DE102020201528B4

DE102020201528B4 - Machine tool robots

Info

Publication number: DE102020201528B4
Application number: DE102020201528.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Jung; Roland Köchl
Original assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Current assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2023-11-23
Anticipated expiration: 2040-02-08
Also published as: DE102020201528A8; DE102020201528A1

Abstract

Werkzeugmaschinenroboter zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks mit einem zur Positionierung eines Werkzeugs ausgebildeten verfahrbaren Roboterarm (99), wobei der Roboterarm (99) umfasst:ein Basiselement (100),ein an dem Basiselement (100) um eine erste Rotationsachse (R1) drehbar gelagertes erstes Armelement (101),ein an dem ersten Armelement (101) um eine zweite Rotationsachse (R2) drehbar gelagertes zweites Armelement (102),ein an dem zweiten Armelement (102) um eine dritte Rotationsachse (R3) drehbar gelagertes drittes Armelement (103),ein an dem dritten Armelement (103) befestigtes Endelement (104) mit einer Arbeitsspindel (105), die dazu ausgebildet ist, das zur spanenden Bearbeitung ausgeführte Werkzeug aufzunehmen;wobei der Werkzeugmaschinenroboter weiterhin eine Schutzverkleidung (201) umfasst, die einen räumlichen Schutzbereich begrenzt, der über eine in die Schutzverkleidung (201) eingebrachte Öffnung an einen Arbeitsbereich angrenzt, in dem die von dem Werkzeugmaschinenroboter durchzuführenden Bearbeitungen an dem Werkstück erfolgen;wobei der durch die Rundachsen (R1, R2, R3) verfahrbare Roboterarm (99) in einer Grundstellung ganz oder zumindest größtenteils innerhalb des durch die Schutzverkleidung (201) begrenzten Schutzbereichs liegt und dazu ausgelegt ist, über ein oder mehrere Rotationsachsen (R1, R2, R3) mindestens teilweise in den Arbeitsbereich verfahren zu werden;und wobei eine innenseitige Kontur der Schutzverkleidung (201) derart gestaltet ist, dass der Roboterarm (99) in der Grundstellung in den durch die Schutzverkleidung (201) begrenzten Schutzbereich eingepasst ist.Machine tool robot for machining a workpiece with a movable robot arm (99) designed to position a tool, the robot arm (99) comprising: a base element (100), a first rotatably mounted on the base element (100) about a first axis of rotation (R1). Arm element (101), a second arm element (102) rotatably mounted on the first arm element (101) about a second axis of rotation (R2), a third arm element (103) rotatably mounted on the second arm element (102) about a third axis of rotation (R3) , an end element (104) attached to the third arm element (103) with a work spindle (105) which is designed to accommodate the tool designed for machining; the machine tool robot further comprising a protective cover (201) which delimits a spatial protection area , which adjoins a work area via an opening made in the protective casing (201) in which the machining operations to be carried out on the workpiece by the machine tool robot are carried out; the robot arm (99), which can be moved by the rotary axes (R1, R2, R3), is in a basic position lies entirely or at least largely within the protective area limited by the protective cladding (201) and is designed to be moved at least partially into the working area via one or more rotation axes (R1, R2, R3); and wherein an inside contour of the protective cladding (201 ) is designed in such a way that the robot arm (99) in the basic position is fitted into the protective area limited by the protective cover (201).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeugmaschinenroboter zur spanenden bzw. zerspanenden Bearbeitung eines Werkstückes sowie eine Schutzverkleidung zum Schutz eines derartigen Werkzeugmaschinenroboters.The present invention relates to a machine tool robot for machining or machining a workpiece and to a protective covering for protecting such a machine tool robot.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aus dem Stand der Technik sind Werkzeugmaschinen bekannt, die mit Hilfe einer über mehrere Maschinenachsen positionierbaren werkzeugtragenden Arbeitsspindel spanende bzw. zerspanende Bearbeitungen an einem Werkstück vornehmen können.Machine tools are known from the prior art, which can carry out machining operations on a workpiece using a tool-carrying work spindle that can be positioned over several machine axes.

Eine grundsätzliche Aufgabe auf diesem Gebiet ist es die meist fräsenden und/oder bohrenden Bearbeitungsschritte mit hoher Präzision, zuverlässig und möglichst zeiteffizient durchzuführen, um so den Einsatz im Rahmen eines ganz oder teilweise automatisierten Fertigungsprozesses bei hoher Stückzahl der zu bearbeitenden Werkstücke zu ermöglichen.A fundamental task in this area is to carry out the mostly milling and/or drilling processing steps with high precision, reliably and as time-efficiently as possible, in order to enable use as part of a fully or partially automated manufacturing process with a large number of workpieces to be processed.

Für die Bearbeitung größerer Bauteile bedarf es eines maschinellen Konzepts, welche eine hierfür notwendige Bewegungsflexibilität bzw. Bewegungsfreiheit aufweist. Daraus ergibt sich das Erfordernis teilweise ausladender bzw. großer Verfahrbewegungen der bearbeitenden Einrichtung, die es gilt, in Einklang mit den Anforderungen an die Werkstückbearbeitung hinsichtlich Präzision, Zeiteffizienz etc. zu bringen.To process larger components, a machine concept is required that has the necessary flexibility and freedom of movement. This results in the need for partially expansive or large traversing movements of the processing device, which must be brought into line with the requirements for workpiece machining in terms of precision, time efficiency, etc.

Solche maschinellen Konzepte, wie beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2016 216 902 A1 offenbart, die einen über mehrere Rotationsachsen schwenkbaren bzw. über Linearachsen verfahrbaren Maschinenarm aufweisen, der eine werkzeugtragende Arbeitsspindel führt, sind besonders gut zur flexiblen und präzisen Bearbeitung von Werkstücken geeignet, da diese die Vorteile eines roboterarmartigen Aufbaus mit einem hohen Maß an Bewegungsflexibilität bzw. Bewegungsfreiheit mit denen einer zur präzisen Bearbeitung ausgelegten Werkzeugmaschine mit einer werkzeugtragenden Arbeitsspindel kombiniert.Such machine concepts, such as in printed matter DE 10 2016 216 902 A1 disclosed, which have a machine arm that can be pivoted over several rotation axes or moved over linear axes and which guides a tool-carrying work spindle, are particularly well suited for flexible and precise machining of workpieces, since they have the advantages of a robot arm-like structure with a high degree of flexibility or freedom of movement combined with those of a machine tool designed for precise machining with a tool-carrying work spindle.

Weiterhin ist in der Druckschrift DE 20 2013 102 380 U1 ein Roboterarm zur Werkstückbearbeitung offenbart, der von einer quaderförmigen Schutzverkleidung umgeben ist und im Zuge einer Werkstückbearbeitung durch eine seitliche Öffnung der Schutzverkleidung teilweise in einen Arbeitsbereich verfahren werden kann, um dort die Werkstückbearbeitung vorzunehmen.Furthermore, it is in the publication DE 20 2013 102 380 U1 a robot arm for workpiece processing is disclosed, which is surrounded by a cuboid protective casing and can be partially moved into a work area during workpiece processing through a side opening in the protective casing in order to carry out the workpiece processing there.

Weiterhin ist in der Druckschrift WO 2014/137 125 A1 der Einsatz von Faltenbälgen als Teil von Schutzverkleidungen von Werkzeugmaschinen offenbart, durch die ein Teil der Werkzeugmaschine vom Arbeitsbereich abgeschirmt werden kann und dabei den Bewegungen einer in den Arbeitsbereich hineinragenden Bearbeitungseinrichtung folgt.Furthermore, it is in the publication WO 2014/137 125 A1 the use of bellows as part of protective coverings for machine tools is disclosed, through which part of the machine tool can be shielded from the work area and thereby follows the movements of a processing device protruding into the work area.

Weiterhin ist in der Druckschrift DE 20 2015 106 871 U1 eine Schutzverkleidung für einen Roboterarm zur Werkstückbearbeitung offenbart, die diesen samt dem Arbeitsbereich, in dem die Werkstückbearbeitung erfolgt umschließt. Ein Zugang zum Arbeitsbereich wird dabei über eine verschließbare Öffnung in der Schutzverkleidung ermöglicht.Furthermore, it is in the publication DE 20 2015 106 871 U1 discloses a protective cover for a robot arm for workpiece processing, which encloses it including the work area in which the workpiece processing takes place. Access to the work area is made possible via a lockable opening in the protective cladding.

