WO2017186673A1

WO2017186673A1 - Transportvorrichtung mit greifzangen

Info

Publication number: WO2017186673A1
Application number: PCT/EP2017/059721
Authority: WO
Inventors: Markus Moser; Simon REIMER; Andreas MARITZ; Andreas Matt
Original assignee: Hatebur Umformmaschinen Ag
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2017-11-02
Also published as: TW201742807A; CN109070180A; EA201892456A1; KR20190003519A; CH712402A1; EP3448596A1; US20190134695A1; JP2019514692A

Abstract

In einer Transportvorrichtung zum Umsetzen von Werkstücken in einer mehrstufigen Umformeinrichtung sind auf einem zwischen den Stufen der Umformeinrichtung hin und her beweglichen Greifwerkzeugträger als Greifzangen ausgebildete Greifwerkzeuge (32a, 32b) zum Greifen je eines Werkstücks angeordnet. Den Greifwerkzeugen (32a, 32b) ist je ein am Greifwerkzeugträger angeordneter Greifwerkzeugantrieb für die individuelle Betätigung der Greifwerkzeuge (32a, 32b) zum Greifen bzw. Freigeben eines Werkstücks zugeordnet. Die Greifwerkzeuge weisen je zwei mittels des jeweiligen Greifwerkzeugantriebs linear aufeinander zu und voneinander weg bewegbare Zangenarme (32a, 32b) auf. Die Greifwerkzeugantriebe sind jeweils elektrisch oder hydraulisch servogeregelt ausgebildet. Greifzangen mit linear aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbaren Zangenarmen (32a, 32b) haben gegenüber Greifzangen mit schwenkbaren Zangenarmen den Vorteil, dass sie gleichmässig in den Greifdurchmesser eintauchen und beidseits im selben Winkel am Werkstück angreifen können. Durch die servogeregelte Ausbildung der Greifwerkzeugantriebe ist eine Lageregelung der Zangenarme möglich.

Description

Transportvorrichtung mit Greifzangen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung zum Umsetzen von Werkstücken in einer mindestens zwei Stufen umfassenden Umformeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Massivumformung und auch bei anderen Umformvorgängen durchlaufen Werkstücke häufig mehrere Stufen einer Umformeinrichtung nacheinander, wobei die Werkstücke von Stufe zu Stufe weitertransportiert werden. In einer

Umformeinrichtung sind die Stufen typischerweise eine Ladestufe und verschiedene Umformstufen. Zum Transport der Werkstücke von Stufe zu Stufe dienen in der Regel mit zangenartigen Greifwerkzeugen ausgerüstete, im Maschinentakt der Umformeinrichtung arbeitende Transportvorrichtungen, wobei die Greifwerkzeuge gleichzeitig die Werkstücke erfassen, aus einer Stufe herausnehmen und der jeweils nächsten Stufe zuführen, wo sie sie freigeben.

Bei den bekannten Umformeinrichtungen sind die Transportbewegungen und die Betätigung der Greifwerkzeuge mit dem Antriebsstrang der Umformeinrichtung gekoppelt - siehe z.B. die CH 595 155 A.

Eine gattungsgemässe Transportvorrichtung zum Umsetzen von Werkstücken in einer Umformeinrichtung ist in der EP 1 048 372 Bl beschrieben. Bei dieser bekannten Transportvorrichtung sind mehrere als Greifzangen ausgebildete Greifwerkzeuge mit je einem eigenen, vom Antriebsstrang der Umformeinrichtung entkoppelten

Greifwerkzeugantrieb an einem in Längsrichtung und quer zu dieser beweglichen gemeinsamen Zangenträger angeordnet, mittels welchem alle Greifzangen

gemeinsam jeweils zwischen zwei benachbarten Stufen einer Umformeinrichtung hin und her transportiert werden. Die Greifzangen umfassen zwei Schwenkarme, die durch einen Servomotor über kinematische Kopplungsglieder aufeinander zu und voneinander weg schwenkbar angetrieben sind. Ein Problem herkömmlicher Transportvorrichtungen liegt darin, dass bei

Prozessstörungen, die z.B. durch inkorrekt in die Greifwerkzeuge eingeführte Werkstücke oder durch beschädigte Teile wie z.B. abgerissene Greifwerkzeuge oder gebrochene Pressstempel etc. verursacht werden, nicht sofort reagiert werden kann und dadurch oft erhebliche Folgeschäden an der Transportvorrichtung oder an der Umformeinrichtung auftreten können.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine

Transportvorrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dass durch nicht korrekt in die Greifwerkzeuge eingeführte Werkstücke verursachte Prozessstörungen reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Transportvorrichtung gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Besonders vorteilhafte

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Das Wesen der Erfindung besteht im Folgenden: Eine Transportvorrrichtung zum Umsetzen von Werkstücken in einer mindestens zwei Stufen umfassenden

Umformeinrichtung umfasst einen zwischen den Stufen der Umformeinrichtung hin und her beweglichen Greifwerkzeugträger, an dem mindestens zwei als Greifzangen ausgebildete Greifwerkzeuge zum Greifen je eines Werkstücks angeordnet sind. Den Greifwerkzeugen ist je ein am Greifwerkzeugträger angeordneter

Greifwerkzeugantrieb für die individuelle Betätigung der Greifwerkzeuge zum Greifen bzw. Freigeben eines Werkstücks zugeordnet. Die als Greifzangen ausgebildeten Greifwerkzeuge weisen je zwei mittels des jeweiligen

Greifwerkzeugantriebs linear aufeinander zu und voneinander weg bewegbare Zangenarme auf. Die Greifwerkzeugantriebe sind jeweils elektrisch oder hydraulisch servogeregelt ausgebildet.

