DE29914967U1 - Bördeleinrichtung mit einem mehrachsigen Manipulator - Google Patents
Bördeleinrichtung mit einem mehrachsigen ManipulatorInfo
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Description
Anmelder:
KUKA Schweissanlagen GmbH Blücherstraße 144 8 6165 Augsburg
Vertreter:
Patentanwälte
Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Dipl.-Ing. Klaus Ernicke Schwibbogenplatz 2b 8 6153 Augsburg / DE
Datum:
Akte:
25.08.1999
772-914 er/ge
772-914 er/ge
ABl DE-G-299 14 967.6
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Bördeleinrichtung mit einem mehrachsigen Manipulator, insbesondere einem Industrieroboter, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Eine solche Bördeleinrichtung ist aus der DE-U-299 10 bekannt. Das robotergeführte Bördelwerkzeug besitzt eine Bördelrolle, mit der der Bördelflansch am Werkstück umgefalzt und niedergedrückt wird. Das Vor- und Fertigbördeln kann ggf. in zwei oder mehr Arbeitsgängen stattfinden: Mit der robotergeführten Bördelrolle können problemlos weitgehend gerade oder relativ schwach gekrümmte Bördelflansche bearbeitet werden. Starke Krümmungen und insbesondere Ecken in der Bördelflanschkontur lassen sich mit einer Bördelrolle nur sehr schwer falzen. Der Problematik in den Eckbereichen ist man einerseits dadurch begegnet, dass man den Bördelflanschen an den Ecken einfach ausgespart und weggelassen hat. Auf ein Bördeln an den Ecken wird dann ersatzlos verzichtet.
Andererseits sind aus der JP-A-2 006 022 und der JP-A-2 070 325 Bördeleinrichtungen bekannt, bei denen ein Bördelroboter die geraden Werkstückkanten bördelt, wobei an den Eckbereichen zusätzlich spezielle stationäre Eckbördeleinheiten angeordnet sind.. Die Eckbördeleinheiten sind .getrennt vom Bördelroboter angeordnet und angetrieben und arbeiten eigenständig. Dies führt einerseits zu einem erhöhten Bau- und Steuerungsaufwand" und hat andererseits den Nachteil, dass die relativ großvolumigen Eckbördeleinheiten ein Aufsetzen der Bördelrolle an den anschließenden Bördelflanschbereichen erschweren. Die
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Eckbördeleinheiten sind im Wege und stören.
Die nachveröffentlichte EP-A-O 978 334 zeigt eine konventionelle Bördelmaschine mit Außen- und Innenbördeleinheiten sowie zusätzlichen Eckbördeleinrichtungen. Diese sind in erster Linie für das Vorbördeln im Eckbereich zuständig. Ein Bördelroboter ist hier nicht vorhanden. Eine ähnliche konventionelle Bördelmaschine ohne Roboter ist auch aus der JP-61-180621A bekannt.
Die US-A-4,136,627 befasst sich mit einer Krimpmaschine, mit der ein Deckel auf einem Behälter dicht aufgesetzt und befestigt werden soll. Hierbei sind auch zusätzliche Eckbiegeeinrichtungen angeordnet. Ein Bördelroboter ist hier ebenfalls nicht vorhanden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bezüglich des Eckenbördelns bessere Bördeleinrichtung aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
Bei der erfindungsgemäßen Bördeleinrichtung wird das Bördeln der Eckbereiche entweder vom Manipulator oder Roboter selbst durchgeführt oder zumindest von diesem ausgelöst. Spezielle Eckbördeleinheiten mit einem eigenen Antrieb und einer separaten Steuerung sind entbehrlich.
Die Eckbereiche am Werkstück können zuverlässig, schnell, mit wenig Aufwand und kostengünstig gebördelt werden.
Ausserdem werden Kollisions- und Platzprobleme vermieden.
Gegenüber dem Eckenbördeln mit der Bördelrolle werden eine bessere Prozess- und Bauteilqualität sowie einer
verringerter Optimierungsaufwand erreicht. 35
Die erfindungsgemäße Bördeleinrichtung kann unterschiedlich ausgestaltet sein. In der einfachsten Ausführung ist am robotergeführten Bördelwerkzeug ein Eckenschieber zum Bördeln der Eckbereiche angeordnet.
Dieser wird vom Roboter betätigt. Durch eine einfache Werkzeugbewegung, insbesondere eine Drehung, kann hierbei das mit einer Bördelrolle und dem Eckenschieber ausgerüstete Kombiwerkzeug an die jeweilige Arbeitsposition gebracht werden.
