DE3908496A1 - Biegemaschine, handhabungsvorrichtung fuer eine biegemaschine und verfahren zum veraendern der lage eines werkstueckes in einem biegeverfahren - Google Patents
Biegemaschine, handhabungsvorrichtung fuer eine biegemaschine und verfahren zum veraendern der lage eines werkstueckes in einem biegeverfahrenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Biegemaschine, eine
Handhabungsvorrichtung für eine Biegemaschine und ein Ver
fahren zum Verändern der Lage eines Werkstückes in einem
Biegeprozeß. Im Rahmen der Handhabungsvorrichtung für die
Biegemaschine erfolgt die Handhabung von Werkstücken aus
Blech für eine Biegepresse, die zusammenwirkend ein Biegege
senk und einen Stempel enthält.
Biegepressen, die horizontal langestreckte Biegegesenke und
-stempel aufweisen, von denen ein Element in bezug auf das
andere vertikal beweglich ist, sind weit verbreitet.
Eine sehr einfache Biegepresse enthält eine untere, bewegli
che Form bzw. Biegegesenk sowie einen oberen festen Stempel,
gegen den das Gesenk gedrückt wird, um Blechteile um einen
bestimmten Winkel zu biegen. Die Biegung bzw. das Biegeteil
kann ein scharfkantiges oder krummliniges, wellenförmiges,
unterbrochenliniges oder mischliniges Profil aufweisen. Am
üblichsten bilden jedoch die Form bzw. das Gesenk und der
Stempel eine zweiflächige V-Form, um normalerweise recht
winklige Biegungen bzw. rechtwinklig abgebogene Biegeab
schnitte zu erhalten. Sie werden verwendet, um eine Abfolge
paralleler Biegungen an einem Blechteil auszuführen, das üb
licherweise rechteckig ist, um so ein endbearbeitetes Werk
stück zu erhalten, das einen quadratischen C-Querschnitt,
einen quadratischen Omega-Querschnitt oder einen Schlüssel
querschnitt (bzw. einen greek-key-Querschnitt) aufweist.
Die Handhabung des Werkstückes um zwei abfolgende Biegungen
auszuführen, erfolgt manuell durch zwei oder mehrere Bedie
nungspersonen, was zu beträchtlichen Arbeitskosten führt.
Bestimmte Profile, die alle Biegungen im gleichen Biegesinn
aufweisen, wie z.B. einen quadratischen C-Querschnitt, kön
nen in einigen Fällen so hergestellt werden, daß die gleiche
Seite des Werkstückes stets der Presse zugewandt ist. Die
Bedienungspersonen haben jedoch manchmal Schwierigkeiten,
nach dem ersten Biegen des C die gleiche Seite des Werk
stückes zwischen die Gegenform und den Stempel einzuführen
und sind gezwungen, das Werkstück horizontal zu seiner ande
ren Seite zu drehen, ehe die zweite Biegung hergestellt wer
den kann. Diese Betriebsweise erfordert einen beträchtlichen
Raum vor der Presse.
Wenn das Profil des Werkstückes Biegungen in entgegengesetz
tem Sinn aufweist, gibt es zwei Lösungen, die gewählt werden
können für den Fall, daß es nicht möglich ist, das Gesenk
und den Stempel der Presse auszutauschen. Die erste Lösung
besteht darin, zwei Pressen nebeneinander zu verwenden, eine
für das Biegen in einem Sinne und die andere für das Biegen
im entgegengesetzten Sinne; die zweite Lösung besteht darin,
eine einzige Presse zu verwenden und das Werkstück jedesmal
um 180° zu drehen, wenn der Biegesinn geändert wird. In die
sem Fall wird das Werkstück manchmal um eine Längsachse pa
rallel zu den Biegungen gedreht, manchmal wird das Werkstück
jedoch auch "Ende über Ende" oder um eine Achse senkrecht zu
den Biegungen gedreht.
Die erste Lösung ist kostenaufwendig, da sie anstelle einer
Presse zwei Biegepressen erfordert. Die zweite Lösung erfor
dert verhältnismäßig lange Handhabungszeiten mit den ent
sprechenden Kosten und erfordert viel Raum, zusätzlich zu
der Tatsache, daß das Umdrehen eines großen und schweren Me
tallbleches ein gefährlicher Vorgang ist.
Unter Berücksichtigung der vorgenannten Probleme besteht ei
ne vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine
Biegemaschine bzw. Biegepresse und eine Handhabungsvorrich
tung für die Handhabung von Werkstücken aus Blech anzugeben,
insbesondere zur Anwendung im Rahmen einer Biegepresse, bei
der es beabsichtigt ist, hintereinander bzw. abfolgende Bie
gungen durch dasselbe Gesenk und denselben Stempel auszufüh
ren, wobei die Handhabungsvorrichtung automatisch
ohne jeden manuellen Eingriff arbeiten soll und vielsei
tig einsetzbar und verwendbar durch den Umstand sein soll,
daß sie numerisch durch ein einfaches Programm steuerbar
ist. Überdies soll die Handhabungsvorrichtung wenig Raum be
anspruchen und es unter anderem ermöglichen, daß das Werk
stück auf kleinem Raum gedreht wird, wenn abfolgende Biegun
gen in entgegengesetztem Biegesinn auszuführen sind.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum Verändern der Lage eines Werkstückes im Rahmen eines
Biegevorganges bzw. in einer Biegepresse anzugeben, das ab
folgende Biegungen an einem Blechteil unter geringem Raumbe
darf und auf unkomplizierte Weise ermöglicht.
Um das vorerwähnte Ziel zu erreichen, weist die Handhabungs
vorrichtung für die Biegemaschine nach der vorliegenden Er
findung auf einen ersten Manipulator mit einer ersten Klemm
einrichtung zum Klemmen des Werkstückes, das gebogen werden
soll, einer ersten Lagereinrichtung zum Lagern der ersten
Klemmeinrichtung in drehbarer Weise um eine Achse, die sich
parallel zur Längsrichtung des Stempels und des Gesenkes er
strecken, sowie eine zweite Lagereinrichtung zum Lagern der
ersten Lagereinrichtung in beweglicher Weise in Richtung ei
ner X-Achse parallel zur Längsrichtung des Stempels und des
Gesenkes, in Richtung einer Y-Achse rechtwinklig zu der
Richtung der X-Achse und in Richtung einer Z-Achse parallel
zur vertikalen Richtung, ferner einen zweiten Manipulator
mit einer zweiten Klemmeinrichtung zum Klemmen des Werk
stückes, einer Armeinrichtung zum Lagern der zweiten Klemm
einrichtung und einer Säuleneinrichtung zum Lagern der Arm
einrichtung in drehbarer Weise um eine Drehachse parallel zu
der Y-Achse, wobei dies Säuleneinrichtung so aufgebaut ist,
daß sie zu dem ersten Manipulator hin und von diesem wegbe
wegbar ist.
Außerdem ist erfindungsgemäß das Verfahren zum Verändern der
Lage eines Werkstückes in einem Biegeverfahren dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lage des Werkstückes, nachdem es in
die Biegemaschine eingebracht wurde, geändert wird, indem
das Werkstück veranlaßt wird, sich in einer vertikalen Ebene
an der Vorderseite der Biegemaschine zu drehen, die recht
winklig zur Längsrichtung des Stempels und des Gesenkes ver
läuft.
Ferner ist erfindungsgemäß eine Biegemaschine dadurch ge
kennzeichnet, daß ihr eine Handhabungsvorrichtung an der
Vorderseite zugeordnet ist, mit einer ersten und einer zwei
ten Manipulatoreinrichtung zum abfolgenden Ergreifen und
Drehen eines Werkstückes in einer vertikalen Ebene recht
winklig zur Längsrichtung des Stempels und des Gesenkes.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung und in den Ansprüchen
bedeuten die Begriffe Biegung, Abwinklung, Abbiegung u.dgl.
nicht nur eine scharfe Abwicklung oder eine scharfe knickar
tige Biegung, sondern ebenso eine Übergangszone zwischen
zwei Bereichen, die gegeneinander abgewinkelt sind bzw. zu
einander geneigt verlaufen.
Obwohl die vorliegende Erfindung zur Verwendung mit und im
Rahmen einer Biegepresse entwickelt wurde, in der ein Biege
gesenk und ein Stempel relativ zueinander in einer vertika
len Arbeitsebene bewegbar sind und wobei das Werkstück zwi
schen das Gesenk und den Stempel in einer horizontalen Be
schickungsebene eingeführt wird, kann die Erfindung unabhän
gig von der Orientierung dieser Ebenen im Raum sowie unab
hängig von ihrer relativen Lage und Orientierung zueinander
angewandt werden.
