DE3245317C2 - - Google Patents

Description

Erfindung bezieht sich auf einen Hubbalkenmanipu­ lator für Gesenkschmiedepressen u.dgl., der im Oberbe­ griff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Einen Hubbalkenmanipulator der vorstehend beschriebenen Art ist durch die DE-PS 31 16 752 bekannt. Hierbei ist ein Steuerungsgehäuse mit einer angetriebenen Achse vorgesehen, die mit Kurvenpaaren für den Transportvor­ gang, nämlich Heben und Senken, Durchführen des Bewe­ gungsschrittes und den Rücklauf der Greifer mit zuge­ hörigem Gestänge, ausgerüstet ist. Das Gestänge des Kurvenpaares für den Rückzug wirkt auf einen Hydraulik­ zylinder, der mit einem weiteren Hydraulikzylinder für die Vor- und Rückbewegung des Greiferträgers hydrau­ lisch gekoppelt ist. Dadurch ergibt sich ein Zwanglauf für die Bewegung des Hubbalkens in den drei Achsen. Bei der kurvengesteuerten Ausbildung der Hubbalkenautomatik lassen sich Veränderungen bei dem Transportwerg nur durch Einsatz anderer Kurvenscheiben erreichen.

Werkstückmanipulatoren mit Bewegungen in drei zueinan­ der senkrechten Richtungen sind in verschiedenen Aus­ führungen bekannt Technische Rundschau 8. Januar 1974/9,10; Prospekt 1980 UVS Fa. Höltgen und Kindt; Prospekt Fa. Camel Robot S.R.L; Messe­ bericht im Industrie-Anzeiger vom 23. Mai 1980 S. 32. Darüber hinaus ist es auf­ grund der genannten Literaturstellen bekannt, die Führungen in den X-, Y-, Z-Richtungen als Zweisäulen­ bauart auszubilden. Im allgemeinen geht man hierbei so vor, daß der Manipulator baukastenmäßig aus drei Li­ neareinheiten zusammengesetzt wird, die nebeneinander oder auch übereinander angeordnet werden. Dadurch er­ geben sich zum Teil sperrige Konstruktionen. Für die Standfestigkeit ist es zum Teil auch erforderlich, daß in vertikaler Richtung eine Doppelausführung mit zwei Lineareinheiten vorzusehen ist. In manchen Fällen, z.B. bei dem Hubwagenmanipulator UVS, ist eine planparallele Verschiebung für den Greifer nur in zwei Richtungen vorgesehen, während in Höhenrichtung eine Schwenkbewe­ gung erfolgt. Hierbei ist es auch bekannt, die Bewegun­ gen für den Greifer in den drei Richtungen auf hydrau­ lischem Wege vorzunehmen.

Die US-PS 39 37 056 beschreibt einen Hubbalkenmanipula­ tor, bei dem das Werkstück in drei zueinander senkrech­ ten Richtungen bewegt werden kann. Für die Seiten- und Tiefenverstellung des Greiferträgers sind hydraulische Antriebsmotoren vorgesehen, die die Drehung einer Welle veranlassen, wobei an der Drehwelle Kurbelarme ange­ bracht sind, von denen der eine Kurbelarm mit einem sehr weitläufigen Rahmen zusammenwirkt, während der andere Kurbelarm über einen Lenker mit dem Greiferträ­ ger gelenkig verbunden ist. Die Höhenverstellung er­ folgt gesondert mittels einer doppeltwirkenden Kolben­ zylindereinheit und mittels Zahnstangen und Zahnräder. Eine solche Vorrichtung ist aufwendig, schwerfällig und kompliziert. Wegen der großen Sperrigkeit des Aufbaus sind die Antriebsorgane zum Teil doppelseitig vorge­ sehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hubbalkenmanipu­ lator der anfangs genannten Art zu schaffen, der bei baulich kompakter Ausbildung mit hoher Standfestigkeit es erlaubt, Steuerbewegungen für den die Greifer auf­ nehmenden Träger leicht veränderbar zu machen. Diese Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.

