EP3658308A1 - Roboterlochzange - Google Patents

Roboterlochzange

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Publication number
EP3658308A1
EP3658308A1 EP18737879.9A EP18737879A EP3658308A1 EP 3658308 A1 EP3658308 A1 EP 3658308A1 EP 18737879 A EP18737879 A EP 18737879A EP 3658308 A1 EP3658308 A1 EP 3658308A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
punch
hole
robotic
die
robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP18737879.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3658308B1 (de
Inventor
Ralf Vollnhals
Oliver Luxenburger
Anton GEIER
Thomas Richter
Ralf Froschmeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP3658308A1 publication Critical patent/EP3658308A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3658308B1 publication Critical patent/EP3658308B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/34—Perforating tools; Die holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/26—Perforating, i.e. punching holes in sheets or flat parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D45/00—Ejecting or stripping-off devices arranged in machines or tools dealt with in this subclass
    • B21D45/003—Ejecting or stripping-off devices arranged in machines or tools dealt with in this subclass in punching machines or punching tools

Definitions

  • the invention relates to a robotic punch, comprising a die having an interaction surface and a through hole opening therein, a punch movable along a reference axis perpendicular to the interaction surface and having an outside cross-section matched to the inside cross-section of the through-hole, and a drive device for moving the punch in a hole an initial position spaced from the die to move through the through hole, so that there is a perforation of a flat material located between the interaction surface of the die and die, wherein on the side facing away from the interaction surface of the die a collecting container for generated during perforation and pressed through the through hole wastes of the sheet material is provided.
  • master holes are introduced into the respective body, which are used as reference points for the subsequent manufacturing process - for example, the welding of Blechtenilen.
  • two master-side master holes are provided in an engine compartment of a body.
  • a master hole has a diameter of, for example, 2cm to 5cm.
  • the master holes are produced by means of hole pliers, which are rigidly mounted on welded parts and are delivered via manipulator linear units from a parking position to their processing position.
  • hole pliers which are rigidly mounted on welded parts and are delivered via manipulator linear units from a parking position to their processing position.
  • punching directly using To deliver a robot, in which case means must still be provided for deriving the forces acting during the punching process, for example a guying device.
  • a robot typically comprises a robot base with a robotic arm, at the distal end of which a punch or a robotic punch is mounted.
  • a robot may have 4, 5, 6, or 7 degrees of freedom of movement, with the working range of a robot, for example, extending 2m-3m around its robot base.
  • a robotic punch can be delivered in a flexible manner in different orientation to different positions within the engine compartment of a body shell.
  • Punching pliers typically include a die, a punch and a pincushion jaw.
  • the die usually has an interaction surface with a through hole opening into it, into which by means of a perforated movement a punch with an outer cross-section adapted to the hole cross-section can be moved.
  • a flat material arranged on the interaction surface for example a corresponding region of a bodyshell, is perforated in such a perforation process.
  • a typical hole punch for master holes has a total height in the range of 40cm to 60cm and has a typical weight in the range of greater than 50kg to 150kg.
  • a drive of a punch can include, for example, an electric motor.
  • a resulting problem is the disposal of the resulting sheet metal punching or Butzenab mechanism. According to the prior art, these can be collected in a small receptacle inside the hole forceps jaw.
  • gravity-induced falling back of the slug waste can not be ruled out, especially if the punch is used as a robotic punch and is often reoriented during delivery by the robot, so that the direction of gravity of gravity varies.
  • the utility model DE 9 318 967 U1 discloses a tool for a press or punch with punch and die and an ejector for the Butzenab constitution in the stamp, wherein the punch has an anvil detachable from the press frame.
  • a retaining device is designed such that a Butzenabfall can be pressed directly from the punch through the through hole of the die in the ideally rearward subsequent collecting container, falling out of the Butzenabfalls from the collecting container through the through hole is excluded. This is achieved according to the invention in a broader sense in that the retaining device then narrows the through-hole when the punch is not located in the through-hole of the die during a piercing operation.
  • the collecting container can be integrated as an inner cavity directly into the hole pliers jaw and does not necessarily have to be designed as a separate component.
  • the robotic punch according to the invention is also intended or suitable for being operated in an orientation in which the collecting container is located above the punch. This greatly simplifies the use of the robotic punch on a robot and reorientations of the robotic punch are unproblematic. An additional expense for suction or the like is omitted here.
  • the collecting container is adapted with its inner cross section taking into account a tolerance distance of, for example, 0.5 mm to 5 mm to the inner cross section of the through hole.
  • a tolerance distance for example, 0.5 mm to 5 mm to the inner cross section of the through hole.
  • the restraint device has at least three retention pins arranged in the region of the die and protruding in a star shape into the movement space of the punch and through the latter.
  • the through-hole is narrowed by the retaining pins that have then returned to their original position, thereby preventing the waste from falling out.
  • the retention pins are acted upon by a respective permanently acting spring force.
  • the retaining pins of the retaining device are designed as movable parts of ball pressure screws or the retaining device itself realized by ball pressure screws, which are available as standard components.
  • a ball pressure screw, as well as other retaining means also has a fixed and a movable part.
  • the movable part is intended to be at least partially pressed into the fixed part during a hole movement by the punch.
  • the fixed part may, for example, have a thread on its outer surface, by means of which the ball screw can be fastened in the area of the die or also directly on the die.
  • the fixed part may not protrude into the movement space of the punch, otherwise a perforation would damage the punch and / or the die.
  • Distance sleeves are a suitable means to prevent a correspondingly incorrect attachment of ball screws in the area of the die.
