具有抓夹钳的运输装置的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在包括至少两个工位的成型设备中传送工件的运输装置。

背景技术

在固态成型以及其他成型过程中，工件依次通过成型设备的多个工位，其中工件逐工位地被进一步运输。在成型设备中，工位通常为一个加载工位及多个不同的成型工位。为了逐工位地运输工件，通常使用如下的运输装置，该运输装置通常配设有钳状抓夹工具且以成型设备的机器周期工作，其中抓夹工具同时抓取工件，将工件从一工位取出并在将工件释放之处将其进给相应的下一工位。

在已知的成型设备中，运输运动及抓夹工具的操作与成型设备的驱动系耦合，参阅ch595155a。

ep1048372b1中描述一种用于在成型设备中传送工件的运输装置。在此类已知的运输装置中，在沿纵向可动且横向于纵向可动的共同的钳支架上设置有多个构造为抓夹钳的抓夹工具，每个抓夹工具具有专用的与成型设备的驱动系分离的抓夹工具驱动装置，该共同的钳支架用来分别在成型设备的两个相邻工位之间共同地来回运输所有抓夹钳。抓夹钳包括两个枢转臂，其被伺服马达经由运动学上的耦合组件驱动以进行相向及背向的枢转。

传统运输装置及用此类运输装置来实施的运输方法的一难题在于，无法迅速对(例如)以下原因所造成的过程故障作出反应：被不正确地插入抓夹工具的工件或者受损的部件(如撕裂的抓夹工具)或者断裂的压模等诸如此类，因此，经常会在运输装置或成型设备上发生严重的后续损害。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于改进本文开篇所述类型的一种运输装置，其能够减少由不正确地插入到抓夹工具的工件造成的过程故障。

通过如在独立权利要求1定义的根据本发明的运输装置来解决上述问题。本发明的特别有利的改进方案及设计方案参阅相应的从属权利要求。

在运输装置方面，本发明的实质如下：一种用于在包括至少两个工位的成型设备中传送工件的运输装置，所述运输装置具有能够在成型设备的工位之间来回移动的抓夹工具支架，被构造为抓夹钳的至少两个抓夹工具被设置在所述抓夹工具支架上，每个抓夹工具用于抓夹一个工件。所述至少两个抓夹工具分别设置有抓夹工具驱动装置，其设置在所述抓夹工具支架上且用于抓夹工具的抓夹或释放工件的单独操作。被构造为抓夹钳的每个抓夹工具具有借助于相应的抓夹工具驱动装置能够线性地进行相向或背向运动的两个钳臂。所述抓夹工具驱动装置分别被构造为被电动地伺服控制或液压伺服地控制。

由于抓夹钳具有能够以线性的方式进行相向或背向运动的钳臂，因此能够在抓夹工件的过程中避免错误。具有能够以线性的方式进行相向或背向运动的钳臂的抓夹钳与具有枢转钳臂的抓夹钳相比具有如下的优点：若它们在两侧以同一角度接合在工件上，其能够以更加均匀地嵌入抓夹直径。这能够降低工件倾斜地推入抓夹钳的危险。借助于向每个抓夹钳单独地分配抓夹工具驱动装置，每个抓夹钳能够被单独地调整和操作。由于抓夹工具驱动装置的电动构造或液压构造，能够达到所需的快速性，并且伺服控制使得能够控制钳臂的位置。

有利地，所述两个钳臂分别设置在相应的钳滑座上，所述钳滑座可滑动地安装在钳体中，每个所述钳滑座与相应的齿杆运动连接；以及所述齿杆与马达驱动的驱动小齿轮接合，两个钳滑座和因此所述两个钳臂借助于所述驱动小齿轮能够在相反的方向上运动。这体现了能够结构上简单地实现钳臂的线性可动性。

有利地，所述两个钳臂分别设置在所述两个钳滑座上，以能够相对于所述两个钳滑座被调节。由此能够简单地根据工件来适配所述钳臂。

有利地，每个抓夹工具驱动装置具有(电动)伺服马达，所述(电动)伺服马达具有用于打开和闭合所述抓夹工具的旋转编码器。伺服马达因其控制方案而特别适合用作驱动马达或执行马达且也能(经由转矩)来探测(反馈)抓夹工具所施加的力。

