DE102008035716B3 - Machining device for use at robot arm of manufacturing robot of production line for boring/milling borehole in work piece, has test device provided with tappet having test tip that is retractable into recess, at which stroke is detected - Google Patents

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Abstract

The device (10) has a drive screw (28) that receives a tool i.e. driller (34), via a guidance (24a) i.e. dove tail guidance. The guidance is connected with a holder (12). A test device (50) with a tappet (52) having a test tip (54), is fixed at a receiving head (26) of the drive screw, where delivery of the drive screw in a machining direction is controlled by a robot arm (14). The test tip is retractable in a step into a recess, at which a slide stroke is detected in a measuring technical manner, where the step is provided downstream to a machining process.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bohren und/oder Fräsen von Ausnehmungen in Werkstücken, die an einen Fertigungsroboter andockbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a processing device for drilling and / or mill of recesses in workpieces, which is dockable to a manufacturing robot, according to the preamble of claim 1.

Aus der JP 62028104 A (abstract) ist eine gattungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung zum Bohren und/oder Fräsen von Ausnehmungen in Werkstücken bekannt. Die Bearbeitungsvorrichtung ist an einem Roboterarm eines Fertigungsroboters angedockt. Mittels des Roboterarms kann die Bearbeitungsvorrichtung in die Bearbeitungsstellung verbracht werden. Dabei ist die das Werkzeug aufnehmende Arbeitsspindel über eine Führung in vertikaler Richtung verstellbar, die entgegen der Bearbeitungsrichtung federnd nachgiebig ausgeführt ist.From the JP 62028104 A (Abstract) is a generic processing device for drilling and / or milling recesses in workpieces known. The processing device is docked on a robot arm of a production robot. By means of the robot arm, the processing device can be brought into the processing position. In this case, the tool receiving the working spindle is adjustable via a guide in the vertical direction, which is executed resiliently opposite to the machining direction.

Eine weitere Bearbeitungsvorrichtung beschreibt die EP 0 605 765 B1 , die an einen Arm eines Fertigungsroboters andockbar ist und von diesem in eine Bearbeitungsstellung verstellbar ist. Die Zustellung und der Antrieb der Arbeitsspindel erfolgt elektromotorisch, wobei der Aufnahmekopf der Arbeitsspindel relativ zur roboterfesten Halterung der Bearbeitungsvorrichtung verschiebbar über zylindrische Stäbe geführt ist. Mittels einer ausfahrbaren Videokamera kann ferner kontrolliert werden, ob der Bearbeitungsschritt, beispielsweise das Einbringen einer Bohrung, auch tatsächlich erfolgt ist.Another processing device describes the EP 0 605 765 B1 , which is dockable to an arm of a manufacturing robot and is adjustable by this in a processing position. The delivery and the drive of the work spindle is carried out by electric motor, wherein the receiving head of the work spindle is guided relative to the robot-fixed mounting of the processing device displaceable over cylindrical rods. By means of an extendable video camera can also be controlled whether the processing step, for example, the introduction of a bore, actually done.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bearbeitungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die bei zuverlässiger Funktion baulich und fertigungstechnisch wesentlich einfacher ausgeführt ist.task The invention is a processing device of the generic type to propose that at more reliable Functionally structurally and manufacturing technology is designed much easier.