  • the retention pins are arranged at an equidistant angle to each other around the typically circular through hole of the die.
  • At least three prong-like recesses are provided along the circumference of the through-hole, to which the cross section of the punch is adapted with corresponding bulges, so that the die itself acts as a restraint.
  • the basic idea in this variant of the invention is to realize a difference between the effective diameter of the through-hole and the effective diameter of the slug waste by the serrated recesses of the through-hole of the die, whereby the alignment of the slug waste to be retained is of importance.
  • the cross-section of the typically circular trash debris is ultimately effectively increased by the bulges resulting from the prong-like recesses of the through-hole, whereby the effective diameter of the through-hole is not affected.
  • the notion of jagged recesses or recesses should theoretically be defined broadly; ultimately, in the minimum case, only a certain rotational symmetry must prevail for a corresponding cross section of the punch and die, so that its slight dropping from the slug to the die already prevents it from falling out is.
  • the robotic punch has an adapter device for mounting on a robot or on the distal end of the robotic arm of a robot.
  • the robot hole pliers can be easily mounted on a robot or its robot arm.
  • the adapter device still has coupling means for a power supply and / or for the control of the drive device of the robotic punch.
  • stamp and die for example be made of a hardened steel, which withstands the high mechanical loads when punching a body panel.
  • the object according to the invention is also achieved by a robot system comprising an industrial robot with a control device and a robot arm, to the distal end of which a robot punch according to the invention is attached.
  • a control device is provided for controlling the drives of a robot arm in such a way that, with a reference point at its distal end, it executes a desired movement determined in a robot program.
  • control device of the industrial robot is designed to control the movements of the robot arm and the robot punch in a coordinated manner.
  • the opening and closing movement of the pincers can then be regarded as a further degree of freedom of movement of the robot.
  • a separate control device for the robotic punch is avoided and, moreover, a coordinated movement of the robotic arm and the robotic punch thereon is enabled.
  • FIG. 5 is a punch in a die.
  • FIG. 1 shows a first exemplary robot hole pliers 10 in a three-dimensional view.
  • a disk-like die 12 having an interaction surface and a through hole is disposed opposite to a punch 16 movable along a reference axis 14.
  • On the side of the die 12 facing away from the interaction surface there is also provided along the reference axis 14 a collecting container 18 for wastes formed on a perforation and pressed through the through-hole of the die 12.
  • the punch has an exemplary height of about 40cm and is provided in its rear area with an adapter device 20, in this case a perforated plate for Versch rob with a counterpart of a manipulator, in particular an industrial robot.
  • the collecting container 18 is located above the die 12 in this example, so that there is the risk of gravitational falling out of waste in the collecting container 18 of flat material through the passage hole of the die 12. To avoid this, a retaining device 22 indicated in this figure is provided.
  • Figure 2 shows a second exemplary Roboteriochzange 30 in a sectional view.
  • a punch 36 is mounted in a sleeve-like guide 38 along which it is movable 52 by means of a drive device, not shown, along the reference axis 34.
  • a drive device can be realized for example by an electric motor.
  • the punch 36 with its guide 38 is transferred relative to the die 32 into a hole position, from which the actual punching process is started.
  • the die 32 has a ring-like construction and has a through hole, which Inner diameter is adapted to the outer diameter of the punch 36.
  • the punch 36 can be moved in a hole movement at least partially through the through hole of the die 32.
  • the punch 36 is partially located in the through-hole, wherein above the punch 36, a plurality of disc-like wastes 44, 46, 48 of a perforated sheet 54, which is located between the interaction surface of the die 32 and the guide 38 of the punch 36, are shown .
  • an exemplary restraint device 40 is shown, in this case a ball pressure screw.
  • a ball pressure screw due to the sectional view, only a single ball thrust screw is shown, but in this case three spherical pressure screws arranged in a star shape at the same angle about the reference axis 34 are to be assumed to be present.
  • the retaining device 40 represents the lower boundary of the collecting container 50. This essentially consists of a cavity integrated into the hole-pliers jaw of the punch-pliers, which at least in this example merges to a small extent into the through-hole of the die 32.
  • the retaining device 40 or the ball pressure screw has a fixed part with external thread, by means of which it is fixable in a corresponding threaded bore of the die 32, wherein the fixed part of the ball pressure screw does not protrude into the movement space of the punch 36.
  • the movable part of the ball screw protrudes into this movement space insofar as it is not pressed by the punch 36 in the direction indicated by the reference numeral 42 movement direction out of this, as is the case in this illustration.
  • the resulting disc-like waste 44, 46, 48 is at least partially passed through the through-hole of the die 32 to behind the retaining device 40. suppressed.
  • the movable part of the retaining device 40 or the ball pressure screw moves radially out of the movement space of the punch 36, so that the restriction caused by the retaining device 40 of the through hole temporarily no longer exists and the disc-like waste 44, 46, 48 can be pressed into the collecting container ,
  • a return movement of the punch 36 to the restraint device 40 whose moving parts are pressed by spring force back into the now released movement space of the punch 36 and the cross section of the through hole narrows again.
  • a falling out of the disc-like waste 44, 46, 48 from the collecting container 50 is avoided.
  • FIG. 3 shows a die 60 in a three-dimensional representation.
  • the die 60 is constructed like a sleeve and has an interaction surface 62 with a through hole 64 opening in it.
  • a plurality of retaining devices 66, 68 which project into the through-hole 64 with a movable part or a respective retaining pin and which are intended to be moved radially rearward by means of a punch pressed through the through-hole 64 ,
  • FIG. 4 shows a further embodiment 70 of a robotic punch according to the invention.
