.
  • Der Hängekörper 168 wird mittels eines Gelenkparallelogramm- Mechanismus, umfassend ein Paar obere Lenker 182 und einen unteren Lenker 184, welche am Hängekörper 168 und an der beweglichen Einrichtung 66 an parallelen Achsen angelenkt sind, gegenüber der beweglichen Einrichtung 66 vertikal geführt.
  • Unter Bezugnahme insbesondere auf Fig. 14, umfaßt die nachgiebige Ausgleicheinrichtung eine erste Feder 186, die unter Kompression zwischen dem Hängekörper 168 und der beweglichen Einrichtung 66 eingesetzt ist und eine fixe Vorspannung aufweist, die in Hinblick auf einen Gewichtsausgleich des Aufhängekopfes 76 bestimmt wird. Eine zweite Feder 188 ist unter Kompression parallel zur ersten Feder 186 angeordnet und hat eine Vorspannung, die je nach Gewicht des mit dem Aufhängekopf 76 verbundenen Blechstücks 180 variieren kann. Die zweite Feder 188 ist zwischen einer am Hängekörper 168 fixierten oberen Platte 190 und einem Kopf 192 angeordnet, der von einer Stange 194 getragen ist, welche entlang der Achse Z bewegbar ist und von einem Motor 196 betätigt wird, der vom Steueraggregat des Systems, dem zuvor Daten betreffend das Gewicht der zu bearbeitenden Stücke eingegeben worden sind, gesteuert wird.
  • Das erste Schwenkelement 172 ist an seinem oberen Ende an einem Zapfen 198 angelenkt, der auch als Anlenkzapfen für den unteren Lenker 184 des die Vertikalbewegung des Hängekörpers 168 führenden Gelenkparallelogramm-Mechanismus fungiert. An seinem unteren Ende trägt das Schwenkelement 172 eine lineare Führung 200, welche durch einen Rollengleitstein gebildet ist, der sich parallel zur Achse des Zapfens 198 (d. h. entlang der Richtung (X)) erstreckt. In die Führung 200 greift das Gleitstück 174 ein, welches einen Schwenkzapfen 204 trägt, der sich parallel zur Achse des Zapfens 198 erstreckt und an dem das zweite Schwenkelement 176 angelenkt ist. Das zweite Schwenkelement 176 trägt den Rotationskörper 178 mittels Lagern 206 mit vertikalen Achsen.
  • Unter nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 16 kann eine erste Klemmeinrichtung, die mit 208 bezeichnet ist, gleichzeitig eine Unterdrückung zweier Freiheitsgrade, nämlich der Drehung um die Achse X und der Drehung um die Achse Z, bewirken. Die Klemmeinrichtung 208 ist im Körper des Gleitstücks 174 untergebracht und wirkt mit dem zweiten Schwenkelement 176 und mit dem Rotationskörper 178 zusammen.
  • Eine zweite Klemmeinrichtung 210 ist zwischen dem ersten Schwenkelement 172 und dem Gleitstück 174 angeordnet, um eine Unterdrückung hinsichtlich des Freiheitsgrades entsprechend der Bewegung entlang der Achse X zu erreichen.
  • Eine dritte Klemmeinrichtung 212 ist zwischen dem ersten Schwenkelement 172 und dem Hängekörper 168 zur Hinderung des Elements 172 am Schwenken um den Zapfen 198 angeordnet. Schließ lich ist eine (in Fig. 16 nicht sichtbare) vierte Klemmeinrichtung zwischen dem Hängekörper 168 und der beweglichen Einrichtung 66 vorgesehen.
  • Die verschiedenen Klemmeinrichtungen haben einen im wesentlichen identischen Aufbau und beruhen auf dem Prinzip des Ergreifens eines an einem relativ fixen Element befestigten Teils und eines an einem relativ beweglichen Element befestigten Teils zwischen zwei beweglichen Scheiben.
  • Der Aufbau und die Wirkungsweise der zweiten Klemmeinrichtung 210 werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 19 beschrieben.
  • Die Klemmeinrichtung umfaßt einen ersten und einen zweiten Kolben 214 und 216, welche über eine Welle 218 miteinander verbunden und zum Gleiten auf luftdichte Weise in einer Kammer 220 im ersten Schwenkelement 172 gelagert sind. Ein dritter Kolben 222 ist auf fluiddichte Weise sowohl gegenüber der Kammer 220 als auch gegenüber der Welle 218 gleitbeweglich. Der zweite und der dritte Kolben 216 und 222 wirken über Kugelflächen 224 auf entsprechende Druckscheiben 226 und 228, die durch ein Paar Federn 230 und 232 auseinandergehalten werden.
