WO2019197171A1

WO2019197171A1 - Biegevorrichtung für längliche werkstücke

Info

Publication number: WO2019197171A1
Application number: PCT/EP2019/057947
Authority: WO
Inventors: Peter Hammerer; Karl Diepolder; Jens HANNER
Original assignee: Wafios Aktiengesellschaft
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-10-17
Also published as: DE102018108863A1

Abstract

Bei einer Biegevorrichtung (1) mit mindestens einer Biegeeinrichtung (2) sowie einem Vielgelenk-Roboter (3) mit einem Roboterarm (4), an dessen Ende eine Drehzange (5) vorgesehen ist, mit der ein Werkstück (6) gespannt, der Biegeeinrichtung (2) zugeführt, gedreht und während des Biegens an der Biegeeinrichtung (2) nachgeführt werden kann, weist die Drehzange (5) folgendes auf: eine drehbare Grundplatte (7) mit einem radialen Einführspalt (8) zum Einführen eines WerkStücks (6), mit beidseits des Einführspaltes (8) verschwenkbar angebrachten Klemmbacken (9, 10), deren jede einen Kopfbereich (13, 14) aufweist. Die Klemmbacken (9, 10) sind mit ihren Kopfbereichen (13, 14) gegeneinander verschwenkbar. Die Kopfbereiche (13, 14) sind an ihren einander zugewandten Seiten jeweils mit zur anderen Klemmbacke (10, 9) hin offenen Aufnahmenuten (15, 16) versehen. Die Drehachsen (11, 12) der Klemmbacken (9, 10) liegen senkrecht zur Öffnungsfläche des Einführspaltes (8). Die Klemmbacken (9, 10) sind in eine Offenstellung, in welcher der Einführspalt (8) völlig frei ist, in eine Spannstellung, in der mittels ihrer Kopfbereiche (13, 14) ein Werkstück (6) zwischen ihnen verspannbar ist, und in eine Zwischenstellung verschwenkbar ist, in der das Werkstück (6) ungeklemmt mit Spiel aufgenommen sowie in seiner Längsrichtung (L) und in seiner Drehrichtung frei bewegbar ist.

Description

Bieaevorrichtuna für längliche Werkstücke

Die Erfindung bezieht sich auf eine Biegevorrichtung für längliche Werkstücke, umfassend min destens eine Biegeeinrichtung sowie einen Vielgelenk-Roboter mit einem Roboterarm, an des sen Ende eine Einrichtung zum Aufnehmen und Spannen eines Werkstücks vorgesehen ist, mittels derer das Werkstück erfaßt, der Biegeeinrichtung zugeführt, um seine Längsachse ge dreht und während des Biegens entsprechend der Einzugsbewegung an der Biegeeinrichtung nachgeführt werden kann.

Bei der Erfindung wird ein großer Teil einer klassischen Biegemaschine durch einen Vielgelenk- Roboter mit einem Roboterarm ersetzt. Eine solche Biegemaschine ist beispielshalber aus der EP 1 651 367 B1 bekannt, wobei dort der Roboter mit seinem Roboterarm das Werkstück radial verdreht, falls dies gewünscht wird. Eine verdrehbare Spanneinrichtung ist am Roboterarm al lerdings nicht angebracht.

Bei der in der DE 20 2015 100 467 U1 beschriebenen Biegevorrichtung wird ein Biegeroboter mit einer endseitigen Drehzange beschrieben, die allerdings nur in einer ganz bestimmten Drehlage geöffnet und geschlossen werden kann, so daß das Öffnen und Schließen dieser Rohrzange nicht in jeder Drehlage möglich ist.

Aus der DE 692 08 243 T2 (entsprechend der EP 0 554 433 B1 ) ist eine Drahtbiegevorrichtung mit Roboter und separaten Biegeköpfen bekannt. Dabei besitzt der Roboterarm eine Einrich- tung zum Aufnehmen, Spannen und Drehen eines Werkstücks, wobei für die Drahtgreifeinrich tung ein Antriebsmotor für einen Drehkörper vorgesehen ist, der eine feststehende und eine be wegliche Klammer mit Drahteinführrille besitzt. Dabei ist die Greifeinrichtung im Normalzustand federgespannt. Auch bei diesem Stand der Technik kann die verwendete Drehzange ebenfalls nur in einer bestimmten Drehlage geöffnet und geschlossen werden.

Diesem Stand der Technik gegenüber stellt nun die Erfindung darauf ab, eine Biegevorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der die Einrichtung zum Aufnehmen und Spannen des Werkstücks in jeder beliebigen Drehlage öffnen und schließen kann und die es zudem gestattet, bei einer Anordnung ihrer Grundplatte unter einem Winkel von 90° zur Werkstücklängsachse eine Änderung der Position des Umgreifens des aufgenommenen Werk stücks durchzuführen, ohne daß dieses seinerseits bewegt wird.

