DE3839912A1

DE3839912A1 - Machine for assembling prismatic and rotational bodies and subassemblies

Info

Publication number: DE3839912A1
Application number: DE19883839912
Authority: DE
Inventors: Willi Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-26
Filing date: 1988-11-26
Publication date: 1990-05-31

Abstract

The invention relates to an assembly machine as a three-dimensional production system, with a horizontally pivotable implement carrier traversable in two to three axes and also a work carrier which is vertically pivotable and horizontally displaceable towards the implement carrier such that the arrangement of the axes guarantees spatial accessibility at high rigidity and the axes are driven in an adjustable manner free of play and are numerically controlled. The implement carrier has two implement mountings for tools and grippers, which have quick-change systems, and assembly parts can also be fed through their axis. The work carrier has a favourable position for automatic pallet feeding, and the machines can be interlinked. The machine is especially suitable for the joining of mating parts due to a rigidity which lies between that of robots and that of machine tools as well as for the processing of corrections to the actual position value in order to dispense with expensive aids for compensating for alignment errors. <IMAGE>

Description

Maschine zum Montieren von prismatischen und rotatorischen Körpern oder Baugruppen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.Machine for mounting prismatic and rotary Bodies or assemblies according to the preamble of claim 1.

Maschinen zum Montieren sind bekannt als Montagevorrichtungen, Montageautomaten, Montagewerkzeuge die meist für einen bestimmten Zweck und Arbeitsgang eingesetzt werden, den sie zwar optimal erfüllen, aber bei Aufgabenänderungen unflexibel sind. Die Anwendung der CNC- Technik ist bisher nur zögerlich zu verzeichnen. Desweiteren werden Roboter als Montageroboter verwendet, die zwar flexibel sind, aber bedingt durch ihren Aufbau und Arbeitsraum Nachteile in der bei Fügearbeiten notwendigen Steifigkeit haben.Assembly machines are known as Assembly devices, assembly machines, assembly tools mostly used for a specific purpose and work process that they fulfill optimally, but at Task changes are inflexible. The application of the CNC Technology has so far been slow to record. Furthermore robots are used as assembly robots, which are flexible are, but due to their structure and work space Disadvantages in the rigidity required for joining work to have.

Flexible Montagemaschinen müssen auch paßgenaue Montage- und Fügevorgänge mit Kraftbedarf ohne besondere Hilfsmittel ermöglichen. Roboter benötigen hierzu Fügehilfsmittel, sie dienen dann nur zum Teilehandling. Die Achsenanordnung soll auch so sein, daß Werkstücke möglichst in einer Aufspannung montiert werden können. Eine Lösung zum Montieren von Stiften ist bekannt, die DE 25 56 098 C2 zeigt welch hoher Aufwand steuerungsseitig notwendig sein kann. DE 28 07 573 C2 zeigt eine Vorrichtung zum Einbringen von Stiften als Beispiel einer Einzweckvorrichtung. DE 26 52 566 C2 zeigt eine Verkettung von Montagestationen, die ein flexibles Fertigungssystem besser löst. Eine wenig steife Lösung wird als "Sphärischer Roboter" aus Japan in Industrieanzeiger 55/56/1988 Seite 15 beschrieben.Flexible assembly machines must also fit and assemble precisely Joining processes with power requirements without special aids enable. Robots need joining aids for this, they then only serve for parts handling. The axis arrangement should also be such that workpieces are set up as possible can be assembled. A solution for mounting pens is known, DE 25 56 098 C2 shows what a high effort may be necessary on the control side. DE 28 07 573 C2 shows one Device for inserting pens as an example Single-purpose device. DE 26 52 566 C2 shows a concatenation of Assembly stations that make a flexible manufacturing system better solves. A little stiff solution is called "spherical Robot "from Japan in Industrieanzeiger 55/56/1988 page 15 described.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine zum Montieren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der die Anordnung der Achsen, deren Steifigkeit und Ansteuerung optimale flexible Einsätze ermöglicht, um die Lücke zwischen Montagevorrichtungen und Roboter helfen zu schließen.The object of the invention is a machine for assembly to create according to the preamble of claim 1, in which the Arrangement of the axes, their rigidity and control allows optimal flexible inserts to fill the gap between assembly devices and robots help too shut down.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed according to the characteristic part of the Claim 1 solved.

