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Gegenstand des Gebrauchsmusters ist ein Biegewerkzeug zum Anschließen an einen robotermontierten Werkzeugwechsler, das es ermöglicht, dass Biegewerkzeuge verschiedener Arten durch die an denen nachträglich eingerichteten Anschlussstellen sich mit dem am Roboter montierten Werkzeugwechsler einfach und schnell greifen und bewegen lassen.
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Ein essentieller Schritt für die Prozesse der Blechbearbeitung ist das Auswählen von einem Biegeoberwerkzeug und Biegeunterwerkzeug mit geeigneter Konstruktion, sowie das Einfügen und Befestigen in den Werkzeugträger. Es ist zweckmäßig, dass diese Arbeitsgänge in Hochleistungs-Produktionssystemen durch den Einsatz von Robotern durchgeführt werden. Die für den Wechsel von Biegewerkzeugen entwickelte Geräte bei robotisierten Biegemaschinen gewährleisten zurzeit nicht, dass diese für die im Handel erhältlichen Biegewerkzeuge verschiedener Arten und Befestigungsmethoden anwendbar sind. Zwei Drittel aller Biegemaschinen, die weltweit in den Handel gelangen, sind mit US-Typ (Europäischer Standard) Werkzeugsystemen ausgestattet, wobei Roboter nicht einsetzbar sind, und eine ähnliche Situation liegt bei Biegewerkzeugen anderer Typen vor. Demnach ist ein wesentlicher Nutzerkreis von Automatisierung ausgeschlossen.
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Wie aus dem Stand der Technik bekannt, die amerikanische Patentbeschreibung
US 7.632.224 B2 erläutert ein wechselbares Werkzeug, das aus einem mit Aufnahmeteil ausgestatteten Werkzeugkörper besteht, wobei der Aufnahmeteil zu der Befestigung des Werkzeuges in einer Aufnahmevorrichtung dient. Im Werkzeugkörper sind Verbindungselemente vorgesehen, die den Manipulator mit einer nicht-drehenden Verbindung versorgen, die das Werkzeug in den Aufnahmeteil einfügt, beziehungsweise daraus herausnimmt.
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Die Patentschrift
US 6.656.099 B1 beschreibt eine Biegemaschine, die ein Biegewerkzeug, sowie einen Werkzeugwechsler aufweist, wobei der Werkzeugwechsler mit einem aus Zunge und Haken bestehenden Hook vorgesehenen ist. Das Biegewerkzeug ist mit einem Riegelteil komplett mit Befestigungselement ausgerüstet. Die Biegemaschine bildet mit dem unteren und dem oberen Werkzeugträger eine Einheit, die das Bewegen der Biegewerkzeugen durchführen. Der Werkzeugwechsler versetzt die Biegewerkzeuge in die Werkzeugaufnahme.
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Im Handel erhältliche Biegewerkzeuge verschiedener Konstruktionsarten sind unter anderem unter den URL-Adressen https://gordiuszalfa.hu/termek/rolleri-elhajlitoszerszamok/ sowie https://www.toolsystems24.de/en/ dargestellt. Auf diesen Internetseiten ist es zu sehen, dass die Werkzeugkörper keinen Bestandteil für Montage an einen robotisierten Greiferstruktur aufweisen. zeigt so eine bereit bekannte Lösung, wobei der Werkzeugkörper des Biegewerkzeuges 1 mit gegen den Werkzeugträger lehnenden Schulter 1.1, Werkzeug-Haltenut 1.2 und Nut 1.3 für das Niederdrücken des Werkzeuges ausgestattet ist, welche Strukturteile für die Befestigung des Biegewerkzeuges 1 in einem Werkzeugträger notwendig sind.
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Der Nachteil der dargelegten und in der Praxis verwendeten Vorrichtungen liegt darin, dass sie dem Betreiber keine anwendbare Lösung hinsichtlich der Veränderungen an dem unbearbeiteten Biegewerkzeug bieten, damit das Werkzeug sich mithilfe von an einen Roboterarm montierten Werkzeugwechsler sicher greifen und bewegen lassen kann.
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In Hinsicht auf die festgestellten Mängel haben wir uns das Ziel gesetzt, an einem Biegewerkzeug mit aus dem Stand der Technik bekannter Konstruktion nachträglich eine Griffstelle zu einrichten, die es ermöglicht, das Werkzeug mithilfe von einem bekannten, an einem Roboterarm montierten Werkzeugwechsler sicher zu greifen und bewegen.
Ein weiteres Ziel unseres Gebrauchsmusters ist das Konstruieren eines Biegewerkzeuges, an dem die Griffstelle nachträglich kostengünstig eingerichtet werden kann, und die Benutzung und Wartung des Werkzeuges einfach ist.