Durch die Ausbildung der Greifzangen mit linear aufeinander zu und voneinander weg bewegbaren Zangenarmen können Fehler beim Greifen der Werkstücke vermieden werden. Greifzangen mit linear aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbaren Zangenarmen haben gegenüber Greifzangen mit schwenkbaren

Zangenarmen den Vorteil, dass sie gleichmässig in den Greifdurchmesser eintauchen, falls sie beidseits im selben Winkel am Werkstück angreifen. Dadurch reduziert sich die Gefahr, dass Werkstücke schief in die Greifzangen geschoben werden. Durch den jeder Greifzange individuell zugeordneten Greifwerkzeugantrieb kann jede

Greifzange individuell eingestellt und betätigt werden. Durch die elektrische oder hydraulische Ausbildung der Greifwerkzeugantriebe kann die erforderliche

Schnelligkeit erreicht werden, während die Servoregelung eine Lageregelung der Zangenarme ermöglicht.

Vorteilhafterweise sind die Zangenarme an je einem in einem Zangenkörper gleitend gelagerten Zangenschlitten angeordnet, wobei die Zangenschlitten mit je einer Zahnstange kinematisch verbunden sind und wobei die Zahnstangen mit einem motorisch antreibbaren Antriebsritzel in Eingriff stehen, wobei die Zangenschlitten und damit die Zangenarme mittels des Antriebsritzels gegenläufig bewegbar sind. Dies stellt eine konstruktiv einfache Realisierung der linearen Bewegbarkeit der Zangenarme dar.

Vorteilhafterweise sind die Zangenarme an den Zangenschlitten relativ zu diesen verstellbar angeordnet. Dadurch können die Zangenarme einfach auf die Werkstücke eingestellt werden.

Zweckmässigerweise weist jeder der Greifwerkzeugantriebe einen (elektrischen) Servomotor mit Drehgeber für das Öffnen und Schliessen der Greifwerkzeuge auf. Servomotoren sind wegen ihrer Steuerungsmöglichkeiten besonders gut als Antriebsbzw. Stellmotoren geeignet und erlauben (über das Drehmoment) auch eine

Erfassung (Rückmeldung) der von den Greifwerkzeugen ausgeübten Kräfte.

Vorteilhafterweise ist den Greifwerkzeugantrieben eine Greifwerkzeugsteuerung zugeordnet, welche dazu ausgebildet ist, die Öffnungs- und Schliessbewegungen der einzelnen Greifwerkzeuge individuell zu steuern. Zweckmässigerweise ist die Greifwerkzeugsteuerung auch dazu ausgebildet, die Klemmkraft der einzelnen Greifwerkzeuge individuell zu steuern. Dies erlaubt eine optimale Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse. Insbesondere kann beispielsweise die Klemmkraft beim Einschieben der Werkstücke in die Greifwerkzeuge kleiner als für den Transport eingestellt werden. Die Belastung der mechanischen Bauteile wird dadurch nur so gross wie nötig.

Ganz besonders vorteilhafterweise ist dabei die Greifwerkzeugsteuerung dazu ausgebildet, eine durch ein leeres Greifwerkzeug oder ein inkorrekt in das

Greifwerkzeug eingeführtes Werkstück bedingte Prozess Störung zu erkennen und zu signalisieren. Durch diese Ausbildung können Prozessstörungen frühzeitig erkannt und dadurch bedingte Folgeschäden reduziert werden.

Besonders vorteilhafterweise sind die Greifwerkzeuge mit einer durch Zangenschuhe gebildeten Vierpunkt-Halterung für die zu greifenden Werkstücke ausgestattet. Dies erlaubt eine besonders sichere Halterung der Werkstücke und reduziert das Risiko des Verkippens der Werkstücke insbesondere beim Einschieben in geschlossene

Greifwerkzeuge.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben. Es zeigen:

Figuren 1-6 - schematische Ansichten und Schnittdarstellungen einer

Umformeinrichtung in verschiedenen Phasen eines Arbeitsablaufs;

Fig. 7 - eine perspektivische Gesamtansicht der Transportvorrichtung der

Umformeinrichtung gemäss den Figuren 1-6;

Fig. 8 - eine Frontalansicht der Transportvorrichtung;

Fig. 9 - eine Seitenansicht der Transportvorrichtung; Fig. 10 - einen Schnitt durch die Transportvorrichtung gemäss der Linie X-X der Fig. 9; Fig. 11 - eine perspektivische Darstellung einer Greifwerkzeugeinheit der Transportvorrichtung;

Fig. 12 - eine perspektivische Hinteransicht der Greifwerkzeugeinheit der Fig.

11;

Fig. 13 - eine Vorderansicht der Greifwerkzeugeinheit der Fig. 11;

Fig. 14 - einen Schnitt durch die Greifwerkzeugeinheit gemäss der Linie

XIV-XIV der Fig. 13;

Fig. 15 - eine Seitenansicht der Greifwerkzeugeinheit gemäss Fig. 11;

Fig. 16 - einen Schnitt durch die Greifwerkzeugeinheit gemäss der Linie

XVI-XVI der Fig. 15;

Fig. 17 - einen Schnitt durch die Greifwerkzeugeinheit gemäss der Linie

XVII-XVII der Fig. 15; Fig. 18 - eine schematische Darstellung einer Steuerungsanordnung der

Umformeinrichtung bzw. deren Transportvorrichtung;

Fig. 19 - einen schematischen Bewegungspfad der Greifwerkzeuge der

Transportvorrichtung im Normalbetrieb; und

Fig. 20 - einen schematischen Bewegungspfad der Greifwerkzeuge bei einer

Prozessstörung.

