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TECHNISCHES SACHGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Biegegerät, aufweisend
eine automatische Biegepresse, umfassend ein Paar Biegewerkzeuge,
die miteinander zusammenwirken, und einen automatischen Manipulator,
der einen Kopf, bewegbar in einem Arbeitsraum und mit einem Werkzeughalterelement
versehen, vorgesehen dazu, mindestens zwei Aufnahmeelemente unabhängig voneinander
aufzunehmen, umfasst, wobei der Kopf um eine erste Achse drehbar
ist.
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HINTERGRUND
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In
einem herkömmlichen
Biegegerät
dieses Typs ist der Manipulator zum Zuführen von Teilen eines Metallblechs
zu der Biegepresse, zum Halten und Bewegen der Teile während der
Biegezyklen und zum Freigeben der Teile an dem Ende der Biegezyklen,
programmiert. Der Biegezyklus eines Teils des Metallblechs weist
allgemein den Schritt eines Aufnehmens der einzelnen Platten von
einem Paket, in dem die Platten vertikal gestapelt sind, auf. In
der großen
Mehrzahl von Fällen
wird ein Aufnahmeelement mit ansaugenden Saugteilen zum Ausführen dieses
Vorgangs verwendet. Irgendein anderer Tip eines Aufnahmeelements
würde die
Aufnahme eines Blechs von einem Paket extrem komplexer gestalten. Die
Aufnahmeelemente mit ansaugenden Saugteilen sind oftmals nicht zum
Halten der Platten während der
Biegezyklen geeignet, insbesondere dann, wenn die Teile klein sind,
wenn sie durch das Aufnahmeelement entlang einer Kante gehalten
werden müssen oder
wenn die Elastizität
der Saugteile ein Erreichen der erwünschten Präzision einer Positionierung
des Teils verhindern würde.
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Aus
diesem Grund sind Manipulatoren für ein automatisches Biegegerät, die einen
Kopf haben, versehen mit zwei unabhängigen Aufnahmeelementen, gebildet
zum Beispiel durch ein Aufnahmeelement mit ansaugenden Saugteilen
und durch einen Greifer, bereits hergestellt worden. Eines der Probleme,
das dann entstehen kann, wenn zwei oder mehr Aufnahmeelemente, angeordnet
an demselben Kopf, verwendet werden, ist das Risiko, dass solche
Aufnahmeelemente miteinander oder mit anderen Teilen des Manipulators
oder der Biegepresse während
des Vorgangs in Wechselwirkung treten können.
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Weiterhin
weisen bekannte Manipulatoren dieses Typs einen ersten Motor, der
dazu vorgesehen ist, die Drehung des Kopfs zu steuern, und einen zweiten
Motor, der dazu vorgesehen ist, die Drehung des Werkzeughalters
zu steuern, auf. Diese Lösung ermöglicht nicht,
maximal Vorteil von der verfügbaren Kapazität der Motoren
Gebrauch zu machen, insbesondere dann, wenn das Arbeitsprogramm
des Manipulators nicht eine gleichzeitige Verwendung der ersten
und der zweiten Achse vorsieht.
