WO2001087512A1

WO2001087512A1 - Transfereinrichtung und verfahren zur steuerung einer transfereinrichtung

Info

Publication number: WO2001087512A1
Application number: PCT/EP2000/006910
Authority: WO
Inventors: Hermann Hagel
Original assignee: Hermann Hagel
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2001-11-22
Also published as: ATE278488T1; DE10023241C2; EP1280622B1; DE10023241A1; CA2414728A1; EP1280622A1; DE50008163D1; CA2414728C; US6826944B1

Abstract

Eine Transfereinrichtung weist einen Greifer, vorzugsweise eine Greiferschiene (12), zum Greifen und Anheben zumindest eines Werkstücks, einen Hebeantrieb (26) zum Anheben des Greifers, einen Schliessantrieb (20) zum Verfahren des Greifers (12) in seitlicher Richtung, und eine Steuerung auf und zeichnet sich dadurch aus, dass beide Antriebe (20, 26) feststehend angebracht sind und jeweils ständig und ausschliesslich gelenkig mit den zu bewegenden Elementen (16, 14) in Eingriff sind. Bei einem Verfahren zur Steuerung einer Transfereinrichtung wird zumindest einer der beiden Antriebe während der durch den jeweils anderen Antrieb bewirkten Bewegung derart bahngesteuert, dass das durch den einen Antrieb bewegte Element in der Bewegungsrichtung des einen Antriebs bezüglich der Umgebung ortsfest bleibt.

Description

Transfereinrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Transfereinrichtung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Transfereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Steuerung einer Transfereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Insbesondere für die Massenfertigung von Stanz- oder Pressteilen ist es bekannt, mehrstufige Pressen zu verwenden, bei denen ein Werkstück der Reihe nach durch einzelne Stationen der Presse bewegt wird, an denen eine bestimmte Bearbeitung erfolgt. Durch sogenannte Transfereinrichtungen werden während des Öffnungshubes der Presse die Werkstücke an sämtlichen Stationen der' Presse ergriffen, angehoben und um jeweils eine Station weiter transportiert. Dementsprechend ist es für eine Transfereinrichtung erforderlich, eine Bewegung der Werkstücke in drei üblicherweise aufeinander senkrechten Bewegungsrichtungen auszuführen. Ausgehend von einer geöffneten Stellung, in der sich die Transfereinrichtung befindet, wenn der Pressenhub gerade beendet ist, muss die Transfereinrichtung schließen. Dies bedeutet üblicherweise, dass von beiden Seiten der Werkstücke her sogenannte Greiferschienen, die sich in Werkstück- Durchlaufrichtung erstrecken, zu den Werkstücken bewegt werden, und Eingriffsfinger, die üblicherweise an den Greiferschienen vorgesehen sind, die Werkstücke ergreifen. Nachfolgend werden die Greiferschienen und damit die Werkstücke angehoben, um sie von den Bearbeitungswerkzeugen außer Eingriff zu bringen. Daraufhin erfolgt der Vorschub sämtlicher Werkstücke in der Durchlaufrichtung der Presse. Sobald sämtliche Werkstücke die jeweils nächste Bearbeitungsstation erreicht haben, werden die Greiferschienen und damit die Werkstücke abgesenkt . Schließlich öffnen die Greiferschienen und kehren durch eine Bewegung entgegen der Vorschubrichtung zu ihrer Ausgangsposition zurück, so dass nach Beendigung des Pressenhubes ein erneuter Weitertransport sämtlicher Werkstücke erfolgen kann.

Stand der Technik

Die US 5 307 666 offenbart eine Transfereinrichtung, bei der eine Bewegung mit lediglich zwei Achsen erfolgt. Die Werkstücke werden durch eine Aufeinanderzu-Bewegung der Greiferschienen ergriffen und durch eine Bewegung in Vorschubrichtung zur nächsten Station bewegt. Ein Anheben ist nicht vorgesehen.

Gemäß der US 5,586,464 werden die Werkstücke zusätzlich angehoben, wobei sowohl die Schließ- als auch Hebebewegung der Greiferschienen durch einen gemeinsamen Antrieb und mit Hilfe eines Nockenmechanismus bewerkstelligt werden.

Gemäß der US 5,423,202 erfolgt das Schließen und Anheben der Greiferschienen durch getrennte Antriebe. Jedoch befindet sich der Antrieb für das Schließen der Greiferschienen auf demjenigen Bauteil, das durch den Hebeantrieb angehoben wird. Dies hat den Nachteil, dass der Hebeantrieb vergleichsweise groß ausgelegt werden muss. Ferner werden die elektrischen Kabel und dergleichen, die zu dem Schließantrieb führen, während jeder Hebebewegung bewegt und unterliegen damit einem starken Verschleiß.