Die Lösung dieser Aufgabe ist den Merkmalen des Patentanspruches 1 entnehmbar. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beinhalten die Unteransprüche.The solution This object is the features of claim 1 can be removed. Advantageous developments of the invention include the subclaims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Führung entgegen der Bearbeitungsrichtung federnd nachgiebig ausgeführt ist und dass die Zustellung der Arbeitsspindel in Bearbeitungsrichtung über den Roboterarm gesteuert ist. Damit übernimmt der Fertigungsroboter auch die Zustellung z. B. in Z-Richtung der Antriebsspindel, wobei diese Zustellung zur Vermeidung von Schädigungen oder Überbelastungen am Werkzeug abgefedert mit definierter Werkstückbeaufschlagung erfolgt. Eine elektromotorische oder anderweitige Zustelleinrichtung an der Bearbeitungsvorrichtung kann entfallen.According to the invention, it is proposed that the leadership executed resiliently opposite to the machining direction and that the delivery of the work spindle in the machining direction on the Robot arm is controlled. With it takes over the manufacturing robot also the delivery z. B. in the Z direction of Drive spindle, with this delivery to avoid damage or overloads cushioned on the tool with defined workpiece loading takes place. A Electromotive or other delivery device to the processing device can be omitted.

Die Führung kann bevorzugt durch einen mit dem Aufnahmekopf der Antriebsspindel fest verbundenen Schlitten gebildet sein, der an der andockbaren Halterung axial verschiebbar geführt ist. Die Führung kann z. B. durch eine zwischen Schlitten und Halterung vorgesehene Schwalbenschwanzführung oder eine ähnliche Gleitführung gebildet sein, die eine präzise Übertragung der Zustellbewegung der Antriebsspindel sicherstellt.The guide can preferably by a with the recording head of the drive spindle firmly connected carriage formed on the dockable Holder guided axially displaceable is. The leadership can z. B. provided by a between carriage and bracket Dovetail guide or a similar slide be formed, which is a precise transmission ensures the feed movement of the drive spindle.

Des Weiteren kann die Halterung einen von deren Basisplatte oberhalb und unterhalb des Schlittens abragenden Arm aufweisen, wobei zwischen den Armen der federnd vorgespannte Schlitten angeordnet und geführt ist.Of Furthermore, the holder may be one of its base plate above and below the carriage projecting arm, wherein between the Arms of the resiliently biased slide is arranged and guided.

In baulich besonders einfacher und kostengünstiger Weise kann zwischen dem Schlitten und dem oberen Arm zumindest eine Schraubendruckfeder als Vorspannmittel angeordnet sein. Die Feder ist bevorzugt so abgestimmt, dass sie einen definierten Anpressdruck zwischen dem Werkzeug, z. B. einem Bohrer, und dem Werkstück, z. B. einem mit einer Bohrung zu versehenden Blechbauteil einem Strangteil oder einem Gußteil, sicherstellt. Die federnde Vorspannung kann gegebenenfalls aber auch pneumatisch über eine Kolben-Zylinder-Stelleinheit bereit gestellt sein.In structurally particularly simple and cost-effective way can between the carriage and the upper arm at least one helical compression spring be arranged as a biasing means. The spring is preferably tuned that they have a defined contact pressure between the tool, for. A drill, and the workpiece, z. B. a to be provided with a bore sheet metal part Strand part or a casting, ensures. The resilient bias may possibly but also pneumatically over a piston-cylinder actuator be ready.

Insbesondere kann die Schraubendruckfeder um einen in einer tassenförmigen Aufnahme geführten Stößel angeordnet sein. Neben einer platzsparenden Anordnung kann die Schraubendruckfeder mit der Aufnahme und dem Stößel als Montageeinheit hergestellt und mit einer definierten Vorspannung zwischen einer Anschlagtasse des Stößels und Aufnahme gehalten sein.Especially can the helical compression spring to one in a cup-shaped receptacle out Plunger arranged be. In addition to a space-saving arrangement, the helical compression spring with the receptacle and the plunger as Assembly unit manufactured and with a defined preload held between a stop cup of the plunger and recording be.