Für die nachstehende Beschreibung gilt die folgende Festlegung: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen angegeben, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungsteil nicht erwähnt, so wird auf deren Erläuterung in vorangehenden oder nachfolgenden Beschreibungsteilen verwiesen. Umgekehrt sind zur Vermeidung zeichnerischer Überladung für das unmittelbare Verständnis weniger relevante Bezugszeichen nicht in allen Figuren eingetragen. Hierzu wird auf die jeweils übrigen Figuren verwiesen.

Die schematischen Übersichtsdarstellungen der Figuren 1-6 zeigen die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung relevanten Teile der erfindungsgemässen Umformeinrichtung. Während Fig. 1 eine Ansicht von vorne gemäss der Linie I-I in Fig. 2 ist, zeigt Fig. 2 eine Schnittansicht gemäss der Linie II- II in Fig. 1.

Entsprechend sind die Figuren 3 und 5 Ansichten von vorne und die Figuren 4 und 6 zugehörige Schnittansichten.

Die als Ganze mit M bezeichnete Umformeinrichtung umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel fünf nebeneinander angeordnete Stufen 110, 120, 130, 140, 150, von denen eine erste Stufe 110 eine Ladestufe ist und die übrigen Stufen 120, 130, 140 und 150 Umformstufen sind. Die Umformstufen 120, 130, 140 und 150 umfassen vier in einem gemeinsamen Matrizenhalter 101 ausgebildete Umformmatrizen 121, 131, 141 und 151, vier Umformwerkzeuge in Form von Pressstempeln 122, 132, 142 und 152 und vier Ausstossorgane 123, 133, 143 und 153, mit denen in den

Umformmatrizen mittels der Pressstempel umgeformte Werkstücke W aus den Umformmatrizen ausgestossen werden können. Die Ladestufe 110 umfasst eine Schereinrichtung 112 zum Abscheren eines Werkstücks W von einem (nicht gezeigten, mittels einer ebenfalls nicht gezeigten Stangenmaterialzufuhreinrichtung) zugeführten Stangenmaterial und ein Ausstossorgan 113, mit dem ein Werkstück W aus der Schereinrichtung 112 ausgestossen werden kann. Eine insgesamt mit T bezeichnete Transportvorrichtung dient zum Umsetzen der Werkstücke von einer Stufe zur jeweils nächstfolgenden Stufe der Umformeinrichtung M. In den Figuren 1- 6 sind von der Transportvorrichtung T jeweils nur Greifwerkzeuge mit je einem Paar von Zangenarmen 32a und 32b dargestellt.

Im Betrieb der Umformeinrichtung nehmen die durch die Zangenarmpaare 32a und 32b gebildeten, zangenartigen Greifwerkzeuge der Transportvorrichtung T in einer Ausgangsposition jeweils ein in der Ladestufe 110 bereitgestelltes bzw. aus den Umformmatrizen 121, 131, 141 und 151 der Umformstufen 120, 130, 140 und 150 ausgestossenes Werkstück W auf (Figuren 1 und 2) und transportieren dann diese Werkstücke W gleichzeitig zur jeweils nächstfolgenden Stufe der Umformeinrichtung M, wobei das aus der letzten Umformstufe 150 aufgenommene, fertig umgeformte Werkstück W freigegeben wird, so dass es aus der Umformeinrichtung abgeführt werden kann. Die Figuren 3 und 4 verdeutlichen dies. In den Umformstufen 120, 130, 140 und 150 werden die Werkstücke W mittels der Pressstempel 122, 132, 142 und 152 in die Umformmatrizen 121, 131, 141 und 151 eingeführt und umgeformt.

Anschliessend bewegt die Transportvorrichtung T die (leeren) Greifwerkzeuge in die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausgangsposition zurück. Dort nehmen die

Greifwerkzeuge jeweils ein neues, in der Ladestufe 110 bereitgestelltes bzw. aus den Umformmatrizen 121, 131, 141 und 151 der Umformstufen 120, 130, 140 und 150 ausgestossenes Werkstück W auf und transportieren diese Werkstücke wiederum zur nächstfolgenden Stufe der Umformeinrichtung, so wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Der ganze Ablauf erfolgt in einem Transportzyklus im Maschinentakt der Umformeinrichtung M.

Aus der vorstehenden kurzen Beschreibung des Umsetzvorgangs ist klar, dass in jedem Umsetzzyklus jedes Greifwerkzeug jeweils ein anderes Werkstück

transportiert und jedes Paar benachbarter Stufen der Umformeinrichtung von einem anderen Greifwerkzeug bedient wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Umsetzen von Werkstücken von Stufe zu Stufe der Umformeinrichtung mittels mehrerer Greifwerkzeuge in diesem Sinne zu verstehen.

Soweit entspricht die dargestellte Umformeinrichtung M in Aufbau und

Funktionsweise herkömmlichen Umformeinrichtungen dieser Art, so dass der Fachmann diesbezüglich keiner näheren Erläuterung bedarf.