Wie aus der nachfolgenden Erläuterung noch weiter deutlich
wird, beruht die Erfindung auf der Erkenntnis des Umstandes,
daß nachdem abfolgende Biegungen durch das gleiche Gesenk
und den gleichen Stempel ausgeführt worden sind, das Werk
stück, das noch zwischen ihnen eingeklemmt und ergriffen
ist, stets zwei oder mehr flache Abschnitte aufweist, die
unter einem bestimmten, voraussehbaren Winkel abgewinkelt
sind. Um das Werkstück zu handhaben, ist es daher grundsätz
lich möglich, ein oder mehrere Greiforgane zu verwenden, die
einen Abschnitt des Werkstückes ergreifen und freigeben kön
nen, der in einer Ebene liegt, die unter einem voraussagba
ren Winkel zu der Beschickungsebene geneigt ist. Dieser Win
kel ist Null, ehe die erste Biegung an einem ursprünglich
flachen Werkstück ausgeführt worden ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind
in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Diese
sind in einem die Erfindung beispielshaft verdeutlichenden,
jedoch nicht begrenzenden Sinn zu verstehen. In den Zeich
nungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Biegepresse
mit einer Handhabungsvorrichtung nach einem bevor
zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung, mit einer Beschickungsvorrichtung und einem
Tisch zum Ablagern des Werkstückes,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Handhabungsvorrichtung mit
bestimmten Teilen in unterschiedlichen Lagen,
Fig. 3 eine Draufsicht der Handhabungsvorrichtung von
oben,
Fig. 4 ein sehr schematischer, horizontaler Schnitt einer
Einzelheit, die eine Variante einer Einrichtung für
die Verlagerung eines Querteiles der Handhabungs
vorrichtung zeigt,
Fig. 5 eine schematische Draufsicht von oben auf den Haupt
teil der Handhabungsvorrichtung,
Fig. 6 eine schematische Teil-Draufsicht von oben, die
einen Teil von Fig. 5 weiter verdeutlicht,
Fig. 7 eine Seitenansicht einer Einzelheit, teilweise ge
schnitten, entlang der Linie VII-VII nach Fig. 3,
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des Manipulator
kopfes der Handhabungsvorrichtung,
Fig. 9 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils IX in
Fig. 8,
Fig. 10 eine Ansicht von oben, in Richtung des Pfeiles X in
Fig. 8,
Fig. 11 eine teilweise geschnittene Seitenansicht in der
Ebene, die in Fig. 3 mit XI bezeichnet ist,
Fig. 12 eine Teil-Vorderansicht der Lageranordnung eines
zweiten Manipulators der Handhabungsvorrichtung,
Fig. 13 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines
Teiles des zweiten Manipulators,
Fig. 14 ein verhältnismäßig einfaches Profil, in das ein
Werkstück aus Blech durch abfolgende rechtwinklige
Biegevorgänge in einer Biegepresse nach der vor
liegenden Erfindung, versehen mit der erfindungs
gemäßen Handhabungsvorrichtung, gebogen ist,
Fig. 15a ein sehr schematischer Vertikalschnitt der Biege
presse und der Handhabungsvorrichtung nach der vor
liegenden Erfindung am Beginn eines Biegezyklus zum
Erzeugen des Profils nach Fig. 14,
Fig. 15b eine schematische perspektivische Darstellung des
Werkstückes und eines Paares Manipulatorköpfe, mit
den jeweiligen Greiforganen, die an der Handha
bungsvorrichtung vorgesehen sind,
Fig. 16, 17, 18 und 19 Ansichten ähnlich derjenigen in
Fig. 15a, die abfolgende Stufen des Biegezyklus ver
deutlichen,
Fig. 20a eine weitere ähnliche Darstellung, in der ebenfalls
der zweite Manipulator schematisch dargestellt ist,
Fig. 20b eine schematische perspektivische Darstellung des
Werkstückes, der Manipulatorköpfe mit ihren Greif
organen und des zweiten Manipulators im gleichen
Zustand wie in Fig. 20a,
Fig. 21a eine Darstellung ähnlich derjenigen in Fig. 20b für
eine Folgestufe des Biegezyklus,
Fig. 21b eine perspektivische Darstellung ähnlich derjenigen
in Fig. 20b, die der Biegestufe von Fig. 21a ent
spricht,
Fig. 22 und 23a weitere vertikale Schnittdarstellungen ähn
lich den vorhergehenden, die weitere Zweifolgestufen
des Biegezyklus zeigen,
Fig. 23b eine perspektivische Darstellung ähnlich derjenigen
in Fig. 20b, die dem Zustand von Fig. 23a
entspricht,
Fig. 24a ein Vertikalschnitt ähnlich dem vorgenannten, der
eine weitere Stufe des Biegezyklus zeigt,
Fig. 24b eine perspektivische Darstellung ähnlich der
vorhergehenden, die der Biegestufe von Fig. 24a
entspricht,
Fig. 25 bis 33 weitere vertikale Schnittdarstellungen ähn
lich den vorerwähnten, die weitere Stufen des Biege
zyklus verdeutlichen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach
folgend, zuerst unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3,
erläutert.
Eine Biegepresse, allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeich
net, besitzt eine Form bzw. ein Biegegesenk 19 (nachfolgend
als Gesenk bezeichnet), befestigt an einem unteren Rahmen 15
und einen Stempel 17, befestigt an einem oberen Rahmen 13.
Vor der erfindungsgemäßen Presse befindet sich die Handha
bungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, allgemein
in den Fig. 1, 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet.
Die Handhabungsvorrichtung weist einen ersten Manipulator 3
und einen zweiten Manipulator 5 auf.
An einer Seite der Presse 1 (in den Fig. 1 und 3 an der
rechten Seite) befindet sich eine Beschickungsvorrichtung 9
mit einem Werktisch 21 mit einer flachen Oberseite 23, auf
dem ein Stapel rechteckiger Werkstücke W lagert, die gebogen
werden sollen.
Ein schwenkbares Querteil 27, betätigt durch Hubvorrichtun
gen oder Hubzylinder 25, trägt eine Reihe von Saugtrichtern
29, zum abfolgenden Aufnehmen und Ergreifen von Werkstücken
W und zum Transportieren derselben in eine Horizontallage in
den Raum zwischen der Beschickungsvorrichtung 9 und dem
Abförder- bzw. Ablagetisch 11. Der Abförder- bzw. Ablage
tisch 11 besteht aus einem einfachen Gestell bzw. einer ein
fachen Werkbank 31 mit geneigter Tragfläche 33. Die Fläche
33 ist vorgesehen, wie noch gezeigt wird, um die umgeformten
Werkstücke von den Manipulator-Greiforganen aufzunehmen.
Die Handhabungsvorrichtung 7 nach der vorliegenden Erfindung
umfaßt einen Tragrahmen oder Lagerrahmen, bestehend aus ei
nem starken Fuß 35, der eine starke Führung 37 trägt. Die
Führung 37 erstreckt sich parallel zu einer Arbeitsebene
(Bewegungsebene des Gesenkes) der Presse 1 entlang des ge
samten unteren Teiles der Presse ebenso wie in dem Raum zwi
schen der Beschickungsvorrichtung 9 und dem Ablagetisch 11.
Ein langgestreckter Schlitten, allgemein durch das Bezugs
zeichen 39 bezeichnet, ist mit der Führung 37 gekuppelt und
ist parallel zu einer Achse X gleitbar, die in Fig. 1 darge
stellt ist. Der Schlitten 39 ist entlang der Führung 37 aus
einer Lage vor der Presse 1 in eine Lage bewegbar, in der er
zwischen der Beschickungsvorrichtung 9 und dem Ablagetisch
11 angeordnet ist. Der Schlitten 39 wird entlang der Führung
37 durch einen Servo-Motor (nicht gezeigt) bewegt, der vor
zugsweise numerisch gesteuert ist. Der Servo-Motor treibt
ein Getriebe bzw. ein Zahnrad (nicht gezeigt) an, das mit
einer Zahnstange (nicht gezeigt) zusammenwirkt, welche sich
entlang der Führung 37 erstreckt.