Dies wird bei einer Biegevorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß deren Einrichtung zum Aufnehmen und Spannen des Werkstücks folgendes aufweist:

eine an einen Drehantrieb angeschlossene Grundplatte;

die Grundplatte ist mit einem radial von ihrem Mittelbereich aus zum Umfang hin laufen den Einführspalt versehen, in den ein aufzunehmendes Werkstück einführbar ist;

beidseits des Einführspaltes sowie symmetrisch zu diesem ist jeweils eine an ihrem einen Ende um eine Schwenkachse verschwenkbare Klemmbacke angebracht, die an ihrem anderen Ende mit einem Kopfbereich ausgestattet ist, wobei die beiden Klemmbacken dieses Klemmbackenpaares mit ihren Kopfbereichen gegeneinander verschwenkbar sind;

die Kopfbereiche beider Klemmbacken sind an ihren einander zugewendeten Seiten je weils mit einer zur anderen Klemmbacke hin offenen Aufnahmenut zur Anlage gegen das Werkstück versehen, die an beiden Kopfbereichen in einander entsprechenden Lagen angebracht sind;

die Schwenkachsen der Klemmbacken sind senkrecht zur Öffnungsfläche des Einführ spaltes ausgerichtet;

die beiden Klemmbacken sind in eine Offenstellung, in welcher der Einführspalt völlig frei ist, ferner in eine Spannstellung, in der mittels der Kopfbereiche der Klemmbacken ein Werkstück zwischen diesen verspannbar ist, und in eine der Spannstellung benachbarte Zwischenstellung verschwenkbar sind, in welcher das Werkstück in beiden Aufnahmenu ten unter Ausbildung eines Spieles in diesen ungeklemmt sowie relativ zu den Klemmba cken in seiner Längsrichtung und in seiner Drehrichtung bewegbar aufgenommen ist.

Eine solche Einrichtung, die dem Aufnehmen, dem Spannen und auch der Verdrehung eines Werkstücks dient, wird in der Regel als„Rohrzange“ oder auch als„Drehzange“ bezeichnet, wo bei der letztere Begriff im folgenden für diese Einrichtung verwendet werden soll.

Bei der Erfindung sind die zueinander verschwenkbaren Klemmbacken so eingesetzt, daß de ren Dreh- bzw. Schwenkachsen, die senkrecht zur Öffnungsfläche des Einführspaltes der Grundplatte ausgerichtet sind, somit auch eine Ausrichtung parallel zur Längsrichtung des durch den Einführspalt hindurchgeführten Werkstücks aufweisen und damit am Werkstück das Spannen unter einem Winkel von 90° zur Werkstücklängsachse bewirken.

Bei der Erfindung ist für die Klemmbacken des Klemmbackenpaares zusätzlich zu ihrer Spann stellung und der Stellung, in welcher der Einführspalt der Grundplatte völlig frei ist, auch noch eine in der Nähe der Spannstellung liegende Zwischenstellung vorgesehen, bei welcher die Köpfe der beiden Klemmbacken einen kleinen Spalt weiter als in der Spannstellung noch vonei nander entfernt sind, so daß das aufgenommene Werkstück zwar beidseits in die Aufnahmenu ten der beiden Klemmbacken-Kopfbereiche hineinragt, somit in den Aufnahmenuten der Klemmbackenköpfe noch aufgenommen und aus diesen nicht freigegeben ist, andererseits das Werkstück dort aber nicht zwischen den beiden Klemmbacken verklemmt bzw. gespannt wird, sondern unter Ausbildung eines Spieles (in Form eines Luftspaltes) in den Aufnahmenuten vor liegt und damit die Klemmbacken sowohl in seiner Längsrichtung, wie auch in seiner Drehrich tung ihm gegenüber bewegbar sind. Dies wird als Jüftfunktion“ bezeichnet, die es ermöglicht, die Drehzange bei einem zwischen ihren Klemmbacken aufgenommenen Werkstück frei um dieses herum zu verdrehen und an ihm entlang zu verfahren, ohne daß das Werkstück aus der Drehzange hinausfällt.

Infolge des Spannens des Werkstücks bei der Erfindung unter 90° zur Werkstücklängsachse ist auch die beiderseitige Bearbeitung des Werkstücks ohne Umgreifen möglich.

Bei der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung ist die dort eingesetzte Drehzange so ausgebil det, daß sie in jeder gewünschten Drehlage geöffnet oder geschlossen werden kann, wobei sie auch eine Lüftfunktion besitzt und das aufgenommene Werkstück unter einem Winkel von 90° zur Werkstücklängsachse umgreift.

