Lüthi, Rudolf (Neueneggerstrasse 15 Niederwangen, CH-3172, CH)
| 1. | Vorrichtung an einer Presse (13) zum schrittweisen Transport von Werkstücken (18) in einer Längsrichtung von einer Aufnahmestation durch mindestens eine Bearbeitungsstation der Presse mit Transportmitteln (4) für die Werkstücke, welche zyklisch und synchron mit der Bewegung der Presse in der Längsrichtung sowie zum Erfassen bzw. wieder Loslassen der Werkstücke in einer dazu senkrechten Querrichtung hinund herbewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Transportmittel in der Längsrichtung über einen mit der Bewegung des Presse lediglich synchronisierten Fremdantrieb (2024) erfolgt, wohingegen die Bewegung der Transportmittel zum Loslassen der Werkstücke in der Querrichtung durch direkte mechanische Kopplung von der Bewegung des Presse abgeleitet ist. |
| 2. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Transportmittel (4) zum Ergreifen der Werkstücke in der Querrichtung ebenfalls durch einen Fremdantrieb (16) erfolgt. |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Fremdantriebe einen Servomotor (23), einen Linearmotor, einen Hydraulikmotor, einen Hydraulikzylinder oder einen Pneumatikzylinder (16) umfassen. |
| 4. | Vorrichtung nach Anspruch 13, dass der Fremdantrieb zur Bewegung der Transportmittel in der Längsrichtundurch durch ein Signal (24) gesteuert ist, welches mittels eines Winkeldrehgebers von der Bewegung einer Excenterwelle der Presse abgeleitet ist. |
| 5. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Fremdantrieb bezüglich der Länge der von ihm erzwungenen Transportschritte in gewissen Grenzen ohne mechanische Veränderungen allein über seine Ansteuerung variierbar ist. |
| 6. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Transportmittel zum Loslassen der Werkstücke in der Querrichtung über ein mechanisches Kurvensystem (11,12) von der Bewegung des Pressenstössels (3) abgeleitet ist. |
| 7. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Tranportmittel Transportstangen (4) umfassen, welche sich in Längsrichtung zu beiden Seiten der Aufnahmesowie der mindestens einen Bearbeitungsstation erstrecken und welche vorzugsweise mit Greifern (5) für die Werkstücke besetzt sind. |
Derartige Vorrichtungen werden auch als Transfervorrichtungen bezeichnet.
Tranfervorrichtungen zeichnen sich gegenüber sogenannten Folgeverbundwerkzeugen dadurch aus, dass das in der Presse umzuformende Teil im Bereich der Aufnahmestation zunächst z. B. von einem Endlosstreifen z. B. durch Abschneiden oder Ausstanzen abgetrennt und anschliessend unabhängig von der Bewegung des Endlosstreifens und zumeist auch senkrecht zu dieser durch die mindestens eine Bearbeitungsstation der Presse transportiert wird.
Üblicherweise ist die Presse mit mehreren, hintereinandergeschalteten Bearbeitungsstationen bzw. Umformstufen versehen. Bei den Folgeverbundwerkzeugen wird das umzuformende Teil hingegen durch den eigenen Endlosstreifen, aus dem es stammt, von Umformstufe zu Umformstufe transportiert.
STAND DER TECHNIK Eine Transfervorrichtung der genannten Art mit einem Paar von Transportstangen als Transportmitteln für die Werkstücke ist z. B. bekannt aus der EP 0 490 821 1. Dort erfolgt der Antrieb der Transportstangen durch mechanische Kopplung mit bewegten Teilen der Presse und zwar in Längsrichtung durch Abnahme der Bewegung von der Excenterwelle der Presse über ein Getriebe und und in Querrichtung durch Abnahme der Bewegung vom Stössel der Presse mittels Steuerschienen, wodurch sich hohe Hubzahlen im Bereich 300 Takte pro Minute realisieren lassen. Für spezielle Anwendungen im Dosenbereich werde sogar bis zu 700 Takte pro Minute erreicht. Durch die mechanische Kopplung können auch Kollisionen des Pressenwerkzeugs mit den Transportmitteln weitestgehend verhindert werden.