Bei einer solchen Ausbildung des Hubbalkenmanipulators erhält man eine Gesamtvorrichtung, die steuerungsmäßig und aufbaumäßig einfach, übersichtlich und kompakt aus­ fällt. Die Transportorgane sind in sinnfälliger Weise ineinander geschachtelt. Die Gleitführungen für die Vertikalverschiebung sind hängend vorgesehen und werden unmittelbar durch die Steuerungsvorrichtung in der Hän­ gelage gehalten. Das Gestell kann deshalb verhältnis­ mässig einfach ausgebildet sein. Bei dieser Ineinander­ schachtelung der Teile sind die Steuerungsvorrichtungen an jeweils übersichtlicher Stelle vorhanden. Der Mecha­ nismus der Hubbalkenautomatik läßt sich in einem schlan­ ken Gehäuse unterbringen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3. Hierbei läßt sich nach Bedarf, z.B. durch Änderung der Länge der Verbindungsstange, die Hubblage des jeweiligen Schlittens oder Lagerbockes ändern. Durch eine zusätzliche Veränderung der Länge der an dem Drehkolbenmotor befindlichen Kurbel läßt sich mit relativ geringem Aufwand auch der Transport­ schritt in der jeweiligen Achse ändern.

Darüber hinaus kann durch eine geeignete Wahl der An­ steuerungspunkt für den Beginn der Bewegung in den je­ weiligen Achsen bei Bedarf geändert werden. Es ergeben sich viele Möglichkeiten für die Änderung der Trans­ portbewegung der Greifer bzw. des Greiferträgers auf verhältnismäßig sehr einfache Weise.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispieles nachstehend erläutert.

Fig. 1 zeigt den Hubbalkenmanipulator gemäß der Erfin­ dung im Schaubild und im Schema.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht zum Teil im Schnitt des Hub­ balkenmanipulators der Fig. 1, schematisch.

Fig. 3 veranschaulicht die Transportbewegung der Greifer bzw. des Greiferträgers im Schema.

Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform der zentralen Steuervorrichtung für die Bewegungen des Hubbalkens mit den drei Achsen, im Schema.

Der Hubbalkenmanipulator 1 wird vor oder hinter einer Gesenk­ schmiedepresse, Schmiedemaschine od.dgl. aufgestellt und so mit dem Boden verbunden, daß er, z.B. zum Gesenkwechsel od. dgl., wegbewegt werden kann. Er hat keine mechanischen Ver­ bindungen zur Presse od.dgl. Die Presse 2, die schematisch angedeutet ist, weist eine Reihe von Werkzeugen 3, z.B. Gesenke, in Nebeneinanderanordnung auf, die auf einer Ba­ sisplatte 4 befestigt sind. Das zum automatischen Schmieden erwärmte Ausgangsmaterial wird durch eine (nicht gezeichne­ te) Einlegevorrichtung in das erste Gesenk 3 der Gesenk­ reihe gelegt. Der Weitertransport erfolgt automatisch durch den Hubbalkenmanipulator. Die fertig geschmiedeten Teile werden in der letzten Operation, z.B. nach unten, aus­ gegratet. Der Grat wird durch eine gesonderte Einrichtung aus einem Abgratwerkzeug entfernt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist auf der Rückseite der Presse eine Blas- und Sprühvorrichtung 5 zum Reinigen und Kühlen der Werkzeu­ ge verschiebbar angeordnet.

Auf einem Träger 7 als Hubbalken ist eine Anzahl von Greifern 8 zum Fas­ sen und Transportieren der Werkstücke angebracht, die von Haltern 9 getragen werden, in welchen ein Mechanismus zum Bewegen der Arme der Greifer 8 und auch zur Drehung der­ selben um ihre Längsachse untergebracht ist. Ein solcher Mechanismus ist bekannt.