Diese Nachteile gelten in gleicher Weise für den Gegenstand der EP 0 701 872 AI, bei dem ebenfalls ein Hebeantrieb dafür vorgesehen ist, die Greiferschienen zusammen mit den Antrieben für die Schließbewegung anzuheben.

Gemäß der EP 0 849 015 A2 ist für die Bewegung in einer der beiden erforderlichen Richtungen eine Kugelrollspindel vorgesehen. Eine derartige Kugelrollspindel ist zum einen im Betrieb sehr geräuschintensiv. Zum anderen sind für die Drehung der Kugelspindel hohe Antriebsgeschwindigkeiten erforderlich, was eine aufwendige Gestaltung des Antriebs erfordert .

Diese Nachteile gelten ebenso für die Anordnung gemäß der DE 197 21 613 AI, bei der die Greiferschiene über Parallellenker gelagert ist, die auf einem Schlitten drehbar angebracht sind. Durch einen weiteren Schlitten mit einem Hebel, der auf einen der Parallellenker wirkt, wird über eine Mutter, die mit dem weiteren Schlitten verbunden ist, mittels der Drehung einer Spindel ein Anheben der Greiferschienen bewirkt. Die zuletzt genannte Druckschrift offenbart einen Transfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transfereinrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Transfereinrichtung zu schaffen, bei denen der Aufbau der Transfereinrichtung und insbesondere der erforderlichen Antriebe besonders einfach gestaltet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Transfereinrichtung nach dem Patentanspruch 1. Demzufolge ist zum einen ein Hebeantrieb zum Anheben der Greiferschiene, die allgemein als Greifer bezeichnet ist, vorgesehen. Zum anderen weist die erfindungsgemäße Transfereinrichtung einen Schließantrieb zum Verfahren des Greifers in seitlicher Richtung auf. Darüber hinaus ist eine Steuerung vorgesehen, die aufgrund der nachfolgend erläuterten, erfindungsgemäßen Verbindung der beiden Antriebe mit den jeweils zu bewegenden Elementen erforderlich ist.

Erfindungsgemäß sind nämlich beide Antriebe feststehend angebracht, so dass keiner der beiden Motoren so ausgelegt werden muss, dass er neben den zu bewegenden Teilen auch den jeweils anderen Antrieb bewegen muss. Insbesondere ist für den Hebeantrieb nicht erforderlich, dass er unter anderem den Schließantrieb anheben muss. Folglich können die Antriebe vergleichsweise klein und kompakt ausgelegt werden, was eine erste Vereinfachung der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung und eine Verringerung der Herstellungskosten bedeutet. Darüber hinaus hat dieser Aufbau den Vorteil, dass elektrische Kabel und dergleichen, die zu den Antrieben führen, während des gewöhnlichen Betriebs nicht bewegt werden müssen, so dass sie nicht übermäßig verschleißfest ausgeführt werden müssen, was eine weitere Kosteneinsparung bedeutet.

Wie vorangehend ausgeführt wurde, ist es bei feststehenden Antrieben denkbar, dass der Eingriff mit den zu bewegenden Elementen über Kugelrollspindeln erfolgt, die jedoch bestimmte Nachteile aufweisen. Ferner ist es bekannt, die Übertragung der Drehbewegung eines Elektromotors in die translatorische Bewegung der Greiferschiene über Zahnstangen- und Zahnriemen zu realisieren. Derartige Riemen benötigen jedoch einen äußerst großen Querschnitt, damit sie keiner zu starken Dehnung bei Belastung unterliegen. Dies ist für eine ausreichend präzise Bewegung, ohne Gefahr von Schwingungen und dergleichen, erforderlich. Schließlich wäre es denkbar, den Hebeantrieb mittels eines Elements, das verschiebbar an einem Antriebselement des Motors vorgesehen ist, mit dem zu bewegenden Teil zu verbinden. In diesem Fall bleibt der Hebeantrieb auch während der Öffnungs- und Schließbewegung mit dem anzuhebenden Element in Eingriff. Auch eine derartige Konstruktion ist jedoch vergleichsweise komplex.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die beiden Antriebe ständig ausschließlich gelenkig mit den zu bewegenden Elementen in Eingriff sind. Es ist also keine zusätzliche Kugelrollspindel wie gemäß der DE 197 21 613 AI vorgesehen. Vielmehr wird gemäß der Erfindung die Übertragung der Drehbewegung des Motors in eine translatorische Bewegung der zu bewegenden Elemente dadurch realisiert, dass ein vergleichsweise einfacher Hebel- und Laschenmechanismus vorgesehen ist, dessen Elemente ausschließlich gelenkig miteinander verbunden sind. Durch geeignete Führung der zu bewegenden Bauteile wird die erforderliche translatorische Bewegung realisiert. Die beschriebene ausschließlich gelenkige Anbindung des jeweiligen Antriebs an das zu bewegende Element ist vergleichsweise einfach zu realisieren und trägt weiter zur Vereinfachung der Konstruktion bei.