Hierdurch ergibt sich eine den gesamten Erfordernissen der Montage abgestimmte Lösung zum Aufnehmen der Werkstücke und Werkzeuge sowie zum Zuführen der Montageteile. Es sind fünf Seiten eines prismatischen Körpers ohne Umspannen zugänglich. Besonders sind sehr schnell für rotationssymmetrische Körper Teilkreispositionen positioniert. Einsatzbeispiele sind: Baugruppen für Getriebe, Achsen, Radsätze, Schwerarmaturen, Ventile, Schieber, Pumpen, Motore an denen geschraubt, gefügt, gesichert, genietet, geklebt und gemessen wird. Ist-Positionenaufnahme mit Meßtastern und automatischer Korrektur der Achspositionen bei Fügevorgängen erspart aufwendige Vorrichtungen als fluchtausgleichende Werkzeughalter. Die Maschine kann zur spangebenden Feinbearbeitung, ergänzend zur Montage, auch eingesetzt werden.This results in a the entire requirements of Assembly-coordinated solution for holding the workpieces and tools as well as for feeding the assembly parts. There are five sides of a prismatic body without reclamping accessible. Are especially quick for rotationally symmetrical body positioned pitch circle positions. Examples of use are: assemblies for gears, axles, Wheel sets, heavy fittings, valves, slides, pumps, motors to which are screwed, joined, secured, riveted, glued and is measured. Actual position recording with probes and automatic correction of the axis positions during joining processes saves complex devices as an escape evacuation device Tool holder. The machine can be used for cutting Finishing, in addition to assembly, can also be used.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are the following Description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below in the Illustrated embodiment shown in more detail explained.

Fig. 1 zeigt eine Maschine zum Montieren in Perspektive. Fig. 1 shows a machine for mounting in perspective.

Fig. 2 zeigt die Maschine von Fig. 1 in der Vorderansicht. Fig. 2 shows the machine of Fig. 1 in front view.

Fig. 3 zeigt die Maschine von Fig. 1 in der Seitenansicht mit Teilschnitt und horizontaler Werkzeugachse mit Schwenkzange. Fig. 3 shows the machine of Fig. 1 in side view with partial section and horizontal tool axis with swiveling pliers.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Geräteträgers mit vertikaler Werkzeugachse mit Zange, Schwenkantrieb für Achse C und Schnellspanner. Fig. 4 shows a view of the tool carrier with a vertical tool axis with pliers, swivel drive for axis C and quick release.

Die dargestellte Maschine zum Montieren umfaßt ein Grundgestell 1, auf dem zwei Lineareinheiten 2 als Achse X horizontal unten und oben aufgebaut sind, längs dieser ein Doppelrahmen-Schlitten 3 als Achse Z vertikal verschiebbar ist und den Geräteträger 4 als Achse A aufnimmt. Als Antrieb horizontal dienen zwei Umlaufspindeln 5 mit Gleichlaufantrieb 6, vertikal eine Umlaufspindel 7 im Doppelrahmen-Schlitten 3. Der Geräteträger 4 bildet, schwenkbar gelagert, die Achse A, diese ist mit einem spieleinstellbaren Schneckentrieb 8 durch den Schwenkpunkt der Achse C angetrieben, der Geräteträger 4 besitzt zwei durchgehende Geräteaufnahmen: Eine für Montagewerkzeuge 9 und eine Aufnahme für Greiferwerkzeuge 11. Die Aufnahmen sind von der Maschinenrückseite mit je einem Schnellspanner 12 ausgerüstet. Bei Ausführung mit Schwenkachse C wird der Geräteträger 4 von einem Schwenkeinsatz 10 mit Umlaufspindelantrieb 24 aufgenommen. Vor dem Grundgestell 1 befindet sich ein Vorsatztisch 13 angeflanscht, auf diesem sind zwei Lineareinheiten 14 aufgebaut, welche den Schlitten 15 als Achse Y horizontal verschiebbar führen. Der Schlitten 15 nimmt den um die Vertikalachse B schwenkbaren Werkstückträger 16 mit Aufnahmeplatte 17 auf die mit Schnellwechselsystem 18 ausgerüstet ist. Der Schlitten 15 hat in Ebene 19 seine Ausgangsposition die für automatischen Werkstückwechsel von vorn 20 oder den Seiten 21, rechts oder links, geeignet ist. Alle Achsen werden mit elektrischen Servoantrieben 22 dynamisch angetrieben, sie besitzen als Wegmeßsysteme Absolutwertgeber 23. The machine shown for mounting comprises a base frame 1 , on which two linear units 2 are constructed horizontally at the bottom and top as axis X , along which a double-frame slide 3 as axis Z is vertically displaceable and receives the implement carrier 4 as axis A. Two revolving spindles 5 with synchronous drive 6 serve as the drive horizontally, one revolving spindle 7 vertically in the double-frame slide 3 . The device carrier 4 forms, pivotably mounted, the axis A , which is driven by a play-adjustable worm gear 8 through the pivot point of the axis C , the device carrier 4 has two continuous device holders: one for assembly tools 9 and one holder for gripper tools 11 . The receptacles are each equipped with a quick release 12 from the rear of the machine. In the version with swivel axis C , the implement carrier 4 is received by a swivel insert 10 with a rotating spindle drive 24 . A front table 13 is flanged in front of the base frame 1 , on which two linear units 14 are built, which guide the slide 15 horizontally as axis Y. The carriage 15 takes the workpiece carrier 16 , which can be pivoted about the vertical axis B, with a receiving plate 17 , which is equipped with a quick-change system 18 . The slide 15 has its starting position in level 19, which is suitable for automatic workpiece change from the front 20 or the sides 21 , right or left. All axes are driven dynamically with electrical servo drives 22 , and they have absolute encoders 23 as position measuring systems.

