DE3148652A1

DE3148652A1 - Automatische anlage zum gesenkschmieden und entgraten von metallteilen

Info

Publication number: DE3148652A1
Application number: DE19813148652
Authority: DE
Inventors: Giovanni Dr.-Ing. Torino Pontini
Original assignee: Teksid SpA
Current assignee: Teksid SpA
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1982-09-16
Also published as: FR2497129B1; GB2090174B; IT8069005A0; GB2090174A; FR2497129A1; US4449390A; IT1129497B

Description

3U8652

Es ist bekannt, daß das Verfahren zum Gesenkschmieden von Metallteilen mit mechanischen Pressen von Hand vorgenommen wird. Die Bedienungsperson der Presse entnimmt mit einer Zange den vom Ofen kommenden und auf einer geeigneten Temperatur (1200° - 125O⁰C) erwärmten Metallblock, legt ihn gegenüber dem festen Gesenkteil in den Bereich der ersten Gesenkstation und betätigt dann die Presse zum Vorformen des Teiles. Anschließend hebt sich der Stößel der Presse und dieselbe Bedienungsperson greift den Vorformling mit einer geeigneten Zange und führt ihn zur zweiten Gesenkstation. Danach wird das gleiche Schließverfahren der Presse wiederholt. Das endgültige Formen des Teiles erfolgt in der Regel in einer dritten und letzten Gesenkstation.

Beim dritten öffnen der Presse wird das Teil von Hand entnommen und durch einen Förderer zur Abgratstation geführt. Alle drei Pressenbetätigungen, und zwar am Ende eines jeden Pressvorganges, führt die Bedienungsperson mittels eines Fußhebels durch, der eine Vorrichtung mit einem oder mehreren Blasrohren in Gang setzt, die das Gesenk mit einem Wasser- und Graphitgemisch zum Reinigen, Schmieren und teilweisen Abkühlen desselben bespült.

Danach beginnt ein neuer Arbeitsvorgang. Der Arbeitsvorgang von Hand weist folgende Nachteile auf:

- die durch die Temperatur des Werkstückes erzeugte Wärme, die bis zur Bedienungsperson abstrahlt , auch wenn diese bei dem durch die Länge der Zangen'erlaubten Abstand arbeitet,

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- die Erschütterungen, denen die Bedienungsperson ausgesetzt ist,

- die mühsame Arbeit der Bedienungsperson und die entsprechenden Ergonomieprobleme, auch in bezug auf die besondere Arbeitsumgebung,

- die bei der Arbeit entstehenden Geräusche, die die Bedienungsperson stören,

- die Umweltverschmutzung, die durch den Schlackenstaub und die bei der Verdampfung der Gesenkreinigungsflüssigkeit entstehenden Dünste verursacht wird,

- die dem System mit den verschiedenen Betätigungen von Fußhebeln und mit der Handhabung des Werkstückes innewohnende Gefahr.

Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer vollautomatischen Gesenkschmiedeanlage, bei der die sich wiederholenden Vorgänge durch Roboter vorgenommen werden, die eine Inanspruchnahme des Menschen vollständig ausschalten, mit Ausnahme eines Facharbeiters, der ein elektronisches Steuerwerk überwacht, aus dem die zum automatischen Ablauf der Arbeit erforderliehen Impulse stammen.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe besteht ein Merkmal der erfindungsgemäßen automatischen Anlage darin, daß die verschiedenen Stufen des Arbeitsvorganges durch mechanische Einheiten durchgeführt werden, die von zweckmäßig programmierten elektronischen Mikroprozessoren gesteuert werden.

