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Die Erfindung betrifft eine maschinelle Vorrichtung zum Separieren eines als Bearbeitungsprodukt einer trennenden Bearbeitung eines plattenartigen Werkstücks, insbesondere eines Blechs, vorliegenden Werkstückteils von einem als weiteres Bearbeitungsprodukt der trennenden Werkstückbearbeitung vorliegenden Restgitter unter Schwerkraftwirkung aus einem Produktverbund des Restgitters und des Werkstückteils,
- wobei die maschinelle Vorrichtung eine Haltevorrichtung, eine Separiereinheit und eine Produktablage aufweist,
- wobei die Haltevorrichtung ausgebildet ist zum in der Schwerkraftrichtung wirksamen Fixieren des Produktverbunds vor dem Separieren des Werkstückteils und zum in der Schwerkraftrichtung wirksamen Fixieren des Restgitters nach dem Separieren des Werkstückteils,
- wobei die Separiereinheit ausgebildet ist zum Lösen des Werkstückteils aus dem mittels der Haltevorrichtung fixierten Produktverbund und
- wobei die Produktablage mit einem vertikalen Abstand unterhalb des mittels der Haltevorrichtung fixierten Produktverbunds angeordnet ist und ausgebildet ist zur Ablage des mittels der Separiereinheit aus dem Produktverbund gelösten Werkstückteils unter Schwerkraftwirkung.
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Bei der trennenden Blechbearbeitung mittels einer Trennvorrichtung, beispielsweise mittels einer Laser-Trennvorrichtung, fallen als Bearbeitungsprodukte Blechteile und ein die Blechteile wenigstens teilweise umschließendes Restgitter an. Zur Vereinfachung des Abtransports der Bearbeitungsprodukte von der Trennvorrichtung werden die Blechteile bei der trennenden Blechbearbeitung nicht vollständig von dem Restgitter getrennt. Zwischen dem Restgitter und den Blechteilen werden vielmehr Microjoints oder Nanojoints belassen, die es ermöglichen, das Restgitter und die Blechteile beim Entladen der Trennvorrichtung als Einheit zu handhaben. Außerdem ist es denkbar, dass bei der trennenden Blechbearbeitung erzeugte Blechteile aufgrund auftretender thermischer Spannungen oder infolge eines Verkantens nach dem Trennvorgang in dem Restgitter gehalten werden. Die Separierung der Blechteile von dem Restgitter erfolgt in einem sich an die trennende Blechbearbeitung anschließenden Verfahrensschritt.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist offenbart in
JP 2000094057 A . Der Stand der Technik betrifft eine maschinelle Anordnung und ein Verfahren zur stanzenden Blechbearbeitung. An einer Stanzstation der maschinellen Anordnung werden aus einer Blechtafel Blechteile und ein Restgitter erzeugt, wobei die Blechteile nach Abschluss der stanzenden Blechbearbeitung mit dem Restgitter über Microjoints verbunden sind. Der Verbund aus dem Restgitter und den daran angebundenen Blechteilen wird zu einer Separierstation bewegt, an der mehrere Rollenpaare in einer Bewegungsrichtung des Restgitters und der Blechteile aufeinanderfolgen und dabei senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Restgitters und der Blechteile abwechselnd nach oben und nach unten gegeneinander versetzt sind. Zwischen den Rollen jedes Rollenpaares ist ein Spalt ausgebildet. Von der Stanzstation kommend durchläuft das Restgitter mit den Blechteilen den Spalt an mehreren in der Bewegungsrichtung aufeinanderfolgenden Rollenpaaren. Aufgrund des gegenseitigen Versatzes der Rollenpaare wird das Restgitter mit den Blechteilen beim Durchlaufen der Rollenpaare mehrfach gebogen. Gleichzeitig wird das Restgitter mit den Blechteilen in Vibration senkrecht zu der Bewegungsrichtung versetzt. Infolgedessen brechen die bei der stanzenden Blechbearbeitung zwischen dem Restgitter und den Blechteilen verbliebenen Microjoints, und die von dem Restgitter gelösten Blechteile fallen auf eine Produktablage, die unterhalb der Rollenpaare der Separierstation angeordnet ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine maschinelle Vorrichtung zum Separieren von Werkstückteilen von einem Restgitter bereitzustellen, an der auch in wechselnden Anwendungsfällen eine geordnete Ablage der von dem Restgitter separierten Werkstückteile auf einer Produktablage der maschinellen Vorrichtung gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die maschinelle Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1.
