DE8809972U1 - Vorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks - Google Patents

Description

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O 3. AIiG. 1988

H. Frank, Tannenstraße 4, 5902 Netphen 3 Vorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks in unterschiedliche arbeitsgerechte Positionen mit einer das Werkstück aufnehmenden Planscheibe, wobei diese mittels einer Drehantriebseinheit um eine erste iS Achse in Drehbewegung antreibbar, sowie fallweise mittels ' einer Kippantriebseinheit um eine zweite Achse kippbar und fallweise zusätzlich mittels einer Schwenkantriebseinheit um eine dritte Achse schwenkbar sowie die Planscheibe mit Mitteln zum Aufspannen des Werkstücks und mit einer Welle ausgestattet und jede Antriebseinheit eine funktionell selbständige modulare Baugruppe ist.

Vorrichtungen zur Positionierung eines Werkstücks in bearbeitungsgerechte Positionen sind bekannt und werden in zunehmendem Maße für Automatisierungsaufgaben in der Fertigung eingesetzt. Sie können bspw. beim Schweißen einem Handschweißer das auf der Positioniervorrichtung aufgespannte Werkstück lagerichtig präsentieren. Dabei kann der Schweißer mittels Fußschalter oder mittels eines im Schutzschild befindlichen Schalters ein nach Haßgabe des Arbeitsablaufes entsprechend gespeichertes Positionierungsprogramm sequentiell abrufen.

Ein höherer Automatisierungsgrad kann durch Kombination einer Positionierungsvorrichtung mit einem Schweiß-Roboter erreicht werden.

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Weitere Einsatzmöglichkeit bieten sich für eine Positioniervorricbtung bei der mechanischen Bearbeitung z.B. in einer Bohr-, Schleif- oder Entgratungsstation bzw. in automatisierten Montagestationen für Füge-, Schraub- oder Klebearbeiten etc.

Aus dem DE-GM 87 13 775.5 ist ein Schweiß-Drehtisch mit einer zentralen Säule mit Stützen, Füßen und dergleicivr^ zur Vermeidung des Kippens und einer längs der Säule in vertikaler Richtung verschiebbaren, frei in den Raum ragenden Hebelanordnung mit einem Drehtisch bekannt, der am freien Ende der Hebelanordnung drehbar und wenigstens von der vertikalen in eine horizontale Lage schwenkbar gelagert ist.

Dieser bekannte Schweiß-Drehtisch ist konstruktiv auf einen vergleichsweise eng begrenzten Anwendungsbereich in der Schweißtechnik zugeschnitten und bietet folglich nur begrenzte Möglichkeiten zur Umrüstung seiner maschinellen Elemente bei Änderung der Einsatzbedingungen.

Aus der DE-OS 30 48 013 ist ein Werkstückaufnahmegerät für das Ausführen von Schweißarbeiten mit einer relativ zu einem Gestell bewegbaren Halterung bekannt, wobei in der Halterung mindestens eine mit einem Drehantrieb versehene Welle drehbar gelagert ist, die an ihrem Ende mit einer Aufnahme für eine Werkstück-Spannvorrichtung versehen ist. Diese Spannvorrichtung ist mit einer Schnellkupplung ausgebildet, deren Gegenstück unmittelbar als Tei? einer Werkstück-Spannvorrichtung einsetzbar ist.

Die besondere Ausbildung des Werkstückaufnahmegerätes dient dem Zweck, daß einzelne Werkstück-Spannvorrichtungen nicht erst vor Bearbeitung jeder kleinen Stückzahl von Werkstücken

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auf den Spanntisch montiert werden müssen, sondern gegebenenfalls auch als ganze Gruppenspannvorrichtung durch einen einzigen Handgriff mit dem Aufnahmegerät verbunden oder wieder von ihm getrennt werden können.

Zu diesem Zweck verfügt die Welle der Halterung über einen Drehverteiler und einen in ihrem Inneren verlaufenden und an den Drehverteiler anschließbaren Kanal für die Energiezufuhr zum Spannmittel mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Arbeitsmediums.

In einer Ausführungsform der bekannten Vorrichtung weist das Getriebe der Drehvorrichtung eine Hohlwelle auf, durch welche die Welle der Aufspannvorrichtung des Werkstücks hindurchgeführt und am unteren Ende mit einer Spanneinrichtung ausgestattet ist.

