CN115605323A - 用于切削加工的加工机器人 - Google Patents

用于切削加工的加工机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN115605323A
CN115605323A CN202180034599.9A CN202180034599A CN115605323A CN 115605323 A CN115605323 A CN 115605323A CN 202180034599 A CN202180034599 A CN 202180034599A CN 115605323 A CN115605323 A CN 115605323A
Authority
CN
China
Prior art keywords
robot
tool
machining
working
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180034599.9A
Other languages
English (en)
Inventor
马丁·齐默尔
京特·齐默尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ma DingQimoer
Original Assignee
Ma DingQimoer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ma DingQimoer filed Critical Ma DingQimoer
Publication of CN115605323A publication Critical patent/CN115605323A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
    • B23Q1/5468—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed parallelly by a single rotating pair
    • B23Q1/5475—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed parallelly by a single rotating pair followed perpendicularly by a single rotating pair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/48—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs
    • B23Q1/4876—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single sliding pair followed parallelly by a single rotating pair
    • B23Q1/4885—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single sliding pair followed parallelly by a single rotating pair followed parallelly by a single rotating pair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
    • B23Q1/5406—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed perpendicularly by a single rotating pair
    • B23Q1/5412—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed perpendicularly by a single rotating pair followed perpendicularly by a single rotating pair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q39/02—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being capable of being brought to act at a single operating station
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005—Manipulators for mechanical processing tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005—Manipulators for mechanical processing tasks