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Die
JP-A-6254627 offenbart ein automatisches Biegegerät, das eine
automatische Presse aufweist, die ein Paar von Biegewerkzeugen besitzt, die
miteinander zusammenarbeiten, und einen automatischen Manipulator,
umfassend einen Kopf, bewegbar in einem Arbeitsbereich und mit einem
Werkzeughalterelement versehen, vorgesehen dazu, zwei Aufnahmeelemente
unabhängig
voneinander aufzunehmen, wodurch der Biegekopf um eine erste Achse
drehbar ist, aufweist.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Biegegerät des Typs,
wie er zu Beginn der Beschreibung definiert ist, zu schaffen, der
einen einfachen und kompakten Aufbau besitzt, der die maximale Bewegungsfreiheit
beibehält
und der eine Wechselwirkung mit den Aufnahmeelementen vermeidet.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Manipulator
des Typs zu schaffen, der vorstehend spezifiziert ist, der ermöglicht,
in der bestmöglichen
Art und Weise die Kapazität
der Motoren auszunutzen, und der, in denselben anderen Zuständen verbleibend,
die Benutzung von kleineren und kostengünstigeren Motoren ermöglicht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe durch ein automatisches Biegegerät gelöst, das
aufweist: eine automatische Biegepresse, umfassend ein Paar Biegewerkzeuge,
die miteinander zusammenwirken, und einen automatischen Manipulator,
der einen Kopf, bewegbar in einem Arbeitsraum und mit einem Werkzeughalterelement
versehen, vorgesehen dazu, mindestens zwei Aufnahmeelemente unabhängig voneinander
aufzunehmen, umfasst, wobei der Kopf um eine erste Achse drehbar
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeughaiterelement mit
zwei Werkzeugbefestigungssitzen, angeordnet an gegenüberliegenden
Seiten der ersten Achse und um eine gemeinsame, zweite Achse, orthogonal
zu der ersten Achse, drehbar, versehen ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNG
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Bevorzugte
Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im
Rahmen der detaillierten Beschreibung, die folgt, ersichtlich werden, die
nur anhand eines Beispiels, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
vorgenommen wird, in denen:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines automatischen Manipulators, der
dazu vorgesehen ist, in einem Biegegerät gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet zu werden;
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2 bis 5 zeigen
perspektivische Ansichten, die unterschiedliche Betriebszustände des Manipulators
der 1 darstellen;
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6 und 7 zeigen
perspektivische Ansichten, die ein Biegegerät gemäß der Erfindung darstellen,
das einen Biegevorgang an einem Teil eines Metallblechs ausführt;
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8 und 9 zeigen
perspektivische Ansichten, die das Biegegerät gemäßder Erfindung während Aufnahme-
und Freigabevorgängen
von Teilen des Metallblechs darstellen;
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10 zeigt
einen Teilquerschnitt in einem größeren Maßstab, vorgenommen entlang
der Linie X-X der 1;
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11 stellt
in einem größeren Maßstab den Teil,
der mit dem Pfeil XI in 10 bezeichnet
ist, dar;
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12 zeigt
eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang der Linie XII-XII der 11;
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13 zeigt
einen Querschnitt ähnlich
zu 12, den Kopf, versehen mit zwei Werkzeugen, darstellend;
und
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14 zeigt
ein Diagramm, das das Arbeitsprinzip des Kopfs gemäß der Erfindung
darstellt.
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BESTER MODUS
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 einen Manipulator, der dazu vorgesehen
ist, in einem Biegegerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet zu werden, mit einem ersten Arm 12,
drehbar befestigt an einer Basis 14 um eine horizontale
Achse 16 herum. Ein zweiter Arm 18 ist drehbar
durch den ersten Arm 12 um eine zweite Achse 20,
parallel zu der ersten Achse 16, getragen. Der zweite Arm 18 weist
einen Basisbereich 22 und einen gabelförmigen Arm 24 auf.
Der Basisbereich 22 ist mit dem Arm 12 für eine Drehung
um die Achse 20 verbunden, wogegen der gabelförmige Arm 24 drehbar
an dem Basisbereich 22 um eine Achse 25, orthogonal
zu der zweiten Achse 20, befestigt ist. Ein Kopf 26 ist
drehbar an dem Ende des gabelförmigen
Arms 24, um eine Achse 28 orthogonal zu der Achse 25,
befestigt. Der Manipulator 10 weist nummerisch gesteuerte Motoren
(nicht dargestellt) zum Steuern der Drehungen der einzelnen Elemente
um die Achsen 16, 20, 25 und 28 auf,
so dass der Kopf 26 in irgendeinem Punkt und mit irgendeiner
Orientierung in einem vorbestimmten Arbeitsraum positioniert werden
kann. Der Kopf 26 trägt
einen Werkzeughalter 29, der zwei Befestigungssitze 30,
diametral gegenüberliegend zueinander,
besitzt, wobei nur einer davon in 1 sichtbar
ist. Wie in den 2 und 3 dargestellt ist,
sind die Befestigungssitze 30 des Kopfs 26 so
angepasst, um jeweilige Aufnahmeelemente 32, 34 aufzunehmen.