Wenn auch diet-ä Vorrichtung für die wiederkehrende Bearbeitung vergleicnsv'-eise kleiner Losgrößen von werkstücken geeignet ist, sind andererseits die Möglichkeit zur Umrüstung in Dreh- und Schwenkbewegungen um unterschiedliche Achsen ohne grundlegenden Umbau der bekannten Vorrichtung nicht möglich und auch nicht vorgesehen.

Aus der DE-PS 33 04 582 ist eine Vorrichtung mit einem Drehtisch für die Durchführung von Schweißarbeiten bekannt. Das Getriebe für den Drehtisch ist mit einem kippbaren Spindelstock angeordnet und mit an diesem über eine Königswelle angeschlossener Spannscheibe für ein aufzuspannendes Werkstück ausgebildet, wobei der Spindelstock mit Hilfe von Kippachsen zwischen zwei Ständerwangen sowie mit Hilfe eines das Getriebe beaufschlagenden Servomotors kippbar gelagert ist und auf die Königswelle ein Drehantrieb arbeitet.

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Auch diese bekannte Vorrichtung ist entsprechend ihrem Aufbau konstruktiv festgelegt, d.h. es sind keine Mittel vorgesehen, um bspw. das Maschinenkonzept nach einem Baukastensystem in unterschiedlicher Weise und wahlweise zu erweitern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks in unterschiedliche bearbeitungsgerechte Positionen mit einer das Werkstück aufnehmenden Planscheibe zu schaffen, wobei diese mittels unterschiedlich miteinander kombinierbarer Antriebseinheiten je nach Erfordernis im Baukastenprinzip derart modular ausbau- und erweiterbar ist_r daß mit wenigen und in ihren Elementen weitgehend übereinstimmenden Baugruppen ein breites Spektrum von Automatisierungs-Aufgaben abgedeckt werden kann, indem die Planscheibe fallweise um eine erste Achse in Drehbewegung antreibbar, sowie erforderlichenfalls um eine zweite Achse kippbar und fallweise zusätzlich um eine dritte Achse schwenkbar angeordnet sein kann, wobei jede hierfür v.orgesehene Antriebseinheit eine funktionell selbständige modulare Baugruppe ist. Weiterhin umfaßt die Aufgabe, die Forderung, daß die Vorrichtung möglichst kompakt ist und ein Höchstmaß an Flexibilität duroh Einfachheit der Verbindungsmittel sowie der Mittel zur Umrüstung einzelner Antriebe aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Vorrichtung zu/ Positionierung eines Werkstücks in unterschiedliche bearbeitungsgerechte Positionen der eingangs genannten Art mit der Erfindung dadurch, daß juder Antriebseinheit Verbindungsmittel zur wahlweise kombinierbaren Verbindung ."tiit wenigstens einer weiteren Antriebseinheit zu jeweils einer

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erweiterten, integrierten Funktionseinheit oder zusätzlich mit einer Wendeantriebseinheit zu jeweils erweiterten Funktionseinheiten "zugeordnet sind.

Mit der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die Vorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks für unterschiedliche Automatisierungs-Aufgaben in der Fertigung und die hier anfallenden unterschiedlichen Positionieraufgaben entsprechend der jeweiligen Zielsetzung durch einfaches An- und Zurüsten der unterschiedlichen Äntriebseinheiten miteinander nach dem Baukastenprinzip modular ausbaubar und erweiterbar ist. Dadurch kann die Vorrichtung für die spezifiziertesten Aufgaben jeweils so optimal zusammengestellt werden, daß mit wenigen Baugruppen ein äußerst breites Spektrum der Automatisierungs-Aufgaben abgedeckt wird.

Infolge der hiermit erreichten Flexibilität durch Kombination weniger Baugruppen werden sehr kostengünstige Ausbaustufen erzielt, deren Wirtschaftlichkeit durch Herstellung und Lagerhaltung gleichartiger Bauelemente noch erhöht wird. Des weiteren werden Kosten durch Minimierung der Umrüstarbeiten gespart, wobei diese weiterhin auch noch so unkompliziert ausführbar sind, daß sie beim Anwender praktisch von jedem Handwerker vorgenommen werden können. Hierdurch ist auch das Einsatzgebiet sowohl der Grundausführung mit einer Drehantriebseinheit (D) sehr breit gefächert und nicht nur für den Einsatz in der Schweißindustrie vorteilhaft, sondern kann infolge der Vielfalt möglicher Kombinationstypen für ein großes Programm von Fertigungsaufgaben eingesetzt werden.