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Während der Experimente um das Gebrauchsmuster zu erschaffen haben wir erkennt, dass ein Biegewerkzeug sich mithilfe von einem Roboter sicher greifen und robotergesteuert präzise bewegen lässt, wenn in dem Biegewerkzeug eine Öffnung zum Zwecke des Greifens in solcher Weise eingerichtet wird, dass der Werkzeugwechsler-Strukturteil für Greifen an eine Auflagerfläche an dem Werkzeug anlehnen kann, und das Biegewerkzeug mithilfe von einem anderen Werkzeugwechsler-Strukturteil an die Auflagerfläche gedrückt gehalten werden kann.
Für die Experimenten wurde an einen Roboterarm montierbarer Werkzeugwechsler benutzt, dessen Strukturteil für das Festhalten und Loslassen des Biegewerkzeuges ein Klemmschaft ist, der sich mithilfe von Druckluft hin und her bewegen lässt.
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Die festgelegte Aufgabe vor Augen, Gegenstand unseres Gebrauchsmusters ist ein Biegewerkzeug, das sich an einen Roboterarm montierten Werkzeugwechsler sicher anschließen lässt. Der Werkzeugkörper des im Handel erhältlichen, „unbearbeiteten“ Biegewerkzeuges ist mit Schulter, Werkzeug-Haltenut und Nut für das Niederdrücken vorgesehen, zum Zwecke der Befestigung in dem Werkzeugträger. Um an den Werkzeugwechsler anzuschließen, einrichten wir eine Griffstelle an dem Biegewerkzeug, die eine ovale Durchgangsbohrung an dem Werkzeugkörper unter der Schulter des Werkzeuges enthält. Am Werkzeugkörper an der Seite der Werkzeug-Haltenut, in die ovale Durchgangsbohrung hineinreichend ist eine ovale Kavität eingerichtet. Bei in den Werkzeugkörper hineinreichenden Ende der Kavität befindet sich ein Bumper-Rand, der über die ovale Kavität in Richtung der Höhe hinausreicht. Am Werkzeugkörper an der Seite der Nut für das Niederdrücken des Werkzeuges, in die ovale Durchgangsbohrung hineinreichend ist eine konische Kavität mit zylindrischen Endteilen eingerichtet, deren Achslinie den Rand über die obere Kante der ovalen Durchgangsbohrung schneidet.
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Um das Biegewerkzeug aufzunehmen und zu befestigen ist der Werkzeugwechsler mit einem zylindrischen Klemmschaft mit konischem Ende sowie mit einem Greiferschaft ausgerüstet. Am Ende des Greiferschafts ist ein ovaler Halterkopf befestigt, der zu dem Halten des Biegewerkzeuges dient, und der beim Anschließen an den Roboter gegen den Rand der ovalen Kavität des Biegewerkzeuges stößt. Der Klemmschaft lässt sich mithilfe von Druckluft linear hin und her bewegen, damit er aus der Vorrichtung herauskommt beziehungsweise sich zurückzieht. Als der Halterkopf gegen den Rand der ovalen Kavität des Biegewerkzeuges stößt, und der konische Endteil des vorwärtsbewegenden Klemmschafts in die konische Kavität des Biegewerkzeuges drängt, wird die sichere Befestigung des Biegewerkzeuges an den Werkzeugwechsler verwirklicht. In Hinsicht auf den Werkzeugwechsler sind die ovale Durchgangsbohrung, die konische Kavität und die ovale Kavität bei der Griffstelle am Werkzeugkörper des Biegewerkzeuges so konstruiert, dass die Größen und die Anordnung davon zu den treffenden Strukturelementen des Werkzeugwechslers passen.
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Die Ziele der Erfindung können mithilfe von im Schutzanspruch 1. dargestellten Biegewerkzeug erreicht werden, die vorteilhaften Weisen der Verwirklichung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Wir beschreiben unsere Erfindung ausführlich mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen, wobei
- - die Konstruktion eines bekannten Biegewerkzeuges zeigt,
- - die Konstruktion der Griffstelle an dem Biegewerkzeug zeigt,
- - in der die Relation zwischen dem an Roboterarm montierbaren Werkzeugwechsler und dem Biegewerkzeug vor der Befestigung zu sehen ist,
- - in der das Biegewerkzeug dargestellt wird, als es an dem Roboterarm montierbaren Werkzeugwechsler befestigt ist.