Erfindungsgemäß ist an dem Aufnahmekopf der Antriebsspindel eine Prüfeinrichtung mit einem in Bearbeitungsrichtung ausfahrbaren Stößel mit einer Prüfspitze befestigt, die in einem dem Bearbeitungsvorgang nachgeschalteten Schritt in die Ausnehmung einfahrbar ist, wobei der Stößelhub steuerungstechnisch erfassbar ist. Damit kann in zuverlässiger Weise gesteuert zunächst über den Arm des Fertigungsroboters und dann über die Prüfeinrichtung und die Prüfspitze das Vorhandensein und die Qualität z. B. einer Bohrung prozesssicher überprüft werden.According to the invention is on the recording head of the drive spindle a test device with a in the machine direction extendable ram with a probe fixed in a downstream of the machining process Step is retractable into the recess, wherein the ram stroke control technology is detectable. This can be reliably controlled first over the Arm of the manufacturing robot and then over the tester and probe the presence and quality z. B. a bore to be reliably checked.

Des weiteren können in fertigungstechnisch und baulich günstiger Auslegung die Antriebsspindel und/oder der Stößel der Messeinrichtung pneumatisch angetrieben sein. Gegebenenfalls könnten diese aber auch hydraulisch, pneumatisch oder elektromotorisch betätigt werden.Of others can in production engineering and structurally favorable design, the drive spindle and / or the pestle of Measuring device be pneumatically driven. If necessary, these could but also be operated hydraulically, pneumatically or by electric motor.

Schließlich können bei einer pneumatischen Betätigung der Antriebsspindel zur Vermeidung lästiger Geräusche am Austritt der antreibenden Druckluft an der Antriebsspindel ein oder mehrere Schalldämpfer vorgesehen sein.Finally, at a pneumatic actuator the drive spindle to avoid annoying noises at the exit of the driving Compressed air to the drive spindle one or more mufflers provided be.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der anliegenden, grob schematischen Zeichnung näher erläutert, die eine Bearbeitungsvorrichtung mit einer an einen Fertigungsroboter andockbaren Halterung, einer über einen Schlitten verschiebbaren Antriebsspindel und einer Messeinrichtung zeigt.One embodiment The invention is based on the attached, roughly schematic Drawing closer explains the one processing device with a to a production robot dockable bracket, one above a slide movable drive spindle and a measuring device shows.

In der Zeichnung ist eine Bearbeitungsvorrichtung 10 zum Herstellen von Ausnehmungen, z. B. Bohrungen, dargestellt, die über eine Halterung 12 an einen in Y-, X- und Z-Richtung steuerbaren Arm 14 eines nicht weiter dargestellten Fertigungsroboters einer Produktionslinie andockbar ist.In the drawing is a processing device 10 for producing recesses, for. B. holes, shown, which has a holder 12 in an arm which can be controlled in the Y, X and Z directions 14 a production robot not shown in a production line can be docked.

Die Halterung 12 weist dazu eine Spanneinrichtung 16 auf, die eine Basisplatte 18 trägt.The holder 12 has a tensioning device 16 on that a base plate 18 wearing.

Die Basisplatte 18 wiederum ist mit zwei auskragenden Armen 20, 22 versehen, zwischen denen ein Schlitten 24 vertikal bzw. in Z-Richtung verschiebbar geführt ist. Die Führungen können z. B. eine Schwalbenschwanzführung zwischen der Basisplatte 18 und dem Schlitten 24 sein; dies ist mit gestrichelten Linien 24a nur angedeutet.The base plate 18 in turn is with two cantilevered arms 20 . 22 between which a sled 24 is guided displaceable vertically or in the Z direction. The guides can z. B. a dovetail guide between the base plate 18 and the sled 24 be; this is with dashed lines 24a only hinted.

An dem Schlitten 24 ist ein Aufnahmekopf 26 befestigt, der wiederum eine Antriebsspindel 28 aufnimmt. Die Antriebsspindel 28 weist eine auf eine Antriebswelle 30 aufgesetzte Werkzeugspannvorrichtung, z. B. ein Bohrfutter 32, auf, in das ein Bohrer 34 oder gegebenenfalls ein Fräser eingespannt ist.On the sledge 24 is a recording head 26 attached, in turn, a drive spindle 28 receives. The drive spindle 28 has one on a drive shaft 30 attached tool clamping device, for. B. a chuck 32 , into that a drill 34 or optionally a cutter is clamped.