Im einfachsten Falle kann die Vorrichtung dazu dienen, dem Handschweißer das auf den Positionierer aufgespannte Werkstück lagerichtig zu positionieren. In diesem Falle kann der

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Schweißer mittels Fuß-Schalter oder eines im Schweißerschutzschild befindlichen Schalters ein zuvor dem Schweißverlauf am Werkstück entsprechend gespeichertes Programm satzweise abrufen.

Der nächsthöhere Automatisierungsgrad wäre mit einem beigestellten Schweiß-Roboter zu erreichen, dessen Arbeitsprogramm auf das Programm der Vorrichtung abgestimmt ist, und umgekehrt. Weiterhin kann die Vorrichtung in den unterschiedlichen RüfnbiriäfciOtiStypen uöpw. Einsatz in einet &Bgr;&ogr;&idiagr;&idigr;&idigr;&mdash;, Schweiß- oder Entgratungsstation finden. Auch für diese Einsatzgebiete übernimmt ein erfindungsgemäß mit Antriebseinheiten kombinierter Positionierer die Handlings-Aufgaben, um die Werkstücke einer Bearbeitungscinheit entsprechend dem programmierten Arbeitsgang lagerichtig zuzuführen.

Weitere Einsatzgebiete sind bspw. in der automatisierten Montage für Füge-, Schraub- und Klebearbeiten einer Fertigungsstraße zu finden.

Eine Ausgestaltung sieht vor, daß jeder Antriebseinheit ein Gehäuse zugeordnet ist.

Diese Verkleidungen mit Lüftungsschlitzen schützen und verdecken die sonst vielfach freiliegenden Antriebe, Drehgeber, Klemmkasten und den größten Teil der Leitungsführungen an der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine Ausgestaltung sieht vor, daß die Drehantriebseinheit (D) ein Hohlwellengetriebe aufweist, wobei die Welle der Planscheibe durch die Hohlwelle des Getriebes geführt und mit dieser verbunden ist, sowie ein Paar dem Hohlwellengetriebe unmittelbar seitlich zugeordnete Platten und eine mit

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einstellbarem Achsabstand zum Getriebe an der Innenseite weniastens einer der Platten in einer Führung angeordnete, als Halterung für einen Motor ausgebildete Konsole.

Sehr zweckmäßig und dabei geräuscharm und schwingungsdämpfend ist der Motor mit dem Getriebe durch einen diese verbindenden Zahnriementrieb zusammenwirkend ausgebildet.

Eine außerordentlich kompakte und dabei unkomplizierte Ausgestaltung ergibt sich weiterhin dadurch, daß die Plätten an einem Ende durch das Getriebe und am entgegengesetzten Ende durch wenigstens ein Distanzstück im Abstand verbunden sind.

Damit ergibt sich mit großem Vorteil eine Antriebseinheit, welche mit dem Getriebe zwischen zwei Lagerplatten zu den Antriebselementen ein wesentliches und vorteilhaftes Merkmal der kompakten Bauweise der Antriebseinheiten darstellt. Dabei bilden die Lagerplatten einen Gehäuseabschluß nach zwei Seiten, so daß nur noch mit einer zusätzlichen Verkleid.ung nach vorne und hinten bzw. nach oben eine Antriebseinheit ihren Gehäuseabschluß erhält.

Durch die Anordnung der Welle der Planscheibe in der Hohlwelle des Kegel-Stirnrad-Getriebes entfällt die vielfach übliche separate Lagerung der Planscheibe. Hieraus ergibt sich weiter der Vorteil, daß das entsprechend seiner Funktion mit sehr steifen Lagern von hoher Tragfähigkeit ausgebildete Kegel-Stirnrad-Getriebe mit seiner Hohlwelle alle im Betrieb der Vorrichtung auftretenden Kräfte und Momente aufnimmt, da es zugleich auch die Lager funktion für die Antriebswelle der Planscheibe zu übernehmen hat. Entsprechend diesen Belastungen ist das Getriebe mit Lagern von hoher Tragfähigkeit ausgestattet.

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Eine Ausgestaltung «sieht vor, daß die Drehantriebseinheit (D) Mittel iu.:, Zusammenbau mit der modular zuord«nbaten Kippantriebseinheit (K) zu einer integrierten Funktionseinheit (DK) aufweist und diese Mittel am Getriebe seitlich anordenbare bzw. an diesem ausgebildete Lagerzapfen sind, welche durch zwei die Platten fluchtend durchsetzende Paßbohrungen nach außen abstehend hindurchgeführt sind.

