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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zur spanenden Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen mit einem Werkzeug, das an einer Trageinrichtung angebracht ist, die wiederum an einem Roboter befestigbar ist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2014 003 485 A1 ist eine Honmaschine zur Durchführung von Honbearbeitungen bekannt, umfassend: ein Honwerkzeug, ein Futter zur Aufnahme und Spannung des Honwerkzeugs, eine Rotationsvorrichtung zur Bereitstellung einer Rotationsbewegung des Honwerkzeugs um eine Längsachse des Honwerkzeugs, eine Translationsvorrichtung zur Bereitstellung einer Schubbewegung am Honwerkzeug entlang dessen Längsachse, wobei die Translationsvorrichtung als Industrie-Mehrachs-Roboter mit mindestens drei voneinander unabhängigen Drehachsen ausgebildet ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2006 056 179 A1 ist ein Schleifkopf, insbesondere zur Verwendung an einem Industrieroboter, bekannt, mit einem Schleifgerät zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstücks und mit einer Verbindungseinrichtung zur Anbindung des Schleifgeräts an einer Halterung, insbesondere einen Handflansch eines Industrieroboters, wobei die Verbindungseinrichtung eine Einrichtung zur Regelung der Anpresskraft des Schleifgeräts an die Oberfläche eines Werkstücks aufweist, wobei die Einrichtung zur Regelung der Anpresskraft wenigstens ein Pneumatik- und/oder Hydraulikelement aufweist. Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2013 101 858 U1 ist eine Anlage zum Schleifen von Flächen, insbesondere von Auto-Karosserien oder Karosserieteilen, bekannt, mit einem programmgesteuerten Roboter eines Schleif-Bearbeitungszentrums mit mindestens einem Roboterarm, der einen Exzenterschleifkopf mit einem exzentrisch angetriebenen Aufnahmeteller mit Klettverbindung für eine Schleifscheibe, insbesondere aus Schleifpapier, trägt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die spanende Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen mit einem Werkzeug, das an einer Trageinrichtung angebracht ist, die wiederum an einem Roboter befestigbar ist, zu vereinfachen und/oder zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einer Bearbeitungsvorrichtung zur spanenden Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen mit einem Werkzeug, das an einer Trageinrichtung angebracht ist, die wiederum an einem Roboter befestigbar ist, dadurch gelöst, dass das Werkzeug elastisch federnd und/oder nachgiebig an der Trageinrichtung angebracht ist. Bei der Trageinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine Konsole, die in Abhängigkeit von einer jeweiligen Anwendung länger oder kürzer ausgeführt sein kann. Bei der Oberfläche handelt es sich vorzugsweise um die Oberfläche eines Umformwerkzeugs, insbesondere für die Automobilindustrie. Dabei wird die beschriebene Bearbeitungsvorrichtung insbesondere in einem Finish-Bereich zum Oberflächenschleifen eingesetzt. Bei dem Roboter handelt es sich vorzugsweise um einen Industrieroboter. Durch die Bearbeitungsvorrichtung kann der manuelle Arbeitsanteil im Finish-Bereich deutlich reduziert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug in einer axialen und/oder in einer radialen Richtung begrenzt, insbesondere gegen einen Widerstand, relativ zu der Trageinrichtung bewegbar ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass sich das Werkzeug bei der spanenden Bearbeitung an eine jeweilige Gestalt der gekrümmten Oberfläche anpasst. Dadurch kann die Qualität der bearbeiteten Oberfläche verbessert werden. Der Widerstand wird zum Beispiel durch Verwendung eines elastischen Materials erzeugt. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Trageinrichtung und des Werkzeugs. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse des Werkzeugs und der Trageinrichtung. Der Begriff radial bedeutet quer zur Drehachse des Werkzeugs und der Trageinrichtung.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug im Wesentlichen drehfest mit der Trageinrichtung verbunden ist. Eine Drehbewegung für die spanende Bearbeitung der gekrümmten Oberflächen wird vorteilhaft mit dem Roboter erzeugt. Durch den Roboter wird die Trageinrichtung zusammen mit dem Werkzeug in eine Drehbewegung versetzt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mit Hilfe einer Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung an der Trageinrichtung angebracht ist. Die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung dient vorteilhaft dazu, das Werkzeug im Wesentlichen drehfest, aber vorzugsweise sowohl in der axialen als auch in der radialen Richtung begrenzt gegen einen Widerstand bewegbar an der Trageinrichtung anzubringen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung eine Federbuchse umfasst. Die Federbuchse ist, zumindest teilweise, aus einem elastisch verformbaren Material gebildet, das eine begrenzte Bewegung des Werkzeugs gegen einen Widerstand relativ zu der Trageinrichtung ermöglicht. Bei der Federbuchse kann es sich um ein Zukaufteil handeln. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federbuchse eine äußere Hülse umfasst, die durch ein elastisch verformbares Material mit einer inneren Hülse verbunden ist. Bei dem elastisch verformbaren Material handelt es sich zum Beispiel um ein elastomeres Kunststoffmaterial. Die äußere Hülse ist vorzugsweise an der Trageinrichtung befestigt. Zu diesem Zweck ist die äußere Hülse zum Beispiel in ein zentrales Durchgangsloch einer Endplatte eingepresst, die fest mit der Trageinrichtung verbunden ist. Die innere Hülse dient vorteilhaft zur elastisch federnden und/oder nachgiebigen Aufnahme des Werkzeugs.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Schleifstein ist, der an einem Werkzeughalter befestigt ist, der mit Hilfe der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung elastisch federnd und/oder nachgiebig an der Trageinrichtung angebracht ist. Der Schleifstein dient dazu, die gekrümmten Oberflächen zu schleifen. Dabei wird der Schleifstein über den Roboter zusammen mit der Trageinrichtung in eine entsprechende Drehbewegung versetzt. Die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung dient dabei dazu, Ausgleichsbewegungen des Schleifsteins bei der Bearbeitung der gekrümmten Oberflächen zu ermöglichen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter eine Haltescheibe umfasst, von der ein Dorn ausgeht, der sich durch die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung hindurch erstreckt. Der Schleifstein ist vorteilhaft auf die Haltescheibe aufgeklebt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine stabile Befestigung des Schleifsteins an der Haltescheibe ermöglicht. Der Dorn des Werkzeughalters ist vorzugsweise einstückig mit der Haltescheibe verbunden. Der Dorn erstreckt sich vorteilhaft durch die innere Hülse der Federbuchse hindurch. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine elastisch federnde und/oder nachgiebige Anbringung des Schleifsteins an der Trageinrichtung ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn einen Absatz aufweist, der einen Anschlag für die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung darstellt, wobei der Dorn mit einem freien Ende lösbar mit der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung verbunden ist. Lösbar bedeutet wiederholt zerstörungsfrei trennbar. Die lösbare Befestigung kann zum Beispiel durch eine Schraubbefestigungseinrichtung dargestellt werden. Zu diesem Zweck ist an dem freien Ende des Dorns vorteilhaft ein Außengewinde vorgesehen. Dann kann der Dorn, zum Beispiel mit Hilfe einer Mutter und einer Kontermutter auf einfache Art und Weise lösbar an der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung befestigt werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Roboter mit einer vorab beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung. Der Roboter dient zum einen vorteilhaft dazu, das Werkzeug, insbesondere den Schleifstein, bei der spanenden Bearbeitung der gekrümmten Oberflächen in eine Drehbewegung zu versetzen. Darüber hinaus kann die Bearbeitungsvorrichtung bei der Bearbeitung mit dem Roboter auf einfache Art und Weise an den gekrümmten Oberflächen entlang geführt werden. Dadurch wird die spanende Bearbeitung, insbesondere das Schleifen, von gekrümmten Oberflächen erheblich vereinfacht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine Bearbeitungsvorrichtung zur spanenden Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen mit einem Werkzeug in einer Vorderansicht;
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2 die Bearbeitungsvorrichtung aus 1 in einer Draufsicht;
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3 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie III-III in 2 und
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4 die Bearbeitungsvorrichtung aus den 1 bis 3 in einer Seitenansicht.
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In den 1 bis 4 ist eine Bearbeitungsvorrichtung 1 zur spanenden Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 wird vorzugsweise bei der spanenden Bearbeitung von Umformwerkzeugen für die Automobilindustrie verwendet.
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Mit dem Fertigungsverfahren Umformen werden in der Automobilindustrie zum Beispiel Freiform-Blechteile, insbesondere Außenhautbauteile, hergestellt. Ein zu diesem Zweck verwendetes Umformwerkzeug umfasst als Hauptgruppen zum Beispiel ein Unter-, ein Ober- und ein Stempelwerkzeug. An diesen Baugruppen gibt es unterschiedliche Oberflächenbereiche, die im Umformprozess definierte Funktionen erfüllen und an die deshalb bei einer spanenden Bearbeitung hohe Anforderungen gestellt werden.
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Mit der Bearbeitungsvorrichtung 1 werden in einer Finish-Bearbeitung, zum Beispiel nach einer vorangegangenen Fräsbearbeitung, vorgegebene Oberflächenrauheitswerte realisiert. Mit der Bearbeitungsvorrichtung 1 kann die manuelle Finish-Bearbeitung bei der Herstellung von Umformwerkzeugen erheblich reduziert werden. Zu diesem Zweck ist die Bearbeitungsvorrichtung 1 an einem (nicht dargestellten) Roboter angebracht.
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Durch die Kombination der Bearbeitungsvorrichtung 1 mit dem Roboter können die Durchlaufzeiten bei der Werkzeugherstellung deutlich verkürzt werden. Darüber hinaus kann die Produktivität verbessert werden. Die ergonomischen Arbeitsbedingungen können durch den Roboter mit der Bearbeitungsvorrichtung 1 ebenfalls verbessert werden. Darüber hinaus kann die Qualität der mit der Bearbeitungsvorrichtung 1 bearbeiteten Oberflächen verbessert werden.