In der Druckschrift DE 10 2015 211 496 A1 ein Roboterarm zur Werkstückbearbeitung offenbart, der eine Reihe aufeinanderfolgender, jeweils aneinander befestigter Armabschnitte umfasst, die gegeneinander um Rotationsachsen in den Befestigungsstellen rotierbar sind, wobei die einzelnen Rotationsachsen parallel zueinander ausgerichtet sind. Ausgehend von dem am Maschinenbett befestigten Armabschnitt trägt der letzte Armabschnitt in der kinematischen Kette eine Arbeitsspindel zur Aufnahme eines Werkzeugs.In print DE 10 2015 211 496 A1 discloses a robot arm for workpiece processing, which comprises a series of successive arm sections, each fastened to one another, which can be rotated relative to one another about axes of rotation in the fastening points, the individual axes of rotation being aligned parallel to one another. Starting from the arm section attached to the machine bed, the last arm section in the kinematic chain carries a work spindle for holding a tool.

Weiterhin sind auch in den Druckschriften DE 10 2017 122 067 A1 , DE 10 2016 216 902 A1 , DE 20 2015 106 871 U1 jeweils Roboterarme zur Werkstückbearbeitung offenbart, bei denen mehrere Armabschnitte über Drehgelenke in einer kinematischen Kette angeordnet sind, wobei der letzte Armabschnitt eine Arbeitsspindel zur Aufnahme eines Werkzeugs trägt.Furthermore, there are also in the publications DE 10 2017 122 067 A1 , DE 10 2016 216 902 A1 , DE 20 2015 106 871 U1 each discloses robot arms for workpiece processing, in which several arm sections are arranged via swivel joints in a kinematic chain, with the last arm section carrying a work spindle for holding a tool.

Bei der in der Druckschrift DE 10 2016 216 902 A1 gezeigten Vorrichtung wird die zur Bearbeitung großer Werkstücke benötigte Bewegungsfreiheit unter anderem durch den Einsatz mehrerer in einer kinematischen Kette hintereinander angeordneter Rotationsachsen zum Schwenken und Drehen eines aus mehreren Elementen aufgebauten, arbeitsspindeltragenden Maschinenarms gewährleistet, wobei der Maschinenarm in einer bevorzugten Variante zusätzlich über eine Linearachse translatorisch verfahren werden kann, um so ein noch höheres Maß an Bewegungsfreiheut mit ausladenden Verfahrbewegungen zur spanenden Bearbeitung großer bis sehr großer Bauteile zu ermöglichen.At the one in the publication DE 10 2016 216 902 A1 In the device shown, the freedom of movement required for machining large workpieces is guaranteed, among other things, by the use of several rotation axes arranged one behind the other in a kinematic chain for pivoting and rotating a work spindle-carrying machine arm made up of several elements, with the machine arm additionally moving in translation via a linear axis in a preferred variant can be used to enable an even greater degree of freedom of movement with expansive traversing movements for machining large to very large components.

Ein solches maschinelles Konzept eines Werkzeugmaschinenroboters, das die Vorteile eines Roboters mit denen einer Werkzeugmaschine verknüpft und damit ein hohes Maß an Bewegungsfreiheit und Flexibilität bei der Bearbeitung mit der Präzision und der geringen Bearbeitungszeit einer hochgeschwindigkeitswerkzeugführenden, numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine herkömmlicher Bauart, wie z.B. CNC-Fräsmaschinen oder Fünf-Achsen-Bearbeitungszentren, eint, stellt eine neuartige Möglichkeit zur Werkstückbearbeitung bereit, woraus sich besonders beim Einsatz in der industriellen Fertigung ein vollständig neues Anforderungsprofil ergibt.Such a mechanical concept of a machine tool robot that combines the advantages of a robot with those of a machine tool and thus a high degree of freedom of movement and flexibility when machining with precision sion and the short machining time of a high-speed tool-carrying, numerically controlled machine tool of conventional design, such as CNC milling machines or five-axis machining centers, provides a new type of option for workpiece machining, which results in a completely new requirement profile, especially when used in industrial production .

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen aus dem Stand der Technik, z.B. gemäß Druckschrift DE 10 2016 216 902 A1 bekannten, zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken ausgebildete Werkzeugmaschinenroboter im Hinblick auf damit verbundenen neuartige Anforderungen in sinnvoller Weise weiterzubilden.An object of the present invention is therefore to provide one from the prior art, for example according to publication DE 10 2016 216 902 A1 known machine tool robots designed for machining workpieces in a meaningful way with regard to the associated new requirements.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Werkzeugmaschinenroboter nach Anspruch 1 sowie eine zum Schutz eines derartigen Werkzeugmaschinenroboters ausgebildete Schutzverkleidung gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen.To solve this problem, a machine tool robot according to claim 1 and a protective cover designed to protect such a machine tool robot according to claim 11 are proposed.

Die abhängigen Ansprüche beziehen sich dabei auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die jeweils für sich genommen oder in Kombination bereitgestellt werden können.The dependent claims relate to preferred embodiments of the device according to the invention, which can each be provided individually or in combination.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Werkzeugmaschinenroboter zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks bereitgestellt, welcher einen zur Positionierung eines Werkzeugs ausgebildeten verfahrbaren Roboterarm aufweist, wobei dieser ein Basiselement, ein an dem Basiselement um eine erste Rotationsachse drehbar gelagertes erstes Armelement, ein an dem ersten Armelement um eine zweite Rotationsachse drehbar gelagertes zweites Armelement, ein an dem zweiten Armelement um eine dritte Rotationsachse drehbar gelagertes drittes Armelement, ein an dem dritten Armelement befestigtes Endelement mit einer Arbeitsspindel umfasst. Die Arbeitsspindel ist dazu ausgebildet, das zur spanenden Bearbeitung ausgeführte Werkzeug aufzunehmen. Weiterhin umfasst der Werkzeugmaschinenroboter eine Schutzverkleidung, die einen räumlichen Schutzbereich begrenzt, der über eine in die Schutzverkleidung eingebrachte Öffnung an einen Arbeitsbereich angrenzt, in dem die von dem Werkzeugmaschinenroboter durchzuführenden Bearbeitungen an dem Werkstück erfolgen, wobei der durch die Rundachsen verfahrbare Roboterarm in einer Grundstellung ganz oder zumindest größtenteils innerhalb des durch die Schutzverkleidung begrenzten Schutzbereichs liegt und dazu ausgelegt ist, über ein oder mehrere Rotationsachsen mindestens teilweise in den Arbeitsbereich verfahren zu werden. Eine innenseitige Kontur der Schutzverkleidung ist dabei derart gestaltet, dass der Roboterarm in der Grundstellung in den durch die Schutzverkleidung begrenzten Schutzbereich eingepasst ist.According to a first aspect, a machine tool robot for machining a workpiece is provided, which has a movable robot arm designed for positioning a tool, which has a base element, a first arm element rotatably mounted on the base element about a first axis of rotation, a first arm element on the first arm element about a second axis of rotation rotatably mounted second arm element, a third arm element rotatably mounted on the second arm element about a third axis of rotation, an end element fastened to the third arm element with a work spindle. The work spindle is designed to accommodate the tool designed for machining. Furthermore, the machine tool robot comprises a protective casing which delimits a spatial protection area which, via an opening made in the protective casing, adjoins a work area in which the machining operations to be carried out by the machine tool robot are carried out on the workpiece, the robot arm which can be moved through the rotary axes being completely in a basic position or at least largely lies within the protective area limited by the protective cladding and is designed to be moved at least partially into the work area via one or more rotation axes. An inside contour of the protective casing is designed in such a way that the robot arm in the basic position is fitted into the protective area delimited by the protective casing.