Bei dieser Kombination ist weiter vorgesehen, daß mit der Außenseite der der Kippanfcriebseinneit (K) zugeordneten Platte der Drehantriebseinheit (D) ein Zahnsegment verbindbar ist, in welches ein aus der Kippantriebseinheit (K) vorstehendes Ritzel kämmend eingreift.

Weiterhin weist die Kippantriebseinheit (K) zu beiden Seiten der DrehantLiebseinheit (D) je eine vertikale Ständerplatte auf, die im Abstand parallel mit zugeordneten Platten der Drehantriebseinheit durch Lagergehäuse der Lagerzapfen und in der Standebene durch einen starren Rahmen verbindbar s.ind, wobei eine der Ständerplatten an deren Innenseite ein Kippgetriebe und eine als Halterung für einen zugeordneten Motor ausgebildete Konsole, in einer Führung im Achsabstand einstellbar, aufnimmt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der Erfindung sind entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 9 bis 17 vorgesehen. Dabei beruht ein sehr wesentlicher Vorteil der Flexibij.icät und Umrüstungsfähigkeit der Vorrichtung nach der Erfindung darauf, daß bei den unterschiadlichen Antriebseinheiten zumindest die Motoren sowie deren Konsolen und die zugeordneten Drehgeber sowie fallweise die Getriebe mit gleichartigen Baufcrmen und Abmessungen austauschbar ausgebildet sind.

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Die Erfindung wird in schematischen Zeichnungen in bevorzugten Ausführungsformen gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind. Die Zeichnungen zeigen im einzelnen

Figur la bis Fig. Id unterschiedliche Kombinations-Konfigurationen von Antriebseinheiten der Vorrichtung; I

Figur 2a bis Fig. 2d andere unterschiedliche Kombinations-Konfigurationen der Vorrichtung;

Figur 3 eine Ansicht einer Drehantriebseinheit mit abgenommener seitlicher Lagerplatte

Figur 4 eine Funktionseinheit (DK), bestehend aus einer Kombination einer Drehantriebseinheit (D) mit einer Kippantriebseinheit (K) , im Schnitt einer vertikalen Ebene;

Figur 5 eine Teil-Seitenansicht einer Kippantriebseinheit/ mit teilweise weggeschnittener Verkleidung;

Figur 6a bis Fig. 6c einen Vorrichtungs-Typ (DK) gemäß Fig. Ib, in Seitenansicht (Fig. 6a); in Frontansicht (Pig. 6b); sowie in Draufsicht (Fig. 6c);

Figur 7 eine Draufsicht auf eine Planscheibe;

Figur 8 eine DrehdurchfUhrung für hydraulische oder pneumatische Arbeitsmittel, im Schnitt;

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Figur 9 eine Schwenkantriebseinheit (S), im Schnitt einer vertikalen Schnittebene.

Aus der Zusammenschau der Figuren la bis 2d ist das große Spektrum einer Typenreihe von Vorrichtungen zu erkennen, welche durch Kombination nach dem Baukastenprinzip von wenigen modular miteinander kombinierbaren Antriebseinheiten (D) bzw. (K) bzw. (S) bzw. (W) zusammengestellt werden können *

Dabei kann dann die Planscheibe 40 gemäß Fig. la um eine erste Achse D in Drehbewegung antreibbar und gemäß Fig. Ib um eine zweite Achse K kippbar und gemäß den Fig. Ic und Id um eine dritte Achse S schwenkbar sowie gemäß den Fig. 2a bis 2d um eine vierte Achse W in Tandemanordnung wendbar sein.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Drehantriebseinheit D von zwei um 90° gegeneinander versetzten Seiten. Die Antriebseinheit weist ein Hohlwellengetriebe 5 auf, wobei die Welle 6. der Planscheibe 40 durch die Hohlwelle 33 des Getriebes 5 geführt und mit dieser verbunden ist.

Aus der Fig. 4 ist hierzu erkennbar, daß dem Hohlwellengetriebe 5 unmittelbar seitlich Platten 8 zugeordnet sind, welche zugleich Teile eines Gehäuses 1 bilden. Im einstellbaren Achsabstand A ist dem Getriebe 5 an der Innenseite einer der Platten 8 in einer Führung 9 eine Konsole 11 als Halterung für den Motor 10 zugeordnet. Der Motor 10 ist mit dem Getriebe 5 durch einen Zannriementrleb 12 verbunden. Dieser weist am Getriebe 5 die Zahnscheibe 7a und am Motor 10 das Zahnritzel 7b und diese verbindend den Zahnriemen 7c auf.