Jeder Greifer 8 bzw. der Greiferträger 7 als Hubbalken beschreibt den in Fig. 4 dargestellten Kurvenweg 11. Ausgehend von der Stel­ lung der Greifer in Gesenkmitte und Pressenmitte nach den Linien 12 und 13 werden die Greifer 8 zunächst geschlossen, führen den Vertikalhub 14 aus und gehen sodann in den Grei­ ferrückzug 15 über, um danach den Schritt 16 bis zur näch­ sten Werkzeugmitte auszuführen. Alsdann erfolgt die Rück­ bewegung 17 und das Absenken 18 um die gleiche Höhe 14 wie beim Vertikalhub über der Mitte des nächsten Werkzeuges und in Pressenmitte. Nach öffnen und Abgabe des Werkstückes be­ ginnen die Greifer den Rücklaufweg 19 und führen den Rück­ weg 20 des Schrittes 16 entlang der Linie 21 aus. Während des Greiferrücklaufes wird im Bereich der Weglänge 20 der Pressenhub ausgelöst. Sodann bewegen sich die Greifer auf dem Weg 21 zur Gesenkmitte und Pressenmitte. Im Verlauf des vollständigen Bewegungsspiels haben die Greifer 8 bzw. der Greiferträger 7 sich dem Bahnkurvenverlauf 11 entspre­ chend, einerseits mit Werkstück längs des Weges 15, 16 17 und andererseits ohne Werkstück auf dem Wege 19, 20, 21, aus dem Werkzeugraum entfernt und sind dementsprechend wie­ der auf die Pressenmitte zurückgefahren. Im Bereich des mit Schraffur 22 versehenen Kurventeils 15, 16, 17, d.h. der nach vorn verlegten Schrittbewegung des Greiferrückzuges, befinden sich die Greifer mit Werkstück außerhalb des Pres­ senraumes, so daß in dem Pressenraum, d.h. zur Pressenmit­ te, die Blas- und Sprühvorrichtung 5 bewegt wird und ihre Funktion aufnehmen kann, was im schraffierten Bereich 22 der Hub- und Bewegungskurve 11 geschieht. Der Greiferrück­ zug auf dem Weg des Bewegungsschrittes 16 ermöglicht dies. Hierbei kann der Greiferrückzug mehr oder weniger groß ge­ halten werden. Eine gegebenenfalls erforderliche Drehung des Werkstückes in den Haltern 9 erfolgt während der Grei­ ferrückzugbewegung 15, 16, 17 bis zur nächsten Bearbeitungs­ station außerhalb der Pressenmitte.

Für die zum Transport eines Werkstückes erforderlichen Be­ wegungen des Greiferträgers 7 als Hubbalken in der X-, Y- und Z-Achse sind getrennt steuerbare Transportorgane für jede Bewegungs­ achse vorgesehen. Für die Bewegung in der X-Achse dient der Transportschlitten 40, in der Y-Achse der Transportschlit­ ten 41 und in der Z-Achse der Transportschlitten 42. Die Transportschlitten 40 und 41 bestehen jeweils aus zwei pa­ rallel geführten Säulen, die jeweils in den Säulenführun­ gen 43, 44 gelagert sind. Der Transportschlitten 42 glei­ tet längs der Säulen 47, die mittels der Lagerböcke 46 in dem Gehäuse 24 ortsfest gelagert sind. Der auf den Säulen 47 verschiebbare Schlitten 42 trägt die Säulenführung 44 für die in Höhenrichtung verschiebbaren Säulen 41, die ih­ rerseits mit der Säulenführung 43 verbunden sind. Zum Ver­ schieben der jeweiligen Säulen bzw. Säulenführungen dienen Einzelantriebsvorrichtungen 48, 49, 50. Diese bestehen be­ vorzugt aus hydraulischen Drehkolbenmotoren 51, 52 und 53, die je mittels einer Kurbel 54, 55 und 56 sowie einer Ver­ bindungsstange 57, 58 und 59 mit den zu verschiebenden Teilen 42, 41 und 7 verbunden sind. Die Kurbeln führen je­ weils einen Schwenkwinkel von 180° und zurück aus. Durch diese Antriebsform entsteht ein sinusförmiger Geschwindig­ keitsverlauf, der bei Beginn der Bewegung mit der Geschwin­ digkeit v = 0 beginnt und demzufolge am Ende der Bewegung ebenfalls mit der Geschwindigkeit v = 0 endet. Es ist auf diese Art und Weise möglich, relativ große Massen in einer kurzen Zeit von einem Ort zum anderen zu bewegen, ohne daß hierfür besondere Vorkehrungen in bezug auf Regelung getrof­ fen werden müßten. Die Kurbeln und/oder die Verbindungs­ stangen sind zweckmäßig jeweils längenveränderbar ausge­ bildet. Durch Verstellung der Länge der Verbindungsstange zwischen dem Schlitten und der Kurbel des Drehkolbenmotors läßt sich die Hublage des jeweiligen Transportschlittens ändern. Durch eine zusätzliche Veränderung des Kurbelradius läßt sich der Transportschritt in der jeweiligen Achse än­ dern. Darüber hinaus läßt sich durch eine geeignete Wahl der Ansteuerungspunkte für den Beginn der Bewegung in den jeweiligen Achsen die Transportkurve bei Bedarf ändern.