Insbesondere ist die erfindungsgemäße automatische Anlage dadurch gekennzeichnet, daß die Presse durch vier Roboter

bedient wird, die sich je an einer Seite der Maschine befinden und sequentiell arbeiten, um sämtliche Arbeiten durchzuführen, die beim heutigen Stand der Technik von Menschen verrichtet werden.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß zwei nebeneinander angeordnete Roboter operativ sind, synchron arbeiten, in gegenseitiger Abhängigkeit stehen und für die Überführung des Werkstücks von der einen zur anderen der Stationen sorgen, durch die der Gesenkschmiedevorgang ausgeführt wird; das andere Roboterpaar ist gegenüber dem ersten Paar um 90° in Verriegelung versetzt und so programmiert, daß der eine Roboter den aus dem Ofen kommenden Metallblock entnimmt und auf den festen Gesenkteil legt und der andere das gehobene Gesenkschmiedestück entnimmt und zwischen die Platten der Abgratmaschine legt, von der das entgratete Werkstück dann zur Warmbehandlung geführt wird. Letzterer Roboter entnimmt außerdem den Gratansatz und läßt ihn auf den Bandförderer fallen.

Ein weiteres Merkmal der Anlage besteht darin, daß die beiden Roboter, von denen der eine den Metallblock entnimmt und der andere das Gesenkschmiedestück zur Abgratmaschine führt, je mit einem Paar um 180° entgegengesetzter Arme versehen sind, deren Endzangen durch Druckluft ^zu einer abwechselnden Drehbewegung um 180° um die eigene Senkrechtachse angetrieben sind, während die beiden Bedienungsroboter, die für die Bearbeitungsstufen des Werkstückes sorgen, je mit nur einem Arm versehen sind, dessen Endzange abwechselnde Bewegungen auf die senkrechte Ebene durchführt. Sämtliche

Roboter sind in der Lage, fortschreitende Bewegungen programmierter Weite zu parallel zur senkrechten Stirnfläche der Presse verlaufenden Säulen mit waagerechter Achse durchzuführen. Außerdem ist die erfindungsgemäße Anlage dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Platte des Gesenkes, in deren einander gegenüberliegenden Flächen die Form des Werkstückes negativ herausgearbeitet ist, im Bereich der Achsen der Figuren, d.h. an den den Bedienungsrobotern zugewandten Seiten, symmetrisch nebeneinander angeordnete Aussparungen aufweisen, die da2U geeignet sind, die Enden der von den Roboterarmen getragenen Zangen aufzunehmen.

Ein weiteres Merkmal der Anlage besteht im Aufbau des Pressengestells, das an den vier Seiten offen ist, um den Zugang sowie die Bedienung der vier Roboter zu gestatten. Die Merkmale der erfindungsgemäßen automatischen Anlage werden nachstehend anhand der beiliegenden, schematischen Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Anlagenteile,

F i g. 2 eine Ansicht im Grundriß von oben des unteren Gesenkteils, der dem oberen Teil praktisch identisch ist,

F i g. 3 eine Ansicht im Querschnitt der in Fig. 2 dargestellten Teile, nach der Linie III-III von Fig. 2, und F i g. 4 eine Ansicht im Querschnitt in verkleinertem Maßstab des Pressengestells auf Gesenkhöhe.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage umfaßt ein Gestell 5 für einen Pressenstößel 5a. Das Gestell weist vier Säulen 34,

35,36,37 (Fig. 4) auf, die vier paarweise symmetrische Öffnungen 32,32a bzw. 33,33a begrenzen, die dazu geeignet sind, Zugang und Bewegung der Arme zweier Roboterpaare zu ermöglichen.

Das mit 23,26 bezeichnete Roboterpaar ist mit Einzelarmen 24 bzw. 27 versehen, die mit Zangen 24a,27a enden, die in der einen oder in der anderen Aussparung 2 9 oder 30 oder 31 weilen, wie nachstehend beschrieben. Die Roboter 23, 26 sind in beide Pfeilrichtungen auf zu waagerechten Achsen 25 bzw. 28 parallele Säulen schrittweise beweglich, während ihre Arme in beide Richtungen auf die senkrechte Ebene beweglich sind.

Die zu den Robotern 23,26 um 90° verschoben angeordneten Roboter 13,17 sind je mit einem Paar Arme 14,15 bzw. 18,19 versehen. Jeder dieser Roboter ist auf Säulen 16,20 mit waagerechten Achsen mit einer abwechselnden Drehbewegung um einen Bogen von 180° winkelförmig beweglich.