Es ist zu erwähnen, dass angesichts der beschriebenen Verbindung zwischen den beiden Antriebsmotoren und den zu bewegenden Elementen ein Ausgleich dahingehend erfolgen muss, dass sich die Greiferschiene beispielsweise nicht absenkt, wenn sie geöffnet wird. Aufgrund der Tatsache, dass ein beispielsweise vertikal anhebbar in einen Verfahrwagen geführter Stößel, der die Hebebewegung der Greiferschiene realisiert, sich beim Öffnen der Greiferschiene im abgesenkten Zustand befindet, und aufgrund des Umstandes, dass der Stößel mit dem Hebemotor ständig gelenkig in Eingriff ist, wird der Stößel bezüglich seines Antriebs beim Öffnen der Greiferschiene derart bewegt, dass die Verbindungslasche einen Abschnitt einer Kreisbahn beschreibt, so dass sich ihr vorderes Ende absenkt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Steuerung kann in diesem Fall der Hebeantrieb mittels einer Bahnsteuerung derart betrieben werden, dass er die eigentlich auftretende Absenkbewegung des Stößels ausgleicht, den Stößel mit anderen Worten bezüglich des Verfahrwagens ein wenig anhebt, so dass die Greiferschiene, wie gewünscht, auf dem gleichen horizontalen Niveau bleibt. Folglich kann durch die Erfindung eine vergleichsweise einfach aufgebaute Transfereinrichtung realisiert werden, die gleichzeitig den Anforderungen gerecht wird. Im Übrigen kann der Grundgedanke der Erfindung darin gesehen werden, dass durch die vorangehend erläuterte Nachführung des einen Antriebs während der Bewegung des Greifers in der Bewegungsrichtung des anderen Antriebs eine feststehende Anbringung beider Antriebe ermöglicht wird. Die Übertragung der Bewegung des jeweiligen Antriebs zu dem zu bewegenden Element kann dabei auch in anderer Weise als oben ausgeführt bewerkstelligt werden.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Grundsätzlich ist die Art der Anbringung des Greifers bezüglich einer ortsfesten Basis beliebig. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, den Greifer in vertikaler Richtung anhebbar in einem seitlich verfahrbaren Verfahrwagen zu lagern. In diesem Fall ergibt sich beim Öffnen die oben geschilderte Ausgleichsbewegung.

Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung bietet es nennenswerte Vorteile, wenn der Greifer bezüglich einer ortsfesten Basis federnd gelagert ist. Diese federnde Lagerung kann grundsätzlich unmittelbar an der Greiferschiene vorgesehen sein. Die federnde Lagerung kann jedoch auch zwischen einem ortsfesten Element, auf dem der Verfahrwagen geführt ist, und einer ortsfesten Basis erfolgen. Beispielsweise kann ein sogenannter Verstellwagen, der im gewöhnlichen Betrieb feststehend ist und auf dem der Verfahrwagen geführt ist, bezüglich der ortsfesten Basis federnd gelagert sein. Die federnde Lagerung erfolgt bevorzugt mittels einer vorgespannten Feder. Diese Art der Lagerung bietet den Vorteil, dass im Falle einer Störung eine geringere Belastung der Antriebe auftritt. Die Steuerung des Schließantriebs ist nämlich üblicherweise derart vorgesehen, dass dieser bahngesteuert ist. Wenn es nunmehr aus irgendeinem Grund zu einer Kollision kommt, beispielsweise weil ein Werkstück in der Presse falsch positioniert wird, erfasst die Steuerung die Tatsache, dass sich der Schließmotor nicht auf der programmierten Bahn im Hinblick auf die Geschwindigkeit befindet, was auftritt, wenn die Greiferschiene mit irgendeinem Element kollidiert. Wenn der Schließmotor das vorgesehene "Fenster" seiner Geschwindigkeitsbahn verlässt, wird er üblicherweise unmittelbar abgebremst, was eine hohe Belastung für die beteiligten Bauteile bedeutet. Wenn jedoch, wie bevorzugt vorgesehen, die Greiferschiene federnd gelagert ist, kann der Schließmotor über einen gewissen Zeitraum auf der vorgesehenen Bahn bleiben, weil die federnde Lagerung gewissermaßen die aufgrund einer Kollision verhinderte Bewegung der Greiferschiene übernimmt. Durch geeignete Erfassungsmechanismen, die den Fachleuten geläufig sind, kann die Tatsache erfasst werden, dass der Schließmotor aufgrund der Arbeit "gegen" die Feder mehr Kraft als gewöhnlich benötigt, was einen Störfall anzeigt. In dieser Situation ist es jedoch nicht unbedingt erforderlich, den Motor abrupt auf Geschwindigkeit Null abzubremsen, sondern aufgrund der federnden Lagerung kann die Abbremsung etwas sanfter und schonender erfolgen. Es sei erwähnt, dass alternativ oder zusätzlich ein berührungsloser Endschalter vorgesehen sein kann, um bei Erreichen einer bestimmten Verschiebung der federnden Lagerung den Motor anzuhalten, was jedoch ebenfalls vergleichsweise schonend erfolgen kann.

