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Die
Erfindung betrifft eine robotertaugliche Bearbeitungseinrichtung
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Eine
solche Bearbeitungseinrichtung ist z.B. in Form einer Laserschweißeinrichtung
aus der WO 97/37808 A, der
DE
201 03 411 U1 und der
DE 201 11 394 U1 bekannt. Die Laserschweißeinrichtung
besteht in diesen Fällen
jeweils aus einem Laserschweißkopf
und einer Andrückvorrichtung
mit ein oder mehreren Andrückelementen,
z.B. einer Andrückrolle
oder einem Andrückfinger
und einer Zustellvorrichtung, die einen Stellantrieb aufweist. Über die
Zustellvorrichtung und den Stellantrieb wird das Andrückelement
gegen das zu bearbeitende Werkstück
gedrückt,
wobei unabhängig
von der Roboterbewegung eventuelle Toleranzen in den Werkstücken durch
die Andrückvorrichtung
ausgeglichen und der Druckkontakt mit der eingestellten Andrückkraft aufrecht
erhalten wird. Beim Andrücken
und bei evtl. Nachsetzbewegungen wird auch der Laserschweißkopf mitgeführt. Bei
den vorbekannten Bearbeitungseinrichtungen besteht der Stellantrieb
aus einem Pneumatikzylinder mit einer zum Andrücken und Nachsetzen ausfahrbaren
Kolbenstange.
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Derartige
Pneumatikzylinder besitzen eine Krafthysterese, d.h. die wirkende
Andruckkraft ist abhängig
von der Bewegungsrichtung des Zylinders. Hierbei können Kraftdifferenzen
von bis zu 70 N entstehen. Dies hat zur Folge, dass die minimale
Andruckkraft deutlich oberhalb von dieser Kraftdifferenz liegen
muss, um mäßig reproduzierbare
Andruckbedingen zu erhalten. Außerdem
kann die Andruckkraft nur relativ ungenau dosiert und eingehalten
werden. Gerade bei Lasernahtschweißungen an Fahrzeugrohkarosserien,
z.B. im Dachbereich, kommt es hierbei zu Qualitätseinbußen, da mit der Andruckkraft
der Ausgasungsspalt im Bereich von wenigen Zehntel Millimeter eingestellt
werden muss. Wegen der vorerwähnten
Krafthysterese ist dieses aber nur bedingt möglich.
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Auf
dem Markt sind pneumatische Zylinder mit einer reduzierten Krafthysterese
verfügbar,
die jedoch eine silikonhaltige Schmierung besitzen und wegen der
damit verbundenen Leckageverluste in vielen Bereichen nicht einsetzbar
sind. Insbesondere im Automobilbau besteht das Problem, dass bereits winzige
Mengen des austretenden silikonhaltigen Schmiermittels das Blechbauteil
verunreinigen, was bei der späteren
Lackierung zu großen
Problemen wegen einer ungleichmäßigen Lackannahme
führt.
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In
der Praxis ist es ferner bekannt, anstelle der pneumatischen Zylinder
servomotorische Antriebe einzusetzen. Diese Antriebe bedingen allerdings einen
deutlich gesteigerten Bau- und Kostenaufwand und brauchen relativ
viel Platz. Zudem sind sie anfälliger
gegenüber
Störungen
als Pneumatikzylinder und haben auch nicht das gleiche schnelle
Ansprechverhalten.
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Die
DE 102 03 467 A1 befasst
sich mit einer Vorrichtung zum Laserschweißen von gespannten Blechen.
Zum Verspannen der Bleche dient eine Spannzange, deren gelenkig
gelagerten Zackenarme mittels eines Druckschlauchs gegen die Kraft
einer Rückstellfeder
bewegt werden können.
Der Druckschlauch ist ein Expansionselement, welches bei Betätigung den
Abstand zwischen den hinteren Zangenarmen vergrößert und an den vorderen Zangenarmen
die gewünschte
Spannwirkung herbeiführt.
Das Expansionselement entwickelt beim Ausdehnen Kraft gegen die
Wirkung einer Rückstellfeder.