Im Folgenden wird anhand der Figuren 7-17 die Transportvorrichtung der

Umformeinrichtung M im Detail erläutert. Die als Ganze mit T bezeichnete

Transportvorrichtung umfasst einen ortsfesten Rahmen 10, einen im bzw. am

Rahmen 10 beweglich angeordneten, plattenartigen Greifwerkzeugträger 20, welcher hier im Beispiel fünf Greifwerkzeugeinheiten 30 trägt, und einen

Greifwerkzeugträgerantrieb. Die Greifwerkzeugeinheiten 30 sind alle im gleichen Abstand zu einer gemeinsamen Bezugsebene E (Fig. 7) angeordnet. Eine den Greifwerkzeugeinheiten zugewandte Vorderfläche des plattenartigen

Greifwerkzeugträger 20 ist parallel zur Bezugsebene E ausgerichtet. Der

Greifwerkzeugträgerantrieb umfasst zwei Greifwerkzeugträgerantriebsmotoren 55 bzw. 56, die jeweils als Servomotoren mit Drehgeber und Getriebe ausgebildet und fest am Rahmen 10 montiert sind. Des Weiteren umfasst der Werkzeugträgerantrieb zwei Kurbelgetriebeanordnungen, die je eine Kurbel 51 bzw. 52 und eine

Antriebsstange (Pleuel) 53 bzw. 54 aufweisen. Die Kurbeln 51 und 52 sind jeweils auf einem drehbaren Teil der Getriebe der Greifwerkzeugträgerantriebsmotoren 55 bzw. 56 fest montiert und von diesem drehend antreibbar. Der Rahmen 10 ist im praktischen Einsatz am (nicht dargestellten) Maschinenkörper der

Umformeinrichtung M lösbar bzw. wegschwenkbar montiert, so dass der Zugang zu den Umformmatrizen und zu den Umformwerkzeugen auf einfache Weise

freigegeben werden kann. Im Rahmen 10 sind zwei parallele Führungsstangen 11 und 12 angeordnet (Figuren 7-10), deren Achsen die Bezugsebene E definieren (Fig. 7). An bzw. auf diesen Führungsstangen 11 und 12 sind zwei Lenker 13 und 14 in Längsrichtung der Führungsstangen linear beweglich geführt. Die beiden Lenker 13 und 14 sind zudem um je eine der beiden Führungs Stangen 11 bzw. 12 schwenkbar angelenkt. An ihren den Führungs Stangen ab gewandten Enden sind die Lenker 13 und 14 mittels

Drehzapfenpaaren 15 und 16 (Figuren 9 und 10) schwenkbar am Greifwerkzeugträger 20 befestigt. Der Abstand der beiden Drehzapfenpaare 15 und 16 ist gleich dem Abstand der beiden Führungs Stangen 11 und 12. Der Abstand des Drehzapfenpaars 15 von der Führungs Stange 11 ist gleich gross wie der Abstand des Drehzapfenpaars 16 von der Führungs Stange 12. Die beiden parallelen Führungs Stangen 11 und 12 und die beiden Lenker 13 und 14 bilden somit zusammen mit dem Greifwerkzeugträger 20 eine Parallelogrammführungsanordnung für den letzteren, wobei der

Greifwerkzeugträger 20 in beiden Richtungen (in den Figuren auf- und abwärts) quer zur Längsrichtung der Führungsstangen 11 und 12 auslenkbar ist. In Fig. 7 ist dies durch den Doppelpfeil 25 symbolisiert. Gleichzeitig ist der Greifwerkzeugträger 20 über die gleitend gelagerten Lenker 13 und 14 in Längsrichtung der Führungs Stangen 11 und 12 längs dieser geführt hin und her beweglich, was in Fig. 7 durch den Doppelpfeil 26 angedeutet ist. Der Greifwerkzeugträger 20 ist also einerseits parallel zur Bezugsebene E linear beweglich geführt und anderseits im Wesentlichen parallel zur Bezugsebene quer zu seiner linearen Beweglichkeit auslenkbar gelagert.

Die Antriebsstangen (Pleuel) 53 und 54 sind je mit einem Ende drehbar an der Kurbel 51 bzw. 52 und mit ihrem anderen Ende drehbar am Greifwerkzeugträger 20 angelenkt. Durch entsprechendes Verdrehen der beiden Kurbeln 51 und 52 mittels der beiden Greifwerkzeugträgerantriebsmotoren 55 und 56 kann der Greifwerkzeugträger 20 (innerhalb vorgegebener Grenzen) beliebig in Richtung des Doppelpfeils 26 und/oder des Doppelpfeils 25 bewegt werden.

Ein Vorteil der Parallelogrammführung ist darin zu sehen, dass der

Greifwerkzeugträger 20 bei seiner Querauslenkung (Schwenkbewegung um die Führungsstangen) nur eine kleine Bewegung senkrecht zu seiner

Auslenkungsbewegung, also senkrecht zur Bezugsebene E ausführt.

In Fig. 19 ist ein typischer Bewegungspfad des Greifwerkzeugträgers 20 und damit der an ihm befestigten Greifwerkzeugeinheiten 30 schematisch dargestellt. Der in sich geschlossene, zyklisch durchlaufene Bewegungspfad 21 umfasst vier

Bewegungspfadabschnitte 21a-21d. Die beiden linearen Bewegungspfadabschnitte 21a und 21c entsprechen der linear geführten Gleitbewegung des

Greifwerkzeugträgers 20 längs der Führungs Stangen bei der Hinbewegung bzw. der Rückbewegung zwischen den Stufen der Umformeinrichtung, die beiden

Bewegungspfadabschnitte 21b und 21d ergeben sich aus der Auslenkung des

Greifwerkzeugträgers 20 mittels der Parallelogrammführungsanordnung. Die Punkte 22 und 23 markieren die in Fig. 1 dargestellte Ausgangsposition bzw. die in Fig. 3 dargestellte, um eine Stufe verschobene Position des Greifwerkzeugträgers 20. Wie die Fig. 19 zeigt, erfolgt die Hinbewegung des Greifwerkzeugträgers 20 längs einer ersten linearen Bewegungsbahn (Bewegungspfadabschnitt 21a), während die

Rückbewegung des Greifwerkzeugträgers 20 längs einer zur ersten linearen

Bewegungsbahn parallelen linearen Bewegungsbahn (Bewegungspfadabschnitt 21c) erfolgt. Der sich durch die Auslenkung des Greifwerkzeugträgers 20 ergebende Abstand der beiden linearen Bewegungsbahnen ist so gewählt, dass sich die am Greifwerkzeugträger 20 angeordneten Greifwerkzeugeinheiten 30 bzw. deren Greifwerkzeuge auf dem Niveau der zweiten linearen Bewegungsbahn ausserhalb des Eingreifbereichs der Umformwerkzeuge 122, 132, 142, 152 in den Umformstufen 120, 130, 140, 150 befinden, so wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Mit 27 ist eine Warteposition markiert, auf welche weiter unten noch zurückgekommen wird.