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Wie aus der Fig. 4 weiter erkennbar ist, sind die Platten 8 am oberen Ende durch das Getriebe 5 und am unteren Ende durch wenigstens ein Distanzstück 13 im Abstand miteinander verbunden.

Erfindungswesentlich sind die einzelnen Antriebseinheiten mit Verbindungsmitteln zur wahlweise kombinierbaren Verbindung mit wenigstens einer Antriebseinheit zu jeweils einer erweiterten, integrierten Funktionseinheit miteinander verbindbar.

Gemäß Darstellung in der Fig. 4 sind als Verbindungsmittel zwischen der Drehantriebseinheit D und der modular zuordenbaren Kippantriebseinheit K zur integrierten Funktionseinheit DK gemäß Fig. Ib am Getriebe 5 seitlich anordenbare Lagerzapfen 14, welche durch zwei die Platten 8 fluchtend durchsetzende Paßbohrungen 15 nach außen abstehend hindurchgeführt sind, vorgesehen.

Rei dieser Funktionseinheit DK ist mit der Außenseite der der Kippantriebseinheit K zugeordneten Platte 8a der Drehantriebseinheit D ein Zahnsegment 16 verbindbar, in welches ein aus der Kippantriebseinheit K vorstehendes Ritzel 17 kämmend eingreift.

Weiterhin weist die Kippantriebseinheit K zu beiden Seiten der Drehantriebseinheit D je eine vertikale Ständerplatte 18 auf, die im Abstand parallel mit der zugeordneten Platte 8a bzw. 8b der Drehantriebseinheit D durch Lagergehäuse 19 der Lagerzapfen 14 und in der Standebene 20 durch einen starren Rahmen 21 verbindbar sind. Dabei weist eine der Ständerplatten 18a an ihrer Innenseite ein Kippgetriebe 22 und eine als Halterung für einen zugeordneten Motor 23 ausgebildete Konsole 24 auf. Diese sind in einer Führung 25 im Achsabstand A

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einstellbar befestigt. Auch diese Motor/Getriebe-Einheit 22, 23 ist mit einem Zahnriementrieb antriebstechnisch verbunden.

Wie die Zusammenschau der Fig. 3 bis 5 erkennen läßt, ist zumindest der Motor 23 und die Konsole 24 gegen die entsprechenden Elemente 10, 11 der Drehantriebseinheit D austauschbar. Vorzugsweise gilt das auch für die beiden Kegel-Stirnrad-Getriebe 5 und 22.

Weiterhin ist vorgesehen, daß gemäß Darstellung in der Fig. Ic bzw. 2c jeweils eine Drehantriebseinheit D und eine Schwenkantriebseinheit S Mittel zum modul ar en Zusammenbau der beiden Baugruppen zu einer integrierten Funktionseinheit DS aufweisen und diese Mittel mit einem an der Schwenkachse 27 gemäß Darstellung in der Fig. 9 des Schwenkgetriebes 28 radial angeordneten Schwenkarm 29 und einer an dessen freiem Ende 30 zur Aufnahme der Drehantriebseinheit D vorgesehenen Konsole 31 ausgebildet sind.

Bei einer anderen modularen Funktionseinheit DKS gen.äß «.'ig. Id, wobei die Drehantriebseinheit D über die Kippantriebseinheit K mit der Schwenkantriebseinheit S modular zusammengefügt sind, ist die Kippantriebseinheit K mit ihrem Rahmen 21 unmittelbar am Schwenkarm 29 der Schwenkantriebseinheit S angeordnet.