Zwischen dem oberen Arm 20 der Halterung 12 und dem Schlitten 24 ist ein in Zustellrichtung (Z-Richtung) federnd nachgiebiges Mittel 36 eingesetzt, das sich aus einer tassenförmigen Aufnahme 38, einem darin verschieblichen Stößel 40 und einer Schraubendruckfeder 42 zusammensetzt.Between the upper arm 20 the holder 12 and the sled 24 is a resilient in the feed direction (Z direction) means 36 used, resulting from a cup-shaped receptacle 38 , a pestle movable in it 40 and a helical compression spring 42 composed.

Die Schraubendruckfeder 42 stützt sich einerseits an der Aufnahme 38 an deren unteren Stirnwand und andererseits an einer mit dem Stößel 40 fest verbundenen Anschlagtasse 44 unter einer definierten Vorspannung ab. Die Aufnahme 38 ist mittels einer Schraubverbindung 46 an dem Arm 20 der Basisplatte 18 befestigt, während die Anschlagtasse an einer korrespondierenden Stirnfläche 24b des Schlittens 24 anliegt.The helical compression spring 42 relies on the one hand on the recording 38 at the lower end wall and on the other hand at one with the plunger 40 tightly connected billet 44 under a defined preload. The recording 38 is by means of a screw connection 46 on the arm 20 the base plate 18 fastened while the stop cup on a corresponding end face 24b of the sled 24 is applied.

An den Aufnahmekopf 26 der Bearbeitungsvorrichtung 10 ist zudem eine Prüfeinrichtung 50 angebaut, die einen pneumatisch ausfahrbaren Stößel 52 mit einer Prüfspitze 54 aufweist.To the recording head 26 the processing device 10 is also a testing facility 50 grown, which has a pneumatically extendable plunger 52 with a probe 54 having.

An das Gehäuse 56 der Prüfeinrichtung 50 ist eine elektronische Huberfassungsvorrichtung 58 angebaut, die z. B. durch Abtastung einer elektrischen Wickelung um den Stößel 52 oder berührungslos den Hub des Stößels 52 und damit verbunden der Prüfspitze 54 erfasst und einer nicht dargestellten, elektronischen Auswerteeinheit bzw. der Steuerung des Fertigungsroboters zuführt.To the case 56 the test facility 50 is an electronic stroke detection device 58 grown, the z. B. by scanning an electrical winding around the plunger 52 or contactless the stroke of the plunger 52 and associated with the probe 54 recorded and fed to an electronic evaluation unit, not shown, or the control of the production robot.

Die Antriebsspindel 28 und der Stößel 52 der Prüfeinrichtung 50 sind pneumatisch angetrieben bzw. betätigt. Dies ist mit den Pfeilen P angedeutet und kann in bekannter Weise erfolgen.The drive spindle 28 and the pestle 52 the test facility 50 are pneumatically driven or operated. This is indicated by the arrows P and can be done in a known manner.

Die die Antriebsspindel 28 in Drehung versetzende Druckluft mit dem Druck P kann aus dem entsprechenden pneumatischen Motor der Antriebspindel 28 über nachgeschaltete Schalldämpfer 60 wieder entweichen.The drive spindle 28 rotating compressed air at the pressure P can be from the corresponding pneumatic motor of the drive spindle 28 via downstream silencers 60 escape again.