Die am Greifwerkzeugträger 20 nebeneinander angeordneten Greifwerkzeugeinheiten 30 sind alle gleich ausgebildet. Ihr Aufbau geht aus den Figuren 11-17 hervor.

Jede Greifwerkzeugeinheit 30 umfasst einen Zangenkörper 31, ein eine Greifzange bildendes Paar von beweglichen Zangenarmen 32a und 32b und einen

Greifwerkzeugantrieb in Form eines (elektrischen) Servomotors 33 mit Drehgeber und Getriebe, wobei der Servomotor nur in den Figuren 9 und 14 dargestellt ist. Der Zangenkörper 31 und der Servomotor 33 inkl. Getriebe sind jeweils am

Greifwerkzeugträger 20 montiert. Die beiden Zangenarme 32a und 32b sind beweglich auf dem Zangenkörper 31 angeordnet.

Im Zangenkörper 31 sind an drei Führungs Stangen 34a, 34b und 34c zwei

Zangenschlitten 35a und 35b verschiebbar gelagert. Die Zangenschlitten 35a und 35b sind je über eine Antriebs Stange 36a bzw. 36b mit je einer Zahnstange 37a bzw. 37b kinematisch verbunden, so dass eine Bewegung der Zahnstangen eine Mitbewegung der Zangenschlitten und umgekehrt bewirkt. Die beiden Zahnstangen 37a und 37b stehen mit einem Antriebsritzel 38 an diagonal gegenüberliegenden Seiten desselben in Eingriff, welches vom Servomotor 33 (über dessen Getriebe) drehend antreibbar ist, so dass sich bei Drehung des Antriebsritzels 38 die beiden Zahnstangen 37a und 37b gegenläufig bewegen und damit die beiden Zangenarme 32a und 32b aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. Die Öffnungs- und die Schliessbewegung der von den Zangenarmen 32a und 32b gebildeten Greifzange erfolgt also durch den Servomotor 33 bzw. das von diesem angetriebene Antriebsritzel 38.

Der Greifwerkzeugantrieb kann alternativ auch als servogeregelter (Servoventile aufweisender) hydraulischer Antrieb ausgebildet sein. Wesentlich dabei ist, dass die Bewegung der Greifzangen einerseits sehr rasch und vor allem lagegeregelt erfolgen kann und die Klemmkraft der beiden Zangenarme anderseits präzise eingestellt bzw. geregelt und rückgemeldet werden kann, so wie dies eben auch bei dem vorstehend beschriebenen Greifwerkzeugantrieb mit elektrischem Servomotor der Fall ist.

An den freien Enden der beiden Zangenarme 32a und 32b sind Zangenschuhe 39a und 39b angeordnet, welche zum Greifen der Werkstücke dienen und auswechselbar befestigt sind, so dass die Greifzangen einfach an die Form der zu greifenden

Werkstücke angepasst werden können (Fig. 11). Die Zangenschuhe müssen nicht an allen Greifzangen gleich ausgebildet und/oder angeordnet sein. Vorzugsweise sind an jedem Zangenarm, wie dargestellt, zwei Zangenschuhe angeordnet, welche insgesamt eine besonders zweckmässige Vierpunkt-Halterung für die zu greifenden Werkstücke bilden. Eine solche Vierpunkt-Halterung ermöglicht einerseits eine sichere Halterung der Werkstücke und reduziert anderseits das Risiko des Verkippens der Werkstücke insbesondere beim Einschieben in geschlossene Greifzangen. Die Zangenarme 32a und 32b sind über je ein Paar von stirnverzahnten Platten 40a bzw. 40b lösbar mit den Zangenschlitten 35a bzw. 35b verbunden (Figuren 15 und 17). Auf diese Weise können die Zangenarme 32a und 32b einfach relativ zu den Zangenschlitten 35a bzw. 35b seitlich oder in der Höhe verstellt werden, um z.B. die Greifzangen an das jeweilige Werkstück anzupassen.

Wie in Fig. 18 schematisch dargestellt ist, umfasst die Transportvorrichtung T auch eine Trägersteuerung 60 für die Greifwerkzeugträgerantriebsmotoren 55 und 56 sowie eine Greifwerkzeugsteuerung 70 für die Ansteuerung der

Greifwerkzeugantriebsmotoren 33 der einzelnen Greifwerkzeugeinheiten 30. Die Greifwerkzeugsteuerung 70 ist dazu ausgebildet, die Öffnungs- und

Schliessbewegungen und die Klemmkraft der einzelnen Greifwerkzeuge, hier Greifzangen 32a und 32b, individuell zu steuern. Die Trägersteuerung 60 berechnet die für das Abfahren des Bewegungspfads 21 des Greifwerkzeugträgers 20 jeweils erforderlichen Drehstellungen der beiden Kurbeln 51 und 52 und steuert die