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Die
DE 298 16 100 U1 zeigt
den Aufbau eines an sich bekannten pneumatischen Muskels.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere robotertaugliche
Bearbeitungseinrichtung aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Das
fluidische Kontraktionselement hat den Vorteil, dass es nicht die
von Pneumatikzylindern bekannte Krafthysterese besitzt und eine
sehr feine Kraftdosierung ermöglicht.
Hierbei können
außerdem Stick-Slip-Effekte
vermieden werden. Weitere Vorteile liegen in einer kleinen und kompakten
Bauweise und in der Realisierung auch sehr hoher Kontraktionskräfte, die
deutlich höher
als die bei Pneumatikzylindern erzielbaren Kräfte liegen können. Zudem
ist der beanspruchte Stellantrieb sehr robust, hat einen einfachen
Aufbau und ist unempfindlich gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Staub, Feuchtigkeit, Schmutz
und dergl.. Besonders vorteilhaft ist auch das sehr schnelle Ansprechverhalten
des Stellantriebs.
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Fluidische
Kontraktionselemente sind dank ihres biegeelastischen Schlauch-
oder Balgteils unempfindlicher gegen Lage- und Montageungenauigkeiten
als Zylinder und müssen
nicht mit der gleichen Ausrichtpräzision wie diese montiert werden.
Fluidische Kontraktionselemente eignen sich auch besonders für rotatorisch
geführte
Stellelemente.
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Das
fluidische Kontraktionselement ist z.B. als sogenannter pneumatischer
Muskel ausgebildet, der besonders schnell reagiert und einen großen Kraftbereich
mit feiner Dosierbarkeit aufweist. Die Kraftwirkung kann nicht nur
gesteuert, sondern in Verbindung mit einer Kraftmesseinrichtung
oder dergl. auch geregelt werden. Dies hat besondere Vorteile, wenn
die Bearbeitungseinrichtung vom mehrachsigen Manipulator, insbesondere
einem Industrieroboter, mit unterschiedlichen Ausrichtungen im Raum bewegt
wird. Beim Andrücken
wirkt auch das Eigengewicht der beweglichen Einrichtungsteile mit,
wobei dieser Gewichtseinfluss je nach Ausrichtung variiert und dementsprechend
andere Kräfte
der Andrückeinrichtung
und ihres Stellantriebs zur Gewichtskompensation verlangt.
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Der
Stellantrieb kann mehrere fluidische Kontraktionselemente aufweisen,
wobei diese auch entgegengesetzte Wirkrichtungen haben können. Hierbei
kann z.B. mit dem einen Kontraktionselement eine Andrückkraft
oder Senkkraft und mit dem anderen Kontraktionselement eine Rückholkraft
oder Hebekraft erzeugt werden. Durch entsprechende Ansteuerung oder
Regelung beider Kontraktionselemente kann der Einfluss des Eigengewichts
der beweglichen Einrichtungsteile auf die Andrückkraft vollständig kompensiert
werden.
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In
den Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im Einzelnen zeigen
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1:
eine Seitenansicht einer Bearbeitungsstation mit einem Industrieroboter
und einer Schweißeinrichtung
mit einer Andrückvorrichtung,
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2:
eine perspektivische Ansicht der Schweißeinrichtung von 1,
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3:
eine Rückansicht
der Schweißeinrichtung
gemäß Pfeil
III von 2,
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4:
eine andere Darstellung von 3 mit entfernter
Rückenplatte
des Gestells und
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5 und 6:
Seitenansichten der Laserschweißeinrichtung
gemäß Pfeilen
V und VI von 3.
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung eine Bearbeitungsstation zur
Bearbeitung von ein oder mehreren Werkstücken (4, 5)
mittels eines mehrachsigen Manipulators (2) und einer vom
Manipulator (2) geführten
Bearbeitungseinrichtung (1).
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Der
Bearbeitungsprozess kann von beliebiger Art sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um einen Laserschweißprozess, wobei die Bearbeitungseinrichtung
(1) z.B. als Laserschweißeinrichtung ausgebildet ist.
Alternativ kann ein anderer Schweißprozess, z.B. Lichtbogenschweißen, kombiniertes
Laser- und Lichtbogenschweißen oder
dgl. stattfinden. Möglich
sind ferner Schneidprozesse, Oberflächenbearbeitung, wie Gravieren
oder dgl. und sonstige beliebige andere Bearbeitungsverfahren. Die
Bearbeitungseinrichtung (1) ist dementsprechend unterschiedlich
ausgebildet. Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich auf
das Laserschweißen
und sind auf andere Bearbeitungsverfahren und Bearbeitungseinrichtungen
entsprechend adaptierbar.