Die bei der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung eingesetzte Drehzange kann in Leichtbau ausgeführt werden und weist eine sehr kompakte Bauweise auf, wodurch sich eine kostengüns tige Lösung erreichen läßt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Verschwenkbewegung je der Klemmbacke jeweils über eine Nocken- und/oder eine Kulissenführung zwangssteuerbar ist, wobei diese Führungen für beide Klemmbacken jeweils an einer an der Grundplatte ver schieblich angebrachten Steuereinrichtung ausgebildet sind. Bevorzugt wird dabei die Steuer einrichtung für jede Klemmbacke sowohl mit einer Nockenkurve zum Verschwenken der Klemmbacken aufeinander zu, die mit einer an der betreffenden Klemmbacke verdrehbar ange brachten Kurvenrolle zusammenwirkt, und, getrennt von dieser, noch mit einer Kulissennut zum Verschwenken beider Klemmbacken voneinander weg, versehen, in die ein an der jeweiligen Klemmbacke angebrachtes Nuteingreifelement, etwa die als Eingriffsbolzen ausgebildete Achse der Kurvenrolle, hineinragt. Dabei ist die Nockenkurve sowie die Kulissennut bei jeder Klemm backe einander entsprechend ausgebildet, so daß bei einer Steuerung durch die Nockenkurve beim Verschwenken der Klemmbacken aufeinander zu die Kulissenführungsanordnungen zum Verschwenken der Klemmbacken voneinander weg gleichzeitig gemäß der jeweiligen Verdreh stellung der Klemmbacke synchron mit durchlaufen werden. Anstelle der Kulissennut könnte aber auch eine zweite Nockenkurve vorgesehen sein, wobei dann bei jeder Klemmbacke jede der beiden ihr zugeordneten Nockenkurven jeweils nur in einer Verschwenkrichtung wirksam ist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Verschiebebewegung der Steuereinrich tung über Pneumatikzylinder gesteuert, deren Kolbenstangen jeweils an ihrem einen Ende an der drehbaren Grundplatte befestigt sind und die mit den an ihren anderen Enden angebrachten Kolben in in der Steuereinrichtung angebrachte Zylinder hineinragen. Die Verwendung solcher Pneumatikzylinder ermöglicht das Erreichen eines sehr geringen Gewichtes der gesamten Ein heit und führt, in Verbindung mit der Kombination der Nocken- bzw. Kulissensteuerung, dazu, daß auch eine vergleichsweise große Klemmkraft erreicht werden kann. Auch ist die geschil derte Anordnung der Pneumatikzylinder in besonderer Weise kompakt ausführbar.

Besonders bevorzugt werden der Steuereinrichtung bei der Erfindung vier Pneumatikzylinder zugeordnet, und zwar jeweils zwei auf deren jeweils einer der Klemmbacken zugeordneten Seite.

Um ein rasches Auswechseln der Klemmbacken in Anpassung an eine erforderliche Geometrie des eingesetzten Werkstücks, insbesondere hinsichtlich der Aufnahmenuten in den Klemmba cken-Kopfbereichen, zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn jede der beiden Klemmbacken, jeweils samt ihrer Drehachse, mittels eines geeigneten Schnellwechselsystems an der Grundplatte befestigt ist, etwa über geeignete Schnapp- oder Rastbefestigungen.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Grundplatte an einem am Ende des Roboterarms angebrachten Gehäuse gelagert und mit Führungen versehen, welche in an dem Gehäuse angebrachte Laufrollen zur Drehlagerung der Grundplatte eingreifen, wodurch eine Verdrehung der Grundplatte um 360° gewährleistet wird. Dabei ist es bevorzugt, daß die Lauf rollen so am Gehäuse angebracht sind, daß sie in jeder Drehstellung mindestens drei Auflage gestellen mit den Führungen ausbilden.

Bevorzugt werden dabei auch an dem Gehäuse mindestens zwei angetriebene Ritzel vorgese hen, die an eine geeignete Antriebsquelle angeschlossen sind und in ein an der Grundplatte umlaufend angebrachtes Zahnsegment eingreifen sowie in Synchronlauf angetrieben werden. Dies ermöglicht die Verdrehung der Grundplatte um 360°, ohne daß das Zahnsegment an der Grundplatte außer Zahneingriff gerät. Eine ganz besonders bevorzugte Ausgestaltung der Steuereinrichtung besteht darin, daß sie eine im wesentlichen U-förmige Ausbildung aufweist, die symmetrisch zur Mittellinie des Ein führspaltes angebracht und längs dieses verschieblich ausgebildet ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Biegeeinrichtung, nämlich einen Vielgelenkroboter mit einer Rohrzange, einer Biegeeinrichtung und, dieser zuge ordnet, einer schwenkbaren Gleitschieneneinrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Roboterarmes aus Fig. 1 , mit endseitiger Rohrzange und einem Werkstück;

Fig. 3 eine Vorderansicht der Grundplatte der verwendeten Drehzange in geöffnetem Zustand; Fig. 4 eine Vorderansicht (perspektivisch) auf die Grundplatte der verwendeten Drehzange in deren geschlossenem Zustand;

Fig. 5 eine Vorderansicht der verwendeten Drehzange (perspektivisch) in deren gelüfteter Zwischenstellung;

Fig. 6 eine Darstellung des Drehmechanismus der Drehzange;

Fig. 7 eine Vorderansicht der verwendeten Drehzange, in einer beliebigen Drehlage geöffnet.

In den Figuren 1 bis 7 sind ein Ausführungsbeispiel bzw. Einzelelemente desselben einer Bie gevorrichtung 1 für längliche Werkstücke, wie etwa Drähte, Stangen, Rohre oder dgl., perspekti visch dargestellt, wobei die Fig. 1 von einer solchen Biegevorrichtung 1 eine Biegeeinrichtung 2, dieser zugeordnet eine schwenkbare Gleitschieneneinrichtung 21 sowie einen Vielgelenkrobo ter 3 mit einem Roboterarm 4 zeigt, an dem endseitig eine Einrichtung 5 zum Aufnehmen und Spannen eines Werkstücks 6 angebracht ist. Da die Einrichtung 5 zum Aufnehmen und Span nen des Werkstücks 6 vorgesehen und so ausgelegt ist, daß sie das Werkstück auch um seine Längsachse L (vgl. Fig. 2) verdrehen kann, wir diese Einrichtung im folgenden allgemein als Drehzange bezeichnet.