    • B25J11/0055—Cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • B25J15/0057—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors mounted on a turret
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • B25J15/0066—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors with different types of end effectors, e.g. gripper and welding gun
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J21/00—Chambers provided with manipulation devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02—Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046—Revolute coordinate type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B39/00—General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines
    • B23B39/16—Drilling machines with a plurality of working-spindles; Drilling automatons
    • B23B39/161—Drilling machines with a plurality of working-spindles; Drilling automatons with parallel work spindles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P23/00—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass
    • B23P23/02—Machine tools for performing different machining operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明涉及一种切削加工工件的加工机器人，所述加工机器人具有两个相互平行的可旋转主轴和至少两个可旋转副轴，其中支承在所述主轴中的第一个中的脚部杠杆和在脚部杠杆自由端上支承在所述主轴中的第二个中的曲柄杠杆形成一个运动链，其中所述副轴中的第一个在曲柄杠杆的纵向方向上定向，并且在曲柄杠杆中，所述副轴中的第二个支承加工单元。第一主轴支承在底架上。该加工单元是被第二副轴穿过的多功能单元，其至少有两个工作侧面。一个工作侧面是多功能侧面，另一个工作侧面是主心轴侧面。该多功能单元具有至少两个可以被单独地、成组地、也可以共同地驱动旋转的造屑的工具。本发明研发了一种形状稳定的用于切削加工的加工机器人，其结构不容易被磨损。

Description

用于切削加工的加工机器人
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工工件的加工机器人，所述加工机器人具有两个相互平行的可旋转主轴和至少两个可旋转副轴，其中支承在所述主轴中的第一个中的脚部杠杆和在脚部杠杆自由端上支承在所述主轴中的第二个中的曲柄杠杆形成一个运动链，其中所述副轴中的第一个在曲柄杠杆的纵向方向上定向，并且在曲柄杠杆中，所述副轴中的第二个支承加工单元。
背景技术
带焊接工具的加工机器人在DE 112016 002 368 T5中已知。使用这样的加工机器人进行切削加工操作会导致轴承的磨损加剧。
发明内容
本发明的目的在于开发一种形状稳定的用于切削加工的加工机器人，其具有耐磨的结构。
该目的通过独立权利要求的特征得到了解决。为此，第一主轴支承在底架上。加工单元是一个由第二副轴穿过的多功能单元，具有至少两个工作侧面。一个工作侧面是多功能侧面，另一个工作侧面是主心轴侧面。该多功能单元具有至少两个切割工具，其可以单独、分组或一起驱动旋转。这些工具中的每一个都可以通过容纳该工具的工具提升装置相对于多功能侧面进行提升和降低。主心轴侧面具有可驱动的主心轴容纳部，并且设计有或没有扭矩支撑部。此外，至少第一主轴、第二主轴和第二副轴在一个共同的控制回路中进行控制，因此每个工作侧面可以相对于工作平面移动，同时该工作侧面和工作平面之间围成的攻角保持不变。
所述的加工机器人有两个相互平行的枢转轴，其中第一枢转轴穿过底架。因此，加工机器人的主要工作空间被限制在与第一主轴的法线平面的镰刀形区段。
加工机器人的曲柄杠杆承载着加工单元，该加工单元被设计成一个具有多个工作侧面的多功能单元。其中一个工作侧面是多功能侧面，上面布置了多个被驱动的工具，如钻头、铣刀、锯子等。这些工具可以单独或分组驱动，例如通过布置在多功能单元中的共同驱动电机驱动。为了使用这些工具，将这些工具分别通过工具提升装置从缩回的静止位置移动到移出的运行位置。多功能单元的另一个工作侧面是主心轴侧面。其具有主心轴容纳部和扭矩支撑部。由此例如可以通过换刀器使用单个工具，也可以连接工具组。将各个工作侧面的攻角整合到主轴的控制回路中，例如可以生产长的锯切口和规则的孔图。由此该加工机器人可以紧凑、抗变形的结构用于各种加工任务。由于结构导致的支承点上的低弯矩载荷使其具有很长的使用寿命。