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Wie 1 und 2 verdeutlichen,
besitzt die Bearbeitungseinrichtung (1) ein Gestell (13),
welches z.B. als Winkelplatte ausgebildet ist. Am Gestell (13)
ist ein Anschluss (14), z.B, die gezeigte abgewinkelte
Kopfplatte, zur Verbindung mit dem Manipulator (2) vorgesehen.
Der Manipulator (2) hat mehrere translatorische und/oder
rotatorische Achsen und ist z.B. als sechsachsiger Gelenkarmroboter
ausgebildet. Die Bearbeitungseinrichtung (1) ist mit dem Anschluss
(14) am Abtriebsflansch der Roboterhand (3) montiert.
Der Manipulator oder Industrieroboter (2) kann eine Robotersteuerung
(30) aufweisen, die zugleich auch als Prozesssteuerung
und als Steuerung für
eine Andrückvorrichtung
(11) in der Bearbeitungseinrichtung (1) dienen
kann. Die zugehörigen Steuer-
und Signalleitungen sind in 1 strichpunktiert
angedeutet. Alternativ sind getrennte Steuerungen möglich.
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Das
oder die Werkstücke
(4, 5) können
von beliebiger Art sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um zwei oder mehr Bleche (4, 5), die mit einem
Laserstrahl (9) geschweißt werden sollen, wobei z.B.
zwischen den Blechen (4, 5) ein bestimmter Spalt
zum Ausgasen von Beschichtungen eingestellt werden kann. Hierfür hat die
Bearbeitungseinrichtung (1) eine Andrückvorrichtung (11),
welche mit einer vorbestimmten und einstellbaren Andrückkraft F
auf das obere Blech (4) drückt. Beim Schweißen wird
die Laserschweißeinrichtung
(1) z.B. in der Bewegungsrichtung (6) vom Roboter
(2) auf den Blechen (4, 5) entlang geführt. Mit
der Andrückvorrichtung
(11) werden hierbei etwaige Lage- oder Werkstücktoleranzen
ausgeglichen.
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2 verdeutlicht
die Bearbeitungseinrichtung (1) bzw. Laserschweißeinrichtung
in einer perspektivischen Ansicht. Sie beherbergt einen Bearbeitungskopf
(7), der z.B. als Schweißkopf und im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Laserschweißkopf ausgebildet
ist. Er besteht aus einem Bearbeitungswerkzeug, insbesondere einem
Laserwerkzeug (8), welches mit einer geeigneten Halterung
versehen ist und mindestens einen schematisch angedeuteten Laserstrahl
(9) emittiert. Der Laserstrahl kann von einer externen
Laserstrahlquelle über
die in Zeichnungen angedeutete Leitung, z.B. ein flexibles Lichtleitkabel,
dem Laserwerkzeug (8) zugeführt werden. Alternativ kann
die Laserstrahlquelle auch an der Bearbeitungseinrichtung (1)
angeordnet sein. Der Laserstrahl (9) ist auf einen Wirkpunkt
(10) am Werkstück (4, 5)
gerichtet, wobei dieser Wirkpunkt oder Auftreffpunkt beispielsweise
der Fokuspunkt des Laserstrahls (9) ist.
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Die
Andrückvorrichtung
(
11) besitzt mindestens ein Andrückelement (
12), welches
benachbart zum Wirkpunkt (
10) am Werkstück (
4,
5)
angreift. Das Andrückelement
(
12) kann z.B. die in den Zeichnungen dargestellte einzelne
und frei drehbare Andrückrolle
sein. Alternativ kann eine Doppelrollenanordnung vorhanden sein,
wobei die Werkstücke
(
4,
5) zwischen den beiden gegenüberliegenden
Rollen eingespannt sind. In weiterer Abwandlung kann das Andrückelement
(
12) ein Andrückfinger
oder ein beliebiges anderes Element sein. Die Ausgestaltungen können beliebig
und z.B. gemäß der WO
97/37808,
DE 201 03
411 U1 oder
DE
201 11 394 U1 sein.