Grundsätzlich ähnliche Vorrichtungen sind aus der EP 0 504 098 A1 und der EP 0 694 350 A1 bekannt, wobei hier den Transportstangen bzw. den Werkstücken noch eine vertikale Bewegung überlagert wird.
Daneben sind Transfervorrichtungen bekannt, bei denen der Antrieb der Transportmittel über einen oder mehrere Fremdantriebe unter Verwendung von Servomotoren, Hydraulik, Pneumatik, Linearmotoren, etc. bewirkt wird und welche in verschiedenster Weise signaltechnisch mit der Bewegung des Pressenstössels synchronisiert sind. Solche Fremdantriebe sind in der Regel billiger und auch flexibler einsetzbar als die vorerwähnten mechanischen Kopplungen, doch können mit ihnen nicht so hohe Hubzahlen erreicht werden.
Die Grenze liegt hier derzeit bei 50-150 Takten pro Minute. Auch besteht bei Ausfall eines Antriebs die Gefahr einer Kollision zwischen dem Pressenwerkzeug und den Transportmitteln mit meist zerstörerischen Folgen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Die Erfindung, wie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist, vereint die Vorteile der vorbekannten Lösungen unter weitgehender Vermeidung ihrer jeweiligen Nachteile. So verwendet die Erfindung einen Fremdantrieb nur für den Antrieb der Transportmittel in der Längsrichtung sowie ggf. auch in der Querrichtung zum Erfassen der Werkstücke, während sie für den Antrieb dieser Mittel in der Querrichtung während der Phase des Wieder-Loslassens der Werkstücke auf eine direkte mechanische Kopplung bzw. Zwangsführung mit der Bewegung der Presse und hier insbesondere direkt mit dem Pressenstössels setzt. Überraschend lassen sich mit dieser Antriebskombination Hubzahlen erreichen, die nicht durch den mindestens einen eingesetzten Fremdantrieb wesentlich begrenzt sind, sondern die annähernd denen entsprechen, die mit rein mechanischen Direktantrieben erreicht werden.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bezüglich eines Ausfalls von Antriebsmitteln für die Transportmittel allein diejenigen Antriebsmittel wirklich kritisch sind, welche die mit dem Loslassen der Werkstücke verbundene Querbewegung verursachen. Denn bei einem Versagen der mit dem Loslassen verbundenen Bewegung kommt es zwangsläufig zu einer Kollission zwischen den Transportmittel und dem Umformwerkzeug, was in der Regel dessen Beschädigung oder gar Zerstörung zur Folge hat.
Ein Ausfall des Längsantriebs ist diesbezüglich dagegen weniger kritisch, da die Transportmittel, solange der für das Wieder-Loslassen der Werkstücke verantwortliche Mechanismus funktioniert, nicht mit dem Umformwerkzeug kollidieren können. Es entsteht bei diesem Störfall ein Schaden allenfalls an einem oder einer begrenzten Anzahl von Werkstücken. Entsprechends gilt für den Querantrieb der Transportmittel, der das Erfassen der Werkstücke bewirkt.
Indem die Erfindung bezüglich des Querantriebs der Transportmittel zum Wieder-Loslassen der Werkstücke auf eine mechanische Kopplung mit der Bewegung der Presse setzt, vermeidet sie sicher die kritischen Störfälle, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung des in der Regel sehr teuren Umformwerkzeugs führen können. Indem die Erfindung andererseits in Bezug auf die übrigen Bewegungskomponenten und hier zumindest in bezug auf den Längsantrieb der Transportmittel einen Fremdantrieb einsetzt, nutzt sie in sinnvoller Weise ein erhebliches Sparpotential aus, da Fremdantriebe wie die der vorgenannten Art wesentlich kostengünstiger zu realisieren sind als die für die mechanische Kopplung der Längsbewegung der Transportmittel mit der Bewegung der Excenterwelle der Presse normalerweise eingesetzten Getriebe. Bei diesen handelt es sich um teuere Teile, unter anderem deshalb, weil sie zur Vermeidung von Schwingungen in sich sehr steif ausgebildet sein müssen. Wegen der von Pressentyp zu Pressentyp zum Teil stark variierenden Lage und Ausbilduna der Excenterwelle müssen diese Getriebe zudem an den jeweiligen Maschinentyp angepasst sein, was eine universelle, vom jeweiligen Maschinentyp unabhängige Ausbildung der Transfervorrichtung nicht gestattet. Sofern bei einer bestimmten Presse nur schon die Länge der Längsschritte verändert werden soll, muss das Getriebe für den Längsvorschub häufig komplett ausgetauscht werden. Mit einem Fremdantrieb der vorgenannten Art kann der Längsvorschub dagegen innerhalb gewisser Grenzen ohne mechanische Umbauten einfach durch Verändenung seiner Ansteuerung variiert und auf die jeweiligen Anforderungen flexibel eingestellt werden. Auch stellt hier die Anpassung an verschiedene Pressentypen kein Problem dar.