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Im Falle der Erfindung wird die Fallhöhe der mittels der Separiereinheit von dem Restgitter gelösten Werkstückteile anwendungsbezogen und dabei in Abhängigkeit von der Geometrie der Werkstückteile eingestellt. Durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Fallhöhe der Werkstückteile auf deren Geometrie wird erreicht, dass die Werkstückteile auf der Produktablage unter Schwerkraftwirkung geordnet abgelegt, insbesondere geordnet gestapelt werden. Es wird beispielsweise vermieden, dass sich die nach unten fallenden Werkstückteile unkontrolliert verdrehen oder gegenüber der Produktablage verkanten oder dass die Werkstückteile auf der Produktablage ungeordnet übereinanderliegen. Eine geordnete Ablage und eine damit verbundene definierte Positionierung der Werkstückteile auf der Produktablage ist insbesondere in Fällen von Vorteil, in denen die Produktablage beispielsweise mittels eines Roboters automatisiert entladen wird. Außerdem wird durch eine optimale Einstellung der Fallhöhe eine Beschädigung der unter Schwerkraftwirkung abgelegten Werkstückteile vermieden. Vorzugsweise eingestellt wird eine minimale Fallhöhe der Werkstückteile.
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Besondere Ausführungsarten der erfindungsgemäßen maschinellen Anordnung gemäß Patentanspruch 1 ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 12.
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Als Kriterium für die Bemessung der Fallhöhe kann beispielsweise die flächige Erstreckung der Werkstückteile herangezogen werden. Im Falle der Erfindungsbauart gemäß Patentanspruch 2 wird die Fallhöhe der aus dem Restgitter gelösten Werkstückteile in Abhängigkeit von der Dicke der Werkstückteile bemessen und eingestellt. Bei versuchsweisen Einsätzen der erfindungsgemäßen maschinellen Anordnung zum Separieren von Blechteilen von einem Restgitter hat sich für die Blechteile eine Fallhöhe bewährt, die ein Millimeter bis ein Zentimeter größer ist als die Blechdicke.
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Patentanspruch 3 betrifft erfindungsgemäße Möglichkeiten zur anwendungsbezogenen Einstellung der Fallhöhe der von dem Restgitter der trennenden Werkstückbearbeitung gelösten Werkstückteile. Im Falle der Erfindung kann die Abstands-Stellvorrichtung demnach allein die vertikale Position der Haltevorrichtung und des daran fixierten Verbunds der Werkstückteile und des Restgitters einstellen oder allein die vertikale Position der Produktablage oder sowohl die vertikale Position der Haltevorrichtung als auch die vertikale Position der Produktablage.
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Zu diesem Zweck ist gemäß Patentanspruch 4 als Abstands-Stellvorrichtung eine entsprechende Hubvorrichtung vorgesehen.
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Als Hubvorrichtung kommt beispielsweise ein herkömmlicher Kettenzug oder ein herkömmlicher Seilzug in Frage, mittels dessen die vertikale Position der Haltevorrichtung und des an der Haltevorrichtung fixierten Verbundes des Restgitters und der Werkstückteile in Abhängigkeit von der Werkstückgeometrie, insbesondere in Abhängigkeit von der Werkstückdicke, eingestellt werden kann. Ergänzend oder alternativ kann für die Produktablage eine Höhenverstellung üblicher Bauart, etwa ein Scherenhubmechanismus, vorgesehen sein. Die höhenverstellbare Produktablage kann beispielsweise als Auflagetisch oder als Förderband ausgebildet sein. Als nicht höhenverstellbare Produktablage kann etwa eine einfache Werkstückpalette oder unmittelbar die Aufstellfläche der erfindungsgemäßen maschinellen Vorrichtung in Frage kommen.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Abstands-Stellvorrichtung einen Abstandhalter, der in vertikaler Richtung zwischen der Haltevorrichtung und einer für die Haltevorrichtung vorgesehenen Tragstruktur der erfindungsgemäßen maschinellen Anordnung vorgesehen ist und dessen vertikale Abmessung variiert werden kann (Patentanspruch 5).
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Abstandhalter zwischen der Haltevorrichtung und deren Tragstruktur als Druckluftbalg mit variabel einstellbarer vertikaler Abmessung oder als Federbalg mit variabel einstellbarer vertikaler Abmessung ausgebildet (Patentanspruch 6).
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Im Falle einer weiteren Bauart der erfindungsgemäßen maschinellen Vorrichtung weist die Separiereinheit einen Schwingungserzeuger auf, mittels dessen der an der Haltevorrichtung fixierte Produktverbund des Restgitters und der Werkstückteile zum Lösen der Werkstückteile in vertikale Schwingungen versetzt wird (Patentanspruch 7). Der Produktverbund ist in diesem Fall an der Haltevorrichtung nicht nur in Schwerkraftrichtung sondern auch in der Gegenrichtung wirksam fixiert.