In dem Beispiel, das in den Figuren dargestellt ist, ist das Aufnahmeelement 32 durch
einen Greifer gebildet, und das Aufnahmeelement 34 ist durch
eine Aufnahmevorrichtung mit ansaugenden Saugteilen gebildet.
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Wie
in den 6 und 7 dargestellt ist, stören, aufgrund
der Tatsache, dass die Aufnahmeelemente 32, 34 in
diametral gegenüberliegenden
Positionen angeordnet sind, sie sich nicht gegenseitig während des
Betriebs. Zusätzlich
vermeidet die Form des gabelförmigen
Arms 24 des Arms 18, dass das Aufnahmeelement,
das sich in einer nicht arbeitenden Position befindet, mit dem Arm 18 in
Wechselwirkung tritt. Der Werkzeughalter 29 ist mit dem
Kopf 26 für
eine Drehung um eine Achse 36 (1) orthogonal
zu der Drehachse 28 des Kopfs 26 verbunden. Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines Mechanismus zum Steuern der Drehung sowohl des Kopfes 26 als
auch des Werkzeughalters 29 ist im Detail in der gleichzeitigen
Patentanmeldung desselben Anmelders mit dem Titel „A manipulator
having a head including an epicycloidal gearing" offenbart. Während des Betriebs sind die
Aufnahmeelemente 32, 34 an dem Werkzeughalter 29 befestigt
und drehen sich zusammen um die Achse 36. Rohre zum Zuführen von unter
Druck gesetztem Fluid zu dem Greifer 32 und zu dem Aufnahmeelement 34 sind
auch in dem Kopf 26 angeordnet: Per se bekannte Mittel,
basierend auf dem Venturi-Prinzip, sind an dem Aufnahmeelement des
Saugteils vorgesehen, wobei solche Einrichtungen den Druck des Fluids
zum Erreichen einer Vertiefung, die den Haltezustand der Saugteile
definiert, verwenden.
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Die
Aufnahmeelemente 32, 34 können durch den Kopf 26 entfernt
werden, um durch Aufnahmeelemente eines unterschiedlichen Typs ersetzt
zu werden. Zum Beispiel stellt 4 den Fall
dar, bei dem der Kopf 26 einen Aufnahmerahmen 38 trägt, der
so angeordnet ist, um einen Teil des Metallblechs 40 entlang
einer Ebene parallel zu der Drehachse 36 aufzunehmen. 5 stellt
den Fall dar, in dem der Kopf 26 einen Saugteil-Aufnahmerahmen 42 trägt, der
ein Teil eines Metallblechs 44 entlang einer Ebene orthogonal
zu der Achse 36 aufnimmt.
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Die 6 bis 9 stellen
ein integriertes Biegegerät
dar, das den zuvor offenbarten Manipulator 10 und eine
automatische Biegepresse 46, versehen mit den gemeinsam
zusammenarbeitenden Biegewerkzeugen 48, 50, umfasst.
Die Basis 14 des Manipulators 10 ist gleitend
entlang von Führungen 52, getragen
durch einen Träger 54 und
sich parallel zu der Biegeebene, definiert durch die Werkzeuge 48, 50,
erstreckend, befestigt.
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Wie
in 9 dargestellt ist, kann der Manipulator 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung die Saugteil-Aufnahmeelemente 34 zum Aufnehmen
eines Blechs 56 von einem Paket 58 verwenden.
Das Saugteil-Aufnahmeelement 34 kann auch verwendet werden,
um das Teil des Metallblechs 56 zu der Biegepresse 46 zu
bringen, wie dies in 7 dargestellt ist. Während eines
Biegezyklus an einem Teil 56 kann der Manipulator 10 das
Aufnahmeelement ändern,
das das Teil 56 hält.
Zur Verwendung des Greifers 32 als Ersatz des Saugteil-Aufnahmeelements 34 wird
das Teil des Metallblechs 46 kurzzeitig zwischen den Biegewerkzeugen 48, 50 der
Biegepresse 46 gehalten. Während das Teil durch die Biegewerkzeuge
gehalten ist, wird das Saugteil-Aufnahmeelement 34 deaktiviert,
der Kopf 36 wird um die Achse 28 gedreht, um ihn
in eine Aufnahmeposition des Greifers 32 zu bringen, und
dann wird das Teil 56 durch den Greifer 32 erfasst.