有利地，所述抓夹工具驱动装置设置有抓夹工具控制器，所述抓夹工具控制器被构造为：对各个抓夹工具的打开及闭合运动进行单独控制。有利地，所述抓夹工具控制器还被构造为：对各个抓夹工具的夹紧力进行单独控制。这允许根据特定需求优化适配性。尤其是，例如，夹紧力可以被调整为使得：例如将工件推入抓夹钳时的夹紧力可小于运输时的夹紧力。如此便对机械构件仅产生必要的负荷。

极其有利地，所述抓夹工具控制器被构造为：识别由空的抓夹工具或者被不正确地插入抓夹工具的工件所造成的过程故障，并通知该过程故障。此种构造使得能够在较早阶段识别到过程故障并且由此能够降低由此而产生的任何后续损坏。

尤其有利地，所述抓夹工具配备有用于被抓夹的工件的四点式保持机构，所述四点式保持机构由钳靴形成。这允许工件被特别牢固地保持，并且尤其当工件被插入到闭合的抓夹钳时，减轻工件倾斜的危险。

附图说明

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明，其中：

图1-6为该成型设备在工作流程的不同阶段中的示意图及截面图；

图7为图1-6所示的成型设备的运输装置的总透视图；

图8为该运输装置的正视图；

图9为该运输装置的侧视图；

图10为该运输装置的沿图9中的线条x-x的截面图；

图11为该运输装置的抓夹工具单元的透视图；

图12为图11的抓夹工具单元的透视后视图；

图13为图11的抓夹工具单元的主视图；

图14为该抓夹工具单元的沿图13中的线条xiv-xiv的截面图；

图15为图11中的抓夹工具单元的侧视图；

图16为该抓夹工具单元的沿图15中的线条xvi-xvi的截面图；

图17为该抓夹工具单元的沿图15中的线条xvii-xvii的截面图；

图18为该成型设备及其运输装置的控制机构的示意图；

图19为该运输装置的抓夹工具在正常运行中的示意性运动路径；及

图20为该抓夹工具在过程故障时的示意性运动路径。

具体实施方式

以下规定适用于下文所作描述：若在附图中为确保图示的明确性给出若干组件符号，而在直接对应的描述部分中却未提及，则请参考前文或后文中对组件符号的说明。另一方面，为避免过度图示，以实现易于理解的少量组件符号，并非在所有附图中皆予以示出。为此参考其余附图。

图1-6的示意性总览图示出本发明的成型设备的与理解本发明相关的部件。图1为根据图2中的线条i-i的主视图，而图2为沿图1中的线条ii-ii的截面图。相应地，图3及5为主视图，图4及6为所对应的截面图。

在所示实施例中，整体用附图标记m表示的成型设备包括五个并排设置的工位110、120、130、140、150，其中第一工位110为加载工位，其余工位120、130、140和150为成型工位。成型工位120、130、140和150包括四个构建在同一模具保持器101上的成型模具121、131、141和151，四个形式为压模122、132、142和152的成型工具，以及四个顶料机构123、133、143及153，利用顶料结构能够将在成型模具中借助于压模而成型的工件w从成型模具中顶出。加载工位110包括：剪切装置112，其用于从杆状材料(未示出，借助于同样未示出的杆状材料进给装置来供应该杆状材料)剪下一工件w；以及顶料机构113，其用来将工件w从剪切装置112中顶出。整体用t表示的运输装置用于将工件从成型设备m的一个工位传送至下一工位。图1-6中的每副图仅仅示出了运输装置t的抓夹工具，每个抓夹工具具有一对钳臂32a和32b。