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Der Schwingungserzeuger greift vorzugsweise an der Haltevorrichtung der erfindungsgemäßen maschinellen Vorrichtung an (Patentanspruch 8).
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Im Falle der Erfindungsbauart gemäß Patentanspruch 9 ist für die in vertikale Schwingungen zu versetzende Haltevorrichtung eine Tragstruktur vorgesehen. Um unerwünschte Schwingungen der Tragstruktur und gegebenenfalls von mit der Tragstruktur verbundenen Bauteilen zu verhindern, ist die Tragstruktur dabei mittels einer Feder-Dämpfer-Vorrichtung gegen die Haltevorrichtung weitestmöglich schwingungsisoliert.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung bildet der zwischen der Tragstruktur und der Haltevorrichtung angeordnete Abstandhalter gemäß Patentanspruch 5 die Feder-Dämpfer-Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9 aus. Der Abstandhalter ist in seiner vertikalen Abmessung variabel einstellbar und folglich auch zur Einstellung der Fallhöhe der Werkstückteile geeignet.
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Die Separiereinheit kann zur Einstellung der Fallhöhe der Werkstückteile genutzt werden.
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Als Abstandhalter mit Doppelfunktion kommt erfindungsgemäß insbesondere ein Druckluftbalg mit variabel einstellbarer vertikaler Abmessung und/oder ein Federbalg mit variabel einstellbarer vertikaler Abmessung in Frage (Patentanspruch 10).
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Der Produktverbund des Restgitters und der Werkstückteile beziehungsweise das Restgitter alleine werden mittels der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung vorzugsweise an dem Rand in vertikaler Richtung wirksam fixiert. Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung wenigstens ein entsprechend ausgebildetes Halteorgan auf (Patentanspruch 11).
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Haltevorrichtung mit wenigstens zwei Halteorganen versehen, die einander mit horizontalem Abstand gegenüberliegen und den Rand des Produktverbunds beziehungsweise den Rand des Restgitters in vertikaler Richtung wirksam fixieren. Damit die Haltevorrichtung an unterschiedliche Formate des Produktverbunds beziehungsweise des Restgitters angepasst werden kann, ist der horizontale Abstand der Halteorgane variabel einstellbar (Patentanspruch 12).
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Nachstehend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine erste Bauart einer maschinellen Vorrichtung zum Separieren von Blechteilen von einem Restgitter einer trennenden Blechbearbeitung,
- Figur 2
- eine zweite Bauart einer maschinellen Vorrichtung zum Separieren von Blechteilen von einem Restgitter einer trennenden Blechbearbeitung und
- Figur 3
- eine dritte Bauart einer maschinellen Vorrichtung zum Separieren von Blechteilen von einem Restgitter einer trennenden Blechbearbeitung.
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Figur 1 zeigt eine maschinelle Vorrichtung 1 zum Separieren von Werkstückteilen in Form von Blechteilen 2 von einem Restgitter 3. Bei den Blechteilen 2 und dem Restgitter 3 handelt es sich um Bearbeitungsprodukte einer trennenden Blechbearbeitung mittels einer abseits der maschinellen Vorrichtung 1 angeordneten und in den Figuren nicht dargestellten Laser-Schneidmaschine. Bei der trennenden Bearbeitung mittels der Laser-Schneidmaschine wurden zwischen den Blechteilen 2 und dem Restgitter 3 sowie zwischen einander benachbarten Blechteilen 2 Microjoints 4 belassen. Aufgrund der Microjoints 4 bilden die Blechteile 2 und das Restgitter 3 in Figur 1 einen Produktverbund 5 aus, der als Einheit von der Laser-Schneidmaschine abgeführt und zu der maschinellen Vorrichtung 1 transferiert wurde.
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An der maschinellen Vorrichtung 1 wird der Produktverbund 5 des Restgitters 3 und der Blechteile 2 mittels einer Haltevorrichtung 6 in Schwerkraftrichtung wirksam fixiert. Die Haltevorrichtung 6 weist eine starre Grundplatte 7 sowie als Greifer 8 ausgebildete Halteorgane auf. Die Greifer 8 untergreifen den Produktverbund 5, im Einzelnen das Restgitter 3, an dessen Rand.