Nahe seinen Enden trägt der Schlitten 39 ein Paar starker
Längsführungen 37, die sich parallel zur Achse X erstrecken,
welche rechtwinklig zu der Achse X verläuft. Jede dieser
Führungen 37 ist vertikal gleitbar an dem Schlitten 39, pa
rallel zu der vertikalen Achse Z, gelagert. Sie werden ent
lang der Z-Achse durch einen numerisch gesteuerten
Servo-Motor 45, angeordnet an dem Schlitten 39, bewegt. Jede
Führung 37 wird durch eine starke Vertikalstange 43 gela
gert, die in dem Träger 39 gleitbar ist. Der Servo-Motor 45
treibt gemeinsam jeweilige Zahnräder (nicht gezeigt) an, die
mit jeweiligen Zahnstangen (nicht gezeigt), angeordnet an
den Stangen 43, in Kämmeingriff sind.
Die Führungen 47 lagern ein starkes Querteil 55, das sich
parallel zu der Biegezone erstreckt, gebildet durch das Ge
senk 17 und den Stempel 19. Das Querteil 55 ist an den Füh
rungen 47 durch jeweilige Schlitten 49 (Fig. 2) gelagert,
die parallel zur Y-Achse entlang des Pfeiles, der in den
Fig. 1, 2 und 3 angegeben ist, bewegbar sind.
Zu Zwecken, die nachfolgend noch erläutert werden, trägt je
der Schlitten 49 einen vertikalen Stift 35, um den das Quer
teil 55 horizontal um einen kleinen Winkel schwenken kann.
Jeder Schlitten 49 wird durch einen jeweils zugehörigen nu
merisch gesteuerten Servo-Motor 51 bewegt, der an der jewei
ligen Führung 47 angebracht ist. Jeder Servo-Motor 51 treibt
jeweils eine Schneckenspindel (nicht gezeigt) an, die sich
in der Führung 47 erstreckt und mit einem Innengewinde
(nicht gezeigt) zusammenwirkt, daß in dem jeweiligen Schlit
ten 49 ausgebildet ist.
Das Querteil 55 wird entlang der Y-Achse während der Handha
bung des Werkstückes W durch zwei Servo-Motoren 51 bewegt,
die gemeinsam und gleichmäßig betätigt werden, so daß das
Querteil 53 parallel zu sich selbst bewegt wird. Wenn jedoch
ein Werkstück W in die Biegezone gebracht wird, kann seine
Kante, die gegen das Gesenk 17 anliegt, richtig ausgerichtet
werden. Dies dient zur Korrektur von Fehlern, die infolge
eines Spieles oder von Fertigungsungenauigkeiten in den be
wegten Teilen der Handhabungsvorrichtung 1 und des zweiten
Manipulators (s. unten) oder infolge von Schlupf des Werk
stückes W zwischen den Greiforganen auftreten. Der Fehler
kann durch einen Rückanschlagsensor (nicht gezeigt) erfaßt
werden, der an der Biegemaschine 1 angeordnet ist. Die Aus
richtung wird durch Stoppen eines der Servo-Motoren 51 und
die Betätigung des anderen Servo-Motors in Abhängigkeit von
einem Signal von dem Rückanschlagsensor erreicht, so daß der
entsprechende Stift 53 um wenige Millimeter vorwärts oder
rückwärts bewegt wird. Das Querteil 55 kann durch seine Auf
nahme an den Bolzen 53 schwenken. In der Praxis ist die Ver
schwenkung des Querteiles 55 äquivalent zu dem Verschwenken
des Werkstückes W um seine vertikale Mittelachse parallel
zur Z-Achse.
Einer der Stifte bzw. Bolzen 53 ist an einem Schlitten
(nicht gezeigt) befestigt, der quer zur Gleitrichtung des
Schlittens 49 gleitbar ist. Dies dient dazu, jede Ungenauig
keit in der Parallelanordnung der Schlitten 59 aufzunehmen
bzw. auszugleichen und um zu ermöglichen, daß der Achsab
stand der Stifte 53 als Ergebnis der Verschwenkung des Quer
teiles 55 in seiner Ebene verändert werden kann.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Systems
zum Bewegen des Querteiles entlang der Y-Achse. Das Quer
teil, bezeichnet durch das Bezugszeichen 59, wird durch ein
Paar gegenläufig rotierend motorisch angetriebene Kubeln 57
gelagert, die symmetrisch zur Mitte des Querteiles angeord
net sind. Die zwei Kurbeln 57 sind um ihre jeweiligen Verti
kalachsen A 1 drehbar und werden durch jeweilige, numerisch
gesteuerte Servo-Motoren (nicht gezeigt) betätigt. Jede der
Kurbeln hat einen Kurbelzapfen 61, der mit einer Kulissen
kupplung in einer jeweiligen Längsführung 59 a des Querteiles
59 im Eingriff ist. Wenn die beiden Servo-Motoren die Kur
beln 57 gleichmäßig und gemeinsam betätigen, wird das Quer
teil 59 veranlaßt, sich parallel zu sich selbst nach vor
wärts und rückwärts zu bewegen. Um die Kante des Werkstückes
mit der Biegelinie oder -zone in Übereinstimmung zu bringen
bzw. auf dieser auszurichten, kann einer der Servo-Motoren
betätigt werden, während der andere gestoppt ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 hat den Vorteil, daß es
in Richtung der Y-Achse weniger raumfordernd ist als die
Führungen 55. Es ist jedoch ein komplexeres Steuerprogramm
bzw. Algorithmus für die numerische Steuerung seiner Bewe
gung entlang der Y-Achse erforderlich.
Vorzugsweise ist in dem Querteil 59 eine Kette 55 oder ein
Zahnriemen angeordnet, die bzw. der zwei Zwischenräder 63
umschlingt und bei 57 a mit den Kurbelzapfen 61 verbunden
ist. Diese Anordnung stellt sicher, daß die Mitte des Quer
teiles 59 stets der Mitte in bezug auf den Abstand zwischen
den Kurbelzapfen 61 übereinstimmt. Somit wird dann, wenn
sich die Kurbeln 57 symmetrisch drehen, das Querteil entlang
der Y-Achse vor- und zurückbewegt, ohne daß es sich entlang
der X-Achse bewegt.
Unter Bezugnahme nunmehr auf die Fig. 1, 2, 3, 5, 6 und 7
trägt das Querteil 55 ein Paar horizontaler Längsführungen
67 an seiner Seite, die der Biegepresse 1 zugewandt ist.
Zwei Schlitten 69 sind an diesen Führungen 67 gelagert. Die
se können manuell symmetrisch durch einen einzigen Kettenan
trieb (nicht gezeigt), der von außen an dem Querteil 55 be
tätigbar ist, bewegt werden und können an den Führungen 67
in den erforderlichen Positionen festgeklemmt werden. Jeder
Schlitten 69 trägt einen jeweiligen motorgetriebenen Schlit
ten 71, der hin- und herbeweglich entlang der X-Achse beweg
bar ist, wie dies durch den Pfeil in Fig. 6 dargestellt ist.
Jeder Schlitten 71 wird durch eine jeweilige Betätigungsein
richtung, z.B. einen Pneumatikzylinder (nicht gezeigt), be
wegt.
Jeder Schlitten 71 trägt einen starken Hohlauslegerarm 73,
der zu der Biegepresse 1 hin gerichtet ist. Jeder dieser Ar
me 73 trägt einen der Manipulatorköpfe 75 als eine erste
Klemmeinrichtung an seinem freien Ende, wobei deren Drehach
se mit A 2 (Fig. 5) angegeben ist und beiden Manipulatorköp
fen 75 gemeinsam ist.
Wie deutlich ist, dient die Bewegung der beiden Schlitten 71
entlang der X-Achse dazu, um einen Eingriff der
Manipulator-Greiforgane mit einem Werkstück sowie das Außer
eingriffkommen der Manipulator-Greiforgane mit einem Werk
stück zu veranlassen, wie nachfolgend noch im einzelnen ge
zeigt wird.
Die Tatsache, daß die Positionen der Schlitten 69 einge
stellt werden können, erlaubt es, daß der Abstand zwischen
den Manipulatorköpfen 75 in Abhängigkeit von der Länge des
Werkstückes W eingestellt wird.
Das Gleiten des Schlittens 69 und des Querteiles 55 im Gan
zen in Richtung der X-Achse erlaubt es jedoch den Manipula
torköpfen 75 vor der Beschickungsvorrichtung 9 aufzunehmen
und es zur Vorderseite der Biegepresse 1 zu tragen sowie ein
umgeformtes Werkstück von der Presse 1 zu dem Ablagetisch 11
zu transportieren.