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Die Bearbeitungsvorrichtung 1 umfasst eine Trageinrichtung 3. Bei der Trageinrichtung 3 handelt es sich zum Beispiel um eine Konsole mit einer Spannplatte 5. Die Spannplatte 5 dient zur Befestigung der Bearbeitungsvorrichtung 1 an dem (nicht dargestellten) Roboter.
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Die Trageinrichtung 3 umfasst einen Konsolenkörper 8, an dessen einem Ende die Spannplatte 5 befestigt ist. An einem der Spannplatte 5 abgewandten Ende ist eine Endplatte 10 an dem Konsolenkörper 8 befestigt. Die Endplatte 10 hat die Gestalt einer Kreisscheibe mit einem zentralen Durchgangsloch 36.
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An dem Ende des Konsolenkörpers 8 mit der Endplatte 10 ist ein Werkzeug 20 angebracht. Das Werkzeug 20 umfasst einen Schleifstein 21. Der Schleifstein 21 hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe beziehungsweise eines geraden Kreiszylinders. Der runde Schleifstein 21 ist an einem Werkzeughalter 22 befestigt.
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Der Werkzeughalter 22 umfasst eine Haltescheibe 23. Der Schleifstein 21 ist vorteilhaft durch eine Klebverbindung stoffschlüssig an einer der Trageinrichtung 3 abgewandten Stirnfläche der Haltescheibe 23 befestigt. Von einer dem Schleifstein 21 abgewandten Stirnfläche der Haltescheibe 23 geht ein zentraler Dorn 24 aus.
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Der Dorn 24 erstreckt sich durch eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung 30 hindurch. An einem freien Ende 25 des Dorns 24 ist ein Außengewinde vorgesehen, das zur Schraubbefestigung des Werkzeughalters 22 an der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung 30 dient.
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Eine Schraubbefestigungseinrichtung 27 umfasst eine Kontermutter 28, die gegen eine Mutter 29 verdreht wird, um den Werkzeughalter 22 mit dem Dorn 24 an der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung 30 anzubringen.
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Die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung 30 umfasst eine Federbuchse 35, die sich durch das zentrale Durchgangsloch 36 in der Endplatte 10 der Trageinrichtung 3 hindurch erstreckt. Die Federbuchse 35 umfasst eine äußere Hülse 38, die in das zentrale Durchgangsloch 36 der Endplatte 10 der Trageinrichtung 3 eingepresst ist.
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Die Federbuchse 35 umfasst des Weiteren eine innere Hülse 40, die durch ein elastisch verformbares Material mit der äußeren Hülse 38 verbunden ist. Der Dorn 24 des Werkzeughalters 22 erstreckt sich durch die innere Hülse 40 der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung 30 hindurch.
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Zur axialen Fixierung des Werkzeughalters 22 mit dem Schleifstein 21 weist der Dorn 24 einen Absatz 41 auf. Die innere Hülse 40 der Federbuchse 35 ist im montierten Zustand des Werkzeughalters 22 mit dem Schleifstein 21 in axialer Richtung zwischen dem Absatz 41 des Dorns 24 und der Mutter 29 eingespannt. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse 42 des Schleifsteins 21 beziehungsweise der Trageinrichtung 3.
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In 4 sieht man, dass die Trageinrichtung 3 eine Eingrifföffnung 44 aufweist. Durch die Eingrifföffnung 44 sind die Muttern (28, 29 in Figur) mit einem geeigneten Schraubenschlüssel zugänglich. Dadurch wird die Montage des Werkzeughalters 22 vereinfacht.
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Mit der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung 30 und dem Werkzeughalter 22 wird der Schleifstein 21 besonders vorteilhaft gefedert und/oder nachgiebig an der Trageinrichtung 3 angebracht. Beim Schleifen wird der Schleifstein 21 mit der Trageinrichtung 3 über den (nicht dargestellten) Roboter in eine Drehbewegung um die Drehachse 42 versetzt.
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Durch die gefederte und/oder nachgiebige Anbringung des Schleifsteins 21 an der Trageinrichtung 3 wird auf einfache Art und Weise verhindert, dass der Schleifstein 21 beim Schleifen von gekrümmten Oberflächen ungleichmäßig abgearbeitet wird. Die Drehung des Schleifsteins 21 wird dabei alleine durch eine Achse des Roboters bewerkstelligt. Das liefert den Vorteil, dass kein zusätzlicher Antrieb erforderlich ist.
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Durch die überlagerte Drehung wird der Schleifstein 21 gleichmäßig abgenutzt und bleibt eben. Der Schleifstein 21 kann mit der Bearbeitungsvorrichtung 1 durch den Roboter mit einer definierten Anpresskraft über die zu bearbeitende gekrümmte Oberfläche geführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014003485 A1 [0002]
- DE 102006056179 A1 [0002]
- DE 202013101858 U1 [0002]