Servomotoren 55 und 56 entsprechend. Die Trägersteuerung 60 arbeitet ausserdem mit einer Sensoreinrichtung 65 zusammen, welche dazu ausgebildet ist, eine z.B. durch ein nicht bearbeitbares oder fehlendes Werkstück W in der Ladestufe 110 bedingte Prozessstörung zu erkennen und der Trägersteuerung 60 zu signalisieren. Die in den Figuren 2, 4 und 6 nur symbolisch angedeutete Sensoreinrichtung 65 ist der schon erwähnten, nicht dargestellten Stangenmaterialzufuhreinrichtung zugeordnet und kann z.B. eine Lichtschrankenanordnung sein. Solche

Sensoreinrichtungen an Stangenzufuhreinrichtungen sind an sich bekannt und z.B. in der EP 1 848 556 Bl beschrieben. Die Sensoreinrichtung 65 ist in der Lage,

Stangenanfänge und Stangenenden zu erkennen. Wenn die Sensoreinrichtung 65 einen Stangenanfang bzw. ein Stangenende erkennt, signalisiert sie dies der

Trägersteuerung 60, so dass die Trägersteuerung weiss, dass der nächstfolgende Stangenabschnitt fehlerhaft ist und ausgeschieden werden muss bzw. nicht in den Umformprozess eingeführt werden darf. Die Trägersteuerung 60 reagiert dann auf diese Prozessstörung in der weiter unten noch näher erläuterten Weise.

Die Trägersteuerung 60 und die Greifwerkzeug Steuerung 70 arbeiten mit einer übergeordneten Steuerung 80 zusammen, die unter anderem auch die Verbindung zur Umformeinrichtung herstellt und vorgibt, an welcher Position des Bewegungspfads sich der Greifwerkzeugträger bzw. dessen Greifwerkzeuge jeweils befinden sollen. Mittels der übergeordneten Steuerung 80 kann eine Bedienungsperson auch

Einstellungen z.B. betreffend der Bewegung des Greifwerkzeugträgers oder

Öffnungs- und Schliessbewegungen der Greifzangen eingeben oder verändern.

Selbstverständlich können die Funktionen der Trägersteuerung 60, der

Greifwerkzeugsteuerung 70 und der übergeordneten Steuerung 80 auch in einer anderen Konfiguration realisiert, z.B. in einer einzigen Steuerung zusammengefasst sein.

Wie schon eingangs erwähnt, wird in Umformeinrichtungen, speziell

Warmumformeinrichtungen, in der Regel das Rohmaterial in Stangenform zugeführt, von welchem dann Stücke geeigneter Länge abgeschert werden. Dabei dürfen die Stangenenden und Stangenanfänge nicht in den Umformprozess gelangen und müssen ausgeschieden werden. Diese ausgeschiedenen Abschnitte fehlen im

Umformprozess und erzeugen in der Umformeinrichtung leere Umformstufen, was aus den eingangs erläuterten Gründen vermieden werden sollte. Dank des selbständigen, vom Antriebsstrang der Umformeinrichtung entkoppelten Antriebs des Greifwerkzeugträgers 20 bzw. der auf ihm angeordneten

Greifwerkzeuge 32a, 32b schafft die vorstehend beschriebene erfindungsgemässe Transportvorrichtung die Möglichkeit, leere Umformstufen in einer

Umformeinrichtung zu vermeiden.

Wenn z.B. mittels der genannten Sensoreinrichtung 65 eine Prozessstörung erkannt wird, welche durch ein fehlendes oder nicht zur weiteren Verarbeitung geeignetes, auszuscheidendes Werkstück W bedingt ist (Figuren 5 und 6), sendet die

Sensoreinrichtung 65 einen entsprechenden Steuerbefehl an die Trägersteuerung 60 für den Greifwerkzeugträgerantrieb. Die Trägersteuerung 60 veranlasst dann, dass der Greifwerkzeugträger 20 mit den Greifwerkzeugeinheiten 30 nicht dem üblichen Bewegungspfad 21 (Fig. 19) folgt, sondern dass der Greifwerkzeugträger 20 mit den in den Greifwerkzeugeinheiten 30 befindlichen Werkstücken W in eine Warteposition 27 bewegt wird (Fig. 20). Die Warteposition befindet sich beispielsweise auf dem oberen Bewegungspfadabschnitt 21c des Greifwerkzeugträgers 20, wobei sich die Zangenarme 32a und 32b der Greifwerkzeugeinheiten 30 oberhalb und zwischen den Werkzeugen 112, 122, 132, 142 und 152 befinden, so dass sie ausser Reichweite derselben sind. Diese Situation ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Daraufhin führen die Umformwerkzeuge einen Leerhub durch, was jedoch keine negativen Folgen hat, da ja alle Umformstufen leer sind. Vorzugsweise wird die

Werkzeugkühlung in dieser Phase unterbrochen, so dass die Werkzeuge und die in Warteposition befindlichen Werkstücke nicht abgekühlt werden. Das fehlerhafte Werkstück W wird (in an sich bekannter Weise) ausgeschieden.

Sobald die Sensoreinrichtung 65 meldet, dass in der Ladestufe 110 wieder ein für den Umformprozess geeignetes Werkstück W ankommen wird, veranlasst die

Trägersteuerung 60 eine Rückkehr des Greifwerkzeugträgers 20 auf seinen ursprünglichen Bewegungspfad, wobei die Werkstücke in die jeweiligen

Umformstufen übergeben werden und sich der Greifwerkzeugträger 20 dann längs seines normalen Bewegungspfads 21 in seine in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausgangsposition 22 begibt, um dort Werkstücke W aufzunehmen und anschliessend zur jeweils nächstfolgenden Umformstufe zu transportieren. In Fig. 20 ist der eben beschriebene Bewegungsablauf des Greifwerkzeugträgers 20 im Falle einer Prozessstörung grafisch veranschaulicht. Die Bewegung des

Greifwerkzeugträgers 20 in die Warteposition 27 erfolgt längs eines

Bewegungspfadabschnitts 24a und die Bewegung des Greifwerkzeugträgers 20 aus der Warteposition 27 zur Position 23 erfolgt längs eines Bewegungspfadabschnitts 24b. Der gesamte Bewegungspfad von der Position 22 über die Warteposition 27 zur Position 23 ist mit 24 bezeichnet. Die Bewegungspfadabschnitte 24a und 24b müssen nicht unbedingt den in Fig. 20 dargestellten Verlauf aufweisen. Die Bewegung des Greifwerkzeugträgers 20 kann beispielsweise auch entlang alternativer

Bewegungspfadabschnitte 24a' und 24b' erfolgen, welche den

Bewegungspfadabschnitten 21d und 21c bzw. 21c und 21b des normalen

Bewegungspfads 21 entsprechen.