Eine sehr zweckmäßige und bspw. für taktweise Arbeitsfolgen vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich gemäß rein schematischer Darstellung in den Fig. 2a bis 2d dadurch, daß jeweils wenigstens jeweils zwei gleichartige Funktionseinheiten D bzw. DK bzw. DS bzw. DKS in radialer Zuordnung zu einer vorzugsweise senkrechten Wendeachse einander paarweise gegenüberliegende mit einer Wendeantriebseinheit W zu jeweils

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einer integrierten Wende-Funktionseinheit W-D bzw. W-DK bzw. W-DS bzw. W-DKS modular mittels einer Halterung 32 verbindbar sind. Somit ergibt sich für die Vorrichtung nach der Erfindung ein Einsatz als Rundtakttisch, der je nach den vorliegenden Erfordernissen einer oder mehrerer Fertigungsstationen nach Programm von einer Station zur anderen gewendet werden kann, wobei dann zusätzlich noch die Planscheibe 40 um die Drehachse D gedreht, um die Kippachse K gekippt, um die Schwenkachse S geschwenkt und somit in eine Vielzahl von Bearbeitungspositionen nach einem Programm gesteuert werden kann.

In den Fig. 6a bis 6c ist eine Kombination vom Typ DK in Ansicht von der Seite, von vorne und von oben dargestellt. Die Draufsicht auf die Planscheibe gemäß Fig. 6c zeigt, daß diese für die Aufnahme einer werkstücksspezifischen Vorrichtung dadurch in besonderer Weise ausgebildet ist, daß diese Vorrichtung in zwei genauen Zentrierbohrungen 34 fixiert wird. Weiterhin ist die Planscheibe gemäß vergrößerter Darstellung in der Fig. 7 mit zwei Bohrungen 36a und 36b versehen. Diese stehen in Verbindung mit einer der Welle 6 der Planscheibe 40 zugeordneten Drehdurchführung 35 gemäß Darstellung in den Fig. 4 und 8. Diese Drehdurchführung 35 hat Anschlüsse 48a und 48b für Druckmedien wie Hydrauliköl oder Druckluft. Weiterhin kann eine Ausbildung der Welle 6 vorgesehen sein, wobei diese am freien Ende einen Wellensitz für die Aufnahme einer Schweißstrom-Drehdurchführung 49 aufweist, wie dies im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 gezeigt ist.

Zur Durchführung eines elektronisch steuerbaren Programmes für den Ablauf der unterschiedlichen Dreh-, Kipp- oder Schwenkbewegungen der Planscheibe 40 ist weiterhin vorgesehen, daß die Welle 6 zwischen zwei Nutmuttern 37 eine Zahn-

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scheibe 42 zum Antrieb eines Ocehgebers 41 aufweist und dieser Drehgeber 41 über einen Zahnriementrieb 43 mit der Zahnscheibe 42 verbindbar und mittels eines Konsolbleches 38 an einer der Platten 8, gemäß Fig. 3 an der Platte 8a, der Drehantriebseinheit D angeordnet ist.

Eine erfindungswesentliche Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, daß jede Antriebseinheit D, K, S und fallweise W mit einer Anzahl gleichartig zusammenwirkender Antriebselemente ausgestattet ist und jeweils einen Servomotor 10, 23, 39 mit einem Zahnriementrieb 12, 26, 45 und einer Motorkonsole 11, 24, 46 und zugeordnete Drehgeber 41 mit Antriebsund Signalmitteln 42 bis 44 aufweist, sowie jeweils wenigstens eine, einen Teil eines Gehäuses 1 bis 4 bildende Platte 8 bzw. Ständerplatte 18, 47 aufweist, und daß zumindest die Motoren 10, 23, 39 sowie deren Konsolen 11, 24, 46 und die zugeordneten Drehgeber 41 sowie fallweise die Getriebe 5, 22, 28 mit gleichartigen Bauformen und Abmessungen austauschbar ausgebildet sind.

Hierbei ergibt sich der Vorteil einer besonderen Flexibilität der Vorrichtung, weil infolge der Austauschbarkeit und der Einfachheit der Anordnung mit der Konsole bspw. durch einfache Umrüstung der Servomotore, die beim Anwender vorgenommen werden kann, die Geschwindigkeiten der einzelnen Achsen entsprechend dem Erfordernis einer Bearbeitungsstation und Bearbeitungsart optimiert werden können. Dabei sind die Geschwindigkeiten den in der Praxis vorkommenden empirisch ermittelten Massen-Trägheits-Momenten der Werkstücke den Belastungs-Widerstandsmomenten der Vorrichtung angepaßt.

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Durch einfaches Wechseln der Zahnriementriebe bzw. der Mo toren kann die Geschwindigkeit optimiert bzw. der Belastung in oem Massen-Trägheits-Moment angepaßt werden, eine Mög lichkeit, welche sich schon bei kleinen Serien als vorteilhaft auswirkt.