附图说明
本发明的进一步细节在从属权利要求和以下对示意性示出的实施形式的说明中给出。
图1示出了加工机器人；
图2示出了底架；
图3示出了脚部杠杆；
图4示出了曲柄杠杆；
图5示出了加工单元，多头侧面；
图6示出了加工单元，主心轴侧面；
图7示出了工件加工过程中的加工机器人；
图8示出了在另一个加工位置的加工机器人；
图9示出了带有连接的工具组和多轴头的加工单元；
图10示出了带有支座的可移动加工机器人；
图11示出了带有加工机器人的机器人单元。
具体实施方式
图1-图6示出了用于切削加工工件1的加工机器人10。这些工件1例如是木板1，参见图7和图8，它们贴靠在工件支撑架上。木板1的长度例如为最大2.50米，宽度最大1.50米。工件支撑架的接触面例如相对于垂直面以最大30度的角度倾斜。在加工过程中，木板1可以被例如气动地固定在工件支撑架上。为此，工件支撑架可以具有可以通过真空泵来驱动的吸盘。工件1也可以由金属材料、塑料、复合材料等组成。
例如，待加工的工件1的表面8或侧表面形成工作平面。工作平面可以是空间中与加工机器人工作空间相交的任何平面。加工机器人的工作空间通过由主轴定义的主工作空间和由副轴定义的副工作空间组成。在工件表面弯曲的情况下，各个相应的工作平面是工具的各个相应接合点中工件表面上的相切平面。
该加工机器人10具有垂直关节臂机器人10的设计形式，其具有两个形成运动链的臂41、51。第一臂41是脚部杠杆41，第二臂51是可转动地支承在脚部杠杆41上的曲柄杠杆51。在本实施例中，加工机器人10有四个自由度。这些自由度是两个可旋转的主轴11、12和两个可旋转的副轴13、14。因此，该加工机器人10具有所谓的RR运动学。具有四个以上自由度的设计也是可以想象的。加工机器人10具有底架21，其例如被刚性地安装在基础底座3上，参见图7和图8。加工机器人10也可以以能够一维移动的方式布置在支架4上，参见图10。在这种情况下，加工机器人10的移动方向例如与工件1的输送方向平行定向。在这样的实施方案中，移动驱动装置，例如扭矩电机，布置在加工机器人10的底架21中。其例如具有滚动轮，该滚动轮与布置在支架4中的齿条相啮合。
参照图2，底架21在该实施例中是U型的。例如，其具有放置凸缘22和布置在其上的支撑凸缘31。例如，用于第一枢转轴11的驱动电机布置在放置凸缘22中。第一枢转轴11是加工机器人10的第一主轴11。在支撑凸缘31中，例如将电源线、信号线和媒介线从底架21引导到臂41、51处。
L型放置凸缘22包括放置板23和与其成直角定向的支撑板24。放置凸缘22可以由几个部分组成。例如，利用放置板23将放置凸缘22固定在基础件上。支撑板24在其内侧具有轴承座25。轴承座25具有圆形的横截面。在该实施例中，轴承座25的直径是轴承座25的中心线26与放置板23的底面距离的60％。例如，轴承座25在其外侧是封闭的。
在该实施例中，支撑凸缘31形成为板状的。其具有支承凹口32，其中心线与轴承座25的中心线26相重合。例如，支承凹口32的直径为轴承座25直径的92％。中心线26例如与放置板23的平坦底面平行。
加工机器人10的第一臂41支承在底架21上。参照图3，该第一臂41具有第一支承点42和第二支承点43。两个支承点42、43的中心线44、45是相互平行的。它们之间的距离例如比轴承座25的中心线26与底面的距离大30％。
第一支承点42有两个指向相反的方向的轴承轴颈46、47。两个轴承轴颈46、47都是圆柱形的。它们的中心线构成了第一支承点42的中心线44。轴承轴颈46、47的直径比例如对应于轴承座25和支承凹口32的直径比。在使用中，轴承轴颈46、47分别例如滚动支承在轴承座25或支承凹口32中。当第一臂41被组装时，中心线26、44形成加工机器人10的第一枢转轴11。第一臂41相对于底架21的可用枢转角度范围例如是120度。可用的枢转角度范围是工件1在不变的夹持下可以被加工的范围。
例如，在第一臂41中，在一侧布置驱动单元。在另一侧，在第一臂41中例如有电源线、媒介线和信号线。所有这些线路都是在第一臂41内布线的。
参照图4，第二臂51支承在第二支承点43。在这里，第二臂51例如与轴承套55一起位于第二支承点43中。在这里，其例如通过两个滚动轴承，例如，O型排列的角接触球轴承进行支承。第二支承点43的中心线45形成加工机器人10的第二枢转轴12。该第二枢转轴12是加工机器人10的第二主轴12。该第二主轴12与第一主轴11平行定向。第二臂51例如以一定的角度从第二支承点43突出。也可以设想将第二支承点43布置在第二臂51的两侧。然后，第一臂41例如在第二支承点43的区域呈叉形。在本实施例中，第二臂51相对于第一臂41的可用枢转角度范围为115度。例如，在第二支承点43上布置有第二臂51的驱动电机。在第二臂51的区域内,媒介线、信号线、电源线和数据线也在第二臂51内布线。
