NL2002040C - Samenstel en werkwijze voor het met een freesmachine bewerken van een voorwerp. - Google Patents

Description

Samenstel en werkwijze voor het met een freesmachine bewerken van een voorwerp.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een samenstel omvattende een verspanende inrichting, een klem voor een te bewerken voorwerp, en een robot voor het 5 naar en van die freesmachine verplaatsen van met voorwerpen gevulde klemmen.

Een dergelijke werkwijze is in de stand der techniek algemeen bekend. Vaak dienen voorwerpen met behulp van een verspanende inrichting zoals een draaibank, boormachine of freesmachine aan een groot aantal verschillende zijden bewerkt te worden. Het is dan niet vaak mogelijk het voorwerp zodanig in een klem in te spannen 10 dat al deze zijden die positie in verschillende stappen bewerkt kunnen worden. Anderzijds bestaat er een nauwkeurige samenhang tussen de bewerking van de verschillende zijden, zodat bij het omspannen van het voorwerp, waardoor bepaalde zijden alsnog bereikbaar worden voor frezen, grote nauwkeurigheid in acht genomen moet worden.

15 Bij in zeer grote series vervaardigde voorwerpen worden verregaand geautomatiseerde processen gebruikt voor het omzetten van de voorwerpen in verschillende posities. Bij kleine series (enkelen tot duizenden) vindt in de stand der techniek omspannen handmatig plaats hetgeen tijdrovend is en grote vaardigheid van de bedienende persoon vereist. Door de stijgende loonkosten en het steeds moeilijker krijgen van personeel 20 ontstaan steeds meer problemen bij het uitvoeren van een dergelijke als zodanig eenvoudige handeling die toch met grote nauwkeurigheid uitgevoerd moet worden. Bovendien worden verspanende inrichtingen steeds kostbaarder zodat het steeds meer van belang wordt deze zo lang mogelijk en bij voorkeur continu te laten werken.

Het is doel van de onderhavige uitvinding in een samenstel te voorzien waarmee 25 het mogelijk is het verspanen en in het bijzonder frezen van voorwerpen verder te automatiseren en meer in het bijzonder een eventueel noodzakelijke omspanhandeling te mechaniseren.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven samcnstcl verwezenlijkt doordat dat samenstel omvat een omzetstation, welk omzetstation omvat een eerste drager voor het 30 opnemen van een klem en een tweede drager voor het opnemen van een klem, welke dragers in tegenoverliggende positie naar elkaar toe beweegbaar zijn.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt gebruik gemaakt van een omzetstation. Dit omzetstation is voorzien van een eerste drager voor het opnemen van een eerste klem waarmee het voorwerp dat daarin ingeklemd is aan een eerste reeks verspanende resp.

2 frccsbchandclingcn onderworpen wordt. Het omzetstation is eveneens voorzien van een tweede drager voor het opnemen van een tweede klem. Deze tweede klem is specifiek uitgevoerd voor het ontvangen van het voorwerp in een tweede positie die afwijkt van de eerste positie waarmee het voorwerp in de eerste klem aangebracht is. In deze 5 tweede positie is mogelijk de overige zijden van het voorwerp aan een bewerkingshandeling te onderwerpen. In het omzetstation kunnen de op de eerste en tweede dragers aangebrachte eerste en tweede klemmen volgens een nauwkeurig gedefinieerde baan naar elkaar toe bewogen worden waardoor de overgeefbeweging van het voorwerp verwezenlijkt kan worden. In praktijk zal de tweede klem in 10 geopende toestand naar het gedeeltelijk bewerkte voorwerp bewogen worden. In de juiste positie aangekomen zal het voorwerp in de tweede klem geschoven worden en geringe klemming van het tweede voorwerp door de tweede klem plaatsvinden. Vervolgens wordt het voorwerp vast in de tweede klem gedrukt door de eerste klem en daarna vindt volledige klemming van het voorwerp plaats. Vervolgens opent de eerste 15 klem, . Door het nauwkeurig ten opzichte van elkaar positioneren van de dragers resp. klemmen kan zo overgeven geautomatiseerd uitgevoerd worden terwijl de positie van het voorwerp nog steeds nauwkeurig gedefinieerd is. Vervolgens kan de tweede klem met het voorwerp in de freesmachine geplaatst worden. Doordat de positie van het 20 voorwerp in de tweede klem nauwkeurig bekend is is ook de positie van het voorwerp ten opzichte van de freesmachine bekend en kunnen verdere behandelingen uitgevoerd worden.