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erläutert die Konstruktion eines bereit bekannten Biegewerkzeuges 1, das mit Schulter 1.1, Werkzeug-Haltenut 1.2 und Nut 1.3 für das Niederdrücken des Werkzeuges vorgesehen ist, wobei die oben genannte Strukturteile zu der Lagerung des Biegewerkzeuges 1 in einem Betriebswerkzeughalter und zu dem Einsetzen in den Werkzeugträger einer Biegemaschine dienen. In der Abbildung ist es zu sehen, dass das Biegewerkzeug 1 keine Griffstelle hat, die die sichere Befestigung an einen Werkzeugwechsler ermöglichen könnte.
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zeigt die Anordnung der Griffstelle am Werkzeugkörper aus mehreren Blickwinkeln. Unter der Schulter 1.1 der Biegewerkzeug 1 mit gegebener Breite L, essentiell in dem Mittelbereich des Werkzeugkörpers befindet sich eine ovale Durchgangsbohrung 1.7 mit Achslinie x2, gegebener Breite a1 und Höhe a2. Die Breite a1 und die Höhe a2 sind so zu bestimmen, dass der mit Halterkopf 2.3 vorgesehene Greiferschaft 2.2 des Werkzeugwechslers 2 (siehe ; ) durch die ovale Bohrung 1.7 ungehindert, mit einem Zwischenraum von mindestens 1 mm durchgeführt werden kann.
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Am Werkzeugkörper des Biegewerkzeuges 1, an der Seite der Werkzeug-Haltenut 1.2, ist eine ovale Kavität 1.8 eingerichtet, die in die ovale Durchgangsbohrung 1.7 hineinreicht. Die ovale Kavität 1.8 dient zu der Aufnahme des Halterkopfes 2.3, das an den Greiferschaft 2.2 des Werkzeugwechslers 2 angebaut ist, die Form der Kavität passt zur Form des Halterkopfes 2.3. An in den Werkzeugkörper hineinreichendem Ende der ovalen Kavität 1.8 befindet sich ein Bumper-Rand 1.9, der dazu dient, dass der am Greiferschaft-Ende 2.2 des Werkzeugwechslers 2 angebaute und in die ovale Kavität 1.8 eingeführte Halterkopf 2.3 dagegen stößt. Die Tiefe l2 der ovalen Kavität 1.8 gleicht der Länge des aufgenommenen Halterkopfes 2.3. Die hintere Höhe l3 der Griffstelle des Biegewerkzeuges 1 ist so zu bestimmen, dass die Höhe des über die ovale Durchgangsbohrung 1.7 in Richtung der Höhe hinausreichenden Rands 1.9 mindestens 8 mm ist.
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Am Werkzeugkörper an der Seite der Nut 1.3 für das Niederdrücken des Werkzeuges ist eine konische Kavität 1.4 mit zylindrischen Endteilen 1.5, 1.6, Achslinie x1, Kegelwinkel λ, gegebenen Durchmesser D eingerichtet, die teilweise in die ovale Durchgangsbohrung 1.7 hineinreicht. Die Achslinie x1 der konischen Kavität 1.4 ist parallel zu der Achslinie x2 der ovalen Durchgangsbohrung 1.7, ihre Anordnung ist aber exzentrisch. Die konische Kavität 1.4 dient zu der Aufnahme des Endteiles (siehe ; ) am zylindrischen Klemmschaft 2.1 des Werkzeugwechslers 2, und passt zu der Form davon genau, deshalb gleicht der Kegelwinkel λ der Kavität dem Kegelwinkel des Endteiles am Klemmschaft 2.1, der Durchmesser D der Kavität soll aber mindestens um 1 mm größer als der Durchmesser des Endteiles am Klemmschaft 2.1 sein. Die vordere Höhe l1 der Griffstelle des Biegewerkzeuges 1 ist in Hinsicht darauf zu bestimmen, dass die Achslinie x1 der konischen Kavität 1.4 den Rand 1.9 mindestens 3 mm über die obere Kante der ovalen Durchgangsbohrung 1.7 schneiden soll, um zu versichern, dass in die konische Kavität 1.4 hineingedrückter Klemmschaft 2.1 den am Greiferschaft 2.2 angebauten Halterkopf 2.3 gegen den Rand 1.9 andrückt.