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Die
Andrückvorrichtung
(11) besteht aus starren und beweglichen Teilen. Der starre
Teil ist das mit der Roboterhand (3) verbundene Gestell
(13). Das bewegliche Teil ist ein Stellelement (16),
an dem der vorerwähnte
Bearbeitungskopf (7) bzw. das Bearbeitungswerkzeug (8)
und das Andrückelement (12)
mittels geeigneter Halterungen angeordnet sind. Das Stellelement
(16) ist z.B. als der in den Zeichnungen dargestellte linear
mittels einer Schlittenführung
(17) verfahrbare Stellschlitten ausgebildet. Alternativ
kann das Stellelement (16) eine rotatorische Achse haben
und als Schwenkhebel ausgebildet sein. Daneben sind weitere beliebige
Ausgestaltungen und Achskonfigurationen möglich.
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Das
Stellelement (16) wird relativ zum Gestell (13)
mittels eines Stellantriebs (18) entlang der Schlittenschiene
(17) bewegt. Wie die Seitenansichten von 5 und 6 verdeutlichen,
kann der Stellantrieb (18) zwischen den parallelen Plattenkörpern des
Gestells (13) und des Stellelements (16) angeordnet
sein.
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Der
Stellantrieb (18) weist mindestens ein fluidisches Kontraktionselement
(19, 20) auf, welches z.B. seitlich neben der
Schlittenführung
(17) angeordnet und parallel zu dieser ausgerichtet ist.
Das Kontraktionselement (19, 20) hat eine einseitige Kraftwirkung
und verkürzt
sich z.B. bei Betätigung, wobei
es eine Zugkraft entwickelt. Bei Entlastung entspannt sich das Kontraktionselement
im wesentlichen kraftfrei.
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Zur
Erzielung dieser Funktion ist das fluidische Kontraktionselement
(19, 20) z.B. als pneumatischer Muskel ausgebildet,
der zwei stabile Kopfelemente und einen die Kopfelemente verbindenden biegeelastischen
Schlauch oder Balg aufweist, in dessen Hohlraum ein Fluid, z.B.
Druckluft eingespeist werden kann, was zu dem in 4 beim
rechten Kontraktionselement (20) angedeuteten Ausbauchen
des Schlauchmantels und zu einer entsprechenden Verkürzung des
Abstands zwischen dem Kopfelement führt. Das unter Druck eingespeiste
Fluid, insbesondere die Druckluft, wird von einer Fluidquelle oder
Druckluftquelle (nicht dargestellt) gesteuert angeliefert und über ebenfalls
steuerbare Auslassventile bei Bedarf wieder abgelassen. Hierbei kann
die in 1 angedeutete Verbindung mit der Robotersteuerung
(30) oder einer anderen Steuerung bestehen, über welche
das Kontraktionselement (19, 20) gesteuert und
in seiner Kraftwirkung dosiert wird. Über eine geeignete Messeinrichtung, z.B.
den in 4 angedeuteten Kraftmesser oder Sensor (26)
kann die vom Kontraktionselement (19, 20) entwickelte
oder ggf. die am Andrückelement
(12) wirkende Kraft gemessen und zur Druck- und Kraftsteuerung
herangezogen werden. Der fluidische Druck und die entwickelte Kontraktionskraft
stehen in einem u.U. nicht linearen Zusammenhang. Die gemessene
Kraft kann auch als Führungsgröße für eine Kraftregelung
mittels der Steuerung (30) verwendet werden.
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Das
Kontraktionselement (
19,
20) kann z.B. als pneumatischer
Muskel ausgebildet sein, der gemäß der
CH 462 374 , der
EP 0 161 750 A1 oder der
DE 101 20 945 A1 ausgebildet
sein kann. Ggf. ist im Kontraktionselement (
19,
20)
eine Feder angeordnet, die bei Druckentlastung des Fluids den ausgebauchten
Schlauchmantel wieder strafft und das Kontraktionselement (
19,
20)
im wesentlichen ohne nach außen
wirkende Streckkräfte
in die Ausgangslage zurückbringt.