Die beiden Köpfe 75 werden durch einen numerisch gesteuerten
Servo-Motor, schematisch mit 99 in Fig. 7 bezeichnet, um die
Achse A 2 gedreht, um sowohl ihre Lage zu ändern als auch die
Manipulator-Greiforgane zu ändern, was nachfolgend noch er
läutert wird. Eine Keilwelle 101 erstreckt sich entlang des
gesamten Querteiles 55 und wird durch den Servo-Motor 99
durch eine Zahnriemenübertragung angetrieben, bezeichnet mit
103 in Fig. 7, sowie ein Kettenrad 102, gezeigt in den Fig.
5 und 7, angetrieben.
Ein Antreiben des Kettenrads 105 ist gleitbar mit der Keil
welle 101 innerhalb jedes Armes 73 verkeilt. Dieses An
triebsrad 105 ist durch eine Transmission, bestehend aus
zwei abfolgenden Ketten (oder Zahnriemen) 107, 109 und ein
Zwischenrad 111 mit einem angetriebenen Kettenrad 113 ver
bunden, das um die Achse A 2 drehbar ist und an dem ein je
weiliger Manipulatorkopf 75 zur Drehung desselben befestigt
ist.
Unter Bezugnahme nunmehr auf die Fig. 8, 9 und 10 wird der
bevorzugte Aufbau der zwei Manipulatorköpfe 75 erläutert.
In Fig. 10 ist das angetriebene Rad, verkeilt mit dem Stab
oder der Welle 77, an der der Kopf 75 befestigt ist, durch
das Bezugszeichen 113 bezeichnet.
Der Kopf 75 enthält einen quadratischen Flansch 79, befe
stigt an dem Stab 77 und trägt zwei gegenüberliegende Hohl
träger 81 und 83. Die freien Enden der Träger 81 und 83 sind
so geformt, daß sie jeweils äußere feste Klauen 81 a und 83 a
eines Manipulator-Greiforganes 95 bzw. eines
Manipulator-Greiforganes 97 bilden.
Eine Stange 87 erstreckt sich zentral zwischen den beiden
Trägern 81 und 83 und einem doppelt wirkenden Kolben 85. Der
Körper 89 ist vorwärts und rückwärts entlang der Stange 87
bewegbar, wie dies durch einen Pfeil in Fig. 9 dargestellt
ist.
Die beweglichen Klauen 91 und 93 sind an dem Körper 89 befe
stigt, einer von ihnen bildet einen Teil des
Manipulator-Greiforgans 95 und das andere bildet einen Teil
des Manipulator-Greiforgans 97.
Wie ersichtlich ist, ist die Anordnung so ausgelegt, daß das
Greiforgan (nachfolgend als Greifer bezeichnet) 95 geschlos
sen ist, wenn der Greifer 97 offen ist und umgekehrt.
Insbesondere aus Fig. 8 ist ebenfalls deutlich, daß die bei
den einander diametral gegenüberliegend angeordneten
Manipulator-Greifer 95 und 97 in bezug auf die Drehachse A 2
des Kopfes 75 konzentrisch angeordnet sind. Die festen
Klauen 81 a und 83 a sind am Umfang des Kopfes angeordnet,
während die beweglichen Klauen 91 und 93 innerhalb des Um
fanges des Kopfes 75 gleitbar sind. Dies ist die kompakteste
Anordnung des Manipulators 75 und gestattet es, den
Manipulator-Greifern 95 und 97 so nahe wie möglich an der
Biegezone zu sein.
Sowohl die festen Klauen 81 a und 83 a als auch die bewegli
chen Klauen 91 und 93 können leicht und schnell durch Klauen
von anderen Abmessungen, insbesondere von anderer Breite,
ersetzt werden. Während die Klauen 83 a und 93, die darge
stellt sind, solche von minimaler Breite sein können, kann
die maximale Breite der Klauen gleich der Breite des Manipu
latorkopfes 75 sein.
Unter Bezugnahme nunmehr auf die Fig. 1, 3 und insbesondere
11 wird ein Hilfsträger 115 erläutert, mit dem der erste Ma
nipulator 3 für die Handhabung von Werkstücken aus Blech W,
die in Richtung der X-Achse sehr lang sind, versehen ist.
Wenn ein Werkstück dieser Art an seinen Enden durch die
Greifer 95 oder 97 des Manipulators vor dem Biegen ergriffen
bzw. gelagert wird oder wenn nur wenige Biegungen an diesem
Werkstück ausgeführt worden sind, ist dieses gegen Durchbie
gung empfindlich und es ist daher erforderlich, es zumindest
in einem Zwischenbereich zusätzlich abzustützen.
Zu diesem Zweck ist an den Führungen 67 des Querteiles 55
(s. Fig. 11) zumindest eine Hilfs-Tragvorrichtung 115 gela
gert. Diese Vorrichtung 115 umfaßt einen Schlitten 117, der
entlang der Führungen 67 manuell bewegbar ist und der in ei
ner erforderlichen Lage an diesen Führungen festgeklemmt
werden kann.
Für den Fall einer einzigen Hilfsvorrichtung 115 ist diese
Zwischenstellung die zentrale Mittelstellung nach Fig. 1 und
3.
Ein hohler Hilfsauslegertragarm 119 ist um eine horizontale
Achse, parallel zur Richtung der Achse X, an dem Schlitten
117 (Fig. 11) schwenkbar gelagert. Wenn die Vorrichtung 115
arbeitet, hält eine Hubvorrichtung bzw. ein Hubzylinder 125,
der an dem Schlitten 117 befestigt ist, den Arm 119 in einer
angehobenen Lage. An seinem freien Ende trägt der Arm 119
einen Hilfslagerkopf 121, bestehend aus zwei Sammelrohren,
sichtbar in Fig. 1 und 3.
Der Kopf 121 ist um eine Achse drehbar, die mit der Drehach
se A 2 der Manipulatorköpfe 75 zusammenfällt.
Die Drehung des Hilfskopfes 121 wird von der gleichen Keil
welle 101 durch eine Transmission (Fig. 11) angetrieben, die
ein Antriebsrad 127 ähnlich dem Rad 82 (Fig. 7), ein Zwi
schenrad 129, Zahnriemen 131 und ein angetriebenes Rad 132,
befestigt an dem Kopf 121, umfaßt. Das Übersetzungsverhält
nis ist so, daß der Hilfskopf 121 sich gemeinsam und gleich
mäßig mit den Manipulatorköpfen 75 dreht.
Der Kopf 121 trägt zwei Reihen von Saugtrichtern 123, die
diagonal gegenüberliegend wie die Manipulator-Greifer 95 und
97 angeordnet sind und haben Lagerflächen 123 a, die den
Greifebenen der Manipulator-Greifer entsprechen. Die Saug
trichter 123 sind in nicht gezeigter Weise mit einer Unter
druckquelle verbunden.
Wie deutlich ist, können die Saugtrichter 123 ein Werkstück
in einem Zwischenbereich desselben abstützen, unabhängig von
der Lage der Oberfläche des Werkstückes, an der sie angrei
fen.
Im Falle eines sehr langen Werkstückes wird die Hilfstrag
vorrichtung 115 z.B. verwendet, um die ersten Biegungen an
einem rechteckigen, flachen Werkstück vorzunehmen.
Wenn der Hilfssupport nicht länger erforderlich ist, wird
die Hubvorrichtung 125 betätigt, um den Arm 119 abzusenken
in seine nicht aktive Lage, die durch eine strichpunktierte
Linie in Fig. 11 dargestellt ist.
Der zweite Manipulator 5 der Handhabungsvorrichtung 7 wird
nunmehr erläutert.
Wie in den Fig. 1, 2 und 12 gezeigt ist, ist ein starker
Säulenträger 133 auf dem Boden an der der Biegepresse 1 ab
gewandten Seite des Rahmens 35 befestigt und umfaßt zwei ne
beneinander angeordnete, kastenförmige Ständer 139. Zwischen
den Ständern 139 ist ein starkes, schwenkbares, im Quer
schnitt kastenförmiges Säulenteil 135 angeordnet, gelagert
durch die Ständer 139 mit Hilfe eines Bolzens 141.
Eine vertikale Hubvorrichtung bzw. Hubzylinder 143 (Fig. 2)
ist in einem der Ständer 139 angeordnet. Ein Flaschenzug 145
ist in Verbindung mit der Stange 143 a des Hubzylinders 143
für eine Kette 149 angeordnet, befestigt über die Riemen
scheibe 147 an dem Arm 135.
Außerdem ist, wie in Fig. 12 dargestellt ist, ein Armteil
137, das die Hilfsgreifeinrichtung 159 als zweite Klemmein
richtung trägt, an dem freien oberen Ende des Säulenteiles
135 zur Drehung um 180° entlang eines Doppelpfeiles und um
eine Achse parallel zur Y-Achse vorgesehen. Eine doppelt
wirkende, pneumatische Betätigungseinrichtung 151 ist in
Längsrichtung in dem Arm 153 eingesetzt und dreht das Arm
teil 137 über eine Kettenübertragung 153, 155 und 157.