Die vorhandenen Pneumatik- bzw. Hydraulikanschlüsse an der Planscheibe dienen im Zusammenwirken mit betriebsseitig beizustellenden Spanneinrichtungen für außerordentlich flexible und schnelle Spannbarkeit der unterschiedlichen Werkstücke. Die Planscheibe 40 selbst hat weiterhin vier unter 90° angeordnete Spannuten 50, mit denen werkstückspezifische Vorrichtungen aufgespannt werden können. Diese wiederum können in den zwei in der Planscheibe 40 befindlichen Zentrierbohrungen 34 exakt zentriert werden, so daß nach beliebigem Wechsel verschiedener Vorrichtungen immer wieder die ursprüngliche Position eingenommen wird. Dies ist eine grundlegende Voraussetzung für die Bearbeitung JJC-programmierter Bearbeitungsablaufe an Werkstücken.

Die Vorrichtung kann in unterschiedlichen Größenabstufungen hergestellt werden, wobei jedoch jeweils die Grundschemata der Maschinenausführung in den unterschiedlichen Baugrößen immer wieder zu finden sind, weil die Hauptelemente der Vorrichtung lediglich in ihrer Größenordnung entsprechend der vorgesehenen Belastung geändert werden.

Die Vorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks in unterschiedliche bearbeitungsgerechte Positionen mit einer das Werkstück aufnehmenden Planscheibe in der erfindungsgemäßen Art ist unkompliziert, außerordentlich flexibel in der Ausgestaltung und ermöglicht mit wenigen Baugruppen die Abdeckung eines sehr breiten Spektrums von automatisierten Bearbeitungs-Aufgaben.

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Insofern kann von einer idealen Lösung der eingangs gestellten Aufgabe gesprochen werden.

Claims (17)

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks in unterschiedliche bearbeitungsgerechte Positionen mit einer das Werkstück aufnehmenden Planscheibe wobei diese mittels einer Drehantriebseinheit (D) um eine erste Achse in Drehbewegung antreibbar, sowie fallweise mittels einer Kippantriebseinheit (K) um eine zweite Achse kippbar und fallweise zuiitzlich mittels einer Schwenkantriebseinheit (S) um eine dritte Achse schwenkbar sowie die Planscheibe mit Mitteln zum Aufspannen des Werkstücks und mit einer Welle ausgestattet und jede Antriebseinheit eine funktionell selbständige modulare Baugruppe ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Antriebseinheit (D, K, S) Verbindungsmittel (8, 14, 19, 21, 29, 31, 32) zur wahlweise kombinierbaren Verbindung mit wenigstens einer weiteren Antriebseinheit (D, K, S) zu jeweils einer erweiterten, integrierten Punktionseinheit (DK bzw. DS bzw. DKS) oder zusätzlich mit einer Wendeantriebseinheit (W) zu jeweils erweiterten Punktionseinheiten (W-D bzw. W-DK bzw. W-DS bzw. W-DKS) zugeordnet sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antriebseinheit (D, K, S, W) ein Gehäuse (1, 2, 3, 4) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebseinheit (D) ein Hohlwellengetriebe (5) aufweist, wobei die Welle (6) der Planscheibe (40) durch die Hohwelle (33) des Getriebes (5) geführt und mit dieser verbunden ist, sowie ein Paar dem Hohlwellengetriebe (5) unmittelbar seitlich zugeordneten Platten (8) und eine mit einstellbarem Achsabstand (A) zum Getriebe (5) an der Innenseite wenigstens einer der Platten (8) in einer Führung (9) angeordnete, als Halterung für einen Motor (10) ausgebildeter Konsole (11).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

&bull; daß der Motor (10) mit dem Getriebe (5) durch einen diese verbindenden Zahnriementrieb (12) zusammenwirkend ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (8) an einem Ende durch das Getriebe (5) und am entgegengesetzten Ende durch wenigstens ein Distanfcatück (13) im Abstand verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der .iMprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebseinheit (D) Mittel zum Zusammenbau mit der modular zuordenbaren Kippantriebseinheit (K) zu einer integrierten Funktionseinheit (DK) aufweist und