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Der
Stellantrieb (18) kann ein einzelnes fluidisches Kontraktionselement
(19, 20) aufweisen, welches je nach Größe der gewünschten
Andrückkraft
F angeordnet und gesteuert ist. Bei der in 1 gezeigten
Werkstückausrichtung
ist die Zustellrichtung (27) der Andrückeinrichtung (11)
senkrecht und im wesentlichen normal zur Werkstückoberfläche ausgerichtet. Bei dieser
Ausrichtung wirkt das Eigengewicht der beweglichen Teile, insbesondere
des Stellelements (16), des Bearbeitungskopfs (7)
und des Andrückelementes
(12) mit seiner Halterung mit. Wenn z.B. die gewünschte Andrückkraft
F kleiner als das Eigengewicht dieser beweglichen Teile ist, genügt die Anordnung
eines einzelnen in 4 gezeigten Kontraktionselementes
(19), welches eine dem Eigengewicht und der Zustellrichtung
(27) entgegen gesetzte Wirkrichtung (28) aufweist
und das Eigengewicht der bewegten Teile im gewünschten Maß reduziert. Wenn die gewünschte Andruckkraft
F größer als
das besagte Eigengewicht der beweglichen Teile ist, kann das andere
Kontraktionselement (20) eingesetzt werden, welches eine
in Zustellrichtung (27) weisende Wirkrichtung (29)
hat und zusätzlich
zum Eigengewicht wirkt.
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Alternativ
ist es möglich,
zwei gegeneinander wirkende Kontraktionselemente (19, 20)
einzusetzen, die z.B. beidseits der Schlittenführung (17) parallel
angeordnet und in 4 bis 6 dargestellt
sind. Sie können
im Betrieb einzeln oder gemeinsam angesteuert werden. Bei einer
Einzelansteuerung können
die vorerwähnten
Funktionen mit der Einstellung der Andrückkraft F, die wahlweise kleiner
oder größer als
das Eigengewicht der beweglichen Teile ist, erzielt werden. Alternativ
kann das hebende Kontraktionselement (19) in seiner Kraftwirkung
(28) derart eingestellt und dosiert werden, dass das Eigengewicht
der beweglichen Teile kompensiert wird. Das zweite in Zustellrichtung
(27) wirkende Kontraktionselement (20) entwickelt
eine höhere
und entgegengesetzte Kraft als das erste Kontraktionselement (19),
so dass die resultierende Kraftkomponente bzw. die Differenzkraft
die Andrückkraft
F darstellt. Beide Kontraktionselemente (19, 20)
werden hierzu entsprechend von der Steuerung (30) gesteuert.
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Mit
einer Doppelanordnung von Kontraktionselementen (19, 20)
sind auch Einstellungen der gewünschten
Andrückkraft
F bei unterschiedlichen räumlichen
Ausrichtungen der Bearbeitungseinrichtung (1) möglich. Wenn
die Bearbeitungseinrichtung (1) z.B. abweichend von 1 horizontal
vom Roboter (2) gehalten wird, hat das Eigengewicht der
beweglichen Teile der Andrückvorrichtung
(11) keinen unmittelbar wirkenden Einfluss auf die Andrückkraft F.
Allenfalls geht das Eigengewicht über Reibkräfte ein. In diesem Fall kann
die Hebewirkung und Gewichtskompensation des einen Kontraktionselements
(19) entsprechend reduziert werden, wobei auch die Kraftwirkung
des zweiten Kontraktionselementes (20) entsprechend verringert
werden kann, so dass in der Differenz die gewünschte Andrückkraft F erhalten bleibt.
Bei Schräglagen
der Bearbeitungseinrichtung (1) wird die in Andrück- oder
Zustellrichtung (27) wirkende Eigengewichtskomponente entsprechend
durch Ansteuerung beider Kontraktionselemente (19, 20)
kompensiert. Wenn die Bearbeitungseinrichtung (1) nach
oben gerichtet wird und das Eigengewicht der beweglichen Teile gegen
die Zustellrichtung (27) wirkt, kann das hebende Kontraktionselements
(19) abgeschaltet werden, wobei nur das in Zustellrichtung
(27) wirkende zweite Kontraktionselement (20)
mit entsprechend höherer
Kraft angesteuert wird. Es kompensiert dann die entgegengerichtete
Eigengewichtskomponente und erzeugt die gewünschte Andrückkraft F. Auch in diesem Fall
kann je nach Winkelausrichtung und dementsprechender Größe der Eigengewichtskomponente die
Ansteuerung und die Kraftwirkung dieses Kontraktionselementes (20)
variieren.