Bei dieser Ausführungsform gibt es wiederum mehrere Gestaltungsmöglichkeiten. In der einen Variante führt der Roboter die Bördelbewegung aus und bringt die Bördelkräfte auf. Dies ist die einfachste und kostengünstigste Form.
Hierbei können relativ ortsfeste Führungen den Roboter entlasten. In der zweiten Variante kann der Eckenschieber mindestens eine eigene Zusatzachse mit einem eigenen Antrieb aufweisen, der ggf. vom Roboter abgeleitet ist. Hierbei kann sich der Roboter an der Werkzeugplatte bzw. dem Gestell zentrieren und abstützen. Durch die Zentrierung werden die Reaktionskräfte aufgenommen. Zudem können die Bremsen des Roboters aktiviert werden. Der Roboter wird entlastet.
in einer alternativen Ausführungsform können in den Eckbereichen des Werkstücks ein oder mehrere stationäre Eckbördelmechaniken angeordnet sein, die über einen Auslöser vom Roboter betätigt werden und dadurch in Funktion treten. Diese Eckbördelmechaniken können starr oder beweglich angeordnet sein. Die bewegliche Ausführung hat den Vorteil, dass die Eckbördelmechanik in Ruhestellung vom Werkstück wegbewegt wird und dadurch den Arbeitsraum der Bördelrolle nicht beeinträchtigt und erst gezielt zum Eckenbördeln vom Roboter in die Arbeitsstellung bewegt wird.
&Ggr;::*-Uy; w
Der Eckenschieber hat eine an dem Eckbereich befindliche Bördelflanschgeometrie angepasste Flankenform. Er kann beim Wechsel der Werkstücke problemlos ausgetauscht werden. Für eine optimale Falztechnik im Eckbereich ist es zudem günstig,' wenn der Eckenschieber unterschiedliche Flankenbereiche besitzt, mit denen der gewünschten Bördelflanschform Rechnung getragen werden kann. Hierbei ist es insbesondere günstig,, wenn der mittlere Flankenbereich zuerst in Kontakt mit der Bördelflanschecke kommt. Hierdurch kann das Flanschmaterial nach aussen geschweift und besser im Eckbereich verteilt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Bördeleinrichtung ist es auch möglich, die Ecken und andere stärker gekrümmte Bereiche am Werkstück zuerst zu bördeln und die geraden oder weniger gekrümmten Flanschbereiche anschließend mit der Bördelrolle zu falzen. Durch das vorgezogene Eckenbördeln können die zu verbindenden Werkstückteile gegenseitig fixiert werden, was die Spanntechnik beim anschließenden Falzen mit der Bördelrolle vereinfacht und den gesamten Bördelvorgang beschleunigt. Hierbei ist es insbesondere günstig, wenn der Eckenschieber am robotergeführten Bördelwerkzeug angeordnet ist und sich schnell in Position bringen lässt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
Figur 1: in einer schematischen Seitenansicht eine
Bördeleinrichtung mit einem Werkstück, einem mehrachsigen Roboter und einem robotergeführten Bördelwerkzeug mit Bördelrolle und Eckenschieber,
Figur 2: eine vergrößerte Seitenansicht des
Bördelwerkzeugs von Figur 1 und
Figur 3: eine Draufsicht auf den Eckenschieber.
Figur 1 zeigt in einer Schemadarstellung eine Bördeleinrichtung (1), die aus ein oder mehreren mehrachsigen Manipulatoren (2) mit jeweils mindestens einem Bördelwerkzeug (5) besteht, welches von dem Manipulator (2) gegenüber einem vorzugsweise ortsfest auf einem Gestell (14) angeordneten und gespannten Werkstück (10) bewegt wird. Das Werkstück (10) hat ein oder mehrere Bördelflansche (11), die an ein oder mehreren Stellen Eckbereiche (12) aufweisen. Unter Eckbereichen (12) werden all diejenigen Bördelflanschbereiche verstanden, die eine stärkere Krümmung aufweisen und die mit einer Bördelrolle nur bedingt gefalzt werden können.