Der Bearbeitungsvorgang durch den Fertigungsroboter und die Bearbeitungsvorrichtung 10 ist wie folgt:
Zur Erstellung einer Bohrung in einem nicht dargestellten, z. B. an einer Fertigungslinie befindlichen Werkstück, z. B. der Karosserie eines Kraftfahrzeuges, wird zunächst die Bearbeitungsvorrichtung 10 über den Arm 14 in Y-, X- und Z-Richtung verschwenkt, bis das Werkzeug bzw. der Bohrer 34 in der erforderlichen Position zum Werkstück eingestellt ist. Die entsprechenden Koordinaten sind im Fertigungsroboter gespeichert oder eingelesen.The machining operation by the manufacturing robot and the machining device 10 is as follows:
To create a hole in a not shown, z. B. located on a production line workpiece z. As the body of a motor vehicle, the first processing device 10 over the arm 14 pivoted in Y, X and Z direction until the tool or the drill 34 is set in the required position to the workpiece. The corresponding coordinates are stored or read in the production robot.

Sodann wird über den Arm 14 die Zustellbewegung gesteuert, mittels der der Bohrer 34 in Z-Richtung (oder in einer anderen Richtung) gegen das Werkstück gefahren wird.Then it is over the arm 14 the feed motion controlled by means of the drill 34 in the Z direction (or in another direction) is driven against the workpiece.

Mit zunehmenden Anpressdruck des Bohrers 34 am Werkstück gibt der Schlitten 24 gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 40 nach, wodurch stets ein definierter Anpressdruck des Werkzeuges 34 am Werkstück sichergestellt ist.With increasing contact pressure of the drill 34 on the workpiece gives the carriage 24 against the force of the helical compression spring 40 after, whereby always a defined contact pressure of the tool 34 is ensured on the workpiece.

Nach Ausführung des Bearbeitungsvorganges, bei dem die Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 40 den Schlitten 24 mit der Antriebsspindel 28 nach unten bis zur Fertigstellung der Bohrung nachführt, wird die Bearbeitungsvorrichtung 10 über den Arm 14 des Fertigungsroboters wieder zurückgeführt.After execution of the machining process, in which the biasing force of the helical compression spring 40 the sled 24 with the drive spindle 28 nachzuführen down to the completion of the bore, the processing device 10 over the arm 14 the production robot returned.

Anschließend verstellt der Fertigungsroboter über den Arm 14 die Bearbeitungsvorrichtung in eine Position, in der die Prüfspitze 54 der Prüfeinrichtung 50 der Bohrung im Werkstück exakt gegenüberliegt.Then the production robot moves over the arm 14 the processing device in a position in which the probe 54 the test facility 50 exactly opposite the hole in the workpiece.

Sodann wird die Prüfspitze 54 über den pneumatisch betätigten Stößel 52 ausgefahren und überprüft durch deren Huberfassung, ob eine Bohrung erstellt wurde und ob diese qualitativ korrekt ist, also z. B. eine entsprechende Tiefe und/oder einen entsprechenden Durchmesser aufweist.Then the probe becomes 54 over the pneumatically actuated plunger 52 extended and checked by their Huberfassung, whether a hole was created and whether it is qualitatively correct, ie z. B. has a corresponding depth and / or a corresponding diameter.

Die Werte der Prüfeinrichtung 50 werden steuerungstechnisch erfasst; liegt eine unkorrekte Messung vor, so wird dies über eine nicht dargestellte, elektronische Überwachungseinrichtung angezeigt und es werden gegebenenfalls weitere Bearbeitungsvorgänge gestoppt.The values of the test facility 50 become control technology recorded; if there is an incorrect measurement, this is indicated by an electronic monitoring device, not shown, and possibly further processing operations are stopped.