Es ist zweckmäßig, daß für die Vertikalbewegung, d.h. die Bewegung in der Y-Achse, ein Gewichtsausgleich zur Entla­ stung des Drehkolbenmotors eingesetzt wird. Ein solcher Gewichtsausgleich ist vorteilhaft pneumatischer oder hy­ draulischer Art und kann aus einer Kolben-Zylinder-Einheit 60 bestehen, die an dem Schlitten 42 angelenkt ist, wobei die Kolbenstange 61 mit einer an den Säulen 41 befestigten Lasche 62 gelenkig angreift, mit der auch die Verbindungs­ stange 58 des Drehkolbenmotors 52 gelenkig verbunden ist.

Die Säulen der Transportorgane bestehen vorteilhaft aus dünnwandigen Rohren und ergeben ein geringes Gewicht bei hoher Steifigkeit. Die Säulenpaare können durch Balgen aus elastischem Material oder auch aus Metall abgedeckt sein. Die Einzelantriebsvorrichtungen können auch pneumatischer oder elektrischer Art sein. Als Antriebselement für die Transportschlitten in den einzelnen Transportachsen ist der Drehkolbenmotor von besonderem Vorzug.

Fig. 4 zeigt eine Übersicht der Steuerung der einzelnen An­ triebsvorrichtungen, die bei der bevorzugten Ausführungs­ form aus den Drehkolbenmotoren 51, 52, 53 bestehen. Jedem hydraulisch angetriebenen Drehkolbenmotor ist ein Steuer­ schieber 25, 26, 27 zugeordnet, wobei die Speisung durch eine gemeinsame Pumpe 28 erfolgt, die von dem Motor 29 an­ getrieben wird. Mit 30 ist ein Sicherheitsventil und mit 31 ein Behälter für die Hydraulikflüssigkeit bezeichnet.

Das Endschaltergetriebe 32 weist ein Nockenschaltwerk 33 auf, das von einem Getriebemotor 34 mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird. In dem Endschaltergetriebe 32 ist eine bestimmte Anzahl von Signalgliedern 35 unterge­ bracht, wobei im Prinzip zu jedem Drehkolbenmotor zwei Sig­ nalglieder gehören. Das vom Nockenschaltwerk bzw. von den Schaltwalzen desselben ausgehende Signal gelangt über die Steuerleitung 37 zu einer elektronischen Schaltapparatur 36. Die Ausgangssignale von dieser Apparatur werden an den betreffenden Steuerschieber 25, 26, 27 zur Betätigung des Drehkolbenmotors 51, 52, 53 weitergegeben.