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diese Mittel am Getriebe (5) seitlich anordenbare bzw. an diesem ausgebildete Lagerzapfen (14) sind, welche durch zwei die Platten (8) fluchtend durchsetzende Passbohrun gen (15) nach außen abstehend hlndu?chgefUhrt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß mit der Außenseite der der Kippantriebseinheit (K) zugeordnete Platte (8) der Drehantriebseinheit (D) ein Zahnsegment (16) verbindbar ist, in welches ein aus der Kippantriebseinheit (K) vorstehendes Ritzel (17) kämmend eingreift.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kippantriebseinheit (K) zu beiden Seiten der Drehantriebseinheit (D) je eine vertikale Ständerplatte (18) aufweist, die im Abstand parallel mit zugeordneten Platten (8) der Drehantriebseinheit (D) durch Lagergehäu-. se (19) der Lagerzapfen (14) und in der Standebene (20) durch einen starren Rahmen (21) verbindbar sind, wobei eine der Ständerplatten (18) an deren Innenseite ein Kippgetriebe (22) und eine als Halterung für einen zugeordneten Motor (23) ausgebildete Konsole (24), in einer Führung (25) im Achsabstand einstellbar, aufnimmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Kippgetriebe (22) und der zugeordnete Motor (23) mit einem Zahnriementrieb (2b) zusammenwirkend ausgebildet sind, und daß zumindest der Motor (23) und die Konsole (24) gegen die entsprechenden Elemente der Drehantriebseinheit (D) austauschbar sind.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Drehantriebseinheit (D) und die Schwenkantriebseinheit (S) Mittel zum modularen Zusammenbau der beiden Baugruppen zu einer integrierten Funktionseinheit (DS) aufweisen und diese Mittel mit einem an der Schwenkachse (27) des Schwenkgetriebes (28) radial angeordneten Schwenkarm (29) und einer an dessen freiem Ende (30) zur Aufnahme der Drehantriebseinheit (D) vorgesehenen Konsole (31) ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1,

wobei die Drehantriebseinheit (D) über die Kippantriebseinheit (K) mit der Schwenkantriebeseinheit (S) modular zu einer integrierten Funktionseinheit (DKS) zusammengerügt sind,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Kippantriebseinheit (K) mit ihrem Rahmen (21) unmittelbar am Schwenkarm (29) der Schwenkantriebseinheit (S) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils wenigstens zwei gleichartige Funktionseinheiten (D; DK; DS; DKS) in radialer Zuordnung zu einer vorzugsweise senkrechten Wendeachse einander paarweise gegenüberliegend mit einer Wendeantriebseinheit (W) zu jeweils einer integrierten Wende- Funktionseinheit (Vf-D; W-DK; W-DS; W-DKS) modular mittels einer Halterung (32) verbindbar sind.

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13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, Saß die Planscheibe (40) zwei Zentrierbohrungen (34) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Planscheibe (40) und deren Welle (6) mit wenigstens einer an eine Drehdurchführung (35) anschließenden Bohrung (36) mit Anschlüssen an ein hydraulisches oder pneumatisches Arbeitsdruckmedium ausgestattet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (6) am freien Ende einen Wellensitz für die Aufnahme einer Schweißstrom-Drehführung (49) aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k ennzeichnet,

. daß die Welle (6) zwischen zwei Nutmuttern (37) eine Zahnscheibe (42) zum Antrieb eines Drehgebers (41) aufweist und dieser Drehgeber (41) über einen Zahnriementrieb (43) mit der Zahnscheibe verbindbar und mittels eines Konsolblechs (38) an einer der Platten (8) der Drehantriebseinheit (D) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antriebseinheit (D, K, S) und fallweise (W) mit einer Anzahl gleichartig zusammenwirkender Antriebselemente ausgestattet ist und jeweils einen Servomotor (10, 23, 39) und ein Kegel-Stirnrad-Getriebe (5, 22, 28) mit einem Zahnriementrieb (12, 26, 45) und eine Motorkonsole (11, 24, 46), weiterhin zugeordnete Drehgeber (41) mit

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PATENTANWÄLTE HEMMERICH · MÜLLeA · GROSSE*· POLLMEi'e'r · MEY · VALENTIN " ⁶ "

Antriebs- und SJ.gnalmitteln (42 bis 44) sowie jeweils wenig,\ leno &Lgr; nt: einen Teil eines Gehäuses (1 bis 4) bildende Platte (8) bzw. Ständerplatte (18, 47) aufweist, und daß zumindest die Motoren (10, 23, 39) sowie dere.i Konsolen (11, 24, 46) und die zugeordneten Drehgeber (41) sowie fallweise die Getriebe (5, 22, 28) mit gleichartigen Bauformen und Abmessungen austauschbar ausgebildet sind.