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In Richtung eines Doppelpfeils 9 (horizontale Verstellrichtung) kann der gegenseitige horizontale Abstand der Greifer 8 zur Anpassung der Haltevorrichtung 6 an unterschiedliche Produktverbund-Formate variabel eingestellt werden. Darüber hinaus sind die Greifer 8 in Richtung eines Doppelpfeils 10 (vertikale Verstellrichtung) relativ zu der Grundplatte 7 der Haltevorrichtung 6 einstellbar. Durch Verstellen der Greifer 8 in der vertikalen Verstellrichtung 10 wird die Haltevorrichtung 6 an wechselnde Produktverbund-Dicken angepasst. Dabei werden die Greifer 8 in der vertikalen Verstellrichtung 10 derart positioniert, dass zwischen der Oberseite des mittels der Greifer 8 gelagerten Produktverbunds 5 und der Unterseite der Grundplatte 7 der Haltevorrichtung 6 ein Spalt 11 verbleibt mit einer Spaltweite, die deutlich kleiner ist als die Dicke des Produktverbunds 5 und somit als die Dicke des Blechs, aus welchem der Produktverbund 5 an der Laser-Schneidmaschine erzeugt worden ist.
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Auf der Oberseite der Grundplatte 7 sind Vibratoren 12 eines Schwingungserzeugers 13 angebracht. In dem dargestellten Beispielsfall sind als Vibratoren 12 Unwuchterreger vorgesehen. Gemeinsam mit der Haltevorrichtung 6 bildet der Schwingungserzeuger 13 eine Separiereinheit 14 aus.
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Mittels des Schwingungserzeugers 13 wird die Haltevorrichtung 6 mit dem Produktverbund 5 in vertikale Schwingungen versetzt. Aufgrund der Vibration des Produktverbunds 5 brechen die zwischen den Einzelteilen des Produktverbunds 5 verbliebenen Microjoints 4, und die Blechteile 2 werden aus dem mittels der Haltevorrichtung 6 fixierten Produktverbund 5 gelöst. Die aus dem Produktverbund 5 gelösten Blechteile 2 fallen unter Schwerkraftwirkung auf eine unterhalb der Haltevorrichtung 6 angeordnete Produktablage. Als Produktablage ist in Figur 1 ein Palettenwagen 15 herkömmlicher Bauart vorgesehen.
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Damit die aus dem Produktverbund 5 gelösten Blechteile 2 auf dem Palettenwagen 15 geordnet abgelegt werden, wird eine Fallhöhe h der Blechteile 2 in Abhängigkeit von der Geometrie der aus dem Produktverbund 5 gelösten Blechteile 2 eingestellt. In dem dargestellten Beispielsfall wird die Einstellung der Fallhöhe h der Blechteile 2 in Abhängigkeit von der Dicke der Blechteile 2 vorgenommen.
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Zur Einstellung der Fallhöhe h der Blechteile 2 weist die maschinelle Vorrichtung 1 eine Abstands-Stellvorrichtung 16 auf.
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Die Abstands-Stellvorrichtung 16 umfasst zwei Druckluftbälge 17, die an einen mit einer Druckregelung 18 versehenen Kompressor 19 der Abstands-Stellvorrichtung 16 angeschlossen sind.
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Über die Druckluftbälge 17 ist die Haltevorrichtung 6 mit der Grundplatte 7 an einer Tragstruktur 20 der maschinellen Vorrichtung 1 in Schwerkraftrichtung abgestützt. Die Druckluftbälge 17 bilden Abstandhalter zwischen der Haltevorrichtung 6 und der Tragstruktur 20. Durch Beaufschlagung der Druckluftbälge 17 mit einem entsprechenden Druck werden die vertikale Abmessung der Druckluftbälge 17 und damit die vertikale Position der Haltevorrichtung 6 und die Fallhöhe h der als Teil des Produktverbunds 5 an der Haltevorrichtung 6 fixierten Blechteile 2 auf den gewünschten Wert eingestellt. Als Alternative zu den Druckluftbälgen 17 wären Federbälge herkömmlicher Bauart mit variabel einstellbaren vertikalen Abmessungen denkbar.
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Während der zum Lösen der Blechteile 2 aus dem Produktverbund 5 mittels des Schwingungserzeugers 13 erzeugten vertikalen Vibration der Haltevorrichtung 6 fungieren die Druckluftbälge 17 als in vertikaler Richtung elastische Feder-Dämpfer-Vorrichtungen zur Schwingungsisolierung der Tragstruktur 20 gegenüber der Haltevorrichtung 6. Durch die Druckluftbälge 17 wird eine Übertragung der vertikalen Schwingungen der Haltevorrichtung 6 auf die Tragstruktur 20 weitestgehend verhindert. Die Schwingungsisolierung der Tragstruktur 20 ist insofern von großer Bedeutung als die Tragstruktur 20 als Komponente einer übergeordneten Automatisierungseinheit der Laser-Schneidmaschine mit weiteren Komponenten der Automatisierungseinheit verbunden ist.