第二臂51远离第二支承点43的一端在本实施例中形成为带有容纳部分64的部分臂61。容纳部分64具有横向凹口62。横向凹口62的中心轴63形成了第三枢转轴13。第三枢转轴13是加工机器人10的第二副轴13。形成为容纳叉64的容纳部分64的高度是横向凹口62直径的1.2倍。第二枢转轴12和第三枢转轴13之间的距离在实施例中比第一枢转轴11和第二枢转轴12之间的距离大7％。枢转轴11、12；12、13之间的这些距离在下面被称为脚部杠杆41的脚部杠杆长度16和曲柄杠杆51的曲柄杠杆长度17。各个相应的杠杆长度16；17是对两个分别相对应的枢轴11、12；12、13的共同法线的长度。因此，曲柄杠杆51的杠杆长度17比第一臂41的杠杆长度16长至少5％。曲柄杠杆长度17在第二副轴13处终止于撞击点(Anstosspunkt)18中。撞击点18的运动被限制在相对于第一主轴11的法线平面内。在这个法线平面内，该撞击点18的运动受到主工作空间边界的限制。
第二臂51由两部分组成。其具有支承在第二支承点43的支承部分52和叉形部分61。叉形部分61可相对于支承部分52围绕工作轴14枢转。例如在第二臂51的纵向方向上定向的工作轴14是加工机器人10的第一副轴14。在该实施例中，工作轴14在第二枢转轴12和第三枢转轴13的共同法线的方向上定向，因此工作轴14与第三枢转轴13在一个交点15相交。因此，工作轴14位于一个平面内，该平面相对于第一主轴11呈法向定向。在实施例中，交点15与撞击点18重合。
也可以设想将第三枢转轴13和工作轴14彼此错开布置。然后，工作轴14和第三枢转轴13之间距离最短的线位于工作轴14的法线平面上。该法线平面是一个围绕第一枢转轴11的假想圆柱体的相切平面。在这种情况下，交点15是所述距离最短的线与工作轴14的交点。
支承部分52例如形成为角形件52。其具有轴承套区段53和承载区段54。轴承套区段53和承载区段54的相互成直角定向。轴承套区段53包括轴承套55。在远离轴承套55的一侧，支承部分52可以通过盖子封闭。承载区段54例如具有容纳套筒57。叉形部分61可枢转地位于该容纳套筒57中。例如，其以滚动轴承支承在此处。
容纳叉64例如具有两个彼此平行的齿部65。第三枢转轴13穿过两个齿部65。加工单元71以能围绕第三枢转轴13进行旋转的方式支承在叉形部分61中。加工单元71在此可以围绕第三枢转轴13枢转，枢转角度至少为240度。
图5和图6示出了加工单元71。所示的加工单元71有两个枢转轴颈77和至少两个工作侧面72、91。该加工单元具有例如立方体的包络轮廓。加工单元71被设计成有许多不同的工具73–75、78、81-85和工具容纳部79、92的多功能单元71。当加工单元71被组装时，枢转轴颈77支承在横向凹口62中。加工单元71在此例如支承在滚子轴承中。例如，布置在加工单元71上的枢转驱动器用来围绕第三枢转轴13旋转加工单元71。该枢转驱动器例如具有扭矩电机。电源、媒介、数据和信号的供应线在第二臂内布线，并例如在枢转轴颈77的区域被引导到处理单元71。
加工单元71的第一工作侧面72是图5图示中顶部的多头侧面72。例如，锯切工具(73、78)和钻孔工具(74、75、81-85)布置在该多头侧面(72)上。磨削工具和铣削工具也可以容纳在多头侧面72中。这些工具要么具有几何确定的切削刃，要么具有几何未确定的切削刃。所有这些工具(73、74、75、78、81-85)都可以被单独驱动旋转。此外，它们也可以被分组驱动。例如，一个组包括多个相同类型的工具(73、74、75、78、81-85)。多个不同工具(73、74、75、78、81-85)的共同、同时驱动也是可以想象的。例如，布置在加工单元71中的单个驱动电机被用于驱动。例如，各个工具(73-75、78、81-85)都与该驱动电机相联。一些工具(73、74)相对于多头侧面72法向布置。其他工具74、81-85与多头侧72平行定向。在该实施例中，这些工具74、81–85分别位于围绕第二副轴13的圆柱体的相切平面内。例如，第二锯切工具78与上述第一锯切工具73法向定向。通过该第二锯切工具78和平行于多头侧面72布置的钻孔工具74、81-85例如可以加工工件1的端面。
为了使用工具73-75、78、81-85的其中一个，例如通过设计成工具提升装置76、86的套筒76、86将移出到工作位置并锁定。单个工具提升装置76、86在此法向于多头侧面72移动。如果工具73-75、78、81-85是分组控制的，则移出多个工具提升装置76、86。例如在将钻孔图案插入工件1时分组使用工具73-75、78、81-85。在此，例如可以利用四个同时驱动的钻孔工具74、75、81-85在工件1上引入四个钻孔。
一些平行于工作侧面72定向的钻孔工具81-85分别是双重设计的。例如，平行于钻孔工具81布置有完全相同的钻孔工具82。这两个钻孔工具81、82中的每一个都可以通过单独的工具提升装置86从所示的静止位置移出到运行位置并锁定。也可以想象到，相互平行布置两个以上的工具81、82。
在图5的图示中，各个承载平行于多头侧面72的钻孔工具74、81-85的工具提升装置86承载着两个方向相反的工具81、83。这意味着同一刀具提升装置(86)既可用于加工工件1的右侧端面，也可用于加工左侧端面。
此外，在多头侧面72上还布置了多个空的套筒79。例如，通过布置在加工机器人10旁边的换刀器来将工具插入这些空的套筒79中。测量和测试工具也可以容纳在空的套筒79中。
远离多头侧面72的主心轴侧面91具有例如中央的主心轴容纳部92。例如，大型的钻孔或铣削工具可以容纳在其中。可驱动的主心轴容纳部92被设计成可旋转的。例如，该也用于驱动多头侧面72的工具的同一马达用作驱动马达。本实施例中，在工具容纳部92外，主心轴侧面91具有扭矩支撑部95。主心轴侧面91也可以设计成没有扭矩支撑部95。