Der Aufbau des Säulenteiles 135, des Armteiles 137 und der
Greifer 159 kann durch die Hubvorrichtung bzw. den Hubzylin
der 143 zwischen der geneigten Position, die in Vollinien in
Fig. 2 dargestellt ist und der vertikal angehobenen Posi
tion, die in unterbrochener Liniendarstellung in Fig. 2 dar
gestellt ist, schwenkbar ausgeführt sein, um das Armteil
137 und das Werkstück W um die Achse parallel zur X-Achse zu
schwenken.
In Fig. 2 sind das Querteil 55 und einer der Arme 73 zum La
gern der Manipulatorköpfe 75 in Vollinien in der untersten
und am meisten vorgeschobenen Lage gezeigt und sind in un
terbrochener Linie in der höchsten und am meisten zurückge
zogenen Lage gezeigt. Der Handhabungsraum, in dem die ge
meinsame Drehachse A 2 der Manipulatorköpfe 75 (und des
Hilfstragkopfes oder -köpfe 115) bewegt werden kann, ist
durch MS angegeben. Wie ersichtlich ist, befindet er sich
dann, wenn die Achse A 2 in der untersten und am weitesten
vorgeschobenen Lage ist, in der Greifzone der Greifer 159.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 weist das Armteil
137 ein Paar Längsführungen 161 auf, entlang derer mehrere
Schlitten 163 angeordnet sind, die von Hand beweglich sind
und die in den Führungen in der geeignetsten Lage jeweils
festgeklemmt werden können.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist jeder Schlitten 163 an dem
Zylinder eines doppelt wirkenden Pneumatikbetätigungs
elementes 165 befestigt. Die Kolbenstange der Betätigungs
einrichtung 165, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 169, steht
von dem Armteil 137 nach vorne vor.
Der Zylinder 165 trägt eine Klammer 171, die die Stange 179
umgibt und die einen Querbolzen 175 abstützt. Der Bolzen 175
bildet einen zentralen Drehpunkt für die beiden symmetri
schen Klauen 173 des Hilfsgreifers 159.
Jede Klaue 173 ist mit einem Paar seitlicher Rollen 181 ver
sehen. Die Stange 169 ist mit einer Endplatte 177 versehen,
mit der die Rollen 181 zusammenwirken.
Schraubenvorspannfedern 179 sind zwischen der Platte 177 und
jeder Klaue 173 eingesetzt und sind in Verbindung mit jewei
ligen Hohlräumen oder Sitzbereichen in der Platte und der
Klaue festgelegt.
Die Anordnung ist so getroffen, daß dann, wenn das pneumati
sche Betätigungselement 165 sich verkürzt und die Platte 177
zurückgezogen wird, die Federn 179 den Greifer 159 offenhal
ten, so daß die Klauen 173 voneinander beabstandet und ge
trennt sind, wobei dieser Zustand als Vollinie in Fig. 13
dargestellt ist.
Wenn der Betätigungszylinder 165 unter Druck gesetzt wird,
wird die Stange 159 vorgeschoben und die Platte 177 drückt
gegen die Rollen 181, so daß die Klauen 173 gezwungen wer
den, zu schließen. Diese Situation ist in unterbrochenem Um
riß in Fig. 13 dargestellt.
Die Arbeitsweise der Handhabungsvorrichtung 7 wird nunmehr
unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 33 erläutert.
In Fig. 14 sind aufeinanderfolgende Biegungen, die nachein
ander an einem Werkstück aus Blech vorgenommen werden, um
das Profil zu erzeugen, das in Fig. 14 dargestellt ist,
durch B 1, B 2, B 3 und B 4 bezeichnet.
Fig. 15a, 15b bis Fig. 31 zeigen einen Biegeprozeß, durch
den die Biegung B 1, B 2, B 3 und B 4 ausgeführt werden. In dem
gezeigten Fall ist der Stempel 17 fest, während das Gesenk
19 hin- und hergehend in einer vertikalen Arbeitsebene be
weglich ist, die durch eine Strichpunktlinie in Fig. 15a
dargestellt ist. Das Gesenk 19 hat ein konkaves V-förmiges
Profil und der Stempel 17 hat ein komplementäres konvexes
V-förmiges Gegenprofil. In dem gezeigten Fall beträgt der
Keilwinkel 90° und ist zur Arbeitsebene symmetrisch.
Um das Werkstück mit dem Profil nach Fig. 14 herzustellen,
beginnt man mit einem flachen, rechteckigen Werkstück W aus
Blech, das eine große oder Hauptachse A 3 und eine kleine
oder Nebenachse A 4 aufweist (Fig. 15b) .
Wie oben erläutert, weist die Handhabungsvorrichtung nach
der vorliegenden Erfindung ein Paar Manipulatorköpfe 75 auf,
die die jeweiligen Manipulatorgreifer 95 tragen. Diese Grei
fer haben, wie in Fig. 15b gezeigt, Greiföffnungen, die ein
ander zugewandt sind und die gemeinsam zueinander hin und
voneinander wegbewegbar sind, wie dies durch die Pfeile an
gegeben ist. Ihre Bewegungsrichtung ist parallel zur Biege
zone, bestimmt durch das Gesenk 19 und den Stempel 17.
Jeder Manipulatorkopf 75 ist so angeordnet, daß er um eine
Achse A 2 sich drehen kann, die beiden Köpfen 75 gemeinsam
ist und parallel zu deren Bewegungsachse verläuft.
Die zwei Köpfe 75 tragen auch jeweils weitere Greifer 97
(Fig. 15a), die an Stellen diametral den Greifern 95 gegen
überliegend angeordnet sind und die unterschiedliche bzw.
andere Abmessungen aufweisen, deren Zweck noch nachfolgend
deutlich wird.
In den Fig. 15a und 15b wird ein flacher Teil des Werk
stückes W durch die zwei Greifer 95 in Kantenbereichen er
griffen, die den kürzeren Seiten oder Kanten S 1 und S 2 des
Werkstückes W selbst entsprechen. Es wird angenommen, daß
das Werkstück W in der Lage nach Fig. 15a durch die Greifer
95 plaziert ist oder daß es in dieser Lage durch ein anderes
System angeordnet ist.
In Fig. 15a und in anderen, ähnlichen Figuren ist die länge
re Kante oder Seite des Werkstückes W, bezeichnet durch E 1
oder E 2 in Fig. 15b, durch einen Punkt bezeichnet, um ein
Bezugszeichen anzugeben, um die Handhabungen des Werkstückes
während des Bearbeitungszyklus besser erläutern zu können.
Wie oben erläutert, sind die zwei Manipulatorköpfe 75 ge
meinsam hin- und hergehend beweglich, sowohl horizontal als
auch vertikal.
In Fig. 15a ist das Werkstück W horizontal auf im wesentli
chen dem gleichen Niveau wie die Oberkanten des Gesenkes 19
angeordnet, welches abgesenkt ist. In der Praxis, insbeson
dere bei langen und schweren Werkstücken, ist das Niveau der
Greifer 95 oder 97 geringfügig höher als der Positionierzu
stand bzw. die Positionierstufe, um die Durchbiegung des
Bleches zu kompensieren.
Die erste Stufe des Zyklus besteht aus dem Vorschieben der
Köpfe 75 entlang eines Pfeiles in Fig. 15a, um das Werkstück
auf das Gesenk 19 aufzulegen, wie in Fig. 16 gezeigt.
Als nächste Stufe werden das Gesenk und die Köpfe 75 veran
laßt, gleichmäßig und gemeinsam angehoben zu werden (Fig.
16), bis das Werkstück W in eine Lage gebracht ist, in der
das Gesenk 19 und der Stempel 17 das Werkstück halten, ohne
es zu biegen. Diese Ebene ist in herkömmlicher Weise bekannt
als Beschickungsebene oder Belastungsebene und wird in Fig.
17 durch LP bezeichnet.
In der nachfolgenden Stufe werden die zwei Köpfe 75 und die
beiden Manipulatur-Greifer 95 voneinander wegbewegt, um das
Werkstück W freizugeben und sie werden selbst in den Stel
lungen angeordnet, die in unterbrochenem Umriß in Fig. 15b
dargestellt sind.
Die nächste Stufe ist die Biegestufe, in der das Gesenk 19
weiter angehoben wird (Fig. 18) und die Biegung B 1 in dem
Werkstück W ausgebildet wird.