Außerdem sind die Arme.14,15 bzw. 18,19 der beiden Roboter 13,17 teleskopisch und lassen sich daher für die nachstehend beschriebenen Zwecke ausstrecken und zusammenschieben. An die eine Pressenseite, jenseits eines der winkelbeweglichen Roboter, und zwar im dargestellten Fall des Roboters 13, gelangen auf einen Förderer 12 in Taktfolge Blöckchen oder Knüppel A, die auf angemessener Temperatur erwärmt sind und durch die Rutsche 11 aus dem Induktionsofen 9 kommen, zu dem sie von einem geeigneten Förderer geführt worden waren.

In geeignetem Abstand vom Roboter 17 ist die Abgratpresse 6 aufgestellt, die mit einem zweiteiligen Gesenk 21 versehen ist, das durch die Arme 18,19 desselben Roboters 17 be-

dient wird.

Unter der Voraussetzung, daß die beiden Eoboterpaare so programmiert sind, daß sie die zum Arbeitsvorgang gehörenden Bearbeitungsstufen in einer bestimmten Reihenfolge durchführen, bewegen sich die Roboter 23,26 synchron und führen die gleichen Bewegungen und Arbeiten sozusagen in spiegelbildlicher Weise aus.

Die beiden Roboter 13,17 erfüllen, wie bereits erwähnt, folgende Aufgaben: der Roboter 13 entnimmt den Knüppel A vom Förderer 12_; und legt ihn auf den Gesenkteil,8. Der Ro- . boter 17 entnimmt das aus der letzten Gesenkstation herauskommende Werkstück und legt es zwischen die Teile 21 der Abgratpresse 6. Die Arme 14,15 des Roboters 13 und die Arme 18,19 des Roboters 17 sind daher an hydraulischen und/oder pneumaischen Vorrichtungen angeschlossen, die sie teleskopartig betätigen.

Unter der weiteren Voraussetzung, daß sämtliche kinematischen Teile der Anlage mit automatisch ansprechenden Kontroll- und Sicherheitsvorrichtungen verbunden sind, die den Arbeitsvorgang in jeder Stufe im Fall irgendwelcher Störungen unterbrechen können, ist die Arbeitsweise der Anlage folgende: Vom Ofen 9 gelangt der Knüppel A auf den Kettenförderer 12, der mit Anwesenheits- und Temperaturfühlern bezüglich des ■ " Werkstückes A versehen ist, das - wenn seine Temperatur richtig ist - an einen Anschlag hält, der dagegen nicht tätig wird, wenn die Werkstücktemperatur nicht der vorgesehenen Höhe entspricht oder im Falle irgendwelcher unvorhergesehenen Not-• Betriebszustände im restlichen Anlageteil. In diesem Fall wird

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der Knüppel A abgeworfen.

Bei normalem Arbeitsablauf erhält die Endzange des Armes 14 oder 15, die in offener Stellung über dem Knüppel A gehoben ist, einen Folgebefehl, so daß der gemeinsame Halter der beiden Arme 14,15 gesenkt wird und die Zange sequentiell sich um den Knüppel A schließt, ihn festklemmt und hebt. Der Roboter 13 dreht um 180° und bringt den Knülle A vor die Öffnung 33 der Presse. Gleichzeitig drücken der Druckluftzylinder die Arme 14 und der Hydraulikzylinder den Roboter 13 in das Innere der öffnung 33, bis sich der Knüppel A im Bereich der Lage 2 9 {Fig. 1) am Gesenkteil 8 befindet, wo der Knüppel abgelegt wird. Sobald die Endzange des Armes 14 das Werkstück A losläßt, hebt sich der Arm und zieht sich zusammen mit dem Roboter 13 zurück. Der Arm 15, der sich inzwischen in die vorherige Lage des Armes 14 gebracht hat, wenn er den Befehl erhält, wiederholt die für den Arm 14 beschriebenen Stufen der Reihe nach. Die Winkelbewegung um 180° des Roboters 13 ist abwechselnd, so daß seine Winkelbewegungen - und ähnlich diejenigen des Roboters 17 -· immter aktiven Arbeitsstufen entsprechen.