  • a stamp 86, a die 72 and a collecting container 76 are arranged with an interior 78.
  • the punch 86 is mounted in a sleeve-like guide 88, along which it can be moved by means of a drive device, not shown, along the reference axis 74.
  • the through hole of the die 72 is formed so as to serve as a retainer. Namely, the through hole of the die 72 has three longitudinally on its circumference extending serrated recesses 80, which correlate with three arranged around the circumference of the punch 86 serrated bulges 89 of the punch 86.
  • FIG. 5 shows in a representation 90 a punch 94 in the through hole of a die 92.
  • three serrated recesses 96 are provided, to which the cross section of the punch 94 is adapted by means of corresponding serrated bulges 98, so that the Matrix 92 itself acts as a retention device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Roboterlochzange (10, 30, 70), umfassend eine Matrize (12, 32, 60, 72, 92) mit einer Interaktionsfläche (62) und einem darin mündenden Durchgangsloch (64). Längs einer senkrecht zur Interaktionsfläche verlaufenden Bezugsachse (14, 34, 74) ist ein bewegbarer (52) Stempel (16, 36, 86) mit einem auf den Innenquerschnitt des Durchgangslochs (64) angepassten Außenquerschnitt vorgesehen. Eine Antriebsvorrichtung ist bereitgestellt, um den Stempel (16, 36, 86) in einer Lochbewegung (52) von einer von der Matrize (12, 32, 60, 72, 92) beabstandeten Initialposition durch deren Durchgangsloch (64) zu bewegen, so dass dabei eine Lochung eines zwischen Interaktionsfläche (62) der Matrize (12, 32, 60, 72, 92) und Stempel (16, 36, 86) befindlichen Flachmaterials (54, 82) erfolgt. An der der Interaktionsfläche (62) abgewandten Seite der Matrize (12, 32, 60, 72, 92) ist ein Auffangbehälter (50, 76) für bei der Lochung entstehende und durch das Durchgangsloch (64) gedrückte Abfälle (44, 46, 48, 84) des Flachmaterials (54, 82) vorgesehen. Im Bereich des Durchgangslochs (64) ist eine Rückhaltevorrichtung (22, 40, 66, 68, 80, 96) vorgesehen, um ein Herausfallen der Abfälle aus dem Auffangbehälter (50, 76) zu vermeiden. Die Erfindung betrifft auch ein Robotersystem mit einer erfindungsgemäßen Roboterlochzange (10, 30, 70).

Description

Roboterlochzange
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Roboterlochzange, umfassend eine Matrize mit einer Interaktionsfiäche und einem darin mündenden Durchgangsloch, einen längs einer senkrecht zur Interaktionsfläche verlaufenden Bezugsachse bewegbaren Stempel mit einem auf den Innenquerschnitt des Durchgangslochs angepassten Außenquerschnitt sowie eine Antriebsvorrichtung , um den Stempel in einer Loch beweg ung von einer von der Matrize beabstandeten Initialposition durch deren Durchgangsloch zu bewegen, so dass dabei eine Lochung eines zwischen Interaktionsfläche der Matrize und Stempel befindlichen Flachmaterials erfolgt, wobei an der der Interaktionsfläche abgewandten Seite der Matrize ein Auffangbehälter für bei der Lochung entstehende und durch das Durchgangsloch gedrückte Abfälle des Flachmaterials vorgesehen ist.
Es ist allgemein bekannt, dass beim Rohbau von Karosserien in der Automobilindustrie im Bereich des Motorraums Masterlöcher in die jeweilige Karosserie eingebracht werden, welche als Referenzpunkte für den dann folgenden Fertigungsprozess - beispielsweise dem Anschweißen von Blechtei- len - verwendet werden. Typischerweise sind zwei beidseitig angeordnete Masterlöcher in einem Motorraum einer Karosserie vorgesehen. Ein Masterloch weist einen Durchmesser von beispielsweise 2cm bis 5cm auf.
Gemäß dem Stand der Technik werden die Masterlöcher mittels Lochzangen erzeugt, die auf Schweißteilen starr montiert sind und über Manipulator- Lineareinheiten von einer Parkposition zu ihrer Bearbeitungsposition zugestellt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, eine Lochzange direkt mittels eines Roboters zuzustellen, wobei in diesem Fall noch Mittel zum Ableiten der beim Lochvorgang wirkenden Kräfte vorgesehen sein müssen, beispielsweise eine Abspannvorrichtung. Mittels der Zustellung einer Lochzange durch einen Roboter kann in vorteilhafter Weise ein höheres Maß an Flexibili- tat erreicht werden. Ein Roboter umfasst typischerweise eine Roboterbasis mit einem Roboterarm, an dessen distalem Ende eine Lochzange beziehungsweise eine Roboterlochzange montiert ist. Ein Roboter kann beispielsweise 4, 5, 6 oder 7 Bewegungsfreiheitsgrade aufweisen, wobei sich der Arbeitsbereich eines Roboters beispielsweise 2m - 3m um seine Roboterbasis erstrecken kann. Somit kann eine Roboterlochzange in flexibler Weise in verschiedenen Orientierung an verschiedene Positionen innerhalb des Motorraums einer Rohbaukarosserie zugestellt werden.