Derselbe Vorgang wird dann verwendet, wenn es notwendig ist, die
Position des Teils, das gebogen werden soll, in Bezug auf die Aufnahmeelemente
zu ändern. 6 stellt
einen Betriebszustand des Biegegeräts dar, in dem das Teil des
Metallblechs 56 durch den Greifer 32 gehalten ist.
Der Greifer 32 kann auch zum Freigeben des Teils des Metallblechs 56 an
dem Ende des Biegezyklus in der Aufbewahrungsvorrichtung 60 verwendet
werden, wie dies schematisch in 8 dargestellt
ist.
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Unter
Bezugnahme nun auf die 10 ~ 14 wird
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung nachfolgend beschrieben.
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Der
Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Art und Weise,
in der die Bewegung des Kopfs 26 um die erste Achse 28 und
die Bewegung des Werkzeughalters 29 um die Achse 36 gesteuert
werden.
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Wie 10 zeigt,
besitzt der gabelförmige Arm
(gabelförmiger
Bereich) 24 die Basis 14, in der zwei elektrische
Motoren 126', 126" untergebracht sind.
Die Motoren 126', 126" treiben jeweilige
verzahnte Riemen 128', 128" an, die sich
innerhalb jeweiliger Verzweigungen 130', 130" des Arms 24 erstrecken.
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Wie
die 11 und 12 zeigen,
arbeiten die verzahnten Riemen 128', 128" mit jeweiligen Riemenscheiben 132', 132", befestigt
an Antriebselementen 134', 134" der jeweiligen
Untersetzungseinheiten 136', 136", zusammen.
Die Untersetzungseinheiten 136', 136" sind normale, kommerziell erhältliche
Untersetzungsgetriebe für
Industrieroboter. Das äußere Gehäuse der
Untersetzungseinheiten 136', 136" ist an den
Enden der zwei Verzweigungen 130', 130" des gabelförmigen Arms 24 befestigt.
Die Untersetzungseinheiten 136', 136" besitzen jeweilige Abtriebselemente 140', 140", die um die
Achse 28 drehbar sind und durch Lager (nicht dargestellt),
platziert innerhalb der Untersetzungseinheiten 136', 136", getragen sind.
Die Abtriebselemente 140', 140" sind an Kegelrädern 142', 142", beide koaxial zu
der Achse 28 und dort herum drehbar, befestigt.
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Wie
weiterhin die 11 und 12 zeigen, weist
der Kopf einen zentralen Körper 112a auf,
an dem ein Paar Wellen 112b' und 112b" befestigt ist, wobei
die Wellen koaxial zu der Achse 28 verlaufen. Der Kopf
wird für
eine Drehung um die Achse 28 durch ein Paar Rollenlager 144', 144", angeordnet
innerhalb der Kegelräder 142', 142", getragen.
Der zentrale Teil 112a des Kopfs ist hohl und trägt innen den
Werkzeughalter 29, der durch eine Welle 29, versehen
an beiden Enden mit Flanschen 116b und 116c (12),
gebildet ist. Der Flansch 116b ist integral mit der Welle 116a ausgebildet,
wogegen der Flansch 116c an der Welle 116a mittels
einer Schraubverbindung befestigt ist. Ein Planetenzahnrad 146,
das in beide Kegelzahnräder 142', 142" eingreift,
ist an dem Flansch 116b befestigt. Der Werkzeughalter 29 ist
in Bezug auf den Kopf 26 um die Achse 36 drehbar
und ist durch ein Paar Lager 148', 148" getragen. Das Lager 148' ist zwischen
dem zentralen Bereich 112a und dem Flansch 116c angeordnet,
wogegen das Lager 148" zwischen
dem zentralen Bereich 112a und dem Planetenzahnrad 146 platziert
ist. Die Welle 116a besitzt an ihren Enden Sitze 150', 150", in denen jeweilige
Befestigungsbereiche eines Paars von Werkzeugen, bezeichnet mit 152 und 154 in 13,
so vorgesehen sind, um eingesetzt und verriegelt zu werden. Indem
Beispiel, das in 13 dargestellt ist, ist das
Werkzeug 152 durch ein Saugteil-Aufnahmeelement gebildet
und das Werkzeug 154 ist durch einen Greifer gebildet.