图9示出了支承在曲柄杠杆51中的多头单元71，其中容纳有工具组101。该工具组101支撑在扭矩支撑部95上。工具组101的支撑支杆107例如以形状配合的方式围绕着扭矩支撑部95。例如，气动线、液压线、电线、数据线和/或信号线都通过扭矩支撑部95。工具单元101的中央主轴的轴头与主心轴容纳部92接合。这导致了扭矩从多头单元71通过主心轴容纳部92传输到工具单元101的心轴。工具单元101例如有四个工具容纳部102、103，其均匀地布置在法向于该心轴的节圆上。例如，心轴通过锥齿轮传动器与这些工具容纳部102、103中的每一个连接。在这些工具容纳部102、103中例如可以容纳钻孔工具、铣削工具、测试工具和/或测量工具。这些工具例如横向于多头侧面的钻孔工具75定向。例如，这允许在同一夹持中加工在只使用多头单元71时需要重新夹持工件1的工件1。
在图9的图示中，多轴头104位于工具容纳部103中，该多轴头通过扭矩支撑装置支撑在工具单元101上。多轴头104具有例如叉形的头载体105，其可枢转地支承头单元106。在图9的图示中，头单元106与多头单元71相似地形成。上述换刀器可用于更换工具组101和/或多轴头104和/或单个工具。
多头单元71可以有另外的工作侧面93。例如，连接多头侧面71和主心轴侧面91的两个侧面可以设计成另外的工作侧面93。另外的工具可以布置在这些侧面上。例如，在图5和图6的图示中，阀块84和继电器板被布置在这些侧面。在加工单元71的这种设计下，其例如可以围绕第三枢转轴13围绕330度的总角度枢转。也可以想象到高达450度的枢转角度。由此，工件1既可以用多头侧面72的刀具73-75、78，也可以用主心轴侧面91或其他侧面93的刀具完全地加工。因此，加工单元71围绕第二副轴13的最大枢转角度大于第一臂41围绕第一主轴11的可用枢转角度范围和第二臂51围绕第二主轴12的可用枢转角度范围之和。
图7和图8示出了在切削加工过程中的加工机器人10。使用的工具例如是旋转的锯片73。工件1是一块木板1，其以例如15度的角度相对于垂直方向倾斜。
在该实施例中，工件1可以相对于固定的加工机器人10在法向于图示平面的输送方向上移动。工件1的移动可以在加工的工作时间或非生产时间内进行。例如，当第二锯片78啮合时，工件1可以被移动，而加工单元71是静止的。由此这例如可以创建沿工件1的纵向方向的槽。
在加工机器人10中，加工单元71和臂41、51的静态力被传递到底架21。这些组件的布置使得至少在第一枢转轴11和第二枢转轴12的所有支承点中，这些力的径向分量大于轴向分量。
在加工过程中作用在工具上的力通过工具单元71和枢转支承传递到底架21。加工单元71的质量例如大于100公斤。坚实的结构和短小的杠杆臂使加工机器人10具有很高的刚性。作用在支承点上的力矩具有短的杠杆臂。因此，负载变化时的力矩波动很低。
例如，在锯切操作的开始，加工机器人10和工件1处于图7所示的位置。底架21位于基础基座3上，并固定在其上。例如，支承在底架21中的第一臂41处于其下部终端位置。在该实施例中，这该终端位置由放置板23限制。在图7的图示中，连接第一枢转轴11和第二枢转轴12的脚部杠杆长度16与向上的垂线围成105度的角度。第一臂41例如指向工件1的法线方向。在本图中，第一臂41和第二臂51形成97度的角度。第二臂51指向下方。加工单元71相对于第二臂51枢转，使锯切工具73指向工件1的法向。工具73与工件1啮合。
当锯开工件1上的直槽(2)时，锯切工具73相对于工件1移动，例如从下到上。工作侧面71与工作平面，例如工件1的表面所围成的攻角保持不变。攻角在此位于第二副轴13的法线平面内。在该实施例中，该攻角是零度。在图7和图8的图示中，工作平面与多功能单元71的工作侧面72平行。因此，通过串行运动学的方式沿着直线运动的路径引导工具73。为此，至少第一主轴11、第二主轴12和第二副轴13是一个共同控制回路的组成部分。这里，第二副轴13的运动在过程中的每个时间点都会根据第一主轴11的枢转角度和第二主轴13的枢转角度来调整。例如，将多功能单元71在空间的位置角度记录作为控制变量。例如，使用压阻式加速度传感器类型的加速度传感器来连续确定工作侧面72、91、93相对于工作平面的攻角。该传感器例如具有模拟输出信号，例如在4到20毫安培之间。交点15和撞击点18在所示的加工过程中与工件1平行地移动。交叉点15的轨道在一个平面内运行，该平面法向于第一枢转轴11定向。
法向于多头侧面72定向的工具73、75和主心轴侧面92携带的工具可以分别通过枢转轴11、12、13和工作轴14在由两个相互平行的平面限定的空间内移动。这些平面中的每一个都与第一枢转轴11呈法向。各个工具73；74的两个限制平面之间的距离相当于各个工具73；74与工作轴14的距离的两倍。由副轴13、14的自由度决定的各个工具73、75、78的副工作空间是由两个部分副工作空间的总和产生的。例如，该空间形成为第二副轴13的法线的切圆，其中，由第二副轴13画出的部分副工作空间呈现出围绕该第二副轴13的圆形线段。该切圆的中心线是第一副轴14。因此，副工作空间例如形成为围绕第二副轴13的圆柱体外套面区段。