Der Manipulator (2) ist vorzugsweise als mehrachsiger Industrieroboter ausgebildet, der in der gezeigten Ausführungsform sechs rotatorische Achsen hat. Die Achsenzahl kann auch kleiner oder größer sein. Der Roboter (2) besitzt eine Robotersteuerung (13), über die seine Bewegungen und ggf. auch der Prozessablauf des Bördeln gesteuert werden. In der Robotersteuerung (13) ist ein aus der Kontur der Bördelflansche (11) abgeleiteter
Bewegungsablauf des Roboters (2) sowie des Bördelwerkzeugs (5) programmiert gespeichert.
Der Roboter (2) besitzt eine Schwinge und einen Ausleger (3), an dessen vorderem Ende eine Roboterhand (4) mit ein oder mehreren Bewegungsachsen angeordnet ist. Abtriebseitig hat die Roboterhand (4) einen Handflansch, an dem ein Bördelwerkzeug (5) befestigt ist.
Das Bördelwerkzeug (5) besitzt ein oder mehrere Bördelrollen (6) oder ein anderes geeignetes Andrückinstrument für das Bördeln von geraden oder schwach gekrümmten Bereichen des Bördelflansches (11). Die Bördelrolle (6) ist frei drehbar gelagert und kann ggf. in Andrückrichtung ausweichfähig angeordnet sein.
Die Bördeleinrichtung (1) besitzt mindestens einen vom Manipulator (2) betätigbaren Eckenschieber (7) zum gezielten Bördeln der Eckbereiche (12). In Figur 1 sind hierfür zwei verschiedene Ausführungsformen dargestellt.
In der einen Ausführungsform ist ein Eckenschieber (7) am Bördelwerkzeug (5) angeordnet und wird vom Roboter (2) zum Bördeln über die Eckbereiche (12) bewegt. Figur 2 und 3 zeigen hierfür weitere Ausgestaltungen.
In der zweiten Ausführungsform können an ein oder mehreren Eckbereichen (12) stationäre Eckbördelmechaniken (8) angeordnet sein, die jeweils einen Eckenschieber (7) aufweisen. Die Eckbördelmechaniken (8) besitzen einen Auslöser (9), z.B. ein Fußpedal, das vom Roboter (2) mit der Bördelrolle (6) oder auf andere Weise betätigt werden kann. Über diesen Auslöser (9) wird der Eckenschieber (7) vorbewegt und der Bördelvorgang im Eckbereich (12) durchgeführt. Die Eckbördelmechanik (8) hat hierzu ein entsprechendes Lenkergetriebe oder eine andere Übertragungseinheit, die die Kraft und Bewegung des
Roboters (2) in eine Bördelbewegung des Eckenschiebers (7) umlenkt.
Die Eckbördelmechanik (8) kann starr angeordnet und z.B..
am Gestell (14) befestigt sein. Die Eckbördelmechanik (8) kann alternativ als Ganzes oder in sich teilweise beweglich sein, wodurch der Eckenschieber (7) zwischen einer zurückgeschwenkten oder zurückgezogenen Ruhestellung, die in Figur 1 kleingestrichelt dargestellt ist, und einer Arbeitsstellung am Bördelflansch (11) hin- und herbewegt werden kann. Diese Bewegung wird ebenfalls über den Auslöser (9) erzeugt. In der zurückgezogenen Ruhestellung gibt der Eckenschieber (7) den Eckbereich (12) frei, so dass der Roboter (2) die Bördelrolle (6) ungestört und nahe des Eckbereiches (12) am Bördelflansch (11) ansetzen kann.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Eckenschieber
(7) einteilig ausgebildet. Alternativ kann er auch aus mehreren Teilen bestehen. In den dargestellten Ausführungsformen ist der Eckenschieber (7) zudem starr mit dem Bördelwerkzeug (5) oder mit der Eckbördelmechanik
(8) verbunden. Zur Entlastung des Roboters (2) beim Bewegen des Eckenschiebers (7) können relativ ortsfeste seitliche Führungen (19) für das Bördelwerkzeug (5) bzw. den Eckenschieber (7) vorhanden sein, die in Figur gestrichelt und schematisch dargestellt sind. Diese nehmen die beim Bördeln evtl. auftretenden Seitenkräfte auf, so daß auf den Roboter (2) möglichst nur die in Bewegungsrichtung wirkenden Kräfte aufgebracht werden. Zu deren Aufnahme kann die Roboter- und Achskinematik für die Bördelbewegung entsprechend optimiert werden.