Am Ende dieses Biegevorganges sind, wie aus Fig. 18 ersicht
lich ist, zwei Abschnitte L 0, L 1, die zueinander um einen
Winkel α (im vorliegenden Fall 90°) gegeneinander geneigt
sind, in dem Werkstück W zueinander abgewinkelt bzw. bogen
förmig ausgebildet.
Während das Werkstück W noch zwischen dem Gesenk 19 und dem
Stempel 17 ergriffen ist, werden in der nächsten Stufe die
Manipulatorköpfe 75 angehoben und gedreht, um die Lage nach
Fig. 19 einzunehmen. In dieser Lage nehmen die Manipulator
greifer 95 eine Kontaktebene ein, die mit der Ebene des Ab
schnittes L 1 übereinstimmt bzw. zusammenfällt und sie können
das Werkstück W, wie gezeigt, wieder ergreifen.
Nachdem das Werkstück W wieder ergriffen worden ist, senkt
sich das Gesenk 19 wieder in die Lage von Fig. 15a ab, wie
dies in Fig. 20a gezeigt ist. Die Köpfe 75 werden veranlaßt,
sich weiter nach oben und von der Presse wegzubewegen, in
die Lage, die in Fig. 20a dargestellt ist. In dieser Lage
sind die Hilfsgreifer 159 vorgesehen, die schematisch in
Fig. 20b dargestellt sind.
In der Greiflage nach Fig. 20 haben diese Hilfsgreifer 159
ihre eigene, geneigte Greifebene. Um zu ermöglichen, daß die
Hilfsgreifer 159 das Werkstück W ergreifen können, werden
die Manipulaturköpfe 75 veranlaßt, sich zu drehen, wenn sie
sich nach oben und weg von der Presse bewegen, so daß der
Abschnitt L 1 in die Greifebene der Hilfsgreifer 159 gebracht
wird. Wie in den Fig. 20a und 20b gezeigt ist, ergreifen die
Hilfsgreifer 159 die Kante des Werkstückes W an seiner
Längskante.
Die Hilfsgreifer 159 sind an einem gemeinsamen Armteil 137
gelagert, um sie entlang eines bogenförmigen Weges zu bewe
gen, wie dies durch den Pfeil in den Fig. 20a und 20b ge
zeigt ist.
In der nächsten Stufe geben die Manipulatorgreifer 95 die
Seitenkanten des Werkstückes W frei, wie dies in Fig. 20 ge
zeigt ist, und die Hilfsgreifer 159 bewegen sich in die Lage
von Fig. 21a zurück, in der der Abschnitt L 1 des Werkstückes
W horizontal verläuft.
In der nachfolgenden Stufe wird das Armteil 137, das die
Greifer 159 lagert, veranlaßt, sich um eine Achse parallel
zur Y-Achse zu drehen. In dem Zustand nach Fig. 21a und Fig.
22 ist die Drehachse horizontal. Ihr Abstand vom Boden ist
derart, daß das Werkstück W frei um seine kleinere Achse A 4
gedreht werden kann. Überdies wird das Werkstück W ganz ent
fernt vom Kopf 75 und den mit diesem verbundenen Teilen ge
halten, so daß es sich mit diesen nicht störend überlagern
kann, wenn es gedreht wird. Trotzdem ist wegen seiner Dre
hung um die kleinere Achse A 4 der Abstand der Greifer 159
und ihrer Lagereinrichtung von der Biegepresse 1 verhältnis
mäßig klein, wodurch in vorteilhafter Weise der Raumbedarf
gering ist.
Wenn das Werkstück W einmal um seine Achse A 2 gedreht worden
ist, ist seine Oberseite unten bzw. ist es umgedreht, wie in
Fig. 22 gezeigt, und bereit für die Ausbildung der zweiten
Biegung B 2.
In der nächsten Stufe (Fig. 23a und 23b) kehren die Hilfs
greifer 159 in ihre Lage nach Fig. 20a zurück, die Manipula
torgreifer 95 ergreifen das Werkstück W wieder entlang sei
nes Abschnittes L 1 und die Hilfsgreifer 159 bewegen sich
dann weg von dem Werkstück.
In einem weiteren, nachfolgenden Schritt werden die zwei
Köpfe 75 wieder abgesenkt, werden wieder mit ihrer Greifebe
ne horizontal orientiert (Fig. 24a) und vorgeschoben, um den
Abschnitt L 1 zu veranlassen, auf den Kanten des abgesenkten
Gesenkes 19 aufzuliegen.
Das Gesenk 19 wird anschließend in die Lage angehoben, die
derjenigen in Fig. 17 (einer Stufe, die nicht gezeigt ist)
entspricht und die Manipulatorgreifer 95 geben dann das
Werkstück W frei, das zwischen dem Gesenk 19 und dem Stempel
17 gehalten wird.
In der nächsten Stufe wird das Gesenk 19 angehoben, um die
zweite Biegung B 2 auszubilden, die im entgegengesetzten Bie
gesinn zu der Biegung B 1 orientiert ist. Ein Abschnitt L 2
wird so gebildet und geschaffen, wie er in Fig. 25 angegeben
ist.
In der nachfolgenden Stufe werden die Manipulatorköpfe 75
angehoben und wieder gedreht, um die Lage einzunehmen, in
der die Greifebene der Manipulatorgreifer 95 mit der Ebene
des Abschnittes L 2 zusammenfällt. In diesem Zustand ergrei
fen die Manipulatorgreifer 95 den Abschnitt L 2 in gleicher
Weise, wie dies unter Bezugnahme auf die Fig. 19 erläutert
wurde und ergreifen das Werkstück im bequemsten Bereich der
kürzeren Seiten des Werkstückes W.
In der nächsten Stufe (Fig. 26) senkt sich das Gesenk 19
wieder ab. Die Köpfe 75 senken sich ebenfalls ab und werden
wiederum in die Lage orientiert, in der ihre Greifebene ho
rizontal ist und der Abschnitt L 2 auf den Kanten des Gesen
kes 19 in der Zone aufruht, in der die dritte Biegung B 3
ausgebildet werden soll. Da die beiden Biegungen B 2 und B 3
in gleichem Biegesinn verlaufen, wird, wie deutlich ist, das
Werkstück W diesmal nicht umgedreht und die Hilfsgreifer 159
kommen nicht zur Anwendung.
In der nachfolgenden Stufe (Fig. 27) wird das Gesenk 19 wie
der angehoben und formt die dritte Biegung B 3. Wie in Fig.
27 ersichtlich ist, liegt nach dem Formen der dritten Bie
gung ein Teil des Werkstückes W an dem Stempel 17 an. Dies
verhindert es oder macht es schwierig, daß sich bei einer
Abwärtsbewegung das Werkstück W von dem Stempel 17 löst.
Wie vorher erläutert, werden die beiden Manipulatorköpfe 75
gemeinsam und gleichmäßig in einer Richtung parallel zur
X-Achse bewegt. Durch diese Fähigkeit werden die beiden Köp
fe 75 mit dem Werkstück W zu einer Seite (rechtwinklig zu
der Bildebene von Fig. 27) bewegt, bis das Werkstück W von
einer Seite desselben von dem Stempel 17 gelöst bzw. ent
fernt wird.
Anschließend werden die beiden Köpfe 75 wieder vor der Pres
se neu positioniert, angehoben und zurückbewegt, um das
Werkstück W an die Hilfsgreifer 159 zu übergeben (Fig. 28).
Die Hilfsgreifer 159 werden anschließend angehoben (Fig.
29), um das Werkstück W umzudrehen (Fig. 30) und es zu den
Manipulatorköpfen 75 (Fig. 31) zurückzuführen.
Im Gegensatz zu dem was in Fig. 25 gezeigt ist, übergeben
die Hilfsgreifer 159 diesmal das Werkstück W an die anderen
Manipulatorgreifer 97, die nicht so breit sind, wie die
Greifer 95. Ihre geringere oder engere Breite ermöglicht es
den Greifern 97, das Werkstück W in einer Zone sehr nahe an
den Biegungen B 1, B 2, B 3, die bereits geformt wurden, zu er
greifen, d.h. sehr weit entfernt von der vierten Biegung B 4,
die als nächstes geformt werden soll, ebenso wie der Abstand
von dem Gesenk und dem Stempel beträchtlich ist. Überdies
kann die Breite 97 geringer sein, da das Werkstück W durch
die Biegungen, die bereits umgeformt worden sind, ausreiche
nd versteift worden ist.