Durch das Entkoppeln der Transportvorrichtung vom Antriebs sträng der

Umformeinrichtung können unabhängig vom Hub der Umformwerkzeuge Zeitdauer und Weg zum Transportieren, Lüften und Greifen eingestellt und variiert werden. Unter Lüften ist hier die vertikale Auslenkung des Greifwerkzeugträgers 20 zu verstehen, wobei der Lüftungshub dem vertikalen Abstand zwischen den beiden Bewegungspfadabschnitten 21a und 21c entspricht. Die vom Hub der

Umformwerkzeuge entkoppelte Einstellung von Lüft- und Greifbewegung erlaubt eine individuelle Anpassung an die jeweiligen Werkstücke, wodurch der

Maschinen verschleiss reduziert wird. Ausserdem ist es dadurch auch möglich, bei Unfällen im Werkzeugraum, z.B. wenn ein Umformteil nicht vollständig aus der Umformmatrize geschoben wurde oder ein gebrochener Pressstempel in der

Umformmatrize stecken bleibt oder ein Umformteil aus einem Greifwerkzeug verloren wurde, auf die Situation zu reagieren und den Greifwerkzeugträger 20 mit seinen Greifwerkzeugeinheiten 30 in eine sichere Position, z.B. die genannte Warteposition 27, zu fahren und die Umformeinrichtung bis zur Behebung der Störung anzuhalten. Dadurch kann verhindert werden, dass z.B. Greifwerkzeuge abgerissen oder sonstige Folgeschäden an der Transportvorrichtung verursacht werden. Die Greifwerkzeugeinheiten 30 sind, wie schon erwähnt, mittels der

Greifwerkzeugsteuerung 70 individuell steuerbar. Dadurch kann der Zeitpunkt zum Öffnen und Schliessen für jede Greifwerkzeugeinheit individuell eingestellt werden. Auch der Öffnungshub der Zangenarme 32a und 32b und die Dauer der Bewegung können auf das jeweilige Werkstück abgestimmt werden. Das gleiche gilt für die Lüftbewegung. Auch diese kann für jedes Werkstück bezüglich Hub und Dauer optimiert werden mit dem Ziel, Beschleunigung und somit Belastung auf die

Konstruktion der Vorrichtung tief zu halten. Im Unterschied dazu müssen bekannte Transportvorrichtungen mit Steuerkurven immer auf den maximal möglichen Hub ausgelegt werden mit der Folge, dass die Bauteile bei jedem Werkstück bzw.

Umformteil maximaler Belastung und damit maximalem Verschleiss ausgesetzt sind.

Um Formfehler des Rohlingabschnitts auszugleichen oder um eine aussermittige Volumenvorverteilung, z.B. bei der Produktion von Nocken, zu erreichen, ist es nötig, die erste oder eine andere Greifzange aussermittig einzustellen. Bei bekannten Transportvorrichtungen werden dazu exzentrische Ein Stellelemente benützt oder die Zangenschuhe werden durch Probieren so eingestellt, dass das Zentrum des

Werkstücks um den gewünschten Betrag aus der Mitte verschoben ist. Mit der erfindungsgemässen Transportvorrichtung kann der Greifwerkzeugträger 20 durch einfaches Eingeben der gewünschten Werte an der übergeordneten Steuerung 80 mittels der Greifwerkzeugträgerantriebsmotoren 55 und 56 um das gewünschte Mass aus der Mitte (Nulllage) gefahren werden. Die betreffende Greifzange wird dann auf ein zentrisches Einstellelement ausgerichtet und anschliessend der

Greifwerkzeugträger wieder in seine Nulllage gefahren. Auf diese Weise kann eine Greifzange oder können mehrere Greifzangen aussermittig eingestellt werden. Die restlichen Greifzangen werden eingestellt, wenn der Greifwerkzeugträger 20 wieder mittig (in der Nulllage) steht.

Die Klemm- bzw. Haltekraft jeder Greifwerkzeugeinheit 30 wird mittels der

Greifwerkzeugsteuerung 70 über das Drehmoment des zugehörigen Servomotors 33 gesteuert und kann auf diese Weise einfach an das zu haltende Werkstück angepasst und gegebenenfalls auch über den Bewegungszyklus des Greifwerkzeugträgers variiert werden. Die Klemmkraft kann z.B. beim Einschieben der Werkstücke in die Greifzange kleiner als für den Transport eingestellt werden. Die Belastung der mechanischen Bauteile wird dadurch nur so gross wie nötig.