Eventueel kan geautomatiseerd een correctie plaatsvinden van de positie,

Het naar elkaar toe bewegen van de eerste en tweede drager vindt bij voorkeur op 25 lineaire wijze plaats. Openen en sluiten van de klem kan op enige voorstelbare wijze verwezenlijkt worden. Op van voordeel zijnde wijze wordt de betreffende klem eventueel in combinatie met een daarmee verbonden pallet gekoppeld aan de arm van een robot. Via deze koppeling kunnen stuursignalen voor het openen en sluiten van de klem gegeven worden. Een andere wijze van bedienen is eveneens voorstelbaar.

30 Bovendien kan het hierboven beschreven omzetstation voorzien zijn van aftastmiddelen. Immers het station kan niet alleen gebruikt worden voor het overzetten resp. omspannen van het voorwerp, maar eveneens gebruikt worden voor het eerste plaatsen van een nog niet bewerkt voorwerp in de eerste klem. Daarbij is het van 3 belang zeker te weten dat het voorwerp op juiste wijze door bijvoorbeeld een robot in de klem geplaatst is. Daartoe kunnen de aftastmiddelen fungeren.

Volgens een verdere bijzondere uitvoering van de uitvinding is een afvoerhouder voor bewerkte voorwerpen aanwezig. Deze afvoerhouder is zodanig uitgevoerd en 5 gepositioneerd, dat een robot met daarmee gekoppelde tweede klem naar boven bewogen kan worden. Door het openen van de klem kan het voorwerp rechtstreeks in de afvoerhouder geplaatst worden. Daarmee vervalt een extra handeling die in de stand der techniek bekend is en bestaat uit het met een op de robotarm geplaatste gripper vastpakken van het bewerkte voorwerp en plaatsen daarvan in de afvoerhouder. Een 10 dergelijke extra handeling met behulp van een gripper heeft het risico dat beschadiging van het zojuist bewerkte voorwerp optreedt. Omdat de tweede klem specifiek ontworpen is voor het ontvangen van het betreffende voorwerp valt daar een dergelijke schade niet te vrezen.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering is een toevoerhouder 15 aanwezig waarin te bewerken voorwerpen aangevoerd worden. Vervolgens wordt met de robot een gripper gekoppeld die te bewerken voorwerpen op die boven beschreven wijze naar de eerste klem beweegt voor inspanning daarvan. In dit geval is geringe beschadiging van de voorwerpen door de gripper minder relevant omdat toch nog een bewerkingshandeling plaats dient te vinden. Het is echter ook mogelijk om de 20 voorwerpen vooraf in een eerste klem in te spannen en daartoe het omzetstation niet te gebruiken.

Bij voorkeur is een aparte voorziening zoals een koppeling aanwezig om de eerste klem met behulp van een daarmee verbonden drager of pallet rechtstreeks met een robotarm te koppelen en deze aan de freesmachine toe te voeren. Daarbij komt de 25 plaatsing in het omzetstation nauwkeurig overeen met de plaatsing in de verspanende richting.