Claims (8)

Bearbeitungsvorrichtung zum Bohren und/oder Fräsen von Ausnehmungen in Werkstücken, die an den Roboterarm (14) eines Fertigungsroboters andockbar ist und die mittels des Roboterarms (14) in Bearbeitungsstellung verstellbar ist, wobei die das Werkzeug (34) aufnehmende Antriebsspindel (28) über eine parallel zur Achse der Antriebsspindel (28) angeordnete Führung (24a), die entgegen der Bearbeitungsrichtung federnd nachgiebig ausgeführt ist, mit der andockbaren Halterung (12) verbunden ist und die Zustellung der Antriebsspindel (28) in Bearbeitungsrichtung über den Roboterarm (14) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufnahmekopf (26) der Antriebsspindel (28) eine Prüfeinrichtung (50) mit einem in Bearbeitungsrichtung ausfahrbaren Stößel (52) mit einer Prüfspitze (54) befestigt ist, die in einem dem Bearbeitungsvorgang nachgeschalteten Schritt in die Ausnehmung einfahrbar ist, wobei der Stößelhub messtechnisch erfassbar ist.Machining device for drilling and / or milling recesses in workpieces which are connected to the robot arm ( 14 ) of a production robot can be docked and by means of the robot arm ( 14 ) is adjustable in machining position, wherein the tool ( 34 ) receiving drive spindle ( 28 ) via a parallel to the axis of the drive spindle ( 28 ) ( 24a ), which is executed resiliently opposite to the machining direction, with the dockable holder ( 12 ) and the delivery of the drive spindle ( 28 ) in the machining direction via the robot arm ( 14 ), characterized in that on the receiving head ( 26 ) of the drive spindle ( 28 ) a testing device ( 50 ) with a ram extendable in the machining direction ( 52 ) with a test tip ( 54 ) is attached, which is retractable in a step downstream of the processing operation in the recess, wherein the ram stroke is metrologically detected. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung durch einen mit dem Aufnahmekopf (26) der Antriebsspindel (28) fest verbundenen Schlitten (24) gebildet ist, der an der andockbaren Halterung (12) axial verschiebbar geführt ist.Machining device according to claim 1, characterized in that the guide is guided by a bearing with the receiving head ( 26 ) of the drive spindle ( 28 ) firmly connected carriages ( 24 ) formed on the dockable mount ( 12 ) is guided axially displaceable. Bearbeitungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (12) je einen von deren Basisplatte (18) oberhalb und unterhalb des Schlittens (24) abragenden Arm (20, 22) aufweist und dass insbesondere zwischen den Armen (20, 22) der federnd vorgespannte Schlitten (24) angeordnet ist.Machining device according to claims 1 or 2, characterized in that the holder ( 12 ) one each from their base plate ( 18 ) above and below the carriage ( 24 ) projecting arm ( 20 . 22 ) and that in particular between the arms ( 20 . 22 ) of the spring-biased carriage ( 24 ) is arranged. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schlitten (24) und dem oberen Arm (20) zumindest eine Schraubendruckfeder (42) als Vorspannmittel angeordnet ist.Machining device according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the carriage ( 24 ) and the upper arm ( 20 ) at least one helical compression spring ( 42 ) is arranged as a biasing means. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (42) um einen in einer tassenförmigen Aufnahme (38) geführten Stößel (40) angeordnet ist.Machining device according to claim 4, characterized in that the helical compression spring ( 42 ) around a cup-shaped receptacle ( 38 ) guided ram ( 40 ) is arranged. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (42) unter einer definierten Vorspannung zwischen der Aufnahme (38) und einer Anschlagtasse (44) des Stößels (40) eingespannt ist.Machining device according to claim 5, characterized in that the helical compression spring ( 42 ) under a defined preload between the receptacle ( 38 ) and a stopcock ( 44 ) of the plunger ( 40 ) is clamped. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsspindel (28) und/oder der Stößel (52) der Prüfeinrichtung (50) pneumatisch angetrieben sind.Machining device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive spindle ( 28 ) and / or the plunger ( 52 ) of the test facility ( 50 ) are pneumatically driven. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Austritt der antreibenden Druckluft an der Antriebsspindel (28) ein oder mehrere Schalldämpfer vorgesehen sind.Machining device according to one of the preceding claims, characterized in that at the outlet of the driving compressed air to the drive spindle ( 28 ) One or more mufflers are provided.
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