在图示的锯切过程中，第一臂41围绕图7中的第一枢转轴11顺时针旋转。第二臂51首先相对于第一臂41逆时针旋转。这减少了第一臂41和第二臂51所围成的角度。随后，随着第一臂41继续顺时针旋转，第二臂51也顺时针枢转。第三枢转轴13在此平行于工件1移动。工具单元71分别以这样的方式旋转，即各个相应的加工面72；91；93的法线与工件1成法向。因此，工件1可以不间断地以恒定的路径速度进行加工。在所示的实施例中，第一臂41相对于底架21的枢转角度范围是86度。第二臂51相对于第一臂41的枢转角度范围是35度。在该实施例中，加工单元71相对于第二臂51枢转的枢转角度范围是83度。例如，将Denavit-Hartenberg变换用于路径控制的编程。
当加工完成后，加工机器人10例如处于图8所示的位置。现在可以将工具73从工件1上抬起来。
为了在工件1纵轴的另一个区域对其进行加工，将工件1在输送方向上移动。在此，例如在使用横向锯片78时，该工具78可以保持在啮合状态。在工件1的移动过程中，多功能单元71在空间的位置例如保持不变。通过这种方式例如可以在工件1上开出一个沿工件纵向方向定向的槽。
为了从工件1的表面8创建孔图，例如将钻孔工具插入多个空套筒79中。在工具啮合之前，将工具移动到加工位置并将其旋转，并且调整多功能单元71相对于工作平面的攻角。在保持攻角的同时，加工机器人10的臂41、51以这样的方式移动，即所有工具在相同的方向上，例如在法向上进入工件1。工具的回程也是在保持多功能单元71和工作平面之间的攻角的情况下进行的。随后，在加工机器人10的臂41、51移动之后和/或在工件1的纵向移动工件1之后，进一步的、例如相同的孔图可以被引入到工件1。
例如为了在工件1上产生一组端面凹陷，例如使用横向钻孔工具81和82。在工具移出到加工位置，与驱动电机耦合，并且多功能单元71在空间定位后，工件1在进给驱动模式下沿着旋转的工具81、82的方向移动。在回程中，工件1再次移出钻孔工具81、82。为了进一步生产的、例如相同的孔图，多功能单元71可以在主工作空间内被移动到新位置，同时保持其与工作平面的设置角度。两个主轴11、12和第二个副轴13的控制回路确保多功能单元71相对于工作平面的攻角例如保持不变。现在工件1可以在进给运行模式下再次向旋转的工具81、82移动。
图10显示了另一个加工机器人10。其与图1-图8所示的加工机器人10的构造基本相同。第二臂51的第二部分臂61具有容纳部分64，加工单元71悬挂支承在其中。
加工机器人10具有滑轨式形成的放置板23。利用该放置板该机器人可纵向位移地位于床身4上。加工机器人10可以在第一枢转轴11和第二枢转轴12的共同方向移动。其例如也可以步阶式移动。为此，例如在底架21上布置两个移动电机27。当移动电机27静止时，底架21被例如在弹簧负荷下夹紧在床身4上。例如以气动方式为夹紧装置通气以进行移动。夹紧装置的不同设计也是可以想象的。
在该实施例中，工件输送方向上的进给可以通过移动工件1，也可以相对于床身4移动加工机器人10来进行。两种彼此平行定向的移动运动的组合也是可以想象的。
图11示出了一个带有加工机器人10的机器人单元5。加工机器人10可以布置在基础件3或床身4上。例如，其可以根据上述实施例之一进行设计。
机器人单元5具有外罩6，在图11的图示中，该外罩至少有三面包围着加工机器人10。在第四面上，至少处理单元71从外罩6的例如立方体形状的包络轮廓中突出。
在外壳6的外部布置有机器人单元5的操作元件7。由此例如来控制加工机器人10。
各个实施例的组合也是可以想象的。
附图标记说明
1 工件，木板
2 1中的直线槽
3 基础基座
4 支架
5 机器人单元
6 外罩
7 操作元件
8 1的表面
10 加工机器人，垂直关节臂机器人
11 第一枢转轴，第一主轴
12 第二枢转轴，第二主轴
13 第三枢转轴，第二副轴
14 工作轴，第一副轴
15 13和14之间的交点
16 脚部杠杆长度
17 曲柄杠杆长度
18 13和17之间的撞击点
21 底架
22 放置凸缘
23 放置板
24 支撑板
25 轴承座
26 25的中心线
27 移动电机
31 支撑凸缘
32 支承凹口
41第一臂，脚部杠杆
42 第一支承点
43 第二支承点
44 42的中心线
45 43的中心线
46 轴承轴颈
47 轴承轴颈
51 第二臂，曲柄杠杆
52 支承部分，肘形件，51的部分臂
53 轴承套区段
54 承载区段
55 轴承套
57 容纳套筒
61 叉形部分，51的部分臂
62 横向凹口
63 62的中心线
64 容纳部分，容纳叉形件
65 齿部
71 加工单元，多头单元
72 加工侧面，多头侧面
73 工具、锯切工具、锯片
74 工具、钻孔工具
75 工具
76 工具提升装置，套筒
77 枢转轴颈
78 工具，锯切工具
79 空的套筒
81 工具、钻孔工具
82 工具、钻孔工具
83 工具、钻孔工具
84 工具、钻孔工具
85 工具、钻孔工具
86 工具提升装置
91 工作侧面，主心轴侧面
92 主心轴容纳部
93 71的另外的工作侧面
94 阀块
95 扭矩支撑部
101 工具组
102 刀具容纳部
103 工具容纳部
104 多轴头
105 头载体
106 头单元
107 支持支杆

Claims (10)