在该成型设备的运行过程中，运输装置t的由钳臂对32a和32b构成的钳状抓夹工具在初始位置中，分别快速地夹取提供于加载工位110中或从成型工位120、130、140和150的成型模具121、131、141和151顶出的工件w(图1及2)，同时再将工件w运输至成型设备m的下一工位，其中将从最后的成型工位150接收的成型完毕的工件w释放，从而将其从该成型设备排出。图3和4示出此点。在成型工位120、130、140和150中，借助于压模122、132、142和152将工件w送入成型模具121、131、141和151并进行成型。随后，运输装置t使得(空的)抓夹工具返回图1和2所示的初始位置。在该初始位置中，抓夹工具分别夹取一新的提供于加载工位110中或从成型工位120、130、140和150的成型模具121、131、141和151顶出的工件w，并将工件再次运输至成型设备的下一工位，参阅图3及4。整个流程在成型设备m的机器周期中的一个运输循环中完成。

从上述对传送过程的简短描述可看出，在每个传送循环中，每个抓夹工具分别运输一个不同的工件，该成型设备的每对相邻的工位皆被一个不同的抓夹工具操作。在本发明的范围内，应在上述意义上理解借助于多个抓夹工具来在成型设备中逐工位地传送工件。

整体而言，该成型设备m在结构及功能方面与传统的此种类型的成型设备对应，因而毋需在此方面对本领域技术人员进行详细说明。

下面结合图7-17对该成型设备m的运输装置进行详细阐述。整体用t表示的运输装置包括：固定框架10；板状抓夹工具支架20，其设置为在该框架10中或上是可动的且在本示例中承载五个抓夹工具单元30；以及抓夹工具支架驱动装置。抓夹工具单元30均与同一基准平面e(图7)等距设置。板状抓夹工具支架20的朝向抓夹工具单元的正面平行于基准平面e。该抓夹工具支架驱动装置包括两个抓夹工具支架驱动马达55和56，其构造为具有旋转编码器及传动装置的伺服马达且刚性地安装在框架10上。此外，该抓夹工具支架驱动装置还包括两个曲轴传动机构，其分别具有曲轴51或52及驱动杆(连杆)53或54。曲轴51和52分别刚性地安装在抓夹工具支架驱动马达55或56的传动装置的可旋转部分上，且可被其旋转驱动。框架10在实际使用时以可拆卸或可枢转的方式安装在成型设备m的(未示出的)机身上，从而易于接触到成型模具及成型工具。

在框架10中设置有两个平行的导引杆11和12(图7-10)，它们的轴线定义了基准平面e(图7)。沿着导引杆11和12或者在导引杆11和12上引导联杆13和14，使得联杆13和14沿导引杆的纵向线性可动。此外，两个联杆13和14以分别围绕两个导引杆11和12中的相应的一个可枢转的方式铰接。在联杆13和14的背离导引杆的末端上，联杆13和14借助于枢轴对15和16(图9及10)可枢转地连接到抓夹工具支架20。两个枢轴对15与16之间的距离等于两个导引杆11与12之间的距离。枢轴对15与导引杆11的距离等于枢轴对16与导引杆12的距离。因此，两个平行的导引杆11和12与两个联杆13和14连同抓夹工具支架20构成一个用于该抓夹工具支架的平行四边形导引机构，其中该抓夹工具支架20可沿两个方向(在附图中是朝上及朝下地)横向于导引杆11和12的纵向发生移位。图7中用双箭头25表示此种情形。同时，抓夹工具支架20经由滑动地安装的联杆13和14在导引杆11和12的纵向上以被引导的方式沿导引杆来回可动，图7中用双箭头26表示此点。因此，一方面，抓夹工具支架20平行于基准平面e地线性可动地被引导，另一方面，大体平行于基准平面地以可横向于其线性可动性发生移位的方式被引导。

每个驱动杆(连杆)53和54的一端可旋转地铰接在曲轴51或52上，另一端可旋转地铰接在抓夹工具支架20上。通过两个曲轴51和52的借助于两个抓夹工具支架驱动马达55和56进行的相应转动，抓夹工具支架20便能(在预定极值内)任意地在双箭头26和/或双箭头25的方向上移动。