Servomotoren weisen üblicherweise einen Drehgeber zur Rückmeldung der aktuellen Drehstellung an ihre Steuerung auf. Mit dem Drehgeber kann die

Greifwerkzeugsteuerung 70 durch Vergleichen von Ist- zu Solldrehposition einfach feststellen, ob ein Greifwerkzeug gefüllt oder leer ist, z.B. falls ein Werkstück aus einem Greifwerkzeug verloren wurde, so dass die Umformeinrichtung gegebenenfalls angehalten werden kann. Durch entsprechende Ausbildung der

Greifwerkzeugsteuerung 70 können auf diese Weise auch Prozessstörungen, die z.B. durch schief stehende Werkstücke in den Greifwerkzeugen oder ein Aufreissen der Greifwerkzeuge verursacht werden, erkannt werden. In diesem Fall signalisiert dies die Greifwerkzeug Steuerung 70 der Trägersteuerung 60 in geeigneter Weise, und die Trägersteuerung 60 veranlasst dann, dass der Greifwerkzeugträger 20 mit den Greifwerkzeugeinheiten 30 in eine sichere Position, z.B. die genannte Warteposition 27, gefahren und dort angehalten wird, bis die Prozessstörung behoben ist. Die Gefahr des Aufreissens eines Greifwerkzeugs entsteht z.B., wenn ein Werkstück unvollständig aus der Matrize ausgeschoben wird oder der Pressstempel bricht und im Werkstück stecken bleibt. Beim Versuch, das Werkstück zu transportieren, würde das Greifwerkzeug aufgerissen. Die Greif Werkzeug Steuerung 70 erkennt dies aber frühzeitig und veranlasst über die Trägersteuerung 60 ein Zurückfahren des

Greifwerkzeugträgers, so dass das Aufreissen des betroffenen Greifwerkzeugs verhindert wird. Anschliessend wird der Greifwerkzeugträger 20 mit den

Greifwerkzeugeinheiten 30 in eine sichere Position, z.B. die genannte Warteposition 27, gefahren und dort angehalten, bis die Prozessstörung behoben ist. Die

Umformeinrichtung wird während dieser Zeit natürlich angehalten. Auf diese Weise kann sofort auf eine Prozessstörung reagiert werden, bevor ein grösserer Schaden entsteht. Die Zusammenarbeit der Greifwerkzeugsteuerung 70 mit der

Trägersteuerung 60 ist in Fig. 18 durch den Pfeil 71 symbolisiert.

Die Greifwerkzeuge bzw. Greifzangen der dargestellten Transportvorrichtung weisen parallele Zangenarme 32a und 32b auf, die linear aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegt werden. Solche Greifzangen haben gegenüber Greifzangen mit schwenkbaren Zangenarmen den Vorteil, dass die Zangenschuhe gleichmässig in den Greifdurchmesser eintauchen. Greifen die Zangenschuhe beidseits im selben Winkel am Werkstück an, werden sie beim Einschieben des Werkstücks um dasselbe Mass aufgedrückt. Dadurch reduziert sich die Gefahr, dass ein Werkstück schief in die Greifzange geschoben wird.

Claims

Patentansprüche

1. Transportvorrichtung zum Umsetzen von Werkstücken in einer mindestens zwei Stufen (110, 120, 130, 140, 150) umfassenden Umformeinrichtung (M), mit einem zwischen den Stufen der Umformeinrichtung hin und her beweglichen

Greifwerkzeugträger (20), an dem mindestens zwei als Greifzangen ausgebildete Greifwerkzeuge (32a, 32b) zum Greifen je eines Werkstücks (W) angeordnet sind, wobei den Greifwerkzeugen (32a, 32b) je ein am Greifwerkzeugträger (20) angeordneter Greifwerkzeugantrieb (33) für die individuelle Betätigung der

Greifwerkzeuge (32a, 32b) zum Greifen bzw. Freigeben eines Werkstücks (W) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifwerkzeuge je zwei mittels des jeweiligen Greifwerkzeugantriebs (33) linear aufeinander zu und voneinander weg bewegbare Zangenarme (32a, 32b) aufweisen und die Greifwerkzeugantriebe (33) jeweils elektrisch oder hydraulisch servogeregelt ausgebildet sind.

2. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zangenarme (32a, 32b) an je einem in einem Zangenkörper (31) gleitend gelagerten Zangenschlitten (35a, 35b) angeordnet sind, dass die Zangenschlitten (35a, 35b) mit je einer Zahnstange (37a, 37b) kinematisch verbunden sind und dass die Zahnstangen (37a, 37b) mit einem motorisch antreibbaren Antriebsritzel (38) in Eingriff stehen, wobei die Zangenschlitten (35a, 35b) und damit die Zangenarme (32a, 32b) mittels des Antriebsritzels (38) gegenläufig bewegbar sind.

3. Transportvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zangenarme (32a, 32b) an den Zangenschlitten (35a, 35b) relativ zu diesen verstellbar angeordnet sind.

4. Transportvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Greifwerkzeugantriebe einen Servomotor (33) mit Drehgeber für das Öffnen und Schliessen der Greifwerkzeuge (32a, 32b) aufweist.

5. Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass den Greifwerkzeugantrieben (33) eine Greifwerkzeugsteuerung (70) zugeordnet ist, welche dazu ausgebildet ist, die Öffnungs- und Schliessbewegungen der einzelnen Greifwerkzeuge (32a, 32b) individuell zu steuern.

6. Transportvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifwerkzeugsteuerung (70) dazu ausgebildet ist, die Klemmkraft der einzelnen Greifwerkzeuge (32a, 32b) individuell zu steuern.

7. Transportvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifwerkzeugsteuerung (70) dazu ausgebildet ist, eine durch ein leeres

Greifwerkzeug oder ein inkorrekt in das Greifwerkzeug eingeführtes Werkstück (W) bedingte Prozessstörung zu erkennen und zu signalisieren.

8. Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifwerkzeuge (32a, 32b) mit einer durch Zangenschuhe (39a, 39b) gebildeten Vierpunkt-Halterung für die zu greifenden Werkstücke ausgestattet sind.