Die Zangen 24 und 27a der Roboter 23, 26 liegen während dieser Stufe offen in den symmetrisch entgegengesetzten Aussparungen 29 der beiden Gesenkteile (Fig. 1 bis 3).

Der Rückzug des Armes 14 oder 15 betätigt den Abstieg des Stößels 5a der Presse 5 zusammen mit dem beweglichen Gesenkoberteil 7, der die 1. Stufe des Gesenkschmiedevorganges durchführt und dabei den Knüppel A quetscht (Fig. 2 - Al) . Bekanntlich ist das Volumen des Knüppels A zweckmäßig, grosser als das Volumen der Hohlräume des geschlossenen Gesenkes,

um ein Werkstück zu erzeugen, dessen ümfangs.grat 38 aus der Form selbst ausquillt und zwischen die offenen Enden der Zangen 24a,27a eindringt (Fig. 2). In automatischer Folge hebt sich der Stößel 5a, die Zangen 24a,27a schließen sich um den Grat 38, während die Arme 24, 27 eine senkrechte Hubbewegung vollführen und - in rascher Folge - die beiden Roboter 23, 26 einen so großen Schritt machen, daß das halbfertige Werkstück Al in den Bereich der zweiten Station gebracht wird.

Nach Erreichen dieser Lage werden die Arme der Roboter 23, 26 gesenkt, so daß ihre Endzangen in den Hohlraum 30 des Gesenkteils 8 eindringen; anschließend öffnen sich die Zangen 24a, 27a automatisch, während der Stößel 5a den zweiten Aufwärtshub vollführt. Wenn der Stößel 5a automatisch wieder aufsteigt, wiederholen die Roboter 23, 26 mit den entsprechenden Armen den bereits beschriebenen Vorgang, so daß das halbfertige Werkstück in die in Fig. 2 mit A3 bezeichnete Lage gebracht wird.

Jetzt vollführt der Pressenstößel· 5a den dritten und letzten Abwärtshub, der einen Gesenkschmiedevorgang beendet. Wenn der Stößel wieder aufsteigt, heben sich die Zangen 24a, 27a zusammen mit dem Werkstück A3, das sie festhalten. Die Auswerfer 39 lösen das Werkstück von der Gesenkform los.

Am Ende dieser Arbeitsstufe streckt der Arm 18 bzw. 19 des Roboters 17, der vor der Öffnung 33a (Fig. 4) weilt, seine Endzange teleskopartig vor, bis sie den ümfangsgrat 38 des Werkstückes A3 ergreift. Die Zangen 24a,27a öffnen sich sequentiell , während der Arm 18 bzw. 19 des Roboters 17 zurückgeht und der Roboter sich in Richtung der Abgratpresse 5

bewegt, wobei er so viel Raum frei läßt, daß der Arm, der das Gesenkschmiedestück hält, eine Winkelbewegung um 180° vollführen und das Werkstück zwischen die Platten 21 der Presse legen kann. Anschließend öffnen sich die Endzangen des betreffenden Armes und der Stößel der Presse 6 wird gesenkt, um das Gesenkschmiedestück zu entgraten.

Das Gesenkschmiedestück wird durch eine übertragungseinrichtung, die vom Stößel der Presse 6 gesteuert wird, automatisch in einen Behälter entladen. Nun hebt sich der Stößel der Presse 6, während die Endzange des Armes 18 bzw. 19 sich um den vom Werkstück abgeschnittenen Grat schließt, zurückgeht und - sobald sie senkrecht in den Bereich des Förderers 22 gelangt - den Grat frei läßt, der abtransportiert wird. Der beschriebene, vollautomatische Arbeitsvorgang findet in einer sehr kurzen Zeitspanne von etwa 6" (sechs Sekunden) statt.

Sämtliche Arbeitsstufen, einschließlich der sequentiellen Bewegung der verschiedenen Elemente, sind gegenseitig abhängig und durch einen oder mehrere Mikroprozessoren gesteuert, die - wenn sie mehrere an der Zahl sind - ebenfalls so programmiert sind, daß sie synchron zusammenarbeiten.