该平行四边形导引的优点在于，抓夹工具支架20在其横向移位(围绕导引杆的枢转运动)时，仅在垂直于其移位运动的方向上，即在垂直于基准平面e的方向上，实施较小的运动。

图19中示意性示出抓夹工具支架20及连接于其上的抓夹工具单元30的常见运动路径。该闭合式循环的运动路径21包括四个运动路径区段21a-21d。两个线性运动路径区段21a和21c对应于在该成型设备的工位之间进行前进运动与后退运动时，抓夹工具支架20沿导引杆的线性滑动运动，而两个运动路径区段21b和21d产生于抓夹工具支架20借助于该平行四边形导引机构发生的移位。点22和23表示抓夹工具支架20的图1所示初始位置及图3所示以一个工位的幅度移位的位置。如图19所示，抓夹工具支架20沿第一线性运动路径(运动路径区段21a)进行前进运动，而抓夹工具支架20沿平行于第一线性运动路径的线性运动路径(运动路径区段21c)进行后退运动。两个线性运动路径的因抓夹工具支架20的移位而产生的距离被选择为：使得设置在抓夹工具支架20上的抓夹工具单元30或其抓夹工具在第二线性运动路径的水平上处于成型工位120、130、140、150中的成型工具122、132、142、152的抓持范围以外，从图5中可以看出。附图标记27表示下文将予详细说明的等待位置。

在抓夹工具支架20上并排设置的抓夹工具单元30皆采用相同构建方案。其结构在图11-17中是显而易见的。

每个抓夹工具单元30皆包括：钳体31；一对构成抓夹钳的可动钳臂32a和32；及抓夹工具驱动装置，其形式为具有旋转编码器及传动装置的(电动)伺服马达33，其中该伺服马达仅在图9和14中示出。钳体31及包含传动装置的伺服马达33皆安装在抓夹工具支架20上。两个钳臂32a和32b可动地设置在钳体31上。

在钳体31中，在三个导引杆34a、34b及34c上可移位地支承有两个钳滑座35a和35b。钳滑座35a和35b各经由驱动杆36a或36b与齿杆37a或37b运动连接，使得齿杆的运动导致钳滑座的一同运动，反之亦然。两个齿杆37a或37b在其对角线相对侧上与可由伺服马达33(经由其传动装置)旋转驱动的驱动小齿轮38接合，使得在驱动小齿轮38旋转时，两个齿杆37a和37b逆向运动，因而两个钳臂32a与32b进行相向或背向运动。因此，经由伺服马达33或由其驱动的驱动小齿轮38，钳臂32a与32b所构成的抓夹钳实施打开及闭合运动。

作为替代方案，该抓夹工具驱动装置也可构造为伺服控制的(具有伺服阀的)液压驱动装置。该情况的重要之处在于，该抓夹钳的运动一方面能够非常迅速且特别是位置控制地实施，另一方面，两个钳臂的夹紧力能够精确地受到调整或控制以及反馈，正如前述的具有伺服电动马达的抓夹工具驱动装置的情形。

在两个钳臂32a和32b的自由端上设置有钳靴(tongshoe)39a和39b，其用于抓夹工件且以可更换的方式紧固，使得抓夹钳易于与待抓夹的工件的形状相匹配(图11)。钳靴并非一定要在所有抓夹钳上采用相同的构建方案及/或设置方案。优选地，如图所示，在每个钳臂上设置有两个钳靴，其整体上针对待抓夹的工件构成尤其有利的四点式保持机构。此种四点式保持机构既能可靠地保持工件，又能降低特别是工件被推入闭合的抓夹钳时工件翻转的风险。

钳臂32a和32b各经由一对端侧带齿的板件40a或40b可拆卸地与钳滑座35a或35b连接(图15及17)。如此便能简单地相对于相应的钳滑座35a或35b以此对钳臂32a和32b进行侧向调整或高度调整，以便(例如)抓夹钳与相应的工件相匹配。

如图18示意性所示，运输装置t还包括用于抓夹工具支架驱动马达55和56的支架控制器60以及用于对各抓夹工具单元30的抓夹工具驱动马达33进行致动的抓夹工具控制器70。抓夹工具控制器70被构造为：对各个抓夹工具(此处是抓夹钳32a和32b)的打开及闭合运动以及夹紧力进行单独控制。支架控制器60计算两个曲轴51和52的用于沿抓夹工具支架20的运动路径21运行所需的旋转位置，并相应地控制伺服马达55和56。支架控制器60此外还与传感器装置65协作，该传感器装置被构造为：识别加载工位110中的例如因无法加工或丢失工件w′而产生的过程故障，并将该故障通知给支架控制器60。