  • Ein erster Bereich 234 zur Zufuhr von Druckmedium (bei der speziellen Ausführungsform Druckluft) ist zwischen dem ersten und dem dritten Kolben 214, 222 festgelegt, und ein zweiter Bereich 236 zur Zufuhr von Druckmedium ist zwischen dem zweiten Kolben 216 und einer Stirnfläche der Kammer 220 festgelegt.
  • Zwischen den beiden Druckscheiben 226, 228 befindet sich ein Abschnitt 238, der einen Teil des ersten Schwenkelements 172 bildet und in dem zwei kalibrierte in einem Winkel von 120º angeordnete Paßstifte 240 gleitbeweglich sind, um die gegenüberliegenden Stirnflächen der Druckscheiben 226, 228 in einem vorbestimmten Abstand auseinanderzuhalten.
  • Das Gleitstück 174 trägt starr einen Anhang 242 mit einem kalibrierten Kopf 244, der zwischen den Druckscheiben 226, 228 angeordnet ist.
  • Wenn kein Druckmedium zu den Beaufschlagungsbereichen 234, 236 geleitet wird, werden die Druckscheiben 226, 228 durch die Federn 230, 232 in der zurückgezogenen Position gehalten und üben keine Beschränkung auf den Kopf 244 aus, und das Gleitstück 174 kann sich daher auf der Führung 200 entlang der Achse X frei bewegen.
  • Zur Klemmung des Gleitstücks 174 hinsichtlich seiner Freiheit, sich entlang der Achse X zu bewegen, wird Druckmedium zu den beiden Beaufschlagungsbereichen 234, 236 mit demselben Druck zugeführt. Wird die durch den auf jeden Kolben wirkenden Druck erzeugte Kraft mit F bezeichnet (die Kraft F ist das Produkt des Drucks des Fluids und der dem Druck ausgesetzten Mantelfläche des Kolbens), dann wirkt eine Kraft 2F auf die erste Druckscheibe 226 und drängt sie in Richtung des Pfeils 246, weil die auf den ersten Kolben 214 und den zweiten Kolben 216 wirkenden Kräfte über die Fläche 224 auf die erste Druckscheibe 226 abgegeben werden. Eine Kraft der Größe F wirkt auf die zweite Druckscheibe 228 und drängt diese in die mit dem Pfeil 248 angedeutete Richtung aufgrund der alleinigen Wirkung des Kolbens 222. Die erste Druckscheibe 226 nimmt so eine stabile Lokalisierposition an der Lokalisierfläche 238 ein, während die zweite Druckscheibe 228 die kalibrierten Zapfen 240 und den kalibrierten Kopf 244 gegen die erste Druckscheibe 226 drückt.
  • Das Gleitstück 174 wird so in eine mit großer Reproduzierbarkeit definierte vorbestimmte Position gegenüber dem ersten Schwenkelement 172 gebracht und bleibt in dieser Position geklemmt, solange Medium zu den Bereichen 234, 236 geleitet wird.
  • Der Aufbau und die Wirkungsweise der restlichen Klemmeinrichtungen ist identisch mit den unter Bezugnahme auf die zweite Klemmeinrichtung 210 beschriebenen, mit der einzigen Ausnahme, daß bei der ersten Klemmeinrichtung 208 zwei kalibrierte Köpfe und ein einziger kalibrierter Zapfen 240 zwischen den Druckscheiben 226 und 228 angeordnet sind, wobei die Köpfe in winkelmäßig versetzten Positionen angeordnet sind und ein Kopf am Schwenkelement 176 und der andere am Rotationskörper 178 befestigt ist, so daß bei Betätigung der ersten Klemmeinrichtung gleichzeitig das zweite Schwenkelement 176 und der Rotationskörper 178 geklemmt und in einer vorbestimmten Haltung positioniert werden.
  • Die Einrichtung zum Verbinden eines Greifers 98 mit dem Aufhängekopf 76 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 17 und 18 beschrieben. Diese Einrichtung ist allgemein mit 250 bezeichnet und umfaßt einen Kolben 252, der auf fluiddichte Weise in einer Kammer 254 innerhalb eines Elements 256 gleitbar ist, welches Teil des Rotationskörpers 178 ist. Das Rotationselement 178 hat einen konischen Sitz 258 zur Aufnahme des Schaftes 106 des Greifers 98. Dieser Kolben 252 trägt sechs Greiffinger 260, von denen nur zwei sichtbar sind, welche nachgiebig auseinanderbewegt werden können und koaxial zum konischen Sitz 258 verlaufen. Jeder Finger 260 ist an seinem unteren Ende mit einem Vorsprung 260a mit einer sich verjüngenden Oberfläche 260b ausgebildet. An der Innenseite der Eingriffsfinger 260 befindet sich eine Welle 262, die am Element 256 befestigt ist. Die Eingriffsfinger 260 sollen in ihrer (in Fig. 18 gezeigten) auseinandergespreizten Konfiguration im Sitz 110 des Greifers 98 in Eingriff sein.