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Nach dem Lösen der Blechteile 2 aus dem Produktverbund 5 verbleibt das Restgitter 3 an der Haltevorrichtung 6. Mit der Haltevorrichtung 6 und dem daran gelagerten Restgitter 3 verfährt die Tragstruktur 20 in eine Position abseits des mit den Blechteilen 2 beladenen Palettenwagens 15. Dort wird das Restgitter 3 durch Öffnen der Greifer 8 auf einer hierfür vorgesehenen Restgitterpalette abgelegt.
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Der Palettenwagen 15 wird mittels eines Entladeroboters entladen. Aufgrund der geordneten Ablage der Blechteile 2 auf dem Palettenwagen 15 ist das zur Teileerkennung vorgesehene Kamerasystem des Entladeroboters ohne Weiteres in der Lage, die auf dem Palettenwagen 25 abgelegten Blechteile zu identifizieren. Der Entladeroboter kann daher die Blechteile 2 funktionssicher von dem Palettenwagen 15 übernehmen.
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Eine maschinelle Vorrichtung 30, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, unterscheidet sich von der maschinellen Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 durch die technischen Vorkehrungen zur variablen Einstellung der Fallhöhe h der Blechteile 2 und zur Schwingungsentkopplung der Haltevorrichtung 6 von der Tragstruktur 20.
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Zur variablen Einstellung der Fallhöhe h der Blechteile 2 weist die maschinelle Vorrichtung 30 als Abstands-Stellvorrichtung einen an der Tragstruktur 20 befestigten Seilzug 31 auf. Mittels eines gesteuerten Antriebs 32 des Seilzugs 31 wird über die Tragstruktur 20 die Separiereinheit 14 mit dem Schwingungserzeuger 13 und der Haltevorrichtung 6 mit dem daran fixierten Produktverbund 5 in vertikaler Richtung gegenüber der Oberseite des Palettenwagens 15 derart positioniert, dass sich für die Fallhöhe h der Blechteile 2 der gewünschte Betrag ergibt. Anstelle des Seilzugs 31 ist auch ein entsprechender Kettenzug denkbar.
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Zur schwingungsmäßigen Entkopplung der mittels des Schwingungserzeugers 13 in vertikale Schwingungen versetzten Haltevorrichtung 6 von der Tragstruktur 20 der maschinelle Vorrichtung 30 sind in vertikaler Richtung elastische Feder-Dämpfer-Vorrichtungen mit Spiralfedern 33 vorgesehen.
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An einer in Figur 3 gezeigten maschinellen Vorrichtung 40 erfolgt die variable Einstellung der Fallhöhe h der Blechteile 2 mittels eines höhenverstellbaren Auflagetischs 41. Eine palettenartige Tischplatte 42 ist als Produktablage für die Blechteile 2 des Produktverbunds 5 vorgesehen. Der vertikale Abstand der Tischplatte 42 von dem mittels der Haltevorrichtung 6 fixierten Produktverbund 5 wird mittels einer als Abstands-Stellvorrichtung vorgesehenen gesteuerten Höhen-Verstellvorrichtung 43 in Abhängigkeit von der Dicke des trennend bearbeiteten Blechs und der Blechteile 2 auf einen Wert eingestellt, bei dem eine geordnete Ablage der von dem Restgitter 3 gelösten Blechteile 2 auf der Tischplatte 42 gewährleistet ist.
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Zur Schwingungsisolierung der Tragstruktur 20 gegenüber der Haltevorrichtung 6 ist in Figur 3 eine in vertikaler Richtung elastische Feder-Dämpfer-Vorrichtung mit Federbälgen 44 vorgesehen.
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Zur Einstellung der Fallhöhe h der Blechteile 2 werden die Federbälge 44 in Figur 3 nicht genutzt. Es ist jedoch denkbar, den in Figur 3 dargestellten höhenverstellbaren Auflagetisch 41 zu kombinieren mit einer Abstands-Stellvorrichtung 16 gemäß Figur 1 oder mit einer Abstands-Stellvorrichtung 31 gemäß Figur 2. In diesem Fall kann zur Einstellung der optimalen Fallhöhe h der Blechteile 2 sowohl die vertikale Position der Haltevorrichtung 6 als auch die vertikale Position der Tischplatte 42 des Auflagetischs 41 entsprechend eingestellt werden.