In einer ebenfalls nicht dargestellten Abwandlung kann der Eckenschieber (7) eine eigene Zusatzachse mit einem eigenen und ggf. vom Roboter (2) abgeleiteten Antrieb besitzen. In diesem Fall kann sich der Roboter (2) an der
Werkzeugplatte bzw. dem Gestell (14) in geeigneter Weise zentrieren und abstützen. Durch die Zentrierung werden die Reaktionskräfte aufgenommen. Zudem können die Bremsen des Roboters aktiviert werden. Der Roboter wird entlastet.
Der am Bördelwerkzeug (5) angeordnete Eckenschieber (7) ist vorzugsweise an der Unterseite oder Rückseite des Bördelwerkzeugs (5) befestigt. Er befindet sich dabei vorzugsweise an der der Bördelrolle (6) gegenüberliegenden
&iacgr;&ogr; Seite. Figur 2 zeigt diese Anordnung. Durch eine Drehung des Handflansches kann dann wahlweise die Bördelrolle (6) oder der Eckenschieber (7) in Arbeitsposition gebracht werden. Beim Eckenbördeln ist das Bördelwerkzeug (5) mit seiner Längsachse vorzugsweise im wesentlichen normal zum Bördelflansch (11) ausgerichtet und hat bei den üblichen Flanschgeometrien dadurch eine im wesentlichen senkrechte Ausrichtung. Dies ist für die Elastizität und Kraftübertragung der Roboterachsen günstig. In der normalen Richtung bzw. Vertikalen ist der Roboter (2) wenig elastisch und kann optimale Andruckkräfte von oben auf den Bördelflansch (11) aufbringen. In der längs des Bördelflansches (11) gerichteten Zuführbewegung besteht zwar eine höhere Elastizität, die dann aber durch eine Nachführbewegung des Roboters (2) kompensiert werden kann.
Alternativ sind auch andere Stellungen des Bördelwerkzeugs (5) und der Roboterarme bzw. -achsen möglich. Der Eckenschieber (7) ist dazu mit einer entsprechend anderen Ausrichtung am Bördelwerkzeug (5) befestigt.
Figur 3 verdeutlicht in einer Draufsicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Eckenschiebers (7). Der Eckenschieber (7) wird über Schrauben und Stifte oder andere geeignete Montagemöglichkeiten (18) am Bördelwerkzeug (5) oder der Eckbördelmechanik (8) befestigt. Am vorderen eingezogenen Kopfbereich hat der Eckenschieber (7) winkelig zueinander angeordnete und geneigte Bördelflanken (15). Die Winkelstellung entspricht
im wesentlichen der Flanschgeometrie im Eckbereich (12). Statt der gezeigten ca. 90°-Winkelstellung kann auch eine beliebige Winkelstellung vorhanden sein. Dabei können ausser scharf gekrümmten Eckbereichen auch schwächer gekrümmte oder auch verrundete Eckbereiche (12) mit einer entsprechend angepassten Flankengeometrie des Eckenschiebers (7) bearbeitet werden. Die Bördelflanken (15) haben dabei im Querschnitt eine bördelgerechte Neigung, die zunächst ein Vorfalzen des üblicherweise
&iacgr;&ogr; aufrecht stehenden äußeren Bördelflansches und ein anschließendes Umfalzen und Anpressen auf das eingebördelte Werkstückteil erlauben. Der Eckenschieber (7) wird dabei üblicherweise entlang der Winkelhalbierenden des Eckbereiches (12) bzw. des Flankenwinkels (15) bewegt.
Über die Länge der Flanken (15) kann die Flankengeometrie variieren. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der innenliegende und mittlere Flankenbereich (16) gegenüber den beidseitigen äußeren Flankenbereichen (17) voreilend wirksam ist. Hierdurch wird der Bördelflansch (11) zunächst zentral an der Ecke erfasst und verformt, während die seitlich anschließenden Flanschbereiche erst später oder vermindert oder gar nicht verformt werden.
Hierdurch kann der im Eckbereich vorhandene Materialüberschuss am Bördelflansch (11) gleichmäßig nach aussen verteilt werden.
Der Eckenschieber (7) und die Bördelflanken (15) können in beliebiger Weise hergestellt werden. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Bördelflanken (15) nach dem Datensatz des Werkstücks (10) bzw. des Bördelflansches (11) im Eckbereich bearbeitet und insbesondere gefräst.