  • Eine zylindrische Schraubendruckfeder 264 ist zwischen dem Rotationskörper 178 und dem Kolben 252 eingesetzt. Zwei Kammern, die an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 252 zur Versorgung mit Druckmedium ausgebildet sind, sind mit 266 bzw. 268 bezeichnet.
  • In der Konfiguration gemäß Fig. 17 wird der Kolben 252 gegen die Druckwirkung der Feder 264 durch den Druck des der oberen Kammer 266 zugeführten Mediums in seiner abgesenkten Position gehalten. In dieser Konfiguration sind die Eingriffsfinger 260 nicht verformt und außer Eingriff mit dem Sitz 110 des Greifers 98, welcher daher durch eine Relativbewegung entlang der Achse Z vom Aufhängekopf gelöst werden kann.
  • Die Klemmkonfiguration der Verbindungseinrichtung 250 ist in Fig. 18 gezeigt. In dieser Konfiguration wird das Druckmedium in die Kammer 268 geleitet, und die Kraft des Mediums kommt zur Druckwirkung der Feder 264 hinzu. Die Eingriffsfinger 260 werden aufgrund ihrer Reaktion gegenüber der Welle 262 auseinander bewegt, und die Vorsprünge 260a kommen in Eingriff mit dem Sitz 110, wodurch der Greifer 98 fest mit dem Rotationskörper 178 verbunden wird. Es sei bemerkt, daß die Eingriffsfinger 260 auch eine aufwärts gerichtete Kraft auf den Greifer 98 ausüben, wodurch der feste Eingriff zwischen den konischen Flächen des Schaftes 106 und des Sitzes 258 gesichert ist.
  • Fig. 18 zeigt auch den Eingriff zwischen dem Winkelpaßstift 112 des Greifers 98 und einem Sitz 270 des Rotationskörpers 178. Eine Ringfeder 271 ist zur Aufnahme von Spiel zwischen dem Sitz 270 und dem Zapfen 112 vorgesehen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Herstellung von gebogenen Blechartikeln, bestehend aus:
einer Biegemaschine (80) mit einem Lochwerkzeug (84) und einem Stempel (86), die miteinander zusammenwirken und einen Biegeraum abgrenzen, sowie
einem Manipulator (64) mit einem beweglichen Kopf (76), der ein Stück Blech ergreifen und es in den Biegeraum stellen kann,
gekennzeichnet dadurch, daß der Kopf (76) des Manipulators (64) eine Schnellaufsteckeinrichtung zum Ergreifen und Loslassen eines Greifers (98) aufweist, der ein Stück Blech ergreifen kann, das gebogen werden soll, wobei die Vorrichtung weiters aus einer Station (52) zum Befestigen der Greifer (98) auf dem zu biegenden Stück besteht.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie eine Station (54) zum Lagern der Stücke umfaßt, die mit den Greifern (98) versehen wurden.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Manipulator (64) so angeordnet ist, daß er jedes der zu biegenden Blechstücke, oder zumindest einen Flansch des Stückes, der Biegemaschine (80) auf einer senkrechten Ebene darreicht, sowie dadurch, daß die zu biegenden Stücke senkrecht gelagert sind, mit ihren Greifern (98) in den Lagen angeordnet, in denen sie auf dem Kopf (76) des Manipulators (64) befestigt und von ihm entfernt werden.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß sie ein Lager (90) für zu biegende Blechstücke (180) umfaßt, in dem jedes Stück mit Hilfe eines entsprechenden Greifers (98) senkrecht aufgehängt ist.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie einen werkzeugwechselnden Manipulator (60) zum automatischen Austausch eines der oder beider Werkzeuge (84, 86) der Biegemaschine (80) umfaßt, wobei der werkzeugwechselnde Manipulator (60) unab hängig vom Manipulator (64) für die Blechstücke und der biegemaschine (80) ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß sie ein Lager (62) umfaßt, das eine Mehrzahl von Werkzeugen enthält, die auf der Biegemaschine (80) befestigt und von ihr entfernt werden können.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Lager (62) eine Reihe von Auflagen hat, von denen jede ein Stanzmatrizenpaar (84, 86) aufnimmt.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß sie ein Zwischenlager (440) umfaßt, das innerhalb der Reichweite des werkzeugwechselnden Manipulators (60) angeordnet ist und von einem Bedienungsmann erreicht werden kann, wenn das System in Betrieb ist, wobei im Zwischenlager (440) vorübergehend Werkzeuge untergebracht werden können, die von dem Werkzeuglager (62) entfernt wurden oder in das Werkzeuglager (62) gestellt werden sollen.
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