In Fig. 1 ist eine Biegemaschine gezeigt, bei der die Biegeeinrichtung 2 das Werkstück 6 im Ro- tationszugbiegeverfahren umformt.

Um mehrere Biegungen an einem Werkstück 6 anzubringen, wird dieses von dem Roboter 3 orientiert, der in Fig. 1 links von der Biegeeinrichtung 2 dargestellt ist. Dabei werden von dem Roboter 3 sowohl die Abstände der Biegestellen zueinander, wie auch die Verdrehung der Bie- geebenen zueinander eingestellt, wobei während des Biegevorgangs das Material von der Bie geeinrichtung 2 eingezogen und dabei vom Roboter 3 mit seinem Roboterarm 4 entsprechend der Einzugsbewegung nachgeführt wird.

An dieser Stelle sei darauf verwiesen, daß der Roboter mit seinem Greifsystem Bestandteil der Biegevorrichtung 1 ist.

In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem dargestellten Roboter 3 um einen Sechsachsroboter, der zur Einstellung aller Freiheitsgrate kinematisch in der Lage ist. Dabei ist allerdings die Rotation des Werkstücks um die Werkstückachse durch den Roboter 3 begrenzt, da dieser, z. B. mit einem Parallelgreifer, nicht jede Stellung des Werkstücks 6 an- fahren könnte, ohne an diesem umzugreifen.

Hierfür wird bei der gezeigten Biegevorrichtung 1 mit einer Drehzange 5 gearbeitet, die eine siebte Achse aufweist, durch die das in der Drehzange 5 festgespannte Werkstück 6 um seine Mittelachse L (vgl. Fig. 2) rotiert werden kann.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Drehzange 5 an einem an der Schnittstelle des Vielgelenkrobo ters 3 zu dessen Greifsystem angebrachten Flansch befestigt.

Dabei umfaßt die Drehzange 5 im wesentlichen eine Spann- und Dreheinrichtung und einen Drehantrieb.

Was nun die Spann- und die Dreheinrichtung betrifft, so wird hier zunächst auf die Darstellun gen der Figuren 2 und insbesondere 3 bis 5 verwiesen.

Ausgangspunkt hier ist eine im wesentlichen kreisförmig ausgeführte Grundplatte 7, die zu nächst mit einem etwa radial verlaufenden Einführspalt 8 versehen ist, der sich von einem in der Mitte der Grundplatte 7 zentral verlaufenden Mittelbereich in radialer Richtung bis zum Um fang der Grundplatte 7 erstreckt, wie dies am besten in der in Fig. 3 gezeigten Stellung erkenn bar ist.

Beidseits dieses Einführspaltes 8 ist jeweils eine Klemmbacke 9 bzw. 10 eines Klemmbacken paares angebracht, wobei jede der Klemmbacken 9 und 10 jeweils um eine Drehachse 1 1 bzw. 12 an ihrem dem Rand der Grundplatte 7 zugewandten Endbereich verschwenkbar an jener be festigt ist. Dabei sitzt jede Klemmbacke 9, 10 mit ihrer Drehachse 1 1 bzw. 12 in einem Aufnah meflansch eines Schnellwechselsystems 28, der seinerseits in geeigneter Weise (in den Figu- ren: über jeweils zwei Befestigungsstellen) an der Grundplatte 7 befestigt ist und bei einem ge wünschten Wechsel der Klemmbacken 9, 10 ein rasches Auswechseln derselben durch geeig nete neue Klemmbacken gestattet.

Jede Klemmbacke 9, 10 ist an ihrem der Drehachse 1 1 bzw. 12 abgewandten Ende mit einem Kopfbereich 13 bzw. 14 versehen, wobei diese Kopfbereiche an ihren einander zugewendeten Seiten jeweils mit einer zur anderen Klemmbacke 10, 9 hin offenen Aufnahmenut 15, 16 verse hen sind, wobei diese Aufnahmenuten 15, 16 die Klemmflächen für das Spannen des Werk stücks 6 bilden. Um das Werkstück 6 zwischen den Klemmbacken 9 und 10 zu spannen, wer den die letzteren in Richtung aufeinander zu solange verschwenkt, bis ihre Kopfbereiche 13, 14 mit ihren einander zugewendeten Seiten gegeneinander anliegen. In diesem Zustand, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, wird der in den Aufnahmenuten 15, 16 vorhandene Abschnitt des Werkstücks 6 zwischen den Klemmbacken 9 und 10 fest eingespannt.