Die mechanische Kopplung der Transportmittel mit der Bewegung der Presse ausschliesslich zur Realisierung des für das Wieder-Loslassen der Werkstücke verantwortlichen Querantriebs der Transportmittel stellt andererseits keinen wesentlichen Aufwands-und Kostenfaktor dar, weil diese Kopplung in einfachster Weise z. B. direkt über Steuerschienen lösbar ist, die mit einer geeigneten Steuerkurve versehenen sind. Möglich ist dies wegen der in Querrichtung nur vergleichsweise kleinen Wege im Vergleich mit dem Hub des Pressenstössels, so dass die entsprechenden Steuerkurven eine nur geringe Steigung aufweisen müssen. In Längsrichtung, in der die bei jedem Takt zurückzulegenden Wege im Vergleich dazu um einen Faktor 4-5 grösser sind, ist eine derart einfache mechanische Kopplung nicht möglich, weshalb hier bisher stets auch die erwähnten aufwendigen Getriebe eingesetzt werden.
Wie bereits erwähnt, können mit der erfindungsgemässen Vorrichtung wesentlich höhere Hubzahlen gefahren werden kann, als mit Systemen, die sowohl für die Längs-als auch die Querbewegung Fremdantriebe einsetzen. Hubzahlen von bis zu 270 Takten pro Minute sind mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung schon erreicht worden. Die Hubzahl ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung damit nicht oder zumindest nicht wesentlich durch den oder die eingesetzten Fremdantriebe begrenzt. Dies beruht unter anderem darauf, dass die Transportmittel in Querrichtung stärker schwingungsempfinglich sind als in ihrer Längsrichtung.
Wegen der mechanischen Kopplung zwischen den Transportmitteln und dem oder den Umformwerkzeugen in der Querrichtung müssen in dieser Richtung jedoch nur minimalste Zwischenräume eingehalten werden. Auch müssen Schleppfehler, wie sie bei Fremdantrieben auftreten, nicht berücksichtig werden. Dadurch ergibt sich bei der Querbewegung praktisch kein Überschwingen und insgesamt ein sehr ruhiger, schwingungsarmer Lauf der Querbewegung der Transportmittel.
Gegenüber voll fremdgesteuerten Systemen erhöht sich durch die Erfindung auch die Prozess- Sicherheit, da der Fremdantrieb einer Achse wegfällt. Beim Einfahren eines neuen Werkzeugs kann durch einen Programmierfehler kein grösserer Schaden angerichtet werden.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
KURZE ERLAUTERUNG DER FIGUREN Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen : Fig. 1 eine Draufsicht auf den Tisch einer Presse mit einer Transfervorrichtung, Fig. 2 eine Stirnansicht der Presse mit Teilen der Transfervorrichtung, Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie III-III in Fig. 1 in grösserem Massstab, und Fig. 4 einen Teil des Längsantriebs der Transfervorrichtung.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG Die Figuren 1 und 2 zeigen mehr oder weniger schematisch einen Pressentisch 1, Führungs- säulen 2 und einen Pressenstössel 3. In üblicher Weise ist auf dem Tisch 1 der Unterteil und am Stössel 3 der Oberteil eines sogenannten Transferwerkzeuges mit mehreren hintereinandergeschalteten Bearbeitungs-bzw. Umformstationen befestigt. Dieses Werkzeug ist in der Zeichnung zur Vereinfachung nicht dargestellt. Als Transportmittel für die umzuformenden Werkstücke in Längsrichtung, durch die einzelnen Umformstationen befindet sich beidseitig des Werkzeuges je eine Transportstange 4 mit rein schematisch dargestellten Greifern 5 für die Werkstücke. Die Enden der Transportstangen sind mittels Befestigungswinkeln 6 auf Längsschlitten 7 montiert. Die Längsschlitten 7 (Figur 3) sind starr längs zweier paralleler Führungsstangen 8 geführt, die ihrerseits in einem Querschlitten 9 befestigt sind, der langes zweier paralleler Quer-Führungsstangen 10 geführt ist.