Zur entsprechenden Betätigung des Manipulators wird der Ge­ triebemotor 34 zum Antrieb des Endschaltergetriebes 32 ein­ geschaltet. Die Schaltwalzen des Nockenschaltwerkes 33 wer­ den somit in eine Drehbewegung versetzt. Im Verlauf der Dreh­ bewegungen kommt es zur Betätigung der jeweiligen Signal­ glieder 35, die wiederum zur Ansteuerung der entsprechenden Steuerventile 25, 26, 27 der Hydraulik führen. Hierbei ge­ langt das vom Nockenschaltwerk ausgehende Signal in die elektronische Apparatur 36, wird dort verarbeitet und in Form eines Ausgangssignals an einen oder mehrere Steuer­ schieber 25, 26, 27 zur Betätigung des zugehörigen Drehkol­ benmotors über die entsprechenden Steuerleitungen 38 wei­ tergeleitet. Je nach dem gewünschten Verlauf der Hubkurve des Manipulators werden die einzelnen Drehkolbenmotoren in einer bestimmten Reihenfolge eingeschaltet, so daß eine entsprechende Bewegung in den einzelnen Achsen des Hubbal­ kenmanipulators ausgeführt wird. Vorzugsweise ist ein kom­ pletter Umlauf in dem Endschaltergetriebe identisch mit ei­ nem kompletten Umlauf des Hubbalkenmanipulators auf der Hubkurve. Da der Getriebemotor 34 des Endschaltergetriebes 32 in seiner Drehzahl verändert werden kann, kann diese Än­ derung von einem Steuerpult aus vorgewählt werden. So wie sich die Drehzahl des Endschaltergetriebes ändert, ändert sich auch die Hubzahl des Hubbalkenmanipulators.

Claims (3)

1. Hubbalkenmanipulator für Gesenkschmiedepressen u.dgl. mit dem die Werkstücke mittels eines - eine der Anzahl der Bearbeitungsstationen der Presse entsprechenden Anzahl betätigbarer Greifer besitzenden - Trägers als Hubbalken gehoben, von der in Pressenlängsmitte gelegenen vertikaler Ebene nach vorn, darauf in einer Längsbewegung von der Länge von einer Werkzeugmitte zur näch­ sten und alsdann zur Pressenmitte zurückbewegt und wieder abgesenkt werden, wobei während der Vor- und Rückbewegung des Greifer-Trägers eine Blas- und Sprühvorrichtung von der anderen Seite der Presse zur Pressemitte und wieder zurück ver­ schoben wird und wobei die Führung für die Bewe­ gung des Trägers in der Richtung vor und zurück (X-Richtung) aus zwei nebeneinander liegenden Führungsstangen besteht und der Träger zusammen mit den Führungsstangen in einem Lagerbock mit­ tels einer hydraulischen Antriebsvorrichtung be­ wegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (47) für die horizontale Bewegung des Lagerbockes (43) in Z-Richtung in aufstehen­ den Schenkeln (46) eines in der Z-Richtung lang­ gestreckten Gestells (24) ortsfest angeordnet sind, daß der Lagerbock (43) unterwärts mit zwei in Z-Richtung nebeneinander angeordneten senk­ rechten Säulen (41) fest verbunden ist, die Führungsrohre (44) eines Schlittens (42) durch­ queren und über eine Endtraverse (62) miteinander verbunden sind, wobei der Hubantrieb (Y-Richtung) für den Lagerbock (43) zwischen der Endtraverse (62) und dem Schlitten (42) wirkt, und daß der Schlitten (42) längs der in Z-Richtung nebenein­ anderliegenden Führungsleitstangen (47) verfahr­ bar ist, die den Schlitten (42) durchsetzen, wo­ bei der Antrieb zwischen dem Schlitten (42) und dem Gestell (24) angeordnet ist.

2. Hubbalkenmanipulator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Antriebsvorrichtungen für den Lagerbock in der X-Achse, den Schlitten (42) in der Z-Achse und den Hub des Lagerbockes (43) in der X-Achse an sich bekannte Drehkolbenmotoren (51, 52, 53) vorgesehen sind, an die sich verstell­ bare Verbindungsstangen (57, 58, 59) anschließen.

3. Hubbalkenmanipulator nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (49) für die Vertikalbewegung mit einer Gewichts­ ausgleichvorrichtung (60, 61), z.B. pneumatischer oder hydraulischer Art, gekoppelt ist.