Als nächste Stufe drängen sich die zwei Manipulatorköpfe 75
(Fig. 31), um die Manipulatorgreifer 97 nach oben in die
aktive Lage zu bringen.
Die Greifer 97 (Fig. 32) plazieren anschließend den Ab
schnitt des Werkstückes W, der zunächst gebogen werden soll,
auf den Kanten des Gesenkes 19, das angehoben wird wie vor
her, bis der Abschnitt des Werkstückes W festgehalten wird,
ohne daß er bereits gebogen wird.
In der letzten Biegestufe wird, nachdem die Greifer 97 das
Werkstück W freigegeben haben, das Gesenk 19 weiter angeho
ben und die vierte Biegung B 4 ausgebildet (Fig. 33). Die
Köpfe 75 kehren anschließend in die Stellungen gemäß Fig. 33
zurück und die Greifer 97 ergreifen das vollständig umge
formte Werkstück W. Wie aus Fig. 33 deutlich ist, liegt das
Werkstück in diesem Fall ebenfalls an dem Stempel 17 an und
wird durch eine Bewegung der Köpfe 75 parallel zu ihrer
X-Achse entfernt. Nach der Vervollständigung des Abziehens,
wie vorher erwähnt, geben die Greifer 97 das Werkstück
frei, das dann auf den Wegtransport- bzw. Ablagetisch fällt.
Nunmehr werden einige allgemeine Erläuterungen und Hinweise
gegeben.
Die Aufwärts- und Abwärtsbewegungen sowie die Vorwärts- und
Rückwärtsbewegungen der Manipulatorköpfe 75 können in vor
teilhafter Weise in einfache Translationen entlang zweier
Achsen, einer horizontalen Achse Y und einer vertikalen Ach
se Z (Fig. 1) unterteilt werden. Die Bewegungen der Manipu
latorköpfe 75 sowohl für das Ergreifen und Freigeben des
Werkstückes W als auch für das Entfernen des Werkstückes un
ter Bedingungen, wie sie z.B. denjenigen in den Fig. 27 und
33 entsprechen, sind einfache Translationen entlang einer
horizontalen Achse X. Die Orientierungsbewegungen der Köpfe
75 für das Positionieren der Manipulatorgreifer 95 oder 97
in den verschiedenen Lagen zum Ergreifen und Freigeben des
Werkstückes W, für die Drehung des Werkstückes um 180° um
seine Hauptachse A 3 sowie die Bewegungen für das Drehen der
Manipulatorköpfe 75, um die Greifer 95, 97 zu vertauschen,
sind einfache Drehungen um die Achse A 4. All dies bietet
sich an und ermöglicht eine numerische Steuerung der Handha
bungsvorrichtung durch ein sehr einfaches Programm.
In dem vorbeschriebenen Arbeitszyklus wird zur Vereinfachung
angenommen, daß die Greifer 95, 97 stets denjenigen Ab
schnitt des Werkstückes ergreifen, der der Biegung, die ge
formt werden soll, am nächsten liegt. Für bestimmte Biegun
gen kann das Programm des Arbeitszyklus jedoch auch so aus
gelegt sein, daß das Ergreifen eines Abschnittes vorgesehen
ist, der weiter entfernt liegt.
Um Werkstücke mit kleinen Abmessungen zu handhaben, könnte
ein einzelner Greifer ebenso verwendet werden, um das Werk
stück an einer Kante zu greifen, z.B. an einer Längskante,
wie z. B. einer Längskante, die in Fig. 15B mit E 1 oder E 2
bezeichnet ist. Diese Lösung würde sich für die Handhabung
von Werkstücken anbieten, in denen alle auszuführenden Bie
gungen im gleichen Biegesinn verlaufen. Dies könnte auch der
Fall sein bei der Verwendung von verschiedenen bzw. mehreren
Manipulatorgreifern.
Die Verwendung von Greifern, wie z.B. der Greifer 95 und 97,
die das Werkstück an seinen Endkanten oder kürzeren Seiten
ergreifen, erscheint jedoch einfacher, da die Längskante E 1
und E 2 (Fig. 15b) so stets frei bleibt zum Ergreifen durch
die Hilfsgreifer 159 für das Umdrehen oder die Bewegung der
Manipulatorgreifer entlang der kürzeren Seiten. Überdies er
möglicht die seitliche Anordnung der Manipulatorgreifer 95
und 97 diesen Greifern, das Werkstück W jederzeit in dem be
quemsten Bereich der Endkanten oder kürzeren Seiten zu er
greifen, so daß einerseits eine feste Lagerung bzw. Abstüt
zung des Werkstückes und andererseits die Anordnung der
wirksamen Manipulatorgreifer so nahe wie möglich an der Ar
beitsebene, ohne jedoch mit dem Gesenk 19 oder dem Stempel
17 in Kollision zu kommen, sichergestellt ist.
Ein Werkstück W, wie z.B. in Fig. 15b gezeigt, könnte auch
durch eine Drehung um 180° in seiner Ebene, d.h. um eine
Achse vertikal zu der Ebene in Fig. 15b und eine Drehung um
seine Hauptachse A 3 umgedreht werden. Dies ist die Art der
Handhabung, die üblicherweise manuell ausgeführt wird.
Selbst wenn dies jedoch mit einer automatischen Vorrichtung
möglich wäre, erscheint eine Handhabung dieser Art nicht be
quem, da die Drehung des Werkstückes in seiner Ebene einen
beträchtlichen Raumbedarf vor der Biegemaschine erfordert.
Das Drehen durch eine Drehung um die kleinere Achse A 4 er
scheint daher unter diesem Gesichtspunkt weitaus bequemer.
In dem Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1, 2 und 3 dar
gestellt ist, kann die starke Führung 37 am unteren Rahmen
15 anstelle der Befestigung an dem starken Fuß 35 befestigt
sein. Bei dieser Anordnung werden die Manipulatorköpfe 75
stets in vertikaler Richtung in Abhängigkeit von der verti
kalen Bewegung des Gesenkes 19 bewegt, da sowohl das Gesenk
19 als auch die Manipulatorköpfe 75 an dem unteren Rahmen 15
befestigt sind. Außerdem kann die Steuerung der vertikalen
Bewegung des Manipulatorkopfes vereinfacht werden.
Auch kann anstelle der vorerwähnten Anordnung mit einer ver
tikalen Stange 43, einer Längsführung 47 und Schlitten 49
zum Bewegen des Querteiles 55 in Richtung der Y- und der
Z-Achse die nachfolgende Anordnung angewandt bzw. aufgegrif
fen werden, enthaltend ein Y-Achsen-Führungsteil, das sich
in Richtung der Y-Achse erstreckt, das an dem langgestreck
ten Schlitten 39 des vorerwähnten Ausführungsbeispieles be
festigt ist, um ein Gleitteil oder Schlittenteil zu lagern,
das in Richtung der Y-Achse bewegbar ist und an dem Gleit
oder Schlittenteil kann ein anhebbares Teil beweglich in
Richtung der Z-Achse gelagert sein, um das Querteil 55 des
vorerwähnten Ausführungsbeispieles zu lagern.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevor
zugte Ausführungsbeispiele erläutert wurde, ist deutlich,
daß verschiedenartigste Abweichungen und Modifikationen im
Rahmen der beigefügten Ansprüche möglich sind, ohne daß von
dem Wesen der Erfindung in seinen breitesten Aspekten abge
wichen wird.