Eine Lochzange umfasst typischerweise eine Matrize, einen Stempel und einen Lochzangenkiefer. Die Matrize weist üblicherweise eine Interaktionsfläche mit einem darin mündenden Durchgangsloch auf, in welches mittels einer Lochbewegung ein Stempel mit einem auf den Lochquerschnitt ange- passtem Außenquerschnitt hineinbewegbar ist. Ein auf der Interaktionsfläche angeordnetes Flachmaterial, beispielsweise ein entsprechender Bereich ei- ner Rohbaukarosserie, wird bei einem solchen Lochvorgang gelocht. Eine typische Lochzange für Masterlöcher weist beispielsweise eine Gesamthöhe im Bereich von 40cm bis 60cm auf und weist ein typisches Gewicht im Bereich von größer 50kg bis 150kg auf. Ein Antrieb einer Lochzange kann beispielsweise einen Elektromotor umfassen.
Eine sich hierbei ergebende Problemstellung besteht in der Entsorgung der beim Lochen entstehenden Blech- beziehungsweise Butzenabfälle. Gemäß dem Stand der Technik können diese in einem kleinen Auffangbehälter innerhalb des Lochzangenkiefers gesammelt werden. Ein schwerkraftbeding- tes Zurückfallen der Butzenabfälle kann allerdings nicht ausgeschlossen werden, insbesondere wenn die Lochzange als Roboterlochzange verwendet wird und während der Zustellung durch den Roboter häufig umorientiert wird, so dass die Einwirkrichtung der Schwerkraft variiert. Auch kann es sich aus Gründen der einer störkonturbedingten Erreichbarkeit im Motorinnenraum einer Karosserie als sinnvoll erweisen, dass beim Lochen der Stempel der Lochzange unterhalb der Matrize befindlich ist. Hierbei besteht ein hohes Risiko, dass der Stempel und/oder die Matrize der Lochzange durch einen herausfallenden Butzenabfall beschädigt werden.
Um dieses zu vermeiden kann nach jedem Lochvorgang ein Vakuumabsaugsystem zugestellt werden, mittels welchem die Butzenabfälle in einen Auffangbehälter absaugt werden. Dies bedeutet aber in nachteiliger Weise einen erheblichen Zusatzaufwand und kann auch zu einem Verlust an Taktzeit in der Produktion führen.
Die Gebrauchsmusterschrift DE 9 318 967 U1 offenbart ein Werkzeug für eine Presse oder Stanze mit Stempel und Matrize sowie einem Ausstoßer für die Butzenabfälle im Stempel, wobei der Stempel einen vom Pressengestell lösbaren Amboss aufweist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Roboterlochzange bereitzustellen, durch welche auch bei häufiger Umorien- tierung aufwändige Zusatzvorrichtungen zur Handhabung der Butzenabfälle vermieden sind. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Robotersystem bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Roboterlochzange der eingangs genannten Art. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Durchgangslochs der Matrize eine Rückhaltevorrichtung vorgesehen ist, um ein Herausfallen der Abfälle aus dem Auffangbehälter zu vermeiden. Die Grundidee der Erfindung basiert darauf, mit einer Rückhaltevorrichtung das typischerweise schwerkraftbedingte Herausfallen von in den Auffangbe- hälter hineingedrückten Butzenabfällen zu vermeiden, so dass die erfin- dungsgemäße Roboterzange beschädigungsfrei in jeder beliebigen Orientierung betrieben werden kann.
Eine erfindungsgemäße Rückhaltevorrichtung ist derart ausgestaltet, dass ein Butzenabfall direkt vom Stempel durch das Durchgangsloch der Matrize in den sich idealerweise rückwärtig daran anschließenden Auffangbehälter gedrückt werden kann, wobei ein Herausfallen des Butzenabfalls aus dem Auffangbehälter durch das Durchgangsloch jedoch ausgeschlossen ist. Dies wird erfindungsgemäß im weiteren Sinne dadurch erreicht, dass die Rückhal- tevorrichtung das Durchgansloch dann verengt, wenn der Stempel während eines Lochvorgangs nicht im Durchgangsloch der Matrize befindlich ist. Dies kann letztendlich aber auch so erklärt werden, dass das Durchgangsloch normalerweise verengt ist, also einen kleineren Querschnitt aufweist als die zurückzuhaltenden Butzenabfälle, und lediglich beim Lochvorgang auf den Querschnitt der Butzenabfälle geweitet wird, so dass diese in den Auffang - behälter gedrückt werden können. Somit ist in vorteilhafter Weise ein Herausfallen der Butzenabfälle aus dem Auffangbehälter vermieden. Der Auffangbehälter kann als innere Kavität direkt in den Lochzangenkiefer integriert sein und muss nicht zwangsläufig als separates Bauteil ausgeführt sein.
Hierdurch ist erreicht, dass die erfindungsgemäße Roboterlochzange auch dafür vorgesehen beziehungsweise geeignet ist, in einer Ausrichtung betrieben zu werden, bei welcher der Auffangbehälter oberhalb des Stempels befindlich ist. Hierdurch wird der Einsatz der Roboterlochzange an einem Robo- ter sehr vereinfacht und Umorientierungen der Roboterlochzange sind unproblematisch. Ein zusätzlicher Aufwand für Absaugsysteme oder dergleichen entfällt hierbei.
Gemäß einer weiteren Variante der Roboterlochzange ist der Auffangbehäl- ter mit seinem Innenquerschnitt unter Berücksichtigung eines Toleranzabstandes von beispielsweise 0,5mm bis 5mm auf den Innenquerschnitt des Durchgangslochs angepasst. Dies ermöglicht ein gezieltes Stapeln der zu- meist runden Butzenabfälle im Auffangbehälter, so dass eine unkontrollierte Bewegung der Butzenabfälle beim Bewegen der Roboterlochzange vermieden ist. Dieser Effekt kann beispielsweise auch durch eine Federvorrichtung, durch welche ein permanenter Druck auf das Ende des Stapels mit Butzen- abfällen ausgeübt wird, unterstützt werden.
Entsprechend einer weiteren Erfindungsvariante der Roboterlochzange weist die Rückhaltevorrichtung wenigstens drei im Bereich der Matrize angeordnete, sternförmig in den Bewegungsraum des Stempels hineinragende und durch diesen daraus herausdrückbare Rückhaltestifte auf. Durch die Rückhaltestifte erfolgt im Grundzustand eine Verengung des Querschnitts des Durchgangsloches, so dass ein Herausfallen der im Auffangbehälter befindlichen Butzenabfälle vermieden ist. Lediglich für den Fall, dass der Stempel durch das Durchgangsloch gedrückt ist, sind die Rückhaltestifte typischer- weise radial nach außen gedrückt, so dass ein auf dem Stempel befindlicher Butzenabfall durch diesen in den Auffangbehälter geschoben werden kann. Wenn der Stempel wieder ohne Butzenabfall aus dem Durchgangsloch herausgefahren ist, ist das Durchgangsloch durch die dann in ihre Ursprungslage zurückgekehrten Rückhaltestifte verengt und ein Herausfallen der But- zenabfälle dadurch vermieden. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstatt von drei Rückhaltestiften eine höhere Anzahl wie beispielsweise vier oder fünf zu verwenden, wohingegen eine sichere Rückhaltefunktion durch nur einen oder zwei Rückhaltestifte nicht gegeben wäre. Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung sind die Rückhaltestifte mit einer jeweiligen permanent wirkenden Federkraft beaufschlagt. Somit ist sowohl beim Hineinfahren des Stempels eine den Durchmesser des Durchgangslochs freigebende Rückwärtsbewegung der Rückhaltestifte als auch beim Herausfahren des Stempels eine sichere definierte Vorwärtsbewegung der Rückhaltestifte in Richtung der Bezugsachse ermöglicht. In besonders bevorzugter Weise sind die Rückhaltestifte der Rückhaltevorrichtung als bewegliche Teile von Kugeldruckschrauben ausgeführt beziehungsweise die Rückhaltevorrichtung selber durch Kugeldruckschrauben realisiert, welche als gängige Standardkomponenten verfügbar sind. Eine Kugeldruckschraube weist wie letztendlich andere Rückhaltemittel auch einen festen und einen beweglichen Teil auf. Der bewegliche Teil ist dafür vorgesehen, bei einer Lochbewegung durch den Stempel zumindest teilweise in den festen Teil hineingedrückt zu werden. Der feste Teil kann an seiner Außenfläche beispielsweise ein Gewinde aufweisen, mittels dessen die Kugel- d ruckschraube im Bereich der Matrize oder auch direkt an der Matrize befestigt werden kann. Der feste Teil darf hierbei nicht in den Bewegungsraum des Stempels hineinragen, sonst wäre bei einer Lochbewegung eine Beschädigung des Stempels und/oder der Matrize die Folge. Distanzhülsen sind ein geeignetes Mittel, um eine entsprechend falsche Befestigung von Kugel- d ruckschrauben im Bereich der Matrize zu verhindern.
In ebenfalls bevorzugter Weise sind die Rückhaltestifte in einem äquidistan- ten Winkel zueinander um das typischerweise kreisrunde Durchgangsloch der Matrize angeordnet. Hierdurch werden ein hoher Symmetriegrad und damit eine weiter verbesserte Rückhaltefunktion erreicht.
Gemäß einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Roboterlochzange sind längs des Umfangs des Durchgangslochs wenigstens drei zackenähnliche Aussparungen vorgesehen, auf welche der Querschnitt des Stempels mit dazu korrespondierenden Ausbuchtungen angepasst ist, so dass die Matrize selbst als Rückhaltevorrichtung wirkt. Der Grundgedanke bei dieser Erfindungsvariante besteht darin, durch die zackenähnlichen Aussparungen des Durchgangslochs der Matrize eine Differenz zwischen effektivem Durchmesser des Durchgangsloches und effektivem Durchmesser des Butzenabfalls zu realisieren, wobei hierbei der Ausrichtung der zurückzuhaltenden Butzen- abfälle eine Bedeutung zukommt. Der Querschnitt der typischerweise kreisrunden Butzenabfälle wird durch die aufgrund der zackenähnlichen Aussparungen des Durchgangslochs entstehenden Ausbuchtungen letztendlich effektiv vergrößert, wobei der effektive Durchmesser des Durchgangslochs davon nicht betroffen ist. Somit ist ein Herausfallen der Butzenabfälle aus dem Auffangbehälter faktisch ausgeschlossen, weil bereits eine marginale Winkelverdrehung zwischen Butzen- abfall und Matrize um die Bezugsachse ausreicht, um eben dies zu verhindern. Dennoch ist es problemlos möglich, einen Butzenabfall mit zackenähnlichen Ausbuchtungen beim Lochvorgang mit dem Stempel durch das Durchgangsloch zu drücken. Eine zackenähnliche Ausbuchtung des Butzenabfalls korreliert mit einer zackenähnlichen Aussparung im erzeugten Loch, was eine nur marginale Abweichung von einer für ein Masterloch idealen kreisrunden Form bedeutet. Dennoch ist der Begriff der zackenähnlichen Ausbuchtungen beziehungsweise Aussparungen theoretisch weit zu definie- ren, es muss letztendlich im Minimalfall lediglich eine gewisse Rotationsun- symmetrie bei korrespondierendem Querschnitt von Stempel und Matrize herrschen, so dass durch eine leichte Winkeldrehung des Butzenabfalls zur Matrize bereits dessen Herausfallen unterbunden ist. Entsprechend einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Roboterlochzange weist diese eine Adaptervorrichtung zur Montage an einen Roboter beziehungsweise an das distale Ende des Roboterarms eines Roboters auf. Somit kann die Roboterlochzange problemlos an einen Roboter beziehungsweise dessen Roboterarm montiert werden. Idealerweise verfügt die Adap- tervorrichtung noch über Kopplungsmittel für eine Energieversorgung und/oder für die Ansteuerung der Antriebsvorrichtung der Roboterlochzange.