Die Klemmbacken 9 und 10 sind an der Grundplatte 7 so angebracht, daß sie eine voneinander beabstandete Stellung einnehmen können, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, nämlich eine soge nannte„Offenstellung“, in der die Öffnungsfläche 17 des Einführspaltes 8 völlig frei ist und das Einführen des Werkstücks 6 in diesen Einführspalt 8 durch keine der beiden Klemmbacken 9,

10 irgendwie behindert wird.

Neben dieser Offenstellung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, können die Klemmbacken 9 und 10 in eine„Spannstellung“ aufeinander zu verklappt werden, die in Fig. 4 dargestellt ist und in der die Kopfbereiche 13, 14 der Klemmbacken 9, 10 aneinander anliegen, so daß der in den Aufnah menuten 15, 16 vorliegende Abschnitt des Werkstücks 6 zwischen den Klemmbacken 9 und 10 festgeklemmt gehaltert wird.

Neben der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Offen- und Spannstellung können die Klemmbacken 9 und 10 aber auch noch in eine der Spannstellung (Fig. 4) benachbarte Zwischenstellung ver schwenkt sein, die in Fig. 5 dargestellt ist und die sich von der Spannstellung aus Fig. 4 dadurch unterscheidet, daß hier die Kopfbereiche 13, 14 der Klemmbacken 9, 10 nicht mehr an einander anliegen, sondern zwischen ihnen noch ein kleiner Trennspalt s verbleibt. Dieser Trennspalt s ist aber kleiner als die Erstreckung des bei aneinander liegenden Kopfbereichen 13, 14 von deren mit ihren Öffnungsseiten aneinander anliegenden Aufnahmenuten 15, 16 ge bildete Breite s‘ des von ihnen umschlossenen Durchtrittquerschnitts für das Werkstück 6 (vgl. Fig. 4). Dies bedeutet, daß in der Zwischenstellung gemäß Fig. 5 das Werkstück 6 trotz des Spaltes s zwar nicht zwischen den Flächen der Aufnahmenuten 15, 16 verspannt ist, dennoch aber aus den von diesen gebildeten Aufnahmen nicht herausfallen kann, sondern dort zwischen diesen mit Spiel aufgenommen ist und hierbei relativ zu den Klemmbacken 9 und 10 verdreh bar, wie auch relativ zu diesen in seiner Längsrichtung L verschieblich vorliegt.

Zur Einnahme der drei Positionen des Klemmbackenpaares 9, 10, nämlich Offenstellung, Spannstellung und Zwischenstellung, sind die Klemmbacken 9 und 10 an eine Steuereinrich tung 22 in Form eines Steuerschiebers angeschlossen, die, wie die Figuren 2 bis 5 und 7 erken nen lassen, im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist. Diese ungefähr U-förmig ausgebildete Steuereinrichtung 22 ist auf der Grundplatte 7 symmetrisch zur Mittellinie M des Einführspaltes 8 angeordnet und kann in Richtung dieser Mittellinie M auf der Grundplatte 7 linear verscho ben werden. Dabei ist die Steuereinrichtung 22 beim Verschieben über drei Führungen 34, 35 und 36 geführt, wobei in der Mittelachse die Führung 34 als Kugelrollführung ausgebildet ist, und sich die Steuereinrichtung 22 an ihren beiden in Verschieberichtung liegenden Außenseiten noch über dort angebrachte Schiebeführungen 35 und 36 abstützt, wie dies im Prinzip, nicht aber im einzelnen, in den Figurendarstellungen gezeigt ist.

Zur Bewegung des Steuerschiebers 22 wird dieser über vier Pneumatikzylinder 24 in Verschie berichtung (nämlich in Richtung auf das Drehzentrum der Grundplatte 7 hin) bewegt, welche die erforderliche Antriebskraft erzeugen. Diese Pneumatikzylinder 24 weisen eine Kolbenstange 25 auf, die an ihrem einen Ende an der drehbaren Grundplatte 7 befestigt sind und im übrigen mit ihren Kolben 26 in im Steuerschieber 22 ausgebildete Zylinder 27 hineinragen, wo sie über Pneumatikleitungen doppelwirksam betätigbar sind, so daß der Steuerschieber 22 in Richtung der Achse M in zueinander entgegengesetzte Richtungen verschoben werden kann.

Die Anordnung der Steuereinrichtung 22 ist so gewählt, daß jede der beiden Klemmbacken 9 und 10 von einem der beiden Seitenschenkel der U-förmigen Gestalt des Schiebers 22 betätigt werden kann.

Hierzu sind an der Steuereinrichtung 22 paarweise symmetrisch zwei Antriebskurven und zwei Rückholkurven, jeweils eine für jede Klemmbacke 9 bzw. 10, ausgebildet.

Dabei sind die Antriebskurven in Form von Kurvenführungen, hier Nockenführungen 18, jeweils an der der zugeordneten Klemmbacke 9 bzw. 10 zugewandten Innenseite des Seitenschenkels des Schiebers 22 ausgebildet, wie dies in den Darstellungen der Figuren 3 bis 5 sowie 7 ge zeigt ist. Dabei drückt jeweils diese Nockenführung 18 als Antriebskurve bei einer Bewegung der Steuereinrichtung 22 (bei den Darstellungen der Figuren 3 und 5) nach unten hin gegen eine ihr zugeordnete Kurvenrolle 20, die am Kopfbereich 13 bzw. 14 jeder der beiden Klemmba cken 9 bzw. 10 frei drehbar integriert ist, wobei zuerst die Klemmbewegung mit einer relativ gro- ßen Steigung erzeugt und zum Hubende hin mit einer kleinen Steigung dann eine große Spann kraft ausgelöst wird. Die Anordnung der Nockenführungen 18 und der an diesen anliegenden Kurvenrollen 20 für beide Klemmbacken 9 und 10 ist aus der perspektivischen Darstellung der Fig. 4 gut entnehmbar.