Indien een gripper toegepast wordt, kan dit enige in de stand der techniek bekende gripper zijn zoals een servogripper waarmee zowel kracht als afstand nauwkeurig bepaalbaar zijn. Een andere mogelijkheid is het gebruik van een bij voorkeur universeel 30 werkende gripper en deze kan voorzien zijn van een voorinstelling om in grove aanpassing aan de gewenste afmeting van het voorwerp te voorzien. Vervolgens kan de gripper dan een verhoudingsgewijs klein openings- en sluittraject hebben voor het vastpakken resp. loslaten van de voorwerpen.

4

Voor verschillende functies kunnen verschillende grippers gebruikt worden. Zo kan een gripper gebruikt worden voor het vasthouden van de aanvoer/afvoerhouder, een gripper voor het werkstuk en bijvoorbeeld een gripper voor gereedschap. Deze grippers kunnen in een gemeenschappelijke opslag aangebracht zijn.

5 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het door frezen bewerken van een voorwerp, omvattende het voorzien in een te bewerken voorwerp, het inspannen daarvan in een eerste klem, het plaatsen van die eerste klem in een freesmachine, het uitvoeren van een freesbewerking aan een eerste zijde van dat voorwerp, het omspannen van dat voorwerp en het uitvoeren van een freesbewerking 10 aan een tweede zijde van dat voorwerp en het uit de klem verwijderen van dat bewerkte voorwerp waarbij dat omspannen omvat het overbrengen van het voorwerp van een eerste klem naar een tweede klem en het plaatsen van de tweede klem in de freesmachine, waarbij dat overbrengen van het voorwerp van de eerste klem naar de tweede klem omvat het aanbrengen van de eerste klem op een eerste drager, het 15 aanbrengen van de tweede klem op een tweede drager, het naar elkaar toe bewegen van die dragers en het overgeven van dat voorwerp van de eerste klem naar de tweede klem.

Met de onderhavige uitvinding is het mogelijk ook bij verhoudingsgewijs kleine series automatisering door te voeren. D.w.z. een aantal voorwerpen wordt klaargezet en 20 de verschillende daaraan noodzakelijke bewegingshandelingen kunnen zonder verder ingrijpen van een operator uitgevoerd worden. Bovendien is het mogelijk de inrichting zodanig te programmeren dat in geval van een storing met een andere groep voorwerpen verder gegaan wordt, d.w.z, daaraan een bewerking uitgevoerd wordt, Dit betekent dat in geval van storing de freesmachine niet direct uitschakelt maar overgaat 25 naar een andere werkzaamheid. Op deze wijze is het mogelijk freesmachines en bijbehorende systemen langdurig volautomatisch in te zetten waardoor de kostprijs van dc bewerkingen afneemt.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld van een freesmachine verduidelijkt worden. Daarbij toont: 30 Fig. 1 het samenstel volgens de uitvinding schematisch en in bovenaanzicht;

Fig. 2 het omzet- of omkeerstation volgens de uitvinding in perspectief bij van elkaar weg bewogen dragers;

Fig. 3 het omkeerstation volgens fig. 2 bij naar elkaar toe bewogen dragers; en 5

Fig. 4 ccn uitvocringsvoorbccld van ccn bij dc uitvinding gebruikte gripper.

Het samenstel volgens de onderhavige uitvinding is in lig. 1 in het geheel met 1 aangegeven. Dit bestaat uit een freesmachine 2 en een daarvoor geschakelde verzameling van stations voor het aan de freesmachine toevoeren resp. afvoeren van 5 voorwerpen en het uitvoeren van verdere behandelingen. Verplaatsing van de voorwerpen naar de freesmachine 2 vindt plaats met behulp van een robot 4 voorzien van een sturing 14. Voorbeelden van verschillende mogelijke stations zijn een was- of schoonblaasstation 26, dat bijvoorbeeld gebruikt wordt voor het direct na het uitvoeren van een freeshandeling verwijderen van spanen en vloeistoffen. Bovendien kan een 10 parkeerstation 27 aanwezig zijn voor het tijdeiijk opslaan van voorwerpen.