Claims (15)
1. Handhabungsvorrichtung für eine Biegemaschine, die ein
Paar Umformwerkzeuge, bestehend aus einem langgestreckten
Gesenk und einem Stempel zum Biegen eines Werkstückes ent
hält, gekennzeichnet durch:
einen ersten Manipulator (3) mit
einer ersten Klemmeinrichtung (75) zum Klemmen des Werk stückes (W), das gebogen werden soll,
eine erste Lagereinrichtung zur Lagerung der ersten Klemmeinrichtung (75) in drehbarer Weise um eine Drehachse parallel zur Längsrichtung des Stempels (17) und des Gesenkes (19) und
einer zweiten Lagereinrichtung zur Lagerung der ersten La gereinrichtung in beweglicher Weise in Richtung einer X-Achse parallel zur Längsrichtung des Stempels (17) und des Gesenkes (19) zur Lagerung in Richtung einer Y-Achse recht winklig zu der X-Achse und zur Lagerung in Richtung einer Z-Achse parallel zur der vertikalen Richtung, und
einen zweiten Manipulator (5) mit
einer zweiten Klemmeinrichtung (159) zum Klemmen des Werk stückes, einer Armeinrichtung (73) zur Lagerung der zweiten Klemmeinrichtung (159), und
einer Säuleneinrichtung (133) zur Lagerung der Armeinrich tung (137) in drehbarer Weise um eine Drehachse parallel zur Y-Achse, wobei die Säuleneinrichtung (133) so aufgebaut ist, daß sie von dem ersten Manipulator (3) weg und zu diesem hin bewegbar ist.
einen ersten Manipulator (3) mit
einer ersten Klemmeinrichtung (75) zum Klemmen des Werk stückes (W), das gebogen werden soll,
eine erste Lagereinrichtung zur Lagerung der ersten Klemmeinrichtung (75) in drehbarer Weise um eine Drehachse parallel zur Längsrichtung des Stempels (17) und des Gesenkes (19) und
einer zweiten Lagereinrichtung zur Lagerung der ersten La gereinrichtung in beweglicher Weise in Richtung einer X-Achse parallel zur Längsrichtung des Stempels (17) und des Gesenkes (19) zur Lagerung in Richtung einer Y-Achse recht winklig zu der X-Achse und zur Lagerung in Richtung einer Z-Achse parallel zur der vertikalen Richtung, und
einen zweiten Manipulator (5) mit
einer zweiten Klemmeinrichtung (159) zum Klemmen des Werk stückes, einer Armeinrichtung (73) zur Lagerung der zweiten Klemmeinrichtung (159), und
einer Säuleneinrichtung (133) zur Lagerung der Armeinrich tung (137) in drehbarer Weise um eine Drehachse parallel zur Y-Achse, wobei die Säuleneinrichtung (133) so aufgebaut ist, daß sie von dem ersten Manipulator (3) weg und zu diesem hin bewegbar ist.
2. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Lagereinrichtung außerdem aufweist
eine X-Achsen-Führungseinrichtung (37, 39), die sich in
Richtung der X-Achse bei Verwendung durch die Biegemaschine
erstreckt,
eine erste Bewegungseinrichtung (39), gelagert an der Füh rungseinrichtung (37) in Richtung der X-Achse, derart, daß die erste Bewegungseinrichtung (39) in Richtung der X-Achse frei bewegbar ist,
eine zweite Bewegungseinrichtung (47), gelagert an der er sten Bewegungseinrichtung (39) in freibeweglicher Weise in vertikaler Richtung der Z-Achse und versehen mit einer Y-Achsen-Führungseinrichtung zur Lagerung der ersten Lager einrichtung (55) in freibeweglicher Weise in Richtung der Y-Achse.
eine erste Bewegungseinrichtung (39), gelagert an der Füh rungseinrichtung (37) in Richtung der X-Achse, derart, daß die erste Bewegungseinrichtung (39) in Richtung der X-Achse frei bewegbar ist,
eine zweite Bewegungseinrichtung (47), gelagert an der er sten Bewegungseinrichtung (39) in freibeweglicher Weise in vertikaler Richtung der Z-Achse und versehen mit einer Y-Achsen-Führungseinrichtung zur Lagerung der ersten Lager einrichtung (55) in freibeweglicher Weise in Richtung der Y-Achse.
3. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Länge des Führungsteiles (37) in Richtung
der X-Achse größer ist als die Breite in X-Achsenrichtung
der Biegemaschine und die erste Bewegungseinrichtung (39) so
gestattet ist, daß sie sich von einer Position vor der
Blechbiegemaschine zu einer Position seitlich der Blechbie
gemaschine entlang des X-Achsen-Führungsteiles (37) bewegen
kann.
4. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste Lagereinrichtung mit einem Querteil
(55) versehen ist, das sich in Richtung der X-Achse er
streckt und die erste Blech-Klemmeinrichtung ein Paar Mani
pulatorköpfe (75) aufweist, die an den beiden Enden des
Querteiles (55) vorgesehen sind.
5. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Paar Halteteile (73), die in Richtung der
Biegemaschine vorspringen, an den beiden Endabschnitten des
Querteiles (55) jeweils vorgesehen sind und die Manipulator
köpfe (75) so an den Halteteilen (73) vorgesehen sind, daß
sie einander zugewandt angeordnet sind.
6. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das linke und rechte Halteteil (73) an dem
Querteil (55) in freibeweglicher Weise entlang desselben an
geordnet sind.
7. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß jeder Manipulatorkopf (75) aufweist:
ein Paar fester Klauen (71 a, 73 a), angeordnet in einander gegenüberliegender Anordnung in einem definierten Raum,
einen beweglichen Körper (87), der zwischen den festen Klauen (81 a, 83 a) so angeordnet ist, daß er frei zwischen den festen Klauen (81 a, 83 a) bewegbar ist, und
ein Paar beweglicher Klauen (91, 93), die an den vorderen und hinteren Seitenabschnitten in bezug auf die Bewegung des beweglichen Körpers (87) angeordnet sind und die in der Lage sind, einen Klemmzustand zu jeder der festen Klauen (81 a, 83 a) herzustellen, wenn der bewegliche Körper (87) sich nach der Seite einer der festen Klauen (81 a, 83 a) bewegt.
ein Paar fester Klauen (71 a, 73 a), angeordnet in einander gegenüberliegender Anordnung in einem definierten Raum,
einen beweglichen Körper (87), der zwischen den festen Klauen (81 a, 83 a) so angeordnet ist, daß er frei zwischen den festen Klauen (81 a, 83 a) bewegbar ist, und
ein Paar beweglicher Klauen (91, 93), die an den vorderen und hinteren Seitenabschnitten in bezug auf die Bewegung des beweglichen Körpers (87) angeordnet sind und die in der Lage sind, einen Klemmzustand zu jeder der festen Klauen (81 a, 83 a) herzustellen, wenn der bewegliche Körper (87) sich nach der Seite einer der festen Klauen (81 a, 83 a) bewegt.
8. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Klemmflächen der zwei Klauenpaare (81 a,
83 a; 91, 93), gebildet aus einer festen Klaue (81 a, 83 a) und
einer beweglichen Klaue (91, 93) in ihrer Breite unter
schiedlich sind.
9. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Manipulatorkopf (75) an dem Halteteil (73)
in freier drehbarer Weise um eine Achse parallel zur Längs
richtung des Querteiles (55) angeordnet ist.
10. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Paar Manipulatorköpfe (75) so ausgebildet
sind, daß sie gleichzeitig durch eine Keilwelle (101), vor
gesehen entlang des Querteiles (55), gedreht sind.
11. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Hilfslagerteil für das Werkstück (W) nahe
der Mitte des Querteiles (55) zur Lagerung des Werkstückes
(W) vorgesehen ist.
12. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Grundeinrichtung an der der Biegemaschine
abgewandten Seite des ersten Manipulators (3) vorgesehen ist
und ein Bodenendabschnitt der Säuleneinrichtung (135) an der
Grundeinrichtung (139) in frei schwenkbarer Weise in Rich
tung der Y-Achse gelagert ist.
13. Verfahren zum Verändern der Lage eines Werkstückes in
einem Werkstück-Biegevorgang zum Ausführen einer Mehrzahl
von Biegevorgängen in Längsrichtung eines langen Werkstückes
mit einer Biegemaschine, die ein langes Gesenk sowie einen
Stempel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das
Werkstück (W) anwesend ist, die Lage des Werkstückes (W)
verändert wird, indem das Werkstück (W) veranlaßt wird, sich
in einer vertikalen Ebene zu drehen, die senkrecht zur
Längsrichtung des Stempels (17) und des Gesenkes (19) er
streckt, wobei diese Drehung an der Vorderseite der Biege
maschine erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die
Verfahrensschritte: Verändern der linken und rechten Längs
seite des Werkstückes (W) vor der Biegemaschine dadurch, daß
das Werkstück (W) veranlaßt wird, sich in einer vertikalen
Ebene zu drehen, die rechtwinklig zu der Längsrichtung des
Stempels (17) und des Gesenkes (19) verläuft und Umdrehen
des Werkstückes (W) um eine spezielle Achse parallel zur
Längsrichtung der Formwerkzeug (17, 19).
15. Biegemaschine zum abfolgenden Biegen plattenförmiger
Werkstücke mit einem langgestreckten Stempel und einem lang
gestreckten Gesenk, gekennzeichnet durch eine Handhabungs
vorrichtung (7) vor der Biegemaschine (1) mit einer ersten
und einer zweiten Manipulatoreinrichtung (3, 5) zum abfol
genden Ergreifen und Drehen des Werkstückes (W) in einer
vertikalen Ebene rechtwinklig zur Längsrichtung des Stempels
(17) und des Gesenkes (19).
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