Die Rückholkurven, die an der Steuereinrichtung 22 ausgebildet sind, sind in Form von Kulis senführungen 19 vorgesehen, die jeweils als eine Nut in der Steuereinrichtung 22 ausgebildet sind (vgl. die Darstellungen der Figuren 2 und 7). In die Nuten dieser Kulissenführungen, deren jeweils eine für jede Klemmbacke 9 bzw. 10 vorgesehen ist, ragt zur Zwangssteuerung der je weiligen Klemmbacke 9 bzw. 10 als ein darin verschiebbares Nuteingriffselement in dem darge stellten Ausführungsbeispiel die verlängerte Drehachse 23 der jeweiligen Kurvenrolle 20 der be treffenden Klemmbacken 9 bzw. 10 hinein. Dadurch wird erreicht, daß sich beim Öffnen der Klemmbacken 9, 10 voneinander, zu der sich in die Steuereinrichtung 22 von der Drehachse der Grundplatte 7 weg bewegt, die beiden Klemmbacken 9 und 10 über die Kulissenführungen 19 jeweils zwangsgesteuert öffnen.

Dabei sind die Nockenführung 18 und die Kulissenführung 19 so ausgebildet, daß jeweils eine derselben die zugeordnete Klemmbacke 9 bzw. 10 in einer Schwenkrichtung und die andere in der anderen Schwenkrichtung antreibt, wobei die jeweils andere, dabei nicht antreibende Füh rung gemeinsam mit dem mit ihr zusammen wirkenden Führungselement (Kurvenrolle 20 oder Drehachse 23) an den betreffenden Klemmbacken 9 bzw. 10 frei mitlaufen kann.

Anders als bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wäre aber auch die Möglichkeit gegeben, nicht mit einer Antriebskurve und einer Rückholkurve für die Verschwenkbewegungen der Klemmbacken 9 und 10 zu arbeiten, sondern jede derselben mit nur einer Kulissenführung, die in beiden Verschwenkrichtungen steuert, zu versehen.

Die gezeigte Verwendung von Pneumatikzylindern 24 in Kombination mit den Nuten- und Kulis senführungen 18 bzw. 19 ermöglicht den Aufbau einer großen Klemmkraft bei gleichzeitig gerin gem Gewicht dieser Einheit.

Um die Schieberpositionen für die drei Stellungen Offenstellung, Spannstellung und Zwischen stellung (letztere auch jetzt„Lüftstellung“ genannt) einzustellen, sind an der Grundplatte 7 ei nige Begrenzungsblöcke vorgesehen:

Für die Klemmstellung, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, sind an der Unterseite der Steuereinrichtung 22 an der Grundplatte 7 zwei Anschläge 37 befestigt, gegen die die Steuereinrichtung 22 bei Erreichen der Schließstellung der Klemmbacken 9 und 10, spätestens bei Anlage der beiden Kopfbereiche 13 und 14 aneinander, anläuft, wie dies Fig. 4 zeigt.

Bei der gegenläufigen Öffnungsbewegung der Steuereinrichtung 22 sind deren gegenüberlie gender Oberseite zugeordnet an der Grundplatte 7 ebenfalls zwei Anschläge 38 angebracht.

Unterhalb derselben ist, seitlich zu ihnen versetzt, auf der Oberseite der Steuereinrichtung 22, jeder Klemmbacke 9, 10 zugeordnet, ein Stahlquader 39 vorgesehen (vgl. Fig. 4 und 5), der aus einer Stellung, in welche er nicht unterhalb des darüber angebrachten Anschlags 38 steht (Fig. 4), und einer Stellung, in welcher er unter diesem Anschlag 38 positioniert ist, verstellt werden kann. Zum Anfahren der Zwischenstellung der Klemmbacken 9 und 10 wird dieser Stahlquader 39 in eine unter dem jeweils darüber liegenden Anschlag 38 angeordnete Position positioniert, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Hier wird die Steuereinrichtung 22 bei ihrer Bewegung, welche die Öffnung der Klemmbacken 9 und 10 voneinander weg bewirkt, durch Anlauf des Stahlqua ders 39 gegen den jeweils darüber angeordneten Anschlag 38 die Öffnungsbewegung vor Er reichen der Klemmstellung der Klemmbacken 9 und 10 abgestoppt, so daß die in Fig. 5 gezeig ten Zwischenstellungen erreicht sind.