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. Die vorbeschriebenen Ausführungsformen für den Eckenschieber (7) am
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robotergeführten Bördelwerkzeug (5) und an der stationären Eckbördelmechanik (8) können in Kombination gemeinsam oder einzeln eingesetzt werden. Ferner ist es möglich, bei unterschiedlichen Flanschgeometrien in verschiedenen Eckbereichen (12) mehrere entsprechend angepasste Eckenschieber (7) am Bördelwerkzeug (5) anzuordnen. Hierbei kann ggf. auch ein mehrteilig ausgebildeter Eckenschieber (7) zum Einsatz kommen. Ferner kann die Anordnung und Ausrichtung des oder der Eckenschieber (7)
&iacgr;&ogr; am Bördelwerkzeug (5) variieren, indem z.B. der oder die Eckenschieber (7) dort einstückig integriert werden. Ggf. können auch getrennte Bördelwerkzeuge (5) für einen Eckenschieber (7) und für eine Bördelrolle (6) vorhanden sein, die vom Roboter bei Bedarf getauscht werden. In einer weiteren Abwandlung kann auch die Eckbördelmechanik (8) in beliebig anderer geeigneter Weise ausgebildet und angeordnet sein. Hierbei lassen sich auch mehrere Eckbördelmechaniken (8) für unterschiedliche Eckenbereiche (12) miteinander kombinieren und mit einem gemeinsamen Auslöser (9) ausrüsten. Der Roboter (2) kann dann mehrere Eckenschieber (7) gleichzeitig betätigen. Variabel ist ferner die Anordnung und Ausbildung der Bördelflanken (15) am Eckenschieber (7).
- 11 BEZUGSZEICHENLISTE
| 1 | Bördeleinrichtung |
| 2 | Manipulator, Roboter |
| 3 | Ausleger |
| 4 | Roboterhand |
| 5 | Bördelwerkzeug |
| 6 | Bördelrolle |
| 7 | Eckenschieber |
| 8 | Eckbördelmechanik |
| 9 | Auslöser, Fußhebel |
| 10 | Werkstück |
| 11 | Bördelflansch |
| 12 | Eckbereich |
| 13 | Steuerung |
| 14 | Gestell |
| 15 | ■ Bördelflanke |
| 16 | mittlerer Flankenbereich |
| 17 | äußerer Flankenbereich |
| 18 | Befestigung |
| 19 | . .Führung |
• ·
• #·♦
• ·
• ·
Claims (10)
1. Bördeleinrichtung mit einem mehrachsigen Manipulator, insbesondere einem Industrieroboter, der an seiner Hand ein Bördelwerkzeug mit einer Bördelrolle trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördeleinrichtung (1) zusätzlich mindestens einen vom Manipulator (2) betätigbaren Eckenschieber (7) aufweist.
2. Bördeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eckenschieber (7) am Bördelwerkzeug (5) angeordnet ist.
3. Bördeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eckenschieber (7) starr oder mit mindestens einer Zusatzachse beweglich am Bördelwerkzeug (5) angeordnet ist.
4. Bördeleinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eckenschieber (7) an der Unter- oder Rückseite des Bördelwerkzeugs (5) der oder den Bördelrolle(n) (6) abgewandt angeordnet ist.
5. Bördeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass relativ ortsfeste Führungen (19) für das Bördelwerkzeug (5) und/oder den Eckenschieber (7) vorgesehen sind.
6. Bördeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eckenschieber (7) an mindestens einer stationären Eckbördelmechanik (8) angeordnet ist, die einen vom Manipulator (2) betätigbaren Auslöser (9) aufweist.
7. Bördeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die stationäre Eckbördelmechanik (8) starr oder zwischen einer zurückgezogenen Ruhestellung und einer Arbeitsstellung am Werkstück (10) beweglich angeordnet ist.
8. Bördeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Eckenschieber (7) winkelig zueinander angeordnete, geneigte Bördelflanken (15) mit unterschiedlichen Flankenbereichen (16, 17) aufweist.
9. Bördeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Flankenbereich (16) gegenüber den äußeren Flankenbereichen (17) voreilend wirksam ist.
10. Bördeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördelflanken (15) nach dem Datensatz des Werkstücks (10) bearbeitet sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29914967U DE29914967U1 (de) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | Bördeleinrichtung mit einem mehrachsigen Manipulator |
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| DE29914967U DE29914967U1 (de) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | Bördeleinrichtung mit einem mehrachsigen Manipulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE29914967U1 true DE29914967U1 (de) | 2000-10-05 |
Family
ID=8078042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29914967U Expired - Lifetime DE29914967U1 (de) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | Bördeleinrichtung mit einem mehrachsigen Manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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