Die Bewegungen aller kinematischen Elemente der Anlage werden durch Näherungssensoren kontrolliert, die den Befehl zur folgenden kinematischen Stufe nur dann geben, wenn die vorhergehende Stufe richtig durchgeführt wurde. Jede eventuelle Funktionsstörung verursacht eine sofortige Unterbrechung des Arbeitsvorganges. Insbesondere hinsichtlich der Roboter 13,17, die die entsprechenden Arme rasch aus dem Bereich der Presse 5 zurückziehen können, sind die Sensoren so programmiert,

daß sie den Befehl zum Arbeitshub erst dann geben, nachdem der Rückzug erfolgt ist.

Auch die Arme der Roboter 23, 26 - die als operative Roboter bezeichnet werden können, weil sie für die wiederholte, schrittweise Überführung des Werkstückes sorgen - sind mit Rohrleitungen zum Zuführen des Schmiermittels und zum Waschen der Gesenkhohlräume versehen. Die Arbeit dieser Rohrleitungen kann sowohl automatisch als auch durch eine Bedienungsperson eingeschaltet oder verlängert werden, die durch eine Fernsteuerung den automatischen Arbeitsablauf der Anlage zeitweilig unterbrechen kann.

Leerseite

Claims

Ό I PL.-I NG. J. RICHTER P Ά t"e n"t A Nw A L T Z

DIPL.-1NG. F. WERDERMANN

ZÜGEL VERTRETER BEIM EPA ■ PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO · MANDATAIRES AGREiP i'PFi L¹OEB

2OOO HAMBURG 36 8.12.1981 NEUER WALL 1O

φ (O 4O) 34· OO 45/34· OO 56

TELESRAMME: INVENTIUS HAMBURG

TELEX S163 5S1 INTU D

UNSER ZEICHEN/OUR FILE 4680—1—81619

Anmelder:

TEKSID S.p.A., Turin /Italien

Titel:

Automatische Anlage zum Gesenkschmieden und Entgraten von Metallteilen.

Patentansprüche

CIj Automatische Anlage zum Gesenkschmieden und Entgraten von Metallteilen, die eine Gesenkschmiedepresse (5) und eine Abgratpresse (6) sowie vier Roboter und Fördermittel (10,11, 12,22) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesenkschmiedepresse (5) von einem Gestell getragen wird, das aus vier Säulen (34,35,36,37) besteht, die an den Ecken eines Vierecks so angeordnet sind, daß zwei Paare symmetrischer und nebeneinander angeordneter Zugänge (32,32a und 33,33a) gebildet werden, wobei im Bereich jedes Zuganges ein Roboter (23,26 und 13,17) angeordnet ist, von denen das eine Paar (13,17) mit zwei um 180° entgegengesetzten waagerechten Armen und das andere Paar (23,26) mit einzelnen waagerechten

Armen (24,27) versehen ist, wobei sämtliche Arme der vier Roboter mit Endzangen versehen sind.
2. Automatische Anlage nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die beiden mit einzelnen Armen (24,27) versehenen Roboter (23,26) synchron und spiegelbildlich, schrittweise auf parallelen Säulenpaaren (25,28) mit waagerechter Achse beweglich sind, während ihre Arme auf senkrechter Ebene synchron und abwechselnd bewegbar sind. 10
3. Automatische"Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endzangen (24a,27a) der Arme (24,27) der beiden Roboter (23,26) in der niedrigsten Lage der Arme nicht rückführbar sind, sondern in Aussparungen (29,30,31) aufgenommen werden, die in den entgegengesetzten Seiten der beiden Gesenkteile (5a) der Presse vorgesehen sind, und entgegengesetzte Stellen des Flansches bzw. Grates (28) des Werkstückes (Al) festklemmen, um es zu heben und der Reihe nach von der ersten bis zur letzten Gesenkschmiedestation (Al, A2, A3..) zu führen.
4. Automatische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. beiden Roboter (13,17), die je mit einem Paar von Armen (14,15 und 18,19) versehen sind, abwechselnde Winkelbewegungen um 180° um die eigene Vertikalachse durchführen, um zu erreichen, daß jeder Winkelbewegung eine Arbeitsstufe des einen oder des anderen Armes entspricht.