Eine Mehrachs-CNC-Steuerung 33 ist gut zugängig schwenkbar angeordnet. Als Zuführung und automatische Übernahme und Abgabe der Montageteile und Werkzeuge dient die Ebene 25, sie ist zwischen der Ausgangsposition 19 und dem Grundgestell 1 im Arbeits- und Zugangsraum des Geräteträger 4 günstig angelegt, Sortiermagazine können in dem Zugangsraum auch aufgestellt werden. Mittels Flanschplatten 26 am Grundgestell 1 und dem Vorsatztisch 13 können mehrere Maschinen verbunden oder Zubehör angeflanscht werden. Als mittlerer Arbeitsraum sind 500 mm räumlich vorgesehen, plus 500 mm in Richtung X zum Aufnehmen von Geräten mit dem Geräteträger 4. Eine kleinere oder größere Maschine ist ergänzend zur gewählten Größe denkbar. Als Montagebeispiel ist das Werkstück 27 mit einem Fügeteil 28 wahlweise horizontal oder vertikal zu montieren. Eine Schwenkzange 31 in Aufnahme 11 bringt das zu fügende Teil 28 in Flucht zum horizontalen Werkzeug 29. Oder ein Fügeteil 28 wird vertikal mit Zange 32 gehalten und mit vertikalem Werkzeug 30 montiert.A multi-axis CNC control 33 is pivotally arranged so that it is easily accessible. Level 25 serves as the feed and automatic takeover and delivery of the assembly parts and tools, it is conveniently placed between the starting position 19 and the base frame 1 in the work and access area of the equipment carrier 4 , sorting magazines can also be set up in the access area. Using flange plates 26 on the base frame 1 and the front table 13 , several machines can be connected or accessories can be flanged on. The middle work area is 500 mm, plus 500 mm in the X direction for holding devices with the device holder 4 . A smaller or larger machine is conceivable in addition to the selected size. As a mounting example, the workpiece 27 can be mounted horizontally or vertically with a joining part 28 . A swiveling pliers 31 in the receptacle 11 bring the part 28 to be joined into alignment with the horizontal tool 29 . Or a joining part 28 is held vertically with pliers 32 and mounted with vertical tool 30 .

Claims

1.Machine for assembling prismatic and rotary bodies or assemblies, characterized by a three-dimensional, flexible production system with a horizontally swiveling tool carrier that can be moved in two to three axes, and with a workpiece carrier that can be swiveled vertically and can be moved via guides to the tool carrier, that the arrangement of the axes guarantees spatial accessibility with high rigidity and the axes are driven without play, electromechanically adjustable and numerically controlled.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the device carrier ( 4 ) as axis A two device holders for tools ( 9 ) and grippers ( 11 ), both of which have quick-release clamps ( 12 ) for automatic device holder, and the device holder ( 4 ) 360 Degrees can be swiveled continuously with a resolution of 0.001 degrees.

3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the equipment carrier ( 4 ) in a light metal double frame carriage ( 3 ) is received as the axis Z and is driven vertically by means of a rotating spindle ( 7 ).

4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the double-frame carriage ( 3 ) hanging vertically, above and below by means of a synchronous drive ( 6 ) and two linear units ( 2 ) as axis X is moved horizontally.

5. Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the workpiece carrier ( 16 ) with vertical axis B 360 degrees with a resolution of 0.001 degrees can be pivoted and the receiving plate ( 17 ) optionally has a quick change system ( 18 ) for pallets.

6. Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the workpiece carrier ( 16 ) of a carriage ( 15 ) as axis Y with two linear units ( 14 ) is moved horizontally.

7. Machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the receptacles of the device carrier ( 4 ) and workpiece carrier ( 16 ) have through bores to receive or pass tools and workpieces.

8. Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the workpiece carrier ( 16 ) in the position ( 19 ) has its starting position for automatic workpiece or plate change from the front ( 20 ), from the sides ( 21 ) or from above to ensure with the possibility of daisy chaining several machines in line or in a circle.

9. Machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the guides are roller-free with play and the axes are individually driven by servomotors ( 22 ), have absolute position measuring systems ( 23 ), by a multi-axis CNC control ( 33 ) individually, can be linearly or spatially interpolated and controlled; the axis positions can be changed automatically by means of actual position value correction using 3D probes.

10. Machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that for difficult geometric workpiece shapes, a third driven and controlled pivot axis C with pivot insert ( 10 ) is installed in the double-frame slide ( 3 ) with which the device carrier ( 4 ) in conjunction with the axis A can be positioned in a spatial position, the resolution being that of the other pivot axes.