图2、4及6中仅象征性地示出的传感器装置65是分配给此前提及的未示出的杆状材料进给装置且例如可为光障壁机构。杆件进给装置上的此种传感器装置本身是已知的且例如在ep1848556b1中有所描述。传感器装置65能够识别杆头及杆尾。传感器装置65识别到杆头或杆尾时，其将此种情况通知给支架控制器60，使得该支架控制器了解到：下一杆区段是错误的并且必须加以排除或不允许被送入成型过程。在此情况下，支架控制器60以下文将予详细说明的方式对此过程故障作出反应。

支架控制器60及抓夹工具控制器70与一上级控制器80协作，该控制器特别是建立与该成型设备的连接并规定该抓夹工具支架或其抓夹工具应位于该运动路径的哪个位置上。借助于该上级控制器80，操作人员便能输入或改变(例如)关于抓夹工具支架的运动或抓夹钳的打开及闭合运动的设定。当然，也可在另一配置中实现支架控制器60、抓夹工具控制器70及上级控制器80的功能，例如将上述功能整合在单独一个控制器中。

如本文开篇所述，在成型设备，特别是热成型设备中，通常是进给杆状原料，随后再从该原料剪下相应长度的工件。在此过程中，杆尾及杆头不允许进入成型过程，必须加以排除。排除的区段不存在于成型过程中，且在成型设备中产生空的成型工位，出于本文开篇所述的理由，应防止出现此种情况。

因为抓夹工具支架20或设置于其上的抓夹工具32a、32b的驱动装置与该成型设备的驱动系是分离的且独立的，因此前述的本发明的运输装置能够防止成型设备中的空的成型工位。

例如在前述传感器装置65识别到因工件丢失或不适于进一步加工且需要被排除的工件w′而产生的过程故障的情况下(图5及6)，传感器装置65将相应的控制指令发送给用于抓夹工具支架驱动装置的支架控制器60。支架控制器60随后使得抓夹工具支架20与抓夹工具单元30并不按照常见运动路径21(图19)，而是，抓夹工具支架20连同位于抓夹工具单元30中的工件w一起移至等待位置27(图20)。等待位置例如在抓夹工具支架20的上运动路径区段21c上，其中抓夹工具单元30的钳臂32a和32b处于上方且位于工具112、122、132、142与152之间，使得钳臂处于工具的作用范围以外。图5及6示出此种情形。据此，成型工具实施一空行程，但此举不具负面后果，因为所有成型工位皆为空。优选地，将该阶段中的工具冷却中断，从而不对工具及处于等待位置中的工件进行冷却。(按本身已知的方式)将错误的工件w′排除。

一旦传感器装置65报告在加载工位110中又有一个适用于成型过程的工件w到达，则支架控制器60使得抓夹工具支架20返回其初始的运动路径，其中将工件移至相应的成型工位，随后抓夹工具支架20沿其正常运动路径21前往在图1及2中示出的初始位置22，以便在该初始位置中夹取工件w，并且再将其运输至下一成型工位。

图20示出发生过程故障时的抓夹工具支架20的上述运动路径。抓夹工具支架20朝等待位置27的运动是沿运动路径区段24a进行，抓夹工具支架20从等待位置27直至位置23的运动是沿运动路径区段24b进行。抓夹工具支架20从位置22经由等待位置27直至位置23的整个运动路径用附图标记24表示。运动路径区段24a及24b并非一定要具有图20所示的走向。抓夹工具支架20的运动例如也可沿替代的运动路径区段24a′和24b′进行，运动路径区段24a′和24b′与正常运动路径21的运动路径区段21d和21c及其21c和21b相符。