Die Querbewegung der Transportstangen 4 in Offnungsrichtung nach aussen wird gesteuert durch Steuerschienen 11, die am Pressenstössel 3 montiert sind und mit ihren aussen liegenden Steuerkurven 12 auf Steuerrollen 13 von Fortsätzen 14 der Schlittez 9 wirken. Auf die Fortsätze 14 wirken andererseits die Kolbenstangen 15 von pneumatischen Zylindern 16 in umgekehrter Richtung nach innen. Es wirkt damit stets ein zuvertässiger Anpressdruck in Schliessrichtung nach innen auf die Fortsätze 14, so dass die Steuerrollen 13 stets auch sicher an den Steuerkurven 12 der Steuerschienen 11 anliegen. Aus den Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, dass bei der Abwärtsbewegung der Steuerschienen 11 mit dem Pressenstössel 3 die Steuerrollen 13 und die damit verbundenen Teile, d. h. auch die Transportstangen 4, auswärtsgespreizt werden, so dass ein zwischen zwei gegenüberliegenden Haltem 5 geklemmtes Werkstück 17 freigegeben wird. Die Halter 5 werden dabei auch aus dem Bereich der oberen und unteren Werkzeugteile der Presse seitlich entfernt, so dass sich das Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken in allen Stationen schliessen kann.
In Figur 1 ist angedeutet, dass in einer Stanz-und Aufnahmestation Werkstücke wie z. B.
Rohlinge 18 aus einem querdurchlaufenden Band 19 ausgestanzt und von den äussersten Greifern der Transportstangen 4 übernommen werden. In aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen werden die Werkstücke 18 schrittweise nach links verschoben und somit nacheinander den einzelnen Umformstationen des Transferwerkzeugs zugeführt. Nach einer gewissen Anlaufzeit sind sämtliche Umformstationen mit je einem Werkstück 18 belegt. Pro Arbeitszyklus führen die Transportstangen 4 eine geschlossene rechteckige Bewegung aus, indem sie in einem ersten Takt eine Anzahl erfasster Rohlinge zur nächstfo ! genden Umformstation des Transferwerkzeugs vorschieben, in einem zweiten Takt seitlich nach aussen von dem Werkstücken und aus dem Überdeckungsbereich mit dem Werkzeug entfernt werden, in einem dritten Takt in Längsrichtung wieder zurückgeführt und in einem vierten Takt zum Erfassen der Werkstücke wieder nach innen zum Werkzeug hin bewegt werden.
Der Längsantrieb der Transportstangen 4 umfasst zwei Blattfedern 20, die mit ihren rechten Enden an der Innenseite der Längsschlitten 7 befestigt sind und die, wie in Figur 4 angedeutet, den Querbewegungen der Transportstangen 4 folgen können. An ihrem linken Ende sind die beiden Blattfedern 20 mit einem in Längsrichtung hin-und her bewegbaren Führungsschlitten 21 verbunden, der von einem elektrischen Servomotor 23 über einen Zahnriemen 22 angetrieben wird. Der Servomotor 23 ist mit einem Steuersignal 24 beaufschlagt, das mit einem nicht dargestellten Winkeldrehgeber von der Bewegung der Excenterwelle der Presse und abgeleitet ist.
Anstelle des Servomotors 23 könnte ebensogut ein Hydraulikmotor oder ein Linearmotor eingesetzt werden. Schliesslich könnten statt eines Motors und dem Zahnriemen 22 auch einfach ein Pneumatik-oder einen Hydraulikzylinder eingesetzt werden.
Next Patent: DRIVE MECHANISM FOR VIBRATORY CONVEYOR SYSTEM