Für die Steuerung der Bewegung der Steuereinrichtung 22 in Richtung einer Klemmstellung der Klemmbacken 9 und 10 wird der Stahlquader 39 wieder seitlich in Richtung auf seine Aus gangsstellung hin versetzt und zwar so weit, daß er außer Eingriff mit dem darüber angeordne ten Anschlag 38 gelangt, so daß der Steuerschieber 22 weiter nach oben (in der Darstellung der Figuren) laufen kann, bis er an seiner Oberseite gegen die Unterseite des jeweiligen An schlags 38 anläuft (vgl. Darstellung der Fig. 3 und 7), wobei dann die Offenstellung der Klemm backen 9 und 10 erreicht ist.

In Fig. 6 ist nun eine Darstellung zum Verständnis des Drehantriebs der Drehzange 5 gegeben:

Wie aus den Figuren 3 bis 5 entnehmbar ist, ist an der den Klemmbacken 9, 10 abgewandten Rückseite der Grundplatte 7 längs deren Umfangs ein umlaufendes Zahnsegment 33 ange bracht, das in Fig. 6 (bei abgenommener Grundplatte 7) gezeigt ist. An der Grundplatte 7 sind, nicht im Einzelnen dargestellt, Führungen angebracht, die in Laufrollen 31 eingreifen, welche an einem am Ende des Roboterarms 4 angebrachten Gehäuse 30 frei drehbar vorgesehen sind. Dadurch wird eine Drehlagerung der Grundplatte 7 an dem Gehäuse 30 erreicht, welche eine Verdrehung um 360 ° gewährleistet. Denn die Laufrollen 31 sind so angeordnet, daß in Folge ihrer Anordnung in jeder Drehstellung der Grundplatte 7 mindestens drei dieser Stützen als La gerstellen wirksam sind. Die Grundplatte 7 wird mittels des Zahnsegmentes 33 über zwei z. B. über einen Zahnriemen verbundene Ritzel 32 in Synchronlauf angetrieben, wodurch eine Verdrehung um 360° möglich wird, ohne daß das Zahnsegment 33 außer Zahneingriff mit den Ritzeln 32 gerät. Dabei wird ei nes der beiden Ritzel 32 über ein Winkelgetriebe (nicht gezeigt) von einer NC-Achse angetrie ben.

Die Drehzange, wie sie in den Figuren dargestellt ist, hat nun die Eigenschaft, daß bei ihr in je der beliebigen Drehstellung die Klemmbacken 9, 10 in ihre drei Verstellpositionen Offenstellung, Spannstellung und Zwischenstellung (Lüftungsstellung) verbracht werden können.

Fig. 7 zeigt nun als Beispiel eine zur Darstellung der anderen Figuren unterschiedliche Dreh stellung der Drehzange 5, wobei hier der Einführspalt 8, verglichen mit seiner Lage in den ande ren Figuren, um eine Drehung von 90° (im Uhrzeigersinn gesehen) verdreht ist.

In der Darstellung der Fig. 7 ist der Einführspalt 8 über seine volle Länge geöffnet, d. h. die Klemmbacken 9 und 10 befinden sich in ihrer voneinander entfernten Offenposition und der Schieber 22 ist an seiner den Klemmbacken 9 und 10 abgewandten Oberseite gegen die An schläge 38 an der Grundplatte 7 angelaufen.

Sollte zwischen den Klemmbacken 9 und 10 ein Werkstück bei der Verdrehung der Grundplatte 7 festgespannt sein, dann besteht in jeder solchen Drehstellung auch die Möglichkeit zur Ein stellung der Zwischenstellung der Klemmbacken 9 und 10, also der sogenannten„Lüftungsstel lung“, wodurch das Werkstück 6 noch nicht aus seiner Halterung durch die Klemmbacken 9 und 10 herausfallen kann, sondern zwischen diesen mit Spiel gehalten wird, so daß die ganze Ein heit der Drehzange 5 relativ zum Werkstück 6 um dieses verdreht werden kann, um eine neue Klemmlage einzunehmen, in der dann wieder eine Verklemmung vorgenommen werden kann.

In dieser Zwischenstellung könnte die Drehzange 5 aber auch entlang dem Werkstück 6 bewegt werden, um an einer anderen Längenposition wieder eine Spannstellung einzunehmen.

Für die Versorgung der Pneumatikzylinder 24 werden bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel drei Pneumatikschläuche eingesetzt, durch deren Betätigung entweder ein Hochfahren des Schiebers 22 in die Offenstellung oder ein Herunterfahren des Schiebers 22 in die Klemm stellung oder ein Einfahren des Stahlquaders 39 in seine eingerückte Stellung unterhalb der An schläge 38 zum Anfahren der Zwischenstellung bewirkt werden kann. Dabei steht der Stahlqua der 39 unter Federvorspannung, so daß er bei Wegnahme der Pneumatikkraft selbsttätig wie der in seine Ausgangslage zurückläuft. Die drei Pneumatikschläuche sind in einem Sonderschutzschlauch 40 aufgenommen (vgl. Fig. 2 und 7), der verhindert, daß die Schläuche im Betrieb stark verschleißen oder abgeknickt wer den, und der an einen zentralen Versorgungsanschluß 41 am Schieber 22 angeschlossen ist, an dem die Versorgungskanäle im Schieber 22 münden und an dem das Führungsrohr 40 mit- tels einer in den Figuren nicht weiter dargestellten Drehdurchführung angeschlossen ist.