该运输装置与该成型设备的驱动系分离后，便能以与成型工具的行程无关的方式设定及改变运输、举起及抓夹的持续时间及途径。此处的“举起”是指抓夹工具支架20的竖向移位，其中举起行程相当于两个运动路径区段21a与21c的竖向间距。与成型工具的行程分离的方式调节举起及抓夹运动，使得能根据相应的工件实施单独调整，从而减轻机器磨损。此外还能在工具空间中发生意外的情况下，例如在成型件被不完整地从成型模具推出或者断裂的压模插在成型模具中或者抓夹工具中的成型件丢失的情况下，视情形作出反应并将抓夹工具支架20连同其抓夹工具单元30移至安全位置(如前述等待位置27)，并在消除故障前将成型设备停机。由此可能防止造成抓夹工具撕裂或对运输装置造成其他后续损害。

如前所述，抓夹工具单元30可借助于抓夹工具控制器70而受到单独控制。如此便能针对每个抓夹工具单元单独调整打开及闭合的时间点。也可根据相应的工件调整钳臂32a和32b的打开行程及运动持续时间。举起运动亦是如此。也可针对每个工件，在行程及持续时间方面，优化举起运动，从而将加速度以及对该装置的结构的负荷保持在较低水平。与此不同，本身已知的运输装置的控制曲线必然总是针对最大行程而设计，因此，在每种工件或成型件的情况下，构件皆需承受最大负荷及最大磨损。

为补偿坯料区段的形状错误或者为(例如)在生产凸轮时实现偏心的材料预分配，需要将第一抓夹钳或另一抓夹钳偏心地定位。为此，在已知的运输装置中是利用偏心调整组件，或者通过反复尝试来调整钳靴，使得工件的中心以期望的大小偏离中点。根据本发明的运输装置，通过在上级控制器80上简单地输入期望值，借助于抓夹工具支架驱动马达55和56使得抓夹工具支架20以期望的尺度偏离中点(零位)。随后将相应抓夹钳对准一中心调整组件，再将抓夹工具支架重新移至其零位。如此便能将一或多个抓夹钳偏心地定位。在抓夹工具支架20重新居中(处于零位)的情况下，对其余抓夹钳进行调整。

借助于抓夹工具控制器70经由所对应的伺服马达33的转矩来控制每个抓夹工具单元30的夹紧与保持力，如此便能简单地根据需要保持的工件来调整该夹紧与保持力，并可选地也可以在抓夹工具支架的运动循环上改变该夹紧与保持力。夹紧力可以被调整为使得：例如将工件推入抓夹钳时的夹紧力可小于运输时的夹紧力。如此便对机械构件仅产生必要的负荷。

伺服马达通常具有用于将当前旋转位置反馈给其控制器的旋转编码器。采用该旋转编码器后，抓夹工具控制器70便能通过比较实际位置与额定位置来简单地发现抓夹工具装满与否(例如在抓夹工具中的工件丢失的情况下)，以便视情况将成型设备停机。通过抓夹工具控制器70的此种构建方案，因此能够识别出例如因抓夹工具中的工件歪斜或者抓夹工具撕裂所造成的过程故障。在此情形下，抓夹工具控制器70以适宜方式将该情况通知给支架控制器60，支架控制器60随后使得抓夹工具支架20连同抓夹工具单元30移至安全位置(如前述等待位置27)，并在消除故障前将其停在此处。抓夹工具例如在以下情况下存在撕裂危险：例如成型件被不完整地从成型模具推出或者压模断裂且插在成型模具中。尝试运输工件时可能造成抓夹工具撕裂。而抓夹工具控制器70提早发现此点并经由支架控制器60来使得抓夹工具支架返回，从而防止相应抓夹工具撕裂。随后将抓夹工具支架20连同抓夹工具单元30移至安全位置(如前述等待位置27)，并在消除故障前将其停在此处。该成型设备在此期间当然停机。如此便能在产生较大损害前对过程故障迅速作出反应。抓夹工具控制器70与支架控制器60的协作在图18中用箭头71表示。

该运输装置的抓夹工具或抓夹钳具有平行的钳臂32a和32b，钳臂线性地进行相向或背向运动。与具有可枢转的钳臂的抓夹钳相比，此类抓夹钳的优点在于，钳靴均匀地嵌入抓夹直径。在钳靴在两侧以同一角度卡在工件上的情况下，在推入工件时工件以同一程度被压紧。从而减轻工件倾斜地推入抓夹钳的危险。