Voorwerpen kunnen toegevoerd worden via een laad/ontlaadpoort 5. In het getoonde voorwerpen worden te bewerken voorwerpen 20 toegevoerd via deze poort en zijn daartoe opgenomen in een tray 19. Het is ook mogelijk de voorwerpen vooraf in te klemmen op een klem met pallet, zoals hierna nog besproken zal worden, via een poort 15 28.

De te bewerken voorwerpen 20 dienen zodanig bewerkt te worden met behulp van freesmachine 2 dat omspannen noodzakelijk is. Dat wil zeggen bepaalde zijden van het voorwerp 20 kunnen bij eenvoudig inspannen in een klem niet bereikt worden waardoor het in een andere positie plaatsen van het voorwerp noodzakelijk is.

20 Volgens de onderhavige uitvinding is een omkeer- of omzetstation 6 aanwezig.

Details daarvan blijken uit fig. 2 en 3. Dit station bestaat uit een frame 23 voorzien van een vast daarmee verbonden eerste drager 11 en een lineair verplaatsbaar daarmee verbonden tweede drager 12. Tweede drager 12 kan in de richting van pijl 13 naar de eerste drager 11 toe resp. daar vanaf bewogen worden. Aandrijving kan bijvoorbeeld 25 met een (servo)spilmechanisme verwezenlijkt worden. Op drager 11 kan een stuurbare draaitafel aanwezig zijn.

Beide dragers 11 en 12 zijn uitgevoerd voor het ontvangen van bijvoorbeeld op ccn pallet 9 aangebrachte eerste klem 7 of tweede klem 8. Een pallet 9 wordt gebruikt omdat deze voorzien is van een bijzondere koppeling 10 voor koppeling met de arm 30 van robot 14. Behalve in koppeling wordt eveneens in een verbinding voorzien voor het via de robot en meer in het bijzonder de sturing daarvan beïnvloeden van de niet nader aangegeven bekken van de klemmen 7 en 8. De bekken van de klemmen 7 en 8 zijn bij voorkeur productspecifiek en kunnen met de robot gewisseld worden indien een ander 6 product bereid moet worden. Daarbij worden dezelfde klemmen 7 en 8 gebruikt met gewisselde bekken.

De verplaatsbare tweede drager 12 is voorzien van een of meer armen 24 aan het uiteinde waarvan zich een laser 25 bevindt voor het aftasten van voorwerpen. Bij het 5 bewegen van de laser 25 over het gedeeltelijk bewerkte voorwerp 21 vindt controle plaats of dit voorwerp in de juiste positie geplaatst is en binnen de gestelde afmetingen is.

Zoals uit fig. 4 blijkt is een gripper 15 aanwezig voor het aangrijpen van de voorwerpen. Andere grippers kunnen aanwezig zijn bijvoorbeeld voor het verplaatsen 10 van de trays of het verplaatsen van gereedschap. De gereedschapgripper is met 30 in fig. 1 aangegeven. Elk van de grippers is voorzien van een koppeling die lijkt op koppeling 10 voor verbinding met de hierboven beschreven robot 4. Bovendien is de gripper 15 voor werkstukken toepasbaar voor een breed bereik en daarom is deze voorzien van een voorinstelmogelijkheid 17 waardoor het werkbereik bij bepaalde 15 producten verhoudingsgewijs klein kan zijn. Zo is het mogelijk om in een breed bereik toch zeer nauwkeurig bepaalde voorwerpen aan te kunnen grijpen.

De hierboven beschreven inrichting werkt als volgt:

Te bewerken voorwerpen 20 worden zoals hierboven aangegeven via laadpoort 5 toegevoerd. Deze zijn bij voorkeur aangebracht in een tray 19. Op dat moment is met 20 de robot 4 een traygripper gekoppeld. Deze traygripper wordt in het magazijn bewogen en door een productgripper 15 gekoppeld met de robot en deze grijpt het te bewerken voorwerp aan. Dat daarbij enige schade (krassen en dergelijke) ontstaat is niet relevant omdat het betreffende voorwerp later aan een freesbehandeling onderworpen zal worden.