Claims

Patentansprüche

1. Biegevorrichtung (1 ) für längliche Werkstücke (6), umfassend mindestens eine Biegeein richtung (2) sowie einen Vielgelenk-Roboter (3) mit einem Roboterarm (4), an dessen Ende eine Einrichtung zum Aufnehmen und Spannen (5) eines Werkstücks (6) vorgesehen ist, mittels derer ein Werkstück (6) gespannt, der Biegeeinrichtung (2) zugeführt, um seine Längsachse (L) gedreht und während des Biegens entsprechend der Einzugsbewegung an der Biegeeinrich tung (2) nachgeführt werden kann, wobei die Einrichtung zum Aufnehmen und Spannen (5) fol gendes aufweist:

eine an einen Drehantrieb angeschlossene Grundplatte (7);

die Grundplatte (7) ist mit einem radial von ihrem Mittelbereich zum Umfang hin laufen den Einführspalt (8) zum Einführen des Werkstücks (6) versehen;

beidseits des Einführspaltes (8) sowie symmetrisch zu diesem ist jeweils eine an ihrem einen Ende um eine Drehachse (11 , 12) verschwenkbare Klemmbacke (9, 10) ange bracht, die an ihrem anderen Ende mit einem Kopfbereich (13, 14) ausgebildet ist, wobei die Klemmbacken (9, 10) mit ihren Kopfbereichen (13, 14) gegeneinander verschwenkbar sind;

die Kopfbereiche (13, 14) beider Klemmbacken (9, 10) sind an ihren einander zugewen deten Seiten jeweils mit zur anderen Klemmbacke (10, 9) hin offenen Aufnahmenuten (15, 16) versehen, die an beiden Kopfbereichen (13, 14) in einander entsprechenden La gen angebracht sind;

die Drehachsen (11 , 12) der Klemmbacken (9, 10) sind senkrecht zur Öffnungsfläche (17) des Einführspaltes (8) ausgerichtet;

die beiden Klemmbacken (9, 10) sind in eine Offenstellung, in welcher der Einführspalt (8) völlig frei ist, ferner in eine Spannstellung, in der mittels der Kopfbereiche (13, 14) der Klemmbacken (9, 10) ein Werkstück (6) zwischen diesen verspannbar ist, und in eine der Spannstellung benachbarte Zwischenstellung verschwenkbar, in welcher das Werkstück (6) in beiden Aufnahmenuten (15, 16) unter Ausbildung eines Spieles in diesen unge hemmt sowie relativ zu den Klemmbacken (9, 10) in seiner Längsrichtung (L) und in sei ner Drehrichtung bewegbar aufgenommen ist.

2. Biegevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verschwenkbewe- gung jeder Klemmbacke (9, 10) jeweils über eine Nocken- (18) und/oder eine Kulissenführung (19) zwangssteuerbar ist, die jeweils für beide Klemmbacken (9, 10) an einer an der Grund platte (7) verschieblich angebrachten Steuereinrichtung (22) ausgebildet sind.

3. Biegevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (22) für jede Klemmbacke (9, 10) mit einer Nockenkurve (18) zum Verschwenken der Klemmba cken (9; 10) aufeinander zu versehen ist, die mit einer an der Klemmbacke (9; 10) verdrehbar angebrachten Kurvenrolle (20) zusammenwirkt, und daß, getrennt von dieser, die Steuereinrich tung (22) noch mit einer Kulissennut (19) zum Verschwenken beider Klemmbacken (9, 10) von einander weg ausgestattet ist, in die ein an der jeweiligen Klemmbacke (9, 10) angebrachtes Nuteingreifelement hineinragt.

4. Biegevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebe bewegungen der Steuereinrichtung (22) über Pneumatikzylinder (24) gesteuert werden, deren Kolbenstangen (25) jeweils an der drehbaren Grundplatte (7) befestigt sind und die mit ihren Kolben (26) in in der Steuereinrichtung (22) angebrachte Zylinder (27) hineinragen.

5. Biegevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinrichtung (22) vier Pneumatikzylinder (24) zugeordnet sind.

6. Biegevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß jede Klemmbacke (9, 10) samt ihrer Drehachse (1 1 , 12) mittels eines Schnellwechsel systems (28) an der Grundplatte (7) befestigt ist.

7. Biegevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Grundplatte (7) an einem am Ende des Roboterarms (4) angebrachten Gehäuse (30) gelagert und mit Führungen versehen ist, welche in an dem Gehäuse (30) angebrachte Laufrollen (31 ) zur Drehlagerung der Grundplatte (7) eingreifen.

8. Biegevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (30) mindestens zwei angetriebene Ritzel (31 ) vorgesehen sind, welche in ein an der Grundplatte umlaufend angebrachtes Zahnsegment (33) eingreifen und in Synchronlauf angetrieben wer den.

9. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (22) eine im wesentlichen U-förmige Ausbildung hat, die symmetrisch zur Mit tellinie (14) des Einführspaltes (8) angebracht und längs dieser verschieblich ausgebildet ist.