Der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboter gestattet durch einen solchen Aufbau mit mehreren Rotationsachsen ein hohes Maß an Bewegungsflexibilität bzw. Bewegungsfreiheit des werkzeugtragenden Roboterarms, sodass durch die damit erzielten umfänglichen Verfahrbewegungen im Vergleich zu herkömmlichen Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Vier- oder Fünf-Achs-Fräsmaschinen, ein wesentlich größerer Arbeitsraum, in dem die Bearbeitung des Werkstücks erfolgen kann, zur Verfügung steht. Somit können auch Werkstücke größeren Ausmaßes mit Hilfe des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboters bearbeitet werden, ohne deren Position im Arbeitsbereich verändern zu müssen. Zudem kann über hochpräzise ausgelegte Antriebe und Rotationsachsen eine hohe Bearbeitungsgüte hinsichtlich Genauigkeit erzielt werden, die der von Werkzeugmaschinen herkömmlicher Bauweise in Nichts nachsteht.
Das von der Arbeitsspindel aufgenommenen Werkzeug kann in verschiedenen Formen ausgeführt sein und auch ausgetauscht werden, wobei es sich hierbei um ein einziges Werkzeugelement, z.B. ein Fräskopf, bis hin zu einem multifunktionalen Werkzeug mit mehreren materialzerspanenden Elementen, z.B. mehrere Fräskopfe und/oder Bohrer, handeln kann.
Somit vereint der erfindungsgemäße Werkzeugmaschinenroboter die Vorteile eines flexiblen Roboterarms mit einer zur präzisen Bearbeitung ausgelegten Werkzeugmaschine.The machine tool robot according to the invention allows a high degree of flexibility or freedom of movement of the tool-carrying robot arm due to such a structure with multiple axes of rotation, so that the extensive travel movements achieved with it are significantly larger compared to conventional work machines, such as four- or five-axis milling machines Working space in which the workpiece can be processed is available. This means that workpieces of larger dimensions can also be processed with the help of the machine tool robot according to the invention without having to change their position in the work area. In addition, high-precision drives and rotation axes can be used to achieve a high level of machining quality in terms of accuracy, which is in no way inferior to that of machine tools of conventional design.
The tool received by the work spindle can be designed in various shapes and can also be exchanged, ranging from a single tool element, for example a milling head, to a multifunctional tool with several material-removing elements, for example several milling heads and/or drills can.
The machine tool robot according to the invention thus combines the advantages of a flexible robot arm with a machine tool designed for precise machining.

Bedingt durch das große Maß an Bewegungsfreiheit mit teilweise großen, ausladenden Verfahrbewegungen ergeben sich besonders im Bereich der spanenden Bearbeitung erhöhte Anforderungen hinsichtlich des Schutzes, z.B. vor typischerweise bei der Bearbeitung eines Werkstücks anfallenden Verunreinigungen auch vor weiteren äußeren Einflüssen und/oder Objekten. Besonders das Eindringen von Verunreinigungen, z.B. in Form von bei der Bearbeitung anfallenden Materialspänen, in die für den Betrieb des Werkzeugmaschinenroboters essentiellen Maschinenteile, wie z.B. Antriebseinheiten oder Lagerungseinheiten, kann zu einer Verschlechterung der Bearbeitungspräzision bis hin zu einem Komplettausfall des Werkzeugmaschinenroboters führen, was es unter allen Umständen zu vermeiden gilt.Due to the large degree of freedom of movement with sometimes large, sweeping traversing movements, there are increased requirements in terms of protection, especially in the area of machining, e.g. from contamination that typically occurs when machining a workpiece, as well as from other external influences and/or objects. In particular, the penetration of contaminants, e.g. in the form of material chips resulting from machining, into the machine parts that are essential for the operation of the machine tool robot, such as drive units or bearing units, can lead to a deterioration in the machining precision or even a complete failure of the machine tool robot, which is the case should be avoided under all circumstances.

Unter diesem Gesichtspunkt ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, einzelne oder mehrere Teile des Werkzeugmaschinenroboters durch die Schutzbereich begrenzende Schutzverkleidung zu schützen.
Der Roboterarm kann hierbei durch die einzelnen Rotationsaschen in die Grundstellung verfahren werden, in der dieser ganz oder nahezu vollständig von der Schutzverkleidung umgeben ist und somit nicht oder zumindest nur noch teilweise in den Arbeitsbereich hineinragt. Diese Grundstellung, die den bzgl. des Schutzbereichs vollständig bzw. nahezu vollständig eingefahrenen Zustand des Roboterarms beschreibt, kann beispielsweise zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten und/oder bei Disposition des zu bearbeitenden Werkstücks im Arbeitsbereich und/oder bei längeren inaktiven Phasen eingenommen werden.From this point of view, the device according to the invention makes it possible to protect individual or several parts of the machine tool robot through the protective covering delimiting the protection area.
The robot arm can be used by the individual Rotary ashes are moved to the basic position in which it is completely or almost completely surrounded by the protective cladding and therefore does not protrude into the work area or at least only partially. This basic position, which describes the state of the robot arm that is completely or almost completely retracted with respect to the protected area, can be assumed, for example, between individual processing steps and/or when disposing the workpiece to be processed in the work area and/or during longer inactive phases.

Der Rückzug des werkzeugtragenden Roboterarms aus dem Arbeitsbereich und die Einnahme der Grundstellung gestattet im Hinblick auf die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu bearbeitenden Werkstücke größerer Dimension unter anderem, dass eine Disposition des Werkstücks im Arbeitsbereich ohne oder zumindest nur mit teilweiser Behinderung durch den Roboterarm selbst vorgenommen werden kann. So kann beispielsweise für den Fall besonders sperrig ausgeführter Werkstücke das Risiko einer dispositionsbedingten Kollision mit dem Roboterarm, die zu Schäden am Werkstück und/oder am Roboterarm selbst führen können, stark reduziert werden.With regard to the workpieces of larger dimensions to be processed by the device according to the invention, the withdrawal of the tool-carrying robot arm from the work area and the assumption of the basic position allows, among other things, that the workpiece can be disposed in the work area without or at least only with partial obstruction by the robot arm itself can. For example, in the case of particularly bulky workpieces, the risk of a disposition-related collision with the robot arm, which can lead to damage to the workpiece and/or the robot arm itself, can be greatly reduced.

Die durch die Schutzverkleidung der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierte räumliche Trennung zwischen dem Schutzbereich und dem Arbeitsbereich trägt darüber hinaus zum Schutz einzelner/mehrere Teile des Werkzeugmaschinenroboters vor bei der Bearbeitung anfallenden Verunreinigungen, z.B. in Form von Materialspänen, bei und verhindert, dass diese in den sich an den Roboterarm anschließenden Bereich des Werkzeugmaschinenroboters vordringen. Hierdurch können weitere für Verunreinigungen besonders anfällige Elemente des Werkzeugmaschinenroboters, wie beispielsweise elektrische und/oder hydraulische Leitungen und/oder Anschlüsse, Antriebseinheiten, eine zur Steuerung ausgelegte Steuereinheit, Leistungselektronikeinheiten, Schnittstellen zu externen Energieversorgungseinrichtungen etc. zuverlässig vor anfallenden Verunreinigungen geschützt werden.The spatial separation between the protective area and the working area realized by the protective covering of the device according to the invention also contributes to the protection of individual/several parts of the machine tool robot from contamination arising during machining, for example in the form of material chips, and prevents these from getting into the penetrate the area of the machine tool robot adjacent to the robot arm. As a result, other elements of the machine tool robot that are particularly susceptible to contamination, such as electrical and/or hydraulic lines and/or connections, drive units, a control unit designed for control, power electronics units, interfaces to external energy supply devices, etc., can be reliably protected from contamination.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich im Falle einer Interaktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer menschlichen und/oder mobilen maschinellen Komponente, z.B. während einer inaktiven Phase des Werkzeugmaschinenroboters. Der Rückzug in den Schutzbereich gibt den Arbeitsbereich ganz oder nahezu vollständig frei, sodass eine Ein- und oder Austreten sowie eine Bewegung eines Objektes im Arbeitsbereich weitestgehend ohne Behinderung durch den Roboterarm erfolgen kann.
Dies kann beispielsweise für Wartungsarbeiten und/oder Reinigungsarbeiten des Arbeitsbereichs und/oder des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboters selbst vorteilhaft sein, da ein geringeres Kollisions- bzw. Verletzungsrisiko, im Falle einer menschlichen Komponente, vorliegt als es bei einem im Arbeitsbereich positioniertem Roboterarm der Fall wäre.A further advantage arises in the event of an interaction of the device according to the invention with a human and/or mobile machine component, for example during an inactive phase of the machine tool robot. Retreating into the protected area releases the work area completely or almost completely, so that entry and exit as well as movement of an object in the work area can take place largely without hindrance from the robot arm.
This can be advantageous, for example, for maintenance work and/or cleaning work of the work area and/or the machine tool robot according to the invention itself, since there is a lower risk of collision or injury, in the case of a human component, than would be the case with a robot arm positioned in the work area.

Die Ausgestaltung der innenseitigen Kontur der Schutzverkleidung zur Einpassung des Roboterarms in den Schutzbereich gestaltet sich vorteilhaft, da so der zwischen der Schutzverkleidung und dem Roboterarm vorliegende Freiraum im Vergleich zu den sonstigen Abmessungen der einzelnen Armelemente des Roboterarms vergleichsweise klein ausfällt und damit die Möglichkeit zum Eindringen von Verunreinigungen in den Schutzbereich strak reduziert wird. Unter anderem wird die den Verunreinigungen zur Verfügung stehenden Fläche im Grenzübergang zwischen Schutz- und Arbeitsbereich zwischenThe design of the inside contour of the protective casing to fit the robot arm into the protected area is advantageous, since the free space between the protective casing and the robot arm is comparatively small compared to the other dimensions of the individual arm elements of the robot arm and thus the possibility of penetration Impurities in the protected area are dramatically reduced. Among other things, the area available to contaminants in the border crossing between the protection and work areas

Darüber hinaus fallen die geometrischen Abmessungen einer derart ausgeführten Schutzverkleidung im Vergleich zu anderen Realisierungsmöglichkeiten vergleichsweise kleiner aus, sodass hierdurch eine weitestgehend material- und damit auch kostensparenden aber auch gewichtseinsparende Ausführung der Schutzverkleidung vorliegt.In addition, the geometric dimensions of a protective covering designed in this way are comparatively smaller compared to other implementation options, so that this results in a design of the protective covering that is largely material-saving and therefore also cost-saving and also weight-saving.

In diesem Sinne bietet sich weiterhin die Verwendung eines dünnwandigen gestalteten Materials, z.B. Stahl- oder Aluminiumbleche, zur Ausführung der Schutzverkleidung an.In this sense, it is also possible to use a thin-walled material, e.g. steel or aluminum sheets, to create the protective cladding.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Hauptflächen der Innenseite der Schutzverkleidung im Wesentlichen parallel verlaufend zu den Hauptflächen des Roboterarms in der Grundstellung gestaltet.In a particularly preferred exemplary embodiment, main surfaces of the inside of the protective casing are designed to run essentially parallel to the main surfaces of the robot arm in the basic position.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die innenseitige Kontur der Schutzbereich begrenzenden Schutzverkleidung zum Arbeitsbereich hin abfallend gestaltet, um in den Schutzbereich eingedrungene Verunreinigungen in den Arbeitsbereich zurückzuführen.In a particularly preferred exemplary embodiment, the inside contour of the protective cladding delimiting the protected area is designed to slope towards the work area in order to return contaminants that have penetrated the protected area into the work area.

Eine solche Ausführung bietet den Vorteil, dass Verunreinigungen, bei denen es sich im Falle des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboters mehrheitlich um bei der Bearbeitung anfallende Materialspäne handelt, nicht im Schutzbereich verbleiben und sich dort auch nicht ansammeln können.
Eine weitestgehende Reinhaltung des Schutzbereichs verhindert oder reduziert zumindest das Risiko eines Eindringens der Verunreinigungen in zur Realisierung der Verfahrbewegung essentielle Teile des Roboterarms, beispielsweise in Lagerungsstellen einzelner Rundachsen.
Weiterhin würden sich im Schutzbereich ansammelnde Verunreinigungen dazu führen, dass die zwischen Roboterarm und Schutzverkleidung vorliegenden Freiräume sich teilweise oder sogar gänzlich mit Verunreinigungen füllen und somit eine Rückkehr des Roboterarms in die Grundstellung behindern werden würde.
Eine solche Auslegung der innenseitigen Kontur der Schutzverkleidung kann dabei vorteilhafter Weise unter Berücksichtigung der zuvor genannten Einpassung des Roboterarms erfolgen, um so die Vorteile dieser beiden Ausführungsbeispiele zu kombinieren.Such a design offers the advantage that contaminants, which in the case of the machine tool robot according to the invention are mostly material chips resulting from machining, do not remain in the protected area and cannot accumulate there.
Keeping the protected area as clean as possible prevents or at least reduces the risk of contaminants penetrating into parts of the robot arm that are essential for realizing the traversing movement, for example in storage points of individual rotary axes.
Furthermore, contaminants accumulating in the protected area would lead to the between The free spaces present between the robot arm and the protective casing would be partially or even completely filled with contamination and would therefore prevent the robot arm from returning to its basic position.
Such a design of the inside contour of the protective cladding can advantageously be carried out taking into account the aforementioned fit of the robot arm in order to combine the advantages of these two exemplary embodiments.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Basiselement des Roboterarms des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboters über eine steuerbare Linearachse verfahrbar gestaltet.
Dadurch können die Abmessungen des Arbeitsraums in vorteilhafter Weise erweitert werden, da die durch die Rotationsachsen realisierte Bewegungsfreiheit nun mit einer durch die Linearachse realisierten translatorischen Bewegung kombiniert werden können. Dadurch ist der Werkzeugmaschinenroboter im Stande Werkstücke mit noch größeren Abmessungen zu bearbeiten, wie es im Falle einer herkömmlichen, numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine keinesfalls möglich wäre.In a particularly preferred exemplary embodiment, the base element of the robot arm of the machine tool robot according to the invention is designed to be movable via a controllable linear axis.
As a result, the dimensions of the working space can be expanded in an advantageous manner, since the freedom of movement realized by the rotation axes can now be combined with a translational movement realized by the linear axis. This means that the machine tool robot is able to process workpieces with even larger dimensions, which would not be possible in the case of a conventional, numerically controlled machine tool.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schutzverkleidung dazu ausgeführt, zusammen mit dem Basiselement über die Linearachse verfahren zu werden.
Durch eine solche Ausgestaltung wird gewährleistet, dass die zuvor genannten Vorteile der Schutzverkleidung auch für den Fall eines über die Linearachse verfahrbaren Roboterarms erhalten bleiben. Zudem muss bei der formtechnischen Ausgestaltung der Schutzverkleidung keine zu der Schutzverkleidung relative translatorische Bewegung des Roboterarms berücksichtigt werden.In a particularly preferred exemplary embodiment, the protective covering is designed to be moved together with the base element over the linear axis.
Such a design ensures that the aforementioned advantages of the protective covering are retained even in the case of a robot arm that can be moved over the linear axis. In addition, no translational movement of the robot arm relative to the protective covering has to be taken into account when designing the shape of the protective covering.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Schutzverkleidung des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboters an der Öffnung im Übergang zwischen Schutzbereich und Arbeitsbereich weiterhin einen ersten Rahmen auf, der mit zwei flexiblen Schutzelementen verbunden ist, die in einem zweiten Rahmen eingepasst sind und dazu ausgebildet sind, durch ein Verfahren der Schutzverkleidung über die Linearachse kontrahiert bzw. expandiert zu werden.In a particularly preferred exemplary embodiment, the protective casing of the machine tool robot according to the invention further has a first frame at the opening in the transition between the protective area and the working area, which is connected to two flexible protective elements which are fitted in a second frame and are designed to, by a method of Protective casing to be contracted or expanded over the linear axis.

Durch diese Ausgestaltung können in vorteilhafter Weise weitere Elemente des Werkzeugmaschinenroboters auch bei einem über die Linearachse verfahrbaren Roboterarm geschützt werden, ohne dabei mögliche durch die Rotationsachsen realisierte Verfahrbewegungen des Roboterarms zu behindern oder einzuschränken.Through this configuration, additional elements of the machine tool robot can advantageously be protected even with a robot arm that can be moved via the linear axis, without impeding or restricting possible movement movements of the robot arm realized by the rotation axes.

Der Abschluss der Schutzverkleidung mit dem ersten Rahmen und den daran befestigten flexiblen Schutzelementen sowie die Schutzelemente selbst verhindern zuverlässig ein Eindringen in den hinter den Schutzelementen gelegenen, dem Arbeitsbereich abgewandten Bereich des Werkzeugmaschinenroboters, in dem sich weitere für den Betrieb des Werkzeugmaschinenroboters essentielle Elemente, wie beispielsweise die Linearführung samt Linearachse zum Verfahren des Roboterarms befinden können.
Die flexible Ausgestaltung der Schutzelemente bedingt in vorteilhafter Weise, dass diese durch eine zum zweiten Rahmen relative translatorische Bewegung der Schutzverkleidung, bzw. des daran befestigten ersten Rahmens, kontrahiert und expandiert werden, sodass sich durch das Verfahren des Roboterarms keine Öffnung zwischen den Schutzelementen und der Schutzverkleidung ergibt, die ein Eindringen von Verunreinigungen ermöglichen würden.The conclusion of the protective casing with the first frame and the flexible protective elements attached to it, as well as the protective elements themselves, reliably prevent penetration into the area of the machine tool robot located behind the protective elements and facing away from the work area, in which other elements essential for the operation of the machine tool robot are located, such as the linear guide including the linear axis for moving the robot arm can be located.
The flexible design of the protective elements advantageously means that they are contracted and expanded by a translational movement of the protective covering, or the first frame attached to it, relative to the second frame, so that the movement of the robot arm does not create an opening between the protective elements and the Protective cladding results that would allow contaminants to penetrate.

Die großen Abmessungen des Arbeitsbereichs in denen der bearbeitungsdurchführende Roboterarm ausladende Verfahrbewegungen vornehmen kann, stehen dabei in großem Gegensatz zu den vergleichsweise kleinen Arbeitsbereichen von herkömmlichen, numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, bei denen sich ein Schutz der zur Bearbeitung ausgebildeten Vorrichtung bereits äußerst schwierig gestaltet.The large dimensions of the work area in which the robot arm carrying out the processing can carry out extensive traversing movements are in great contrast to the comparatively small work areas of conventional, numerically controlled machine tools, in which protecting the device designed for processing is already extremely difficult.

Gerade unter diesem Gesichtspunkt zeigt sich der erfindungsgemäße Werkzeugmaschinenroboter besonders vorteilhaft, da trotz weiter Verfahrwegen und eines großräumigen Arbeitsbereichs auch in solchen Fällen der Werkzeugmaschinenroboter zuverlässig geschützt werden kann.It is precisely from this point of view that the machine tool robot according to the invention is particularly advantageous, since the machine tool robot can be reliably protected even in such cases despite long travel paths and a large working area.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die flexiblen Schutzelemente als Faltenbälge mit aufgesetzten Schutzlamellen ausgeführt.In a particularly preferred exemplary embodiment, the flexible protective elements are designed as bellows with attached protective slats.

Die beispielsweise als Stahllamellen ausgeführten, arbeitsbereichsseitig aufgesetzten Schutzlamellen bieten dabei einen Schutz der dahinterliegenden Faltenbälge, die aufgrund der für den zweckmäßigen Einsatz benötigten Flexibilität weniger robuste Eigenschaften aufweisen und ohne die aufgesetzten Schutzlamellen z.B. durch anfallende Materialspäne beschädigt werden könnten. The protective slats, which are designed, for example, as steel slats and are placed on the work area side, offer protection for the bellows behind them, which have less robust properties due to the flexibility required for practical use and could be damaged, for example by material chips, without the protective slats attached.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der erfindungsgemäße Werkzeugmaschinenroboter weiterhin ein an den zweiten Rahmen angrenzendes Gehäuse auf.In a particularly preferred exemplary embodiment, the machine tool robot according to the invention further has a housing adjacent to the second frame.

In Ergänzung zu den am zweiten Rahmen angebrachten Schutzelementen kann ein daran angrenzendes Gehäuse, z.B. in Form dreier zusätzlicher Seitenwände, in sinnvoller Wiese zusätzlichen Schutz für die sich an den Roboterarm anschließende Teile des Werkzeugmaschinenroboters bieten. Dieser durch das Gehäuse erzielte räumliche Abgrenzung verhindert nicht nur ein Eindringen von Verunreinigungen, sondern auch von beliebigen anderen Objekten, z.B. von Menschen, Materialdispositionseinrichtungen etc., in den besagten Bereich.In addition to the protective elements attached to the second frame, there can be one Adjacent housing, for example in the form of three additional side walls, can usefully offer additional protection for the parts of the machine tool robot that adjoin the robot arm. This spatial demarcation achieved by the housing not only prevents contamination, but also any other objects, such as people, material disposal facilities, etc., from entering the area in question.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboters sind die erste Rotationsachse (R1) und die zweite Rotationsachse (R2) parallel zueinander ausgerichtet und/oder die dritte Rotationsachse (R3) ist senkrecht oder quer zur zweiten Rotationsachse (R2) ausgerichtet.In a particularly preferred embodiment of the machine tool robot according to the invention, the first axis of rotation (R1) and the second axis of rotation (R2) are aligned parallel to one another and/or the third axis of rotation (R3) is aligned perpendicularly or transversely to the second axis of rotation (R2).

Die in dieser Weise angeordneten Rotationsachsen finden sich im Stand der Technik, z.B. wie in der Vorrichtung gemäß Druckschrift DE 10 2016 216 902 A1 , und bieten ein größtmögliches Maß an Bewegungsfreiheit bei zeitgleicher Wahrung der für die Bearbeitung notwendigen Präzisionsanforderungen.The axes of rotation arranged in this way can be found in the prior art, for example as in the device according to the publication DE 10 2016 216 902 A1 , and offer the greatest possible degree of freedom of movement while at the same time maintaining the precision requirements necessary for machining.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Endelement des Roboterarms des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboters über eine vierte Rotationsachse (R4) an dem dritten Armelement drehbar gelagert.In a particularly preferred exemplary embodiment, the end element of the robot arm of the machine tool robot according to the invention is rotatably mounted on the third arm element via a fourth axis of rotation (R4).

Die Bewegungsfreiheit des Roboters kann in dieser Weise vorteilhaft erweitert werden und gestattet so zusätzliche Bearbeitungsmöglichkeiten des Werkstücks.The freedom of movement of the robot can be advantageously expanded in this way, allowing additional processing options for the workpiece.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Schutzverkleidung zum Schutz eines zur spanenden Bearbeitung ausgebildeten Werkzeugmaschinenroboters gemäß dem vorherig beschriebenen ersten Aspekt oder dessen bevorzugten Ausführungsbeispielen bereitgestellt. Die Schutzverkleidung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese einen räumlichen Schutzbereich begrenzt, der über eine in die Schutzverkleidung eingebrachte Öffnung an einen Arbeitsbereich angrenzt, in dem die von dem Werkzeugmaschinenroboter durchzuführenden Bearbeitungen an dem Werkstück erfolgen und der durch die Schutzverkleidung begrenzte Schutzbereich derart ausgebildet ist, dass ein verfahrbarer Roboterarm des Werkzeugmaschinenroboters in einer Grundstellung ganz oder zumindest größtenteils innerhalb des Schutzbereichs liegt. Eine innenseitige Kontur der Schutzverkleidung ist dabei derart gestaltet, dass der Roboterarm in der Grundstellung in den durch die Schutzverkleidung begrenzten Schutzbereich eingepasst ist.According to a further aspect, a protective cover is provided for protecting a machine tool robot designed for machining according to the previously described first aspect or its preferred exemplary embodiments. The protective covering is characterized in that it delimits a spatial protection area which, via an opening made in the protective covering, adjoins a work area in which the processing to be carried out by the machine tool robot on the workpiece takes place and the protective area delimited by the protective covering is designed in such a way that a movable robot arm of the machine tool robot lies completely or at least largely within the protected area in a basic position. An inside contour of the protective casing is designed in such a way that the robot arm in the basic position is fitted into the protective area delimited by the protective casing.

Weitere Aspekte und deren Vorteile als auch speziellere Ausführungsmöglichkeiten der zuvor genannten Aspekte und Merkmale werden im Folgenden unter Zuhilfenahme der in den beigefügten Figuren gezeigten Zeichnungen beschrieben:

1: Schematische Perspektivdarstellung eines Werkzeugmaschinenroboters mit Roboterarm und Schutzverkleidung gemäß einem Ausführungsbeispiel
2: Schematische Perspektivdarstellung einer Schutzverkleidung eines Werkzeugmaschinenroboters gemäß einem Ausführungsbeispiel
3: Schematische Perspektivdarstellung eines Werkzeugmaschinenroboters mit einem über eine Linearachse verfahrbarem Roboterarm gemäß einem Ausführungsbeispiel

Further aspects and their advantages as well as more specific implementation options for the aforementioned aspects and features are described below with the help of the drawings shown in the attached figures:

1 : Schematic perspective view of a machine tool robot with a robot arm and protective cover according to an exemplary embodiment
2 : Schematic perspective view of a protective covering of a machine tool robot according to an exemplary embodiment
3 : Schematic perspective view of a machine tool robot with a robot arm that can be moved over a linear axis according to an exemplary embodiment

Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren können hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein, manchmal allerdings auch mit unterschiedlichen Bezugszeichen.The same or similar elements in the figures can be designated with the same reference numerals, but sometimes also with different reference numerals.

Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt bzw. eingeschränkt ist, sondern weiterhin Modifikationen der Ausführungsbeispiele umfasst.It is emphasized that the present invention is in no way limited or restricted to the exemplary embodiments described below and their embodiment features, but rather further includes modifications of the exemplary embodiments.

Detaillierte Beschreibung der Figuren und bevorzugter Ausführungsbeisoiele der vorliegenden ErfindungDetailed description of the figures and preferred embodiments of the present invention

1 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Werkzeugmaschinenroboters mit Roboterarm 99 und Schutzverkleidung 201 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a schematic perspective view of a machine tool robot with robot arm 99 and protective cover 201 according to an exemplary embodiment of the invention.

Der Werkzeugmaschinenroboter weist einen Roboterarm 99 mit vier Rotationsachsen R1, R2, R3 und R4 auf, dessen Basiselement 100 im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Unterseite einer Schutzverkleidung 201 angeordnet ist, welche einen räumlichen Schutzbereich begrenzt und zu einer Seite hin geöffnet ist.The machine tool robot has a robot arm 99 with four axes of rotation R1, R2, R3 and R4, the base element 100 of which in the exemplary embodiment shown is arranged on the underside of a protective cover 201, which delimits a spatial protection area and is open to one side.

Der Roboterarm 99 umfasst weiterhin eine am Basiselement 100 um die erste Rotationsachse R1 drehbar gelagertes erstes Armelement 101, eines an diesem um die zweite Rotationsachse R2 drehbar gelagertes zweites Armelement 102 und eines an diesem um die dritte Rotationsachse R3 drehbar gelagertes drittes Armelement.The robot arm 99 further comprises a first arm element 101 rotatably mounted on the base element 100 about the first axis of rotation R1, a second arm element 102 rotatably mounted thereon about the second axis of rotation R2 and a third arm element rotatably mounted thereon about the third axis of rotation R3.

Desweiteren ist ein Endelement 104 des Roboterarms 99 am dritten Armelement 103 über die Rotationsachse R4 drehbar gelagert und trägt eine Arbeitsspindel 105 zur Aufnahme eines zur zerspanenden Bearbeitung ausgebildeten Werkzeugs, welches in der gegebenen 1 nicht dargestellt ist. Die Rotationsachsen R1 und R2 sind in zueinander parallel Ausrichtung ausgeführt und sind im Wesentlichen dazu geeignet, den Roboterarm 99 aus dem durch die Schutzverkleidung 201 begrenzten Schutzbereich durch die Öffnung in einen Arbeitsbereich zu verfahren bzw. zu schwenken. Der Arbeitsbereich grenzt an der Öffnung der Schutzverkleidung 201 an den Schutzbereich an und ist beispielhaft durch eine Projektion des Arbeitsbereichs PA auf eine unterhalb des Roboterarms 99 liegende, zur Öffnung der Schutzverkleidung rechtwinklig stehenden Ebene gezeigt ist. Die Projektion des Arbeitsbereichs PA repräsentiert hierbei die Grundfläche des räumlichen Arbeitsbereichs, in dem die vom Roboterarm 99 durchgeführten Bearbeitungen an einem Werkstück erfolgen können.Furthermore, an end element 104 of the robot arm 99 is rotatably mounted on the third arm element 103 via the axis of rotation R4 and carries a work spindle 105 for receiving a shredder machining trained tool, which in the given 1 is not shown. The rotation axes R1 and R2 are designed in parallel alignment and are essentially suitable for moving or pivoting the robot arm 99 from the protective area limited by the protective cover 201 through the opening into a work area. The work area adjoins the protective area at the opening of the protective cover 201 and is shown, for example, by a projection of the work area PA onto a plane lying below the robot arm 99 and perpendicular to the opening of the protective cover. The projection of the work area PA represents the base area of the spatial work area in which the processing carried out by the robot arm 99 on a workpiece can take place.

Die Bearbeitung eines Werkstückes, welches in der gegebenen Figur nicht gezeigt ist, durch ein von der Arbeitsspindel 105 getragenes Werkzeug findet dabei in dem durch die Projektion PA angedeuteten Arbeitsbereich statt.The machining of a workpiece, which is not shown in the given figure, by a tool carried by the work spindle 105 takes place in the work area indicated by the projection PA.

Die Rotationsachsen R3, welche senkrecht zur R2 angeordnet ist, und R4, welche wiederum parallel zu R1 und R2 steht, tragen maßgeblich zur Bewegungsfreiheit bzw. Bewegungsflexibilität des Roboterarms 99 hinsichtlich der Positionierung der werkzeugtragenden Arbeitsspindel 105 in Relation zu einem im Arbeitsbereich befindliche zu bearbeitenden Werkstück bei.The rotation axes R3, which is arranged perpendicular to R2, and R4, which in turn is parallel to R1 and R2, contribute significantly to the freedom of movement or flexibility of movement of the robot arm 99 with regard to the positioning of the tool-carrying work spindle 105 in relation to a workpiece to be machined located in the work area at.

In der beispielhaften Darstellung ist eine mögliche Stellung des Roboterarms 99 gezeigt, bei dem sich die einzelnen Armelemente 101, 102, 103 sowie das Endelement 104 samt Arbeitsspindel 105 ganz oder zumindest teilweise im Arbeitsbereich befinden.
Die Schutzbereich begrenzende Schutzverkleidung 201 ist in der in der Figur gezeigten beispielhaften Ausführung aus dünnwandigen Blechen aufgebaut und geometrisch so gestaltet, dass der Roboterarm 99 durch eine über die Rotationsachsen R1 und R2 ganz oder zumindest größtenteils in den Schutzbereich verfahren werden kann und dabei in die Schutzverkleidung eingepasst ist.The exemplary illustration shows a possible position of the robot arm 99, in which the individual arm elements 101, 102, 103 and the end element 104 together with the work spindle 105 are located entirely or at least partially in the work area.
In the exemplary embodiment shown in the figure, the protective covering 201 delimiting the protection area is constructed from thin-walled sheets and is geometrically designed in such a way that the robot arm 99 can be moved completely or at least largely into the protected area via the rotation axes R1 and R2 and thereby into the protective covering is fitted.

Der formtechnisch größer ausfallende durch die Schutzverkleidung 201 begrenzte Schutzbereich an der oberen Seite der Schutzverkleidung 201 ist sichtlich an die Außenkontur des Roboterarms 99 im Bereich der zweiten Rundachse R2 mit den an dieser Stelle drehbar verbundenen Armelementen 101 und 102 angepasst.The protective area on the upper side of the protective cover 201, which is larger in terms of shape and is limited by the protective cover 201, is visibly adapted to the outer contour of the robot arm 99 in the area of the second rotary axis R2 with the arm elements 101 and 102 rotatably connected at this point.

An der dem Boden zugewandten Seite der Schutzverkleidung 101 zeigt sich in der beispielhaften Darstellung eine an das erste Armelement 101 angepasste innenseitige Kontur der Schutzverkleidung 101, die jeweils links- und rechtsseitig dicht am ersten Armelement 101 anliegt und vergleichsweise hoch gestaltet ist. Die hierdurch erzielte Einpassung des Roboterarms 99 lässt wenig Freiraum für Verunreinigungen, die z.B. in Form von Materialspänen, in den Schutzbereich eindringen könnten.On the side of the protective cladding 101 facing the floor, the exemplary illustration shows an inside contour of the protective cladding 101 that is adapted to the first arm element 101, which lies close to the first arm element 101 on the left and right sides and is designed to be comparatively high. The resulting fit of the robot arm 99 leaves little space for contamination, for example in the form of material chips, to penetrate the protected area.

Weiterhin weist besonders die bodenseitige Innenkontur der Schutzverkleidung 201 eine zum Arbeitsbereich hin stark abfallende Geometrie auf, was sich besonders gut unterhalb des ersten Armelements 101 zeig. Hierdurch können in den Schutzbereich eingedrungene Verunreinigungen, z.B. Materialspäne, in den Arbeitsbereich zurückgeführt werden.Furthermore, the bottom-side inner contour of the protective covering 201 in particular has a geometry that slopes sharply towards the work area, which is particularly evident below the first arm element 101. This means that contaminants that have entered the protected area, e.g. material chips, can be returned to the work area.

2 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer Schutzverkleidung 201 eines Werkzeugmaschinenroboters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 shows a schematic perspective view of a protective cover 201 of a machine tool robot according to an exemplary embodiment of the invention.

Die in 2 gezeigte Schutzverkleidung 201 entspricht hierbei der aus 1, allerdings ohne einen darin befindlichen Roboterarm 99.In the 2 The protective cover 201 shown corresponds to the one from 1 , but without a robot arm 99 inside.

Die Innenseite der Schutzbereich begrenzenden Schutzverkleidung 201 weist dabei verschiedene Hauptflächen 201a bis 201k auf, die an die Außengeometrie eines in den durch die Schutzverkleidung begrenzten Schutzbereich einfahrenden Roboterarm 99 angepasst sind, wie beispielsweise im Ausführungsbeispiel in 1 gezeigt.The inside of the protective covering 201 delimiting the protective area has different main surfaces 201a to 201k, which are adapted to the external geometry of a robot arm 99 moving into the protective area delimited by the protective covering, for example in the exemplary embodiment in 1 shown.

Die bodenseitige Kontur der Schutzverkleidung wird im Wesentlichen durch die Hauptflächen 201a bis 201f gebildet, welche eine zur vorderen Öffnung der Schutzverkleidung 201 hin abfallende Geometrie aufweisen und damit auch der Rückführung von eingedrungenen Verunreinigungen, z.B. in Form von anfallenden Materialspänen bei der Werkstückbearbeitung, in den an den Schutzbereich angrenzenden Arbeitsbereich dienen. Besonders die dem Arbeitsbereich nahe gelegenen, an die Öffnung der Schutzverkleidung 201 angrenzenden Hauptflächen 201e und 201f weisen dabei einen starken Neigungswinkel auf.The bottom contour of the protective cladding is essentially formed by the main surfaces 201a to 201f, which have a geometry that slopes towards the front opening of the protective cladding 201 and thus also allows the return of impurities that have penetrated, for example in the form of material chips arising during workpiece processing, into the work area adjacent to the protected area. In particular, the main surfaces 201e and 201f, which are close to the work area and adjoin the opening of the protective cladding 201, have a strong angle of inclination.

Die seitlichen Hauptflächen 201g, 201h, 201i sind in der dargestellten Ausführungsform in senkrechter Richtung und parallel zueinander angeordnet. Eine aus perspektivischen Gründen der Hauptfläche 201g gegenüberliegende nicht gezeigte Hauptfläche ist ebenso senkrecht und parallel zu 201g ausgeführt.In the embodiment shown, the lateral main surfaces 201g, 201h, 201i are arranged in a vertical direction and parallel to one another. A main surface, not shown, which is opposite the main surface 201g for perspective reasons, is also designed perpendicular and parallel to 201g.

Die rückseitige Hauptfläche 201k grenzt an die seitlichen Hauptflächen 201i und 201h sowie an die bodenseitigen Hauptflächen 201b, 201c und 201d an und schließt die Schutzverkleidung 201 zusammen mit der deckenseitigen Hauptfläche 201j die Schutzverkleidung im hinteren Bereich ab.The rear main surface 201k adjoins the side main surfaces 201i and 201h as well as the bottom main surfaces 201b, 201c and 201d and closes the protective cover 201 together with the main surface 201j on the ceiling, remove the protective cladding in the rear area.

Im unteren Teil weißt die Schutzverkleidung 201 an der linkseitigen Hauptfläche 201g eine Öffnung 201m auf. Ebenso findet sich eine solche Öffnung an der aus perspektivischen Gründen nicht dargestellten, der Hauptfläche 201g gegenüberliegenden Hauptfläche. Die in die Schutzverkleidung 201 eingebrachte Öffnung 201m ist für das Durchführen der ersten Rotationsachse R1 des Roboterarms 99 des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboters ausgebildet und ermöglicht so eine Verbindung mit dem unterhalb der Schutzverkleidung platzierten Basiselement 100, welches in der beispielhaften Ausführung in 1 gezeigt ist.In the lower part, the protective covering 201 has an opening 201m on the left-hand main surface 201g. Such an opening is also found on the main surface opposite the main surface 201g, which is not shown for perspective reasons. The opening 201m made in the protective casing 201 is designed for the passage of the first axis of rotation R1 of the robot arm 99 of the machine tool robot according to the invention and thus enables a connection to the base element 100 placed below the protective casing, which in the exemplary embodiment in 1 is shown.

3 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Werkzeugmaschinenroboters mit einem über eine Linearachse L1 verfahrbarem Roboterarm 99 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 shows a schematic perspective view of a machine tool robot with a robot arm 99 that can be moved over a linear axis L1 according to an exemplary embodiment of the invention.

Der Roboterarm 99 weist dabei vier Rotationsachsen R1, R2, R3 und R4 auf, wobei die zum Verfahren des Roboterarms 99 ausgelegten Rotationsachsen R1, R2 und R4 im gegebenen Ausführungsbeispiel parallel zueinander ausgerichtet sind und Rotationsachse R3 senkrecht zu diesen verläuft. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Roboterarm weiterhin über eine parallel zur Rotationsachse R1 verlaufende Linearachse L1 verfahren werden.The robot arm 99 has four rotation axes R1, R2, R3 and R4, with the rotation axes R1, R2 and R4 designed for moving the robot arm 99 being aligned parallel to one another in the given exemplary embodiment and the rotation axis R3 running perpendicular to these. In the exemplary embodiment shown, the robot arm can continue to be moved via a linear axis L1 that runs parallel to the rotation axis R1.

Durch die im Vergleich zum Ausführungsbeispiel in 1 zusätzliche Verfahrmöglichkeit über die Linearachse L1 ergibt sich ein größerer Arbeitsbereich in dem Bearbeitungen an Werkstücken durch den erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenroboter vorgenommen werden können, was durch die im Vergleich zu 1 flächenmäßig größer ausfallende Projektion des Arbeitsbereichs PA auf eine bodenseitige Ebene gezeigt ist.
An der dem Arbeitsbereich zugewandten Öffnung der Schutzverkleidung 201 ist ein an diese angepasster erster Rahmen 202 angebracht, welcher jeweils auf der rechten und linken Seite des Rahmens in Richtung der Linearachse L1 mit flexiblen Schutzelementen 204, 205 verbunden ist. Die Schutzelemente 204 und 205 sind dabei teilweise beweglich in einen zweiten Rahmen 203 eingepasst. Der erste Rahmen 202 an der Öffnung der Schutzverkleidung 201 liegt dabei innerhalb des zweiten Rahmens 203 und ist zu diesem parallel ausgerichtet. Weiterhin ist der erste Rahmen 202 beweglich gegenüber dem zweiten rahmen 203 ausgebildet und kann sich zusammen mit dem Roboterarm 99 und der Schutzverkleidung 201 entlang der Linearachse L1 translatorisch in Relation zum zweiten Rahmen 203 bewegen.
Durch eine solche verfahrende Bewegung entlang der Linearachse L1 wird in der gezeigten, beispielhaften Ausführung jeweils ein Schutzelement 204 oder 205 kontrahiert und zeitglich das jeweils andere Schutzelement 205 oder 204 expandiert. In diesem Sinne ergibt sich beim Verfahren des Roboterarms 99 entlang der Linearachse L1 keine Öffnung zwischen den Rahmen 202 und 203 sowie den flexiblen Schutzelementen 204 und 205, sodass kein Eindringen von Verunreinigungen, z.B. in Form von Materialspänen, aus dem Arbeitsbereich in den auf der anderen Seite des zweiten Rahmens 203 befindlichen Bereich möglich ist.Due to the comparison to the exemplary embodiment in 1 Additional movement possibility via the linear axis L1 results in a larger working area in which machining workpieces can be carried out by the machine tool robot according to the invention, which is due to the compared to 1 Larger projection of the work area PA onto a floor level is shown.
Attached to the opening of the protective cover 201 facing the work area is a first frame 202 adapted to it, which is connected to flexible protective elements 204, 205 on the right and left sides of the frame in the direction of the linear axis L1. The protective elements 204 and 205 are partially movably fitted into a second frame 203. The first frame 202 at the opening of the protective covering 201 lies within the second frame 203 and is aligned parallel to it. Furthermore, the first frame 202 is designed to be movable relative to the second frame 203 and, together with the robot arm 99 and the protective cover 201, can move translationally in relation to the second frame 203 along the linear axis L1.
As a result of such a moving movement along the linear axis L1, in the exemplary embodiment shown, one protective element 204 or 205 is contracted and at the same time the other protective element 205 or 204 is expanded. In this sense, when the robot arm 99 moves along the linear axis L1, there is no opening between the frames 202 and 203 and the flexible protective elements 204 and 205, so that no ingress of contaminants, for example in the form of material chips, from one work area into the other Side of the second frame 203 area is possible.

Zusätzlich zeigt die beispielhafte Ausführung ein an den zweiten Rahmen 203 angrenzendes Gehäuse 206, welches in diesem Fall drei Seitenwände aufweist, von denen zwei senkrecht und eine parallel zum zweiten Rahmen 203 angeordnet sind, und zusammen mit den Schutzelementen 204, 205 und der Schutzverkleidung 201 einen räumlichen Bereich abgrenzt, in welchem weitere Elemente des Werkzeugmaschinenroboters, wie beispielsweise eine Steuerungseinheit zur Steuerung des Werkzeugmaschinenroboters, Antriebseinheiten etc., untergebracht sein können. Durch eine solche, im Sinne einer sicherheitstechnischen und/oder schützenden Abgrenzung kann beispielsweise das unbefugte Betreten dieses Bereichs, aber auch das Eindringen von Verunreinigungen verhindert werden, wobei vor allem Letzteres zu Beeinträchtigungen oder sogar teilweiser Schädigung des Werkzeugmaschinenroboters führen können.In addition, the exemplary embodiment shows a housing 206 adjacent to the second frame 203, which in this case has three side walls, two of which are arranged perpendicularly and one parallel to the second frame 203, and together with the protective elements 204, 205 and the protective cover 201 one spatial area in which further elements of the machine tool robot, such as a control unit for controlling the machine tool robot, drive units, etc., can be accommodated. Such a demarcation, in the sense of a safety-related and/or protective demarcation, can, for example, prevent unauthorized entry into this area, but also the ingress of contaminants, whereby the latter in particular can lead to impairments or even partial damage to the machine tool robot.

BezugszeichenReference symbols

9999: RoboterarmRobot arm
100100: BasiselementBasic element
101101: erstes Armelementfirst arm element
102102: zweites Armelementsecond arm element
103103: drittes Armelementthird arm element
104104: EndelementEnd element
105105: Arbeitsspindelwork spindle
201201: SchutzverkleidungProtective cladding
201a - 201k201a - 201k: innenseitige Hauptflächen der Schutzverkleidunginside main surfaces of the protective cladding
201m201m: Öffnung in Schutzverkleidung für erste RotationsachseOpening in protective casing for first axis of rotation
202202: erster Rahmenfirst frame
203203: zweiter Rahmensecond frame
204, 205204, 205: flexible Schutzelementeflexible protective elements
206206: Gehäuse Housing
PAP.A: Projektion des Arbeitsbereichs auf EbeneProjection of the work area on a plane
L1L1: LinearachseLinear axis
R1R1: erste Rotationsachsefirst axis of rotation
R2R2: zweite Rotationsachsesecond axis of rotation
R3R3: dritte Rotationsachsethird axis of rotation
R4R4: vierte Rotationsachsefourth axis of rotation

Claims

Machine tool robot for machining a workpiece with a movable robot arm (99) designed to position a tool, the robot arm (99) comprising: a base element (100), a first arm element (101) rotatably mounted on the base element (100) about a first axis of rotation (R1), a second arm element (102) rotatably mounted on the first arm element (101) about a second axis of rotation (R2), a third arm element (103) rotatably mounted on the second arm element (102) about a third axis of rotation (R3), an end element (104) attached to the third arm element (103) with a work spindle (105) which is designed to receive the tool designed for machining; wherein the machine tool robot further comprises a protective casing (201) which delimits a spatial protection area which, via an opening made in the protective casing (201), adjoins a work area in which the machining operations to be carried out by the machine tool robot are carried out on the workpiece; wherein the robot arm (99), which can be moved by the rotary axes (R1, R2, R3), lies in a basic position entirely or at least largely within the protective area limited by the protective cover (201) and is designed to move via one or more rotation axes (R1, R2, R3) to be moved at least partially into the work area; and wherein an inside contour of the protective casing (201) is designed such that the robot arm (99) in the basic position is fitted into the protective area delimited by the protective casing (201).

A machine tool robot Claim 1 , characterized in that main surfaces (201a to 201k) of the inside of the protective casing (201) are designed to run essentially parallel to the main surfaces of the robot arm (99) in the basic position.

A machine tool robot Claim 1 or 2 , characterized in that the inside contour of the protective cladding (201) delimiting the protected area is designed to slope towards the work area in order to return contaminants that have penetrated the protected area into the work area.

A machine tool robot according to one of the preceding claims, characterized in that the base element (100) of the robot arm (99) is designed to be movable via a controllable linear axis (L1).

A machine tool robot Claim 4 , characterized in that the protective covering (201) is designed to be moved together with the base element (100) over the linear axis (L1).

A machine tool robot Claim 5 , characterized in that the protective covering (201) at the opening in the transition between the protective area and the working area further comprises a first frame (202) which is connected to two flexible protective elements (204, 205) which are fitted in a second frame (203). are and are designed to be contracted or expanded by a movement of the protective cover (201) over the linear axis (L1).

A machine tool robot Claim 6 , characterized in that the flexible protective elements (204, 205) are designed as bellows with attached protective slats.

A machine tool robot Claim 6 or 7 , characterized in that the machine tool robot further has a housing (206) adjacent to the second frame (203).

A machine tool robot according to one of the preceding claims, characterized in that the first axis of rotation (R1) and the second axis of rotation (R2) are aligned parallel to one another and/or the third axis of rotation (R3) is aligned perpendicularly or transversely to the second axis of rotation (R2).

A machine tool robot according to one of the preceding claims, characterized in that the end element (104) of the robot arm (99) is rotatably mounted on the third arm element (103) via a fourth axis of rotation (R4).

A protective cover (201) for protecting a machine tool robot designed for machining according to one of the Claims 1 until 10 , wherein the protective casing (201) delimits a spatial protection area which, via an opening made in the protective casing (201), adjoins a work area in which the machining operations to be carried out by the machine tool robot on the workpiece are carried out, and wherein the work area through the protective casing (201) limited protection area is designed such that a movable robot arm (99) of the machine tool robot lies entirely or at least largely within the protection area in a basic position, an inside contour of the protective cover (201) being designed such that the robot arm (99) in the basic position the protective area limited by the protective cladding (201).