1.用于切削加工工件的加工机器人(10)，所述加工机器人具有两个相互平行的能旋转主轴(11、12)和至少两个能旋转副轴(13、14)，其中支承在所述主轴(11、12)中的第一主轴(11)中的脚部杠杆(41)和在脚部杠杆(41)自由端上支承在所述主轴中的第二个(12)中的曲柄杠杆(51)形成一个运动链，其中所述副轴(13、14)中的第一副轴(14)在曲柄杠杆(15)的纵向方向上定向，并且其中在曲柄杠杆(15)中，所述副轴(13、14)中的第二个(13)支承加工单元(71)，其特征在于，
-第一主轴(11)支承在底架(21)上，
-所述加工单元(71)是被第二副轴(13)穿过的多功能单元(71)，所述多功能单元至少有两个工作侧面(72、91、93)，
-一个工作侧面(72)是多功能侧面(72)，并且另一个工作侧面(91)是主心轴侧面(91)，
-所述多功能单元(71)具有至少两个能够被单独地、成组地、也可以共同地驱动旋转的造屑的工具(73-75、78、81-85)，
-所述工具(73-75、78、81-85)中的每一个都能够通过容纳所述工具(73-75、78、81-85)的工具提升装置(76；86)相对于多功能侧面(72)进行提升和降低，
-主心轴侧面(91)具有能够驱动的主心轴容纳部(92)，并且设计有或没有扭矩支撑部(95)，并且
-至少第一主轴(11)、第二主轴(12)和第二副轴(13)在一个共同的控制回路中进行控制，使得每个工作侧面(72、91、93)能够相对于工作平面移动，同时所述工作侧面(72、91、93)和工作平面之间围成的攻角保持不变。
2.根据权利要求1所述的加工机器人(10)，其特征在于，由第二主轴(12)和第二副轴(13)的间距定义的曲柄杠杆长度(17)大于由第一主轴(11)和第二主轴(12)的间距定义的脚部杠杆长度(16)。
3.根据权利要求1所述的加工机器人(10)，其特征在于，曲柄杠杆长度(17)和第二副轴(13)的撞击点(18)的运动被限制在与第一主轴(11)的法线平面内。
4.根据权利要求1所述的加工机器人(10)，其特征在于，曲柄杠杆(51)具有第一部分臂(52)和第二部分臂(61)，其能够围绕第一副轴(14)相对于彼此枢转，其中第一部分臂(52)支承在脚部杠杆(41)中，第二部分臂(61)承载多功能单元(71)。
5.根据权利要求4所述的加工机器人(10)，其特征在于，曲柄杠杆(51)的第二部分臂(61)形成为叉形部分(61)，多功能单元(71)被支承在其中。
6.根据权利要求1所述的加工机器人(10)，其特征在于，至少一个工具(73)是能够旋转的锯切工具(73)。
7.根据权利要求1所述的加工机器人(10)，其特征在于，多功能单元(71)具有能够与每个工具(73、74、75、78、81-85)和主心轴容纳部(92)相联的驱动马达。
8.根据权利要求1所述的加工机器人(10)，其特征在于，所述加工机器人以能够在包含第一主轴(11)的直线的纵向方向上移动和/或移位的方式布置在床身(4)上。
9.根据权利要求1所述的加工机器人(10)，其特征在于，所述加工机器人是机器人单元(5)的一部分，其中所述机器人单元(5)具有外罩(6)和外部操作元件(7)。
10.根据权利要求1所述的加工机器人(10)，其特征在于，在主轴侧面(91)上能够容纳支撑在扭矩支撑部(95)上并具有主心轴和至少一个工具容纳部(102；103)的工具组(101)。
CN202180034599.9A 2020-05-12 2021-05-11 用于切削加工的加工机器人 Pending CN115605323A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020002815.2A DE102020002815B3 (de) 2020-05-12 2020-05-12 Bearbeitungsroboter zur spanenden Bearbeitung
DE102020002815.2 2020-05-12
PCT/DE2021/000087 WO2021228296A1 (de) 2020-05-12 2021-05-11 Bearbeitungsroboter zur spanenden bearbeitung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115605323A true CN115605323A (zh) 2023-01-13

Family

ID=76543014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180034599.9A Pending CN115605323A (zh) 2020-05-12 2021-05-11 用于切削加工的加工机器人

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230330840A1 (zh)
EP (1) EP4149723B8 (zh)
CN (1) CN115605323A (zh)
DE (1) DE102020002815B3 (zh)
WO (1) WO2021228296A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202200017946A1 (it) * 2022-09-01 2024-03-01 elumatec AG Testa operatrice e metodo per lavorare barre profilate.