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zeigt den Werkzeugwechsler 2 und das Biegewerkzeug 1, vor ihrem Anschließen. Das Biegewerkzeug 1 ist auf einen Werkzeugträger 3 aufgehängt und mithilfe von einem niederdrückenden Teil 4 befestigt. Der Klemmschaft 2.1 mit konischem Ende ist in dem Werkzeugwechsler 2 eingezogen, der Greiferschaft 2.2 reicht aus dem Werkzeugwechsler 2 hin, und der Endteil davon ist ins Biegewerkzeug 1 eingeführt. Am Endteil des Greiferschafts 2.2 ist mit einer Senkkopfschraube 2.4 ein Halterkopf 2.3 befestigt, der so positioniert ist, dass er gegen den Rand 1.9 der ovalen Kavität 1.8 des Biegewerkzeuges 1 stößt (siehe ).
zeigt den Werkzeugwechsler 2 und das Biegewerkzeug 1, wobei das Werkzeug in anschließend befestigten Zustand dargestellt ist. Die in den Werkzeugwechsler 2 eingeführte Druckluft stößt den Klemmschaft 2.1 aus der Vorrichtung, und drängt ihn eng passend in die konische Kavität 1.4 des Biegewerkzeuges 1 (siehe ), wodurch das Biegewerkzeug 1 stabil, durch zweiseitigen Druck an dem Werkzeugwechsler 2 befestigt ist.
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Bei Werkzeugwechsel an der Biegemaschine, um das Biegewerkzeug 1 robotisch zu bewegen soll der Werkzeugwechsler 2 an den Roboterarm montiert werden. Der mit dem Halterkopf 2.3 ausgestattete Greiferschaft 2.2 des Werkzeugwechslers 2 soll in die ovale Durchgangsbohrung 1.7 des Biegewerkzeuges 1 eingeführt werden, durch die Konstruktion der Bohrung ist die Führung des Greiferschafts 2.2 gewährleistet. Danach soll der Halterkopf 2.3 in die ovale Kavität 1.8 des Biegewerkzeuges 1 eingesetzt, und gegen dem als Auflagerfläche dienenden Rand 1.9 gestoßen werden. Dann soll der Klemmschaft 2.1 mit konischem Ende mithilfe von der pneumatischen Vorrichtung des Werkzeugwechslers 2 eng passend in die konische Kavität 1.4 des Biegewerkzeuges 1 hineingedrückt werden, und das Biegewerkzeug 1 an den gegen den Rand 1.9 gestoßenen Halterkopf 2.3 festgemacht werden. Nun hält der Werkzeugwechsler 2 das Biegewerkzeug 1 fest.
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Danach kann das Biegewerkzeug 1 durch Robotersteuerung des Werkzeugwechslers 2 von dem Werkzeugträger 3 abgehoben, und in die Werkzeugaufnahme der Biegemaschine versetzt werden, so dass der Roboter die Werkzeug-Haltenut 1.2 des Biegewerkzeuges 1 in die Werkzeugaufnahme positioniert. Nachdem das Biegewerkzeug 1 in der Werkzeugaufnahme festgehalten wurde, soll der Klemmschaft 2.1 des Werkzeugwechslers 2 mithilfe von Druckluft zurückgezogen werden, weiterhin soll der Halterkopf 2.3 aus der ovalen Kavität 1.8 des Biegewerkzeuges 1 nach außen bewegt werden, und damit der Greiferschaft 2.2 aus dem Biegewerkzeug 1 ausgezogen werden.
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Der Vorteil unseres Gebrauchsmusters liegt darin, dass es an im Handel erhältlichen, „unbearbeiteten“ Biegewerkzeug eine Griffstelle bietet, die es ermöglicht, das Werkzeug mithilfe von einem an Roboterarm montierten, mit einem festsitzenden Greiferschaft und linear bewegbaren Klemmschaft vorgesehenen Werkzeugwechsler sicher zu greifen und bewegen. Die Griffstelle lässt sich an dem Biegewerkzeug kostengünstig, nachträglich einrichten, die Benutzung und Wartung des Werkzeuges ist einfach.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Biegewerkzeug
- 1.1
- Schulter
- 1.2
- Werkzeug-Haltenut
- 1.3
- Nut für Niederdrücken
- 1.4
- konische Kavität
- 1.5
- zylindrischer Endteil
- 1.6
- zylindrischer Endteil
- 1.7
- ovale Durchgangsbohrung
- 1.8
- ovale Kavität
- 1.9
- Rand
- 2
- Werkzeugwechsler
- 2.1
- Klemmschaft
- 2.2
- Greiferschaft
- 2.3
- Halterkopf
- 2.4
- Schraube
- 3
- Werkzeugträger
- 4
- Teil für das Niederdrücken des Werkzeuges
- λ
- Kegelwinkel
- a1, b
- Breite
- a2
- Höhe
- I1, I3
- Höhe
- I2
- Tiefe
- D
- Durchmesser
- L
- Breite
- x1, x2
- Achslinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7632224 B2 [0003]
- US 6656099 B1 [0004]