25 Met behulp van de gripper wordt het te bewerken voorwerp 20 in de geopende eerst klem 7 op het omzetstation geplaatst. Met de robot wordt het product stevig in de gewenste positie in klem 7 vastgedrukt. Daarna sluit klem 7 volledig cn wordt dc gripper afgevoerd.

Daarna wordt de tweede drager 12 naar beneden bewogen en met behulp van de laser 30 25 nagegaan of het te bewerken voorwerp 20 in de juiste positie geplaatst is en de juiste afmeting heeft. Indien dit juist is wordt na koppeling met de arm van de robot 4 de eerste klem 7 met de bijbehorende pallet 9 naar de freesmachine 2 bewogen en daarin geplaatst. Daar vindt de gewenste eerste freeshandeling plaats. Vervolgens wordt het 7 gedeeltelijk bewerkte voorwerp, dat met 21 aangegeven is, met bijbehorende klem 7 en pallet 9 met behulp van de robot weer op de eerste drager 11 geplaatst. Inmiddels is op de tweede drager 12 een tweede klem 8 met specifieke bekken geplaatst. De opname van de bekken is in het bijzonder uitgevoerd om het boven de bekken van de eerste 5 klem uitstekende deel van het bewerkte voorwerp 21 zonder schade te ontvangen. Deze bekken van de tweede klem 8 bevinden zich in geopende positie. Het gedeeltelijk bewerkte voorwerp wordt met klem 8 stevig in klem 7 vastgedrukt.

Vervolgens wordt uitgaande van de positie getoond in fig. 2 de tweede drager met de tweede klem naar de eerste drager bewogen zoals getoond is in lig. 3. Bij het precies 10 boven elkaar geplaatst zijn van de klemmen 7 en 8 wordt het gedeeltelijk bewerkte voorwerp 21 overgedragen. Dit vindt plaats door het eerst bewegen van het voorwerp 21 tussen de gedeeltelijk gesloten bekken van klem 7. Vervolgens vindt vastdrukken van het voorwerp in de eindpositie van de bekken 7 plaats. Hierop sluit de klem 7 en daarna wordt de klem 8 geopend. Vervolgens wordt de tweede drager enigszins van de 15 eerste drager wegbewogen.

Vervolgens kan de tweede klem 8 met de bijbehorende pallet 9 en koppeling 10 door de robotarm overgenomen worden en weer in de freesmachine geplaatst worden. De positie van het gedeeltelijk bewerkte voorwerp 21 is nauwkeurig bekend, dat wil zeggen ook de positie in de freesmachine ligt nauwkeurig vast. Daardoor kan direct een 20 verdere freesbewerking plaatsvinden waarna een bewerkte voorwerp dat met 22 aangegeven is resulteert. De tweede klem 8 wordt met behulp van de pallet 9 door de robotarm uit de freesmachine genomen en in de gewenste positie boven de afvoerhouder of tray 19 geplaatst. Door het openen van de bekken van de klem 8 valt het bewerkte voorwerp direct in de tray zoals in fig. 1 aangegeven is. Vervolgens 25 beweegt een gevulde tray of afvoerhouder 19 naar de positie van de laad/ontlaadpoort 5 en kan afgevoerd worden of wordt naar een opslag bewogen.

Na het lezen van het bovenstaande zullen bij degene bekwaam in de stand der techniek talloze varianten opkomen. Eveneens kunnen talrijke stations toegevoerd worden voor het uitvoeren van verdere bewerkingen. Dergelijke varianten liggen 30 binnen het bereik van de bijgaande conclusies waarbij uitdrukkelijk rechten gevraagd worden voor hetgeen beschreven is in de volgconclusies zonder combinatie met de onafhankelijke conclusies.

Claims (13)

1. Samenstel (1) omvattende een verspanende inrichting (2), een klem (7, 8) voor een te bewerken voorwerp (20, 21), en een robot (4) voor het naar en van die 5 freesmachine verplaatsen van met voorwerpen gevulde klemmen, met het kenmerk, dat dat samenstel omvat een omzetstation (6), welk omzetstation omvat een eerste drager (11) voor het opnemen van een klem (7) en een tweede drager (12) voor het opnemen van een klem (8), welke dragers (11, 12) in tegenoverliggende positie naar elkaar toe beweegbaar zijn. 10

2. Samenstel volgens conclusie 1, waarbij die eerste en tweede dragers tegenover elkaar liggend aangebracht zijn en lineair naar elkaar toe verplaatst kunnen worden (13).

3. Samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die robot (4) van een sturing (14) voor het openen en sluiten van een door die robot aangegrepen klem voorzien is.

4. Samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat omzetstation 20 (6) aftastmiddelen (25) omvat voor het bepalen van de vorm van een in de drager geplaatst voorwerp.

5. Samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een afvoerhouder (19) voor het ontvangen van uitsluitend bewerkte voorwerpen (22), 25 zodanig geplaatst dat die robot (4) met klem en dat voorwerp (22) daarboven kan bewegen.

6. Samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat magazijn een toevoerhouder voor het ontvangen van te bewerken voorwerpen (20) omvat en 30 een met de robot (4) te koppelen gripper (15) aanwezig is voor het aangrijpen van voorwerpen uit die toevoerhouder en het plaatsen daarvan in een klem (7).

7. Samcnstcl volgens conclusie 6, waarbij die gripper (15) van een voorinstclling (17) voorzien is.

8. Samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die verspanende 5 inrichting een freesmachine (2) omvat.

9. Werkwijze voor het door frezen bewerken van een voorwerp, omvattende het voorzien in een te bewerken voorwerp, het inspannen daarvan in een eerste klem (7), het plaatsen van die eerste klem (7) in een freesmachine (2), het uitvoeren 10 van een freesbewerking aan een eerste zijde van dat voorwerp (20, 21), het omspannen van dat voorwerp (20, 21) en het uitvoeren van een freesbewerking aan een tweede zijde van dat voorwerp (21, 22) en het uit de klem verwijderen van dal bewerkte voorwerp (22), met het kenmerk, dat dat ontspannen omvat het overbrengen van het voorwerp (21) van een eerste klem (7) naar een tweede klem 15 (8) en het plaatsen van de tweede klem in de freesmachine (2), waarbij dat overbrengen van het voorwerp (21) van de eerste klem naar de tweede klem omvat het aanbrengen van de eerste klem op een eerste drager (11), het aanbrengen van de tweede klem (8) op een tweede drager (12), het naar elkaar toe bewegen van die dragers en het overgeven van dat voorwerp van de eerste klem 20 (7) naar de tweede klem.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij dat naar elkaar toe bewegen van die klemmen een verticale lineaire beweging (13) omvat.

11. Werkwijze volgens een van de conclusies 9 of 10, waarbij dat aan de tweede zijde bewerkte voorwerp (22) met de tweede klem (8) boven een afvoerhouder (22) bewogen wordt en door het wegnemen van de klemming in de afvoerhouder valt.

12. Werkwijze volgens een van de conclusies 9-11, waarbij na het bewerken van een zijde op de freesmachine van dat voorwerp (20, 21), van een verder voorwerp, dat afwijkt van dat voorwerp (20, 21) een zijde met die freesmachine bewerkt wordt.

13. Werkwijze volgens een van de conclusies 9-12, waarbij het plaatsen van dat te bewerken voorwerp in de eerste klem (7) omvat het met het mechanische gripper (15) aangrijpen van dat te bewerken voorwerp uit een aanvoerhouder.