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009121343A1 (de) * 2008-04-02 2009-10-08 Zimmer Guenther Werkzeugschwenkaggregat mit mindestens einer fremdverstellten achse
US20110200406A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 Mag Europe Gmbh Machining installation for workpieces
DE102016216902A1 (de) * 2016-09-06 2018-03-08 Deckel Maho Pfronten Gmbh Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks sowie Spindelträgerbaugruppe zum Einsatz an einer derartigen Werkzeugmaschine
CN107889475A (zh) * 2015-06-22 2018-04-06 德克尔马霍普夫龙滕有限公司 用于加工工件的机床
DE102017012075A1 (de) * 2016-12-31 2018-07-05 Günther Zimmer Bearbeitungsstation
CN110036162A (zh) * 2016-09-30 2019-07-19 新加坡-Eth研究中心 用于将物体放置在表面上的系统和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015123349A2 (en) * 2014-02-11 2015-08-20 Par Systems, Inc. Multi-functional end effector with integrated waterjet, milling spindle system and/or scanning sensor, and a fluid stream catcher mounting system
JP5940712B1 (ja) 2015-05-25 2016-06-29 Dmg森精機株式会社 加工機械

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009121343A1 (de) * 2008-04-02 2009-10-08 Zimmer Guenther Werkzeugschwenkaggregat mit mindestens einer fremdverstellten achse
US20110200406A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 Mag Europe Gmbh Machining installation for workpieces
CN102161161A (zh) * 2010-02-18 2011-08-24 Mag欧洲有限公司 工件加工设备
CN107889475A (zh) * 2015-06-22 2018-04-06 德克尔马霍普夫龙滕有限公司 用于加工工件的机床
DE102016216902A1 (de) * 2016-09-06 2018-03-08 Deckel Maho Pfronten Gmbh Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks sowie Spindelträgerbaugruppe zum Einsatz an einer derartigen Werkzeugmaschine
CN107790791A (zh) * 2016-09-06 2018-03-13 德克尔马霍普夫龙滕有限公司 用于加工工件的机床和用于该机床的主轴支架组件
CN110036162A (zh) * 2016-09-30 2019-07-19 新加坡-Eth研究中心 用于将物体放置在表面上的系统和方法
DE102017012075A1 (de) * 2016-12-31 2018-07-05 Günther Zimmer Bearbeitungsstation

Also Published As

Publication number Publication date
EP4149723A1 (de) 2023-03-22
DE102020002815B3 (de) 2021-07-15
EP4149723B1 (de) 2024-07-03
US20230330840A1 (en) 2023-10-19
WO2021228296A1 (de) 2021-11-18
EP4149723B8 (de) 2024-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5885199A (en) Compact machining center for multifunction
CN109605063B (zh) 一种小型五轴雕铣机床
CN102229046B (zh) 机床
CN102000911A (zh) 一种五轴联动激光加工机床
US20110271501A1 (en) Machining center for a wind turbine hub
CN109513957A (zh) 一种一体式伺服动力刀塔装置
JP2009202236A (ja) 昇降機能付き主軸ユニット、ｃｎｃ工作機械及び加工ライン
CN110549166A (zh) 车、铣、磨、镗、钻多功能动梁组合加工中心
CN108161459A (zh) 一种多主轴车铣钻复合加工中心
CN215999431U (zh) 立式车铣复合加工中心
CN113814733A (zh) 立式车铣复合加工中心
CN2323908Y (zh) 多功能万向镗铣床
JP2014065133A (ja) 平行２軸複合工作機械
CN115605323A (zh) 用于切削加工的加工机器人
JP2019084600A (ja) 内周面加工装置
CN210677202U (zh) 一种数控铣齿机
US4070934A (en) Machine tools
CN108436610B (zh) 机加工设备
CN108356571A (zh) 一种轴类工件粗加工机床
CN210651124U (zh) 一种木工车铣复合机床
CN211277652U (zh) 车、铣、磨、镗、钻多功能动梁组合加工中心
CN113399767A (zh) 一种线切割机床
CN112454074A (zh) 一种小型工件加工磨床
KR20040082433A (ko) 가공품-베어링 스핀들을 구비한 다축 머신닝센터
CN221417818U (zh) 一种五轴联动式多刀头雕刻机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination