DE10359963B3 - Workpiece holder for gripping, joining and clamping multi-part workpiece e.g. in welding machine, using gripper and clamp with gripper elements positioned between clamp elements - Google Patents

Workpiece holder for gripping, joining and clamping multi-part workpiece e.g. in welding machine, using gripper and clamp with gripper elements positioned between clamp elements Download PDF

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Abstract

The workpiece holder (6) has a gripper (8) and a clamp (7), with the gripper elements (25,26) arranged between the clamp elements (35). The gripper and the clamp are moved relative to one another between a loading position and a clamping position, with both the gripper elements and the clamp elements rotatable about a pivot axis (13).

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Diese Haltevorrichtung dient zum Greifen, Fügen und Spannen von mehrteiligen Werkstücken, welche in Werkzeugmaschinen, insbesondere Schweißmaschinen bearbeitet werden.The The invention relates to a holding device according to the preamble of patent claim 1. This holding device is used for gripping, Joining and Clamping of multipart workpieces, which are processed in machine tools, in particular welding machines.

Aus der DE 199 24 469 A1 ist eine Schweißhalterung für Werkstücke mit druckelastischen nachgiebigen Spannflächen bekannt. Dadurch können auch Werkstücke mit unebenen Fügeflächen vollflächig gegeneinander gedrückt werden.From the DE 199 24 469 A1 is a welding holder for workpieces with pressure-elastic resilient clamping surfaces known. As a result, workpieces with uneven joining surfaces can be pressed against each other over the entire surface.

Die DE 36 04 677 A1 beschreibt eine Haltevorrichtung zum Schweißen von Bälgen, die aus Ringelementen hergestellt werden. Beide Vorrichtungen werden manuell bestückt.The DE 36 04 677 A1 describes a holding device for welding bladders made from ring elements. Both devices are loaded manually.

Der vorliegenden Erfindung war die Aufgabe gestellt, eine Haltevorrichtung zum selbsttätigen Greifen, Fügen, Spannen, Bewegen, Antreiben und Ablegen von Werkstücken zu schaffen.Of the The present invention was the object of a holding device for automatically grasping, Put, Clamping, moving, driving and depositing workpieces create.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Haltevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Is solved This object is achieved by a holding device with the features of Patent claim 1.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, die Greifvorrichtung zwischen den Spannelementen der Spannvorrichtung anzuordnen und Greif- und Spannvorrichtung relativ zueinander beweglich auszuführen. Das selbsttätige Greifen und Ablegen der Werkstücke nach dem Pickup-Prinzip wird erheblich dadurch erleichtert, dass Greif- und Spannelemente durch eine Relativbewegung aus einer Spannstellung in eine Ladestellung bewegbar sind. In der Ladestellung können vorgefügte Werkstücke oder wahlweise auch Einzelteile von zu fügenden Werkstücken aufgenommen werden. Bei einer vorteilhaften Ausführung sind die Greifelemente an einer Motorspindel angeordnet. Mit der Motorspindel können die Werkstücke um eine Rotationsachse gedreht und an zumindest teilweise rotationssymmetrischen Umfangsflächen bearbeitet werden.Of the The core idea of the invention is the gripping device between to arrange the clamping elements of the clamping device and gripping and clamping device relative to each other to perform movable. The automatic gripping and placing the workpieces according to the pickup principle is greatly facilitated by that Gripping and clamping elements by a relative movement from a clamping position are movable in a loading position. In the loading position, prefabricated workpieces or optionally also individual parts of workpieces to be joined added become. In an advantageous embodiment, the gripping elements arranged on a motor spindle. With the motor spindle, the workpieces rotated about an axis of rotation and at least partially rotationally symmetric peripheral surfaces to be edited.

Gemäß einer weiteren Ausführung sind Spann- und Greifelemente auf einer gemeinsamen Achse, senkrecht zur Rotationsachse der Motorspindel, schwenkbar. Zum Aufnehmen und Fügen von Einzelteilen von Werkstücken sind in einer vorteilhaften Ausführung der Greifvorrichtung zwei jeweils wahlweise betätigbare Greifer vorgesehen.According to one further execution are clamping and gripping elements on a common axis, vertical to the rotation axis of the motor spindle, swiveling. To record and Joining of parts of workpieces are in an advantageous embodiment the gripping device provided two respectively operable gripper.

Im folgenden wird die Vorrichtung an Hand eines Beispiels näher erläutert.in the The following will explain the device with reference to an example.

1 zeigt eine Haltevorrichtung in Schnittdarstellung mit ungespanntem Werkstück 1 shows a holding device in a sectional view with untensioned workpiece

2 zeigt die Seitenansicht der Greif- und Spannvorrichtung mit eingespannten Werkstücken 2 shows the side view of the gripping and clamping device with clamped workpieces

3 zeigt eine Greif- und Spannvorrichtung in der Ladestellung mit einem Einzelteil eines Werkstücks 3 shows a gripping and clamping device in the loading position with an item of a workpiece

4 zeigt eine Greif- und Spannvorrichtung mit einem mehrteiligen Werkstück 4 shows a gripping and clamping device with a multipart workpiece

Die 1 zeigt einen Träger 1 mit einer Haltevorrichtung 6, die beispielsweise in einer Laserschweißmaschine zum Einsatz kommen. An der Unterseite des Trägers 1 befinden sich zwei zueinander beabstandete Schenkel 2, 3 mit Lagern 4, 5 zum Schwenken der Haltevorrichtung 6 um die Schwenkachse 13. Die Haltevorrichtung 6 umfasst eine Spannvorrichtung 7 und eine Greifvorrichtung 8.The 1 shows a carrier 1 with a holding device 6 , which are used for example in a laser welding machine. At the bottom of the carrier 1 There are two spaced leg 2 . 3 with warehouses 4 . 5 for pivoting the holding device 6 about the pivot axis 13 , The holding device 6 includes a tensioning device 7 and a gripping device 8th ,

Die Spannvorrichtung 7 besteht aus zwei Brücken 9, 10, die wiederum über Säulen 11 miteinander verbunden sind. Die Säulen 11 sind im Gehäuse 12 verschiebbar gelagert. Der Säulenhub wird durch Anschläge 31 begrenzt. Die zum Spannen der Werkstücke erforderlichen Kräfte werden mit einer Gewindespindel 17 übertragen. Dazu ist in der Brücke 9 ein Muttergewinde 18 vorgesehen. Die Gewindespindel 17 ist über die Nutbuchse 19 mit dem Rotor 23 des ersten Ringmotors 20 drehfest, jedoch axial verschieblich verbunden. Der Stator 22 ist fest mit dem Gehäuseteil 21 verbunden. Bei Erregung der Wicklungen des Stators 22 wird die Gewindespindel 17 in Rotation versetzt. Die Federn 32 bewirken, dass sich die Spannvorrichtung selbsttätig öffnet, wenn die Gewindespindel 17 gelöst wird.The tensioning device 7 consists of two bridges 9 . 10 , in turn, over pillars 11 connected to each other. The columns 11 are in the case 12 slidably mounted. The column stroke is caused by stops 31 limited. The forces required for clamping the workpieces are provided with a threaded spindle 17 transfer. This is in the bridge 9 a nut thread 18 intended. The threaded spindle 17 is over the grooved bush 19 with the rotor 23 of the first ring motor 20 rotatably, but axially displaceably connected. The stator 22 is fixed to the housing part 21 connected. Upon energization of the windings of the stator 22 becomes the threaded spindle 17 set in rotation. The feathers 32 cause the jig to automatically open when the threaded spindle 17 is solved.

In vorteilhafter Gestaltung der Erfindung ist der Antrieb für die Schwenkbewegung der Spannvorrichtung 7 mit einem Direktantrieb, nämlich dem dritten Ringmotor 14, verbunden. Der dritte Ringmotor 14 weist einen aus Magneten zusammengesetzten Rotor 15 auf. Der Stator 16 des dritten Ringmotors 14 mit elektrischen Wicklungen ist mit dem Träger 1 fest verbunden. Bei Erregung der Wicklungen des Stators 16 wird der Rotor 15 und mit diesem die Spannvorrichtung 7 um die Schwenkachse 13 geschwenkt. Der Rotor 15 ist mit dem Gehäuse 12 fest verbunden.In an advantageous embodiment of the invention, the drive for the pivoting movement of the clamping device 7 with a direct drive, namely the third ring motor 14 , connected. The third ring motor 14 has a rotor composed of magnets 15 on. The stator 16 of the third ring motor 14 with electrical windings is with the carrier 1 firmly connected. Upon energization of the windings of the stator 16 becomes the rotor 15 and with this the tensioning device 7 about the pivot axis 13 pivoted. The rotor 15 is with the case 12 firmly connected.

Die Greifvorrichtung 8 ist besonders vorteilhaft als direktangetriebene Motorspindel 24 ausgeführt. An deren beiden Enden befinden sich jeweils wahlweise betätigbare Greifer zum selbsttätigen Greifen, Fügen, Bewegen, Antreiben und Ablegen von Werkstücken oder deren Teilen. Die Greifelemente 25 sind zum Beispiel zum Greifen eines Werkstücks 27 und die Greifelemente 26 zum Greifen eines Werkstücks 28 vorgesehen. Die Motorspindel 24 ist mit Spindellagern 29 im Spindelgehäuse 30 um ihre Längsachse drehbar gelagert. In vorteilhafter Ausführung wird auch die Motorspindel 24 über den mit ihr fest verbundenen Rotor 33 von einem zweiten Ringmotor 20' angetrieben. Der Stator 34 des zweiten Ringmotors 20' ist im Spindelgehäuse 30 fest eingebaut. Um die Werkstücke 27, 28 im gespannten Zustand um ihre Rotationsachse in Drehung versetzen zu können, sind in der Spannvorrichtung 7 Spannelemente 35 auf in axialer Richtung wirkenden Wälzlagern gelagert.The gripping device 8th is particularly advantageous as a direct drive motor spindle 24 executed. At the two ends are each selectively operable gripper for automatic Gripping, joining, moving, driving and depositing workpieces or their parts. The gripping elements 25 are for example for gripping a workpiece 27 and the gripping elements 26 for gripping a workpiece 28 intended. The motor spindle 24 is with spindle bearings 29 in the spindle housing 30 rotatably mounted about its longitudinal axis. In an advantageous embodiment, the motor spindle is also 24 over the rotor firmly attached to it 33 from a second ring motor 20 ' driven. The stator 34 of the second ring motor 20 ' is in the spindle housing 30 firmly installed. To the workpieces 27 , 28 in the tensioned state in order to enable their rotation axis to rotate are in the tensioning device 7 clamping elements 35 stored on rolling bearings acting in the axial direction.

Beim Schwenken von Werkstücken 27, 28 im gespannten Zustand müssen Spannvorrichtung 7 und Greifvorrichtung 8 synchron bewegt werden. Dazu ist für die Greifvorrichtung 8 ein vierter Ringmotor 14' mit Stator 36 und Rotor 37 vorgesehen, wobei der Stator 36 mit dem Lagergehäuse des Schenkels 2 und der Rotor 37 mit der Antriebswelle 38 fest verbunden ist. Mit den jeweils separaten Antrieben für die Greif- und Spannvorrichtungen 7, 8 können diese sowohl synchrone als auch getrennte Schwenkbewegungen durchführen.When swiveling workpieces 27 . 28 in the tensioned state must tensioning device 7 and gripping device 8th be moved synchronously. This is for the gripping device 8th a fourth ring motor 14 ' with stator 36 and rotor 37 provided, the stator 36 with the bearing housing of the thigh 2 and the rotor 37 with the drive shaft 38 is firmly connected. With the separate drives for the gripping and clamping devices 7 . 8th These can perform both synchronous and separate pivoting movements.

2 zeigt die Haltevorrichtung 6 mit eingespanntem Werkstück. Die Gleitsteine 39 der Gewindespindel 17 stehen mit den Nuten 40 der Nutbuchse 19 in Eingriff. Nach Aktivieren der Gewindespindel 17 zum Spannen verringert sich der Abstand der beiden Spannelemente 35. Dabei wird das Werkstück 28 gegen die Planfläche 42 am Flansch 41 des Werkstücks 27 gepresst. Bei einer vorteilhaften Ausführung sind die Spannelemente 35 als Axiallager ausgeführt. 2 shows the holding device 6 with clamped workpiece. The sliding blocks 39 the threaded spindle 17 stand with the grooves 40 the grooved bush 19 engaged. After activating the threaded spindle 17 for clamping, the distance between the two clamping elements is reduced 35 , This is the workpiece 28 against the plane surface 42 on the flange 41 of the workpiece 27 pressed. In an advantageous embodiment, the clamping elements 35 designed as a thrust bearing.

3 zeigt die Haltevorrichtung 6 in der Ladestellung. In der Ladestellung wurden die Rotationsachse 43 und die Symmetrieachse 44 durch Schwenken um die Schwenkachse 13 relativ zueinander in eine orthogonale Position gebracht. Dadurch ist die Greifvorrichtung 8 frei zugänglich und kann Werkstücke nach dem Pick-up-Verfahren aufnehmen. In 3 wurde mit den Greifelementen 26 das Werkstück 28 erfasst. 3 shows the holding device 6 in the loading position. In the loading position became the axis of rotation 43 and the axis of symmetry 44 by pivoting about the pivot axis 13 placed in an orthogonal position relative to each other. This is the gripping device 8th freely accessible and can pick up workpieces after the pick-up process. In 3 was with the gripping elements 26 the workpiece 28 detected.

In 4 wurde mittels der Greifer 25 ein weiteres Werkstück 27 aufgenommen. Mit der Greifvorrichtung 8 lassen sich also einzelne Werkstückteile nacheinander aufnehmen und fügen.In 4 was by means of the gripper 25 another workpiece 27 added. With the gripping device 8th So you can record and add individual workpiece parts one after the other.

11
Trägercarrier
22
Schenkelleg
33
Schenkelleg
44
Lagercamp
55
Lagercamp
66
Haltevorrichtungholder
77
Spannvorrichtungjig
88th
Greifvorrichtunggripping device
99
Brückebridge
1010
Brückebridge
1111
Säulepillar
1212
Gehäusecasing
1313
Schwenkachse swivel axis
1414
dritter Ringmotorthird Insert engine
14'14 '
vierter Ringmotorfourth Insert engine
1515
Rotorrotor
1616
Statorstator
1717
Gewindespindelscrew
1818
Muttergewindenut thread
1919
Nutbuchsegrooved bush
2020
erster Ringmotorfirst Insert engine
20'20 '
zweiter Ringmotorsecond Insert engine
2121
Gehäuseteilhousing part
2222
Statorstator
2323
Rotorrotor
2424
Motorsspindelmotor spindle
2525
Greifelementgripping element
2626
Greifelementgripping element
2727
Werkstückworkpiece
2828
Werkstückworkpiece
2929
Spindellagerspindle bearings
3030
Spindelgehäusespindle housing
3131
Anschlägeattacks
3232
Federnfeathers
3333
Rotorrotor
3434
Statorstator
3535
Spannelementclamping element
3636
Statorstator
3737
Rotorrotor
3838
Antriebswelledrive shaft
3939
Gleitsteinslide
4040
Führungsnutguide
4141
Flanschflange
4242
Planflächeplane surface
4343
Rotationsachseaxis of rotation
4444
Symmetrieachseaxis of symmetry

Claims (9)

Haltevorrichtung (6) zum Greifen, Fügen und Spannen von jeweils aus mindestens zwei Einzelteilen bestehenden Werkstücken (27, 28) mit einer Greifvorrichtung (8) und einer Spannvorrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass Greifelemente (25, 26) zwischen den Spannelementen (35) der Spannvorrichtung (7) angeordnet sind und dass die Greif- (8) und die Spannvorrichtung (7) relativ zueinander beweglich wahlweise in eine Ladestellung und eine Spannstellung bringbar sind.Holding device ( 6 ) for gripping, joining and clamping of each consisting of at least two individual parts workpieces ( 27 . 28 ) with a gripping device ( 8th ) and a tensioning device ( 7 ), characterized in that gripping elements ( 25 . 26 ) between the clamping elements ( 35 ) of the tensioning device ( 7 ) and that the gripping ( 8th ) and the tensioning device ( 7 ) movable relative to each other either in a loading position and a Clamping position can be brought. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifelemente (25, 26) um eine Rotationsachse (43) dreh- und antreibbar gelagert sind.Holding device according to claim 1, characterized in that the gripping elements ( 25 . 26 ) about a rotation axis ( 43 ) are mounted rotatably and drivable. Haltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifelemente (25, 26) an einer Motorspindel (24) angeordnet sind.Holding device according to claim 2, characterized in that the gripping elements ( 25 . 26 ) on a motor spindle ( 24 ) are arranged. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Greif- und Spannelemente (25, 26, 35) jeweils um eine Schwenkachse (13) drehbar gelagert sind.Holding device according to claim 1, characterized in that the gripping and clamping elements ( 25 . 26 . 35 ) each about a pivot axis ( 13 ) are rotatably mounted. Haltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Greif- und Spannelemente (25, 26, 35) sowohl gemeinsam als auch relativ zueinander um die Schwenkachse (13) drehbar angeordnet sind.Holding device according to claim 4, characterized in that the gripping and clamping elements ( 25 . 26 . 35 ) both together and relative to each other about the pivot axis ( 13 ) are rotatably arranged. Haltevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Greifelemente (25, 26) mindestens zwei jeweils wahlweise betätigbare Greifer vorgesehen sind.Holding device according to claim 5, characterized in that as gripping elements ( 25 . 26 ) At least two each selectively operable gripper are provided. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (35) in einem Rahmen angeordnet sind.Holding device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the clamping elements ( 35 ) are arranged in a frame. Haltevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schwenkbewegungen der Greif- und Spannelemente (25, 26, 35) um die Schwenkachse (13) jeweils Ringmotoren (14, 14') vorgesehen sind.Holding device according to claim 5, characterized in that for the pivoting movements of the gripping and clamping elements ( 25 . 26 . 35 ) about the pivot axis ( 13 ) each ring motors ( 14 . 14 ' ) are provided. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Spannvorrichtung (7) zum Spannen der Werkstücke eine Gewindespindel (17) vorgesehen ist.Holding device according to claim 1, characterized in that in the clamping device ( 7 ) for clamping the workpieces a threaded spindle ( 17 ) is provided.
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