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Der
Werkzeughalter 29 besitzt an seinen gegenüberliegenden
Enden Stifte 156', 156", die für eine winkelmäßige Positionierung
der Werkzeuge 152, 154 und zum drehbaren Verbinden
der Werkzeuge mit dem Werkzeughalter 29 dienen. Die Kopf-Werkzeughalter-Anordnung,
dargestellt in den Figuren, ist auch mit Einrichtungen zum Zuführen von Druckfluid
zu den verbindenden Sitzen 150', 150" des Werkzeughalters 29 versehen.
Wie insbesondere in 12 dargestellt ist, weisen solche
Einrichtungen ein Paar von sich drehenden, pneumatischen Verteilern 158', 158" auf, die Verteilerelemente 160', 160", befestigt
an den Armen 24, mit jeweiligen Rohren 162', 162" verbinden,
die sich innerhalb der Wellen 112b' und 112b" des Kopfs 26 erstrecken.
Die Rohre 162', 162" sind mit einem
zweiten, sich drehenden, pneumatischen Verteiler 164, platziert
zwischen dem zentralen Teil 112a des Kopfs 26 in
der Welle 116a des Werkzeughalters 29, verbunden.
Die sich drehenden Verteiler 158', 158" und 164 sind, in einer
per se bekannten Art und Weise, durch eine Mehrzahl von ringförmigen Nuten,
isoliert gegeneinander durch O-Ringe,
gebildet. Die Rohre 166', 166" sind innerhalb
der Welle 116a gebildet und führen Druckfluid zu den Werkzeugen 152 und 154 zu.
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14 stellt
schematisch das Arbeitsprinzip dar, auf dem die vorliegende Erfindung
basiert. Die zwei Kegelzahnräder 142', 142" werden drehend durch
jeweilige Motoren unabhängig
voneinander angetrieben. Diese zwei Kegelzahnräder bilden die Antriebselemente
eines epizykloiden Getriebes, in dem der Kopf 26 den Planetenträger bildet.
Das Planetenzahnrad 146 greift in beide Antriebszahnräder 142' und 142" ein und ist
für eine
Drehung mit der Welle 29, den Werkzeughalter bildend, verbunden.
Anhand des Diagramms der 14 wird
ersichtlich werden, dass dann, wenn die zwei Antriebszahnräder 142', 142" in entgegengesetzten
Richtungen und mit derselben Geschwindigkeit drehen, der Kopf 26 stationär verbleibt,
wogegen sich der Werkzeughalter 29 um die Achse 36 dreht.
Im Gegensatz dazu drehen sich, wenn sich die Zahnräder 142' und 142" in derselben
Richtung mit derselben Geschwindigkeit drehen, das Zahnrad 146 und
der Werkzeughalter 29 nicht um die Achse 36, und
der Kopf 26 dreht sich um die Achse 28. Wenn die
zwei Zahnräder 142', 142" in einer Drehung
mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben werden, werden
eine Drehung des Kopfs 26 um die Achse 28 und
eine gleichzeitige Drehung des Werkzeughalters 29 um die
Achse 36 erhalten. Deshalb kann an jeder Achse 28 oder 36 eine Energie
gleich zu der Summe der Energien der zwei Motoren 126', 126" konzentriert
werden, wenn die zwei Achsen singulär angetrieben werden. Wenn die zwei
Achsen 28 und 36 zu derselben Zeit angetrieben
werden, wird die gesamte Energie proportional zu der Geschwindigkeit
einer Drehung der Achsen aufgeteilt werden.
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Natürlich kann,
während
das Prinzip der Erfindung dasselbe bleibt, das Detail des Aufbaus
und der Ausführungsform
weit in Bezug auf dasjenige, was beschrieben und dargestellt worden
ist, variieren, ohne dadurch den Schutzumfang der Erfindung, wie
er durch die Ansprüche,
die folgen, definiert ist, zu verlassen.