Wie bereits erwähnt wurde, wird im Rahmen der Erfindung bevorzugt, dass der sogenannte Verfahrwagen verfahrbar auf einem Verstellwagen gelagert ist, der seinerseits verstellbar

den einen Antrieb bewegte Element in der Bewegungsrichtung des einen Antriebs bezüglich der Umgebung ortsfest bleibt. Für den Fall, dass der Stößel, über den die Hebebewegung des Greifers erfolgt, in dem Verfahrwagen gelagert ist, mittels dessen die Öffnungs- und Schließbewegung des Greifers realisiert wird, wird beispielsweise der Hebeantrieb beim Öffnen und Schließen derart bahngesteuert, dass die Höhenlage des Greifers unverändert bleibt. Es ist selbstverständlich ebenso denkbar, dass ein Hebeschlitten verfahrbar an einem ortsfesten Element gelagert ist, und ein seitlich verschiebbares Element in diesem Hebeschlitten gelagert ist. In diesem Fall müsste der Schließantrieb beim Anheben bahngesteuert derart nachgeführt werden, dass sich die seitliche Positionierung der Greifer nicht ändert, und die Werkstücke sicher in Eingriff bleiben. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird ermöglicht, dass die Antriebe feststehend angeordnet werden können, und dass sie beispielsweise über einen vergleichsweise einfachen Hebel- und Laschenmechanismus ausschließlich gelenkig mit den zu bewegenden Elementen in Eingriff sind. Folglich kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls eine besonders einfache Transfereinrichtung realisiert werden.

Der Grundgedanke der Erfindung kann folglich darin gesehen werden, zwei translatorische Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen durch unabhängig voneinander vorgesehene, feststehende Antriebe durchzuführen, wobei eine Bewegung in der zweiten Richtung immer dann unterbleibt, wenn eine Bewegung in der ersten Richtung erfolgt und umgekehrt . Dies wird, wie erläutert, durch das bahngesteuerte Nachführen des zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht zu betätigenden Antriebs erreicht .

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Entsprechend der vorangehend als bevorzugt beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, dass der Hebeantrieb derjenige Antrieb ist, der bei Betätigung des Schließantriebs zur Korrektur eines eigentlich erfolgenden Absenkens oder Anhebens bahngesteuert nachgeführt wird.

Entsprechend der vorangehend beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung, bei der eine federnde Lagerung des Greifers bezüglich der ortsfesten Basis vorgesehen ist, bietet es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Vorteile, wenn der Hebeantrieb einen Kraftmesssensor aufweist, der mit der Steuerung verbunden ist, und die Steuerung einen Störfall dann erfasst, wenn die gemessene Kraft einen Grenzwert übersteigt. Hierdurch kann, wie oben ausgeführt, mit vergleichsweise einfachen Mitteln ein Störfall zuverlässig erfasst und derart gehandhabt werden, dass ein Abbremsen der Antriebe in einer Art und Weise erfolgt, welche zu akzeptablen Belastungen der beteiligten Bauteile führt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines wesentlichen Abschnitts der erfinderischen Transfereinrichtung; und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Anordnung. Q

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