In einer besonders bevorzugten Variante der Roboterlochzange ist diese für die Lochung von einem Flachmaterial aus Metall vorgesehen, wie dem Blech einer Rohbaukarosserie mit einer Stärke im Bereich von beispielsweise 0,5mm bis 2,0mm. Hierzu können Stempel und Matrize beispielsweise aus einem gehärteten Stahl gefertigt sein, welcher den hohen mechanischen Belastungen beim Lochen eines Karosserieblechs widersteht.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst von einem Robotersystem, umfassend einen Industrieroboter mit einer Steuervorrichtung und einem Roboterarm, an dessen distalem Ende eine erfindungsgemäße Roboterlochzange befestigt ist. Eine Steuervorrichtung ist dafür vorgesehen, die Antriebe eines Roboterarms derart anzusteuern, dass dieser mit einem Bezugspunkt an dessen distalen Ende eine gewünschte und in einem Roboterprogramm festgelegte Bewegung ausführt. Somit ist es möglich, die Roboterlochzange in verschiedenen Orientierungen und auf einer Vielzahl von möglichen Bewegungspfaden durch den Roboterarm von einer Parkposition am Rande einer Bearbeitungsstation in eine Bearbeitungsposition an einer Rohbaukarosserie zu verbringen, insbesondere auch in den Bereich des Motorinnen- raums einer Rohbaukarosserie.
In vorteilhafter Weise ist die Steuervorrichtung des Industrieroboters dafür vorgesehen ist, die Bewegungen des Roboterarms und der Roboterlochzange koordiniert zu steuern. Die Öffnungs- und Schließbewegung der Lochzan- ge kann dann als weiterer Bewegungsfreiheitsgrad des Roboters angesehen werden. Hierdurch wird einerseits eine separate Steuervorrichtung für die Roboterlochzange vermieden und es ist darüber hinaus eine koordinierte Bewegung von Roboterarm und daran befestigter Roboterlochzange ermöglicht.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste exemplarische Roboterlochzange,
Fig. 2 eine zweite exemplarische Roboterlochzange, Fig. 3 eine Matrize,
Fig. 4 eine dritte exemplarische Roboterlochzange sowie
Fig. 5 einen Stempel in einer Matrize. Figur 1 zeigt eine erste exemplarische Roboterlochzange 10 in einer dreidimensionalen Ansicht. Eine scheibenähnliche Matrize 12 mit einer Interaktionsfläche und einem Durchgangsloch ist gegenüber einem längs einer Bezugsachse 14 beweglichen Stempel 16 angeordnet. An der der Interaktionsfläche abgewandten Seite der Matrize 12 ist ebenfalls längs der Bezugsach- se 14 ein Auffangbehälter 18 für bei einer Lochung entstehende und durch das Durchgangsloch der Matrize 12 gedrückte Abfälle an Flachmaterials vorgesehen. Die Lochzange weist eine beispielhafte Höhe von ca. 40cm auf und ist in ihrem hinteren Bereich mit einer Adaptervorrichtung 20 versehen, in diesem Fall eine Lochplatte zum Versch rauben mit einem Gegenstück eines Manipulators, insbesondere eines Industrieroboters.
Der Auffangbehälter 18 ist in diesem Beispiel oberhalb der Matrize 12 befindlich, so dass das Risiko eines schwerkraftbedingten Herausfallens von im Auffangbehälter 18 befindlichen Abfällen an Flachmaterial durch das Durch- gangsloch der Matrize 12 besteht. Um dies zu vermeiden ist eine in dieser Figur angedeutete Rückhaltevorrichtung 22 vorgesehen.
Figur 2 zeigt eine zweite exemplarische Roboteriochzange 30 in einer Schnittdarstellung. Längs einer gemeinsamen Bezugsachse 34 sind ein Stempel 36, eine Matrize 32 sowie ein Auffangbehälter 50 angeordnet. Der Stempel 36 ist in einer hülsenähnlichen Führung 38 gelagert, längs derer er mittels einer nicht gezeigten Antriebsvorrichtung entlang der Bezugsachse 34 bewegbar 52 ist. Eine Antriebsvorrichtung kann beispielsweise durch einen Elektromotor realisiert sein. In Vorbereitung auf einen Lochvorgang werden der Stempel 36 mit seiner Führung 38 relativ zur Matrize 32 in eine Lochposition überführt, von der aus der eigentliche Lochvorgang gestartet wird. Die Matrize 32 ist ringähnlich aufgebaut und weist ein Durchgangsloch auf, des- sen Innendurchmesser auf den Außendurchmesser des Stempels 36 ange- passt ist. Somit kann der Stempel 36 in einer Loch beweg ung zumindest teilweise durch das Durchgangsloch der Matrize 32 bewegt werden. In dieser Darstellung ist der Stempel 36 teilweise in dem Durchgangsloch befindlich, wobei oberhalb des Stempels 36 mehrere scheibenähnliche Abfälle 44, 46, 48 eines gelochten Flachmaterials 54, welches sich zwischen der Interaktionsfläche der Matrize 32 und der Führung 38 des Stempels 36 befindet, dargestellt sind. Im unteren Bereich der Matrize 32 ist eine exemplarische Rückhaltevorrichtung 40 gezeigt, in diesem Fall eine Kugeldruckschraube. Es ist zu beachten, dass bedingt durch die Schnittdarstellung nur eine einzige Kugeldruckschraube gezeigt ist, es sind jedoch in diesem Fall drei sternförmig mit gleichem Winkel zueinander um die Bezugsachse 34 angeordnete Kugeldruck- schrauben als vorhanden anzunehmen.
Die Rückhaltevorrichtung 40 stellt die untere Begrenzung des Auffangbehäl- ters 50 dar. Dieser besteht im Wesentlichen aus einer in den Lochzangenkiefer der Lochzange integrierten Kavität, welche zumindest in diesem Beispiel zu einem kleinen Teil in das Durchgangsloch der Matrize 32 übergeht. Die Rückhaltevorrichtung 40 beziehungsweise die Kugeldruckschraube weist einen festen Teil mit Außengewinde auf, mittels welchem sie in einer entsprechenden Gewindebohrung der Matrize 32 fixierbar ist, wobei der feste Teil der Kugeldruckschraube nicht in den Bewegungsraum des Stempels 36 hineinragt. Der bewegliche Teil der Kugeldruckschraube ragt jedoch in diesen Bewegungsraum hinein, insofern er nicht von dem Stempel 36 in der mit der Bezugsziffer 42 angedeuteten Bewegungsrichtung aus diesem heraus gedrückt wird, wie es in dieser Darstellung der Fall ist. Während des Lochvorgangs des Flachmaterials 54 wird der dabei entstehende scheibenähnliche Abfall 44, 46, 48 zumindest teilweise durch das Durchgansloch der Matrize 32 bis hinter die Rückhaltevorrichtung 40 ge- drückt. Hierbei bewegt sich der bewegliche Teil der Rückhaltevorrichtung 40 beziehungsweise der Kugeldruckschraube radial aus dem Bewegungsraum des Stempels 36, so dass die durch die Rückhaltevorrichtung 40 bewirkte Verengung des Durchgangslochs temporär nicht mehr besteht und der scheibenähnliche Abfall 44, 46, 48 in den Auffangbehälter gedrückt werden kann. Bei einer Rückbewegung des Stempels 36 bis vor die Rückhaltevorrichtung 40 werden deren beweglichen Teile mittels Federkraft wieder in den nunmehr freigewordenen Bewegungsraum des Stempels 36 gedrückt und der Querschnitt des Durchgangslochs wieder verengt. Somit ist ein Heraus- fallen der scheibenähnlichen Abfälle 44, 46, 48 aus dem Auffangbehälter 50 vermieden.
Figur 3 zeigt eine Matrize 60 in einer dreidimensionalen Darstellung. Die Matrize 60 ist hülsenähnlich aufgebaut und weist eine Interaktionsfläche 62 mit einem darin mündenden Durchgangsloch 64 auf. Sternförmig um das Durchgangsloch 64 herum sind mehrere Rückhaltevorrichtungen 66, 68 vorgesehen, welche mit einem beweglichen Teil beziehungsweise einem jeweiligen Rückhaltestift in das Durchgangsloch 64 hineinragen und welche dafür vorgesehen sind, mittels eines durch das Durchgangsloch 64 gedrückten Stem- pels radial nach hinten bewegt zu werden. Somit ist für den Fall, dass kein Stempel in das Durchgangsloch gedrückt ist, ein sicherer Rückhalt von in einem nicht gezeigten Auffangbehälter befindlichen Abfällen an Flachmaterial gewährleistet. Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante 70 einer erfindungsgemäßen Roboterlochzange. Längs einer gemeinsamen Bezugsachse 74 sind ein Stempel 86, eine Matrize 72 sowie ein Auffangbehälter 76 mit einem Innenraum 78 angeordnet. Der Stempel 86 ist in einer hülsenähnlichen Führung 88 gelagert, längs derer er mittels einer nicht gezeigten Antriebsvorrichtung ent- lang der Bezugsachse 74 bewegbar ist. In diesem Fall ist das Durchgangsloch der Matrize 72 derart ausgeformt, dass diese selbst als Rückhaltevorrichtung dient. Das Durchgangsloch der Matrize 72 weist nämlich drei längs seines Umfangs verlaufende zackenähnliche Aussparungen 80 auf, welche mit drei um den Umfang des Stempels 86 angeordneten zackenähnlichen Ausbuchtungen 89 des Stempels 86 korrelieren. Auf diese Weise haben Abfälle 84 von gelochtem Flachmaterial 82 keinen rein symmetrischen und kreisrunden Durchmesser mehr, vielmehr wird deren effektiver Durchmesser durch die beim Lochen entstehenden zackenähnlichen Ausbuchtungen vergrößert, so dass deren schwerkraftbedingtes Herausfallen aus dem Auffang- behälter 76 durch das Durchgangsloch der Matrize 72 verhindert ist. Figur 5 zeigt in einer Darstellung 90 einen Stempel 94 in dem Durchgangsloch einer Matrize 92. Längs des Umfangs des Durchgangslochs der Matrize 92 sind drei zackenähnliche Aussparungen 96 vorgesehen, auf welche der Querschnitt des Stempels 94 mittels korrespondierender zackenähnlicher Ausbuchtungen 98 angepasst ist, so dass die Matrize 92 selbst als Rückhal- tevorrichtung wirkt.
Bezuqszeichenliste
10 erste exemplarische Roboterlochzange
12 Matrize
14 Bezugsachse
16 Stempel
18 Auffangbehälter
20 Adaptervorrichtung
22 Rückhaltevorrichtung
30 zweite exemplarische Roboterlochzange
32 Matrize
34 Bezugsachse
36 Stempel
38 Führung von Stempel
40 Rückhaltevorrichtung
42 Bewegungsrichtung von Rückhaltevorrichtung
44 Abfall von Flachmaterial
46 Abfall von Flachmaterial
48 Abfall von Flachmaterial
50 Auffangbehälter
52 Bewegungsrichtung von Stempel
54 Flachmaterial
60 Matrize
62 Interaktionsfläche von Matrize
64 Durchgangsloch
66 Rückhaltevorrichtung
68 Rückhaltevorrichtung
70 dritte exemplarische Roboterlochzange
72 Matrize
74 Bezugsachse
76 Auffangbehälter
78 Innenraum von Auffangbehälter
80 zackenähnliche Aussparung (Rückhaltevorrichtung in Matrize)
82 Flachmaterial Abfall von Flachmaterial
Stempel
Führung von Stempel
zackenähnliche Ausbuchtung (Stempel)
Stempel in Matrize
Matrize
Stempel
zackenähnliche Aussparung (Rückhaltevorrichtung in Matrize) zackenähnliche Ausbuchtung (Stempel)

Claims

Patentansprüche
1 . Roboterlochzange (10, 30, 70), umfassend
• eine Matrize (12, 32, 60, 72, 92) mit einer Interaktionsfläche (62) und einem darin mündenden Durchgangsloch (64),
• einen längs einer senkrecht zur Interaktionsfläche verlaufenden Bezugsachse (14, 34, 74) bewegbaren (52) Stempel (16, 36, 86) mit einem auf den Innenquerschnitt des Durchgangslochs (64) angepassten Außenquerschnitt,
• eine Antriebsvorrichtung, um den Stempel (16, 36, 86) in einer Lochbewegung (52) von einer von der Matrize (12, 32, 60, 72, 92) beab- standeten Initialposition durch deren Durchgangsloch (64) zu bewegen, so dass dabei eine Lochung eines zwischen Interaktionsfläche (62) der Matrize (12, 32, 60, 72, 92) und Stempel (16, 36, 86) befindlichen Flachmaterials (54, 82) erfolgt sowie
• einen an der der Interaktionsfläche (62) abgewandten Seite der Matrize (12, 32, 60, 72, 92) vorgesehenen Auffangbehälter (50, 76) für bei der Lochung entstehende und durch das Durchgangsloch (64) gedrückte Abfälle (44, 46, 48, 84) des Flachmaterials (54, 82),
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich des Durchgangslochs (64) eine Rückhaltevorrichtung (22, 40, 66, 68, 80, 96) vorgesehen ist, um ein Herausfallen der Abfälle aus dem Auffangbehälter (50, 76) zu vermeiden.
2. Roboterlochzange nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese dafür vorgesehen ist, auch in einer Ausrichtung betrieben zu werden, bei welcher der Auffangbehälter (50, 76) oberhalb des Stempels (16, 36, 86) befindlich ist.
3. Roboterlochzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (50, 76) mit seinem Innenquerschnitt unter Berücksichtigung eines Toleranzabstandes auf den Innenquerschnitt des Durchgangslochs (64) angepasst ist.
4. Roboterlochzange nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung (22, 40, 66, 68, 80, 96) wenigstens drei im Bereich der Matrize (12, 32, 60, 72, 92) angeordnete, sternförmig in den Bewegungsraum des Stempels (16, 36, 86) hineinragende und durch diesen daraus herausdrückbare Rückhaltestifte umfasst.
5. Roboterlochzange nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltestifte mit einer permanent wirkenden Federkraft beaufschlagt sind.
6. Roboterlochzange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltestifte bewegliche Teile von Kugeldruckschrauben sind.
7. Roboterlochzange nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltestifte in einem aquidistanten Winkel zueinander angeordnet sind.
8. Roboterlochzange nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Umfangs des Durchgangslochs (64) wenigstens drei zackenähnliche Aussparungen (80, 96) vorgesehen sind, auf welche der Querschnitt des Stempels (16, 36, 86) mittels korrespondierender zackenähnlicher Ausbuchtungen (89, 98) angepasst ist, so dass die Matrize (12, 32, 60, 72, 92) selbst als Rückhaltevorrichtung (22, 40, 66, 68, 80, 96) wirkt.
9. Roboterlochzange nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Adaptervorrichtung (20) zur Montage an einem Roboter aufweist.
10. Roboterlochzange nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese für die Lochung von einem Flachmaterial (54, 82) aus Metall vorgesehen ist.
1 1 . Robotersystem, umfassend einen Industrieroboter mit einer Steuervorrichtung und einem Roboterarm, an dessen distalen Ende eine Roboterlochzange (10, 30, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 befestigt ist.
12. Robotersystem nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung des Industrieroboters dafür vorgesehen ist, die Bewegungen des Roboterarms und der Roboterlochzange (10, 30, 70) koordiniert zu steuern.
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