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In
weiterer Abwandlung der gezeigten Ausführungsform können die
Kontraktionselemente (19, 20) jeweils mehrfach
vorhanden sein.
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Wie
eingangs angesprochen, sind die Kontraktionselemente (19, 20)
parallel zur Zustellrichtung (27) und zur Schlittenschiene
(17) ausgerichtet. Sie sind dabei durch Anschlüsse (22, 23)
mit dem Gestell (13) und durch gegenüberliegende Anschlüsse (24, 25)
mit dem Stellelement (16) bzw. dem Stellschlitten verbunden.
Bei dem in 4 linken Kontraktionselement
(19) mit der hebenden Kraftwirkung (28) ist der untere
Anschluss (24) zur Befestigung des Kontraktionselementes
(19) dem Stellschlitten (16) zugeordnet und der
obere Anschluss (22) weist zum Gestell (13). 6 zeigt
diese Anordnung und verdeutlicht, dass die Anschlüsse (22, 24)
jeweils in den Freiraum zwischen den parallelen Platten des Schlittens
(16) und des Gestells (13) mit Querausrichtung
greifen. Bei der in 4 durch Pfeile angedeuteten
Kontraktion verkürzt
sich das Kontraktionselement (19) und zieht über den
unteren Anschluss (24) das Stellelement (16) nach
oben gemäß der Wirkrichtungpfeils (28).
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Das
andere Kontraktionselement (20) ist an seinem oberen Anschluss
(25) mit dem Stellelement oder Schlitten (16)
und an seinem unteren Anschluss (23) mit dem Gestell (13)
verbunden. 4 und 5 verdeutlichen
diese Anordnung. Bei der Betätigung
und Verkürzung
des Kontraktionselementes (20) hat ein Absenken des Stellelements
(16) in Zustellrichtung (27) und die durch den
Pfeil (29) verdeutlichte Wirkrichtung zur Folge.
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An
ein oder mehreren der Anschlüsse
(22, 23, 24, 25) kann ein Ausgleichselement
(21) vorhanden sein, welches eine Überdehnung des zugehörigen Kontraktionselementes
(19, 20) in seiner Strecklage verhindert. Das
Ausgleichselement (21) kann z.B. ein formschlüssiger Mitnehmer
in der Art einer Zylinderanordnung mit Führungsstange und Anschlagteller
sein. Es dient zur Ausführung
eines Leerhubs und einer Relativbewegung zwischen dem jeweiligen
Anschluss und dem zugehörigen
Kopfteil des Kontraktionselements (19, 20).
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Die
Hublänge
des oder der Ausgleichselement(e) (21) kann an die Größe der Ausweichbewegungen
der Andrückvorrichtung
(11) im Betrieb angepasst sein. Z.B. können der Leerhub und die Ausweichwege
gleich groß sein.
Wenn z.B. die Bearbeitungseinrichtung (1) vom Roboter (2)
am Werkstück (4, 5)
positioniert wird, wird sie soweit angedrückt, dass das Stellelement
(16) angehoben wird und in eine gewünschte Position seines Stellwegs
oder Ausweichwegs gebracht wird. Dies kann z.B. die Mittellage sein.
Bei diesem Ansetzen der Bearbeitungseinrichtung (1) können z.B.
die Kontraktionselemente (19, 20) kraftlos geschaltet
sein und werden erst nach Einnahme der Ausgangsposition zur Entfaltung
der gewünschten
Kraftwirkung angesteuert. Bei diesem Ansetzen werden auch die Ausgleichselemente
(21) in ihre entsprechende Position, z.B. die Mittellage, gebracht.
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Wenn
während
des Bearbeitungsprozesses die programmierte Bahn des Roboters (2)
und der mitgeführten
Bearbeitungseinrichtung (1) von der Ist-Lage des oder der
Werkstück(e)
(4, 5) abweicht, führen die Andrückvorrichtung
(11) und ihre Zustellvorrichtung (15) eine entsprechende
Ausweichbewegung oder Stellbewegung aus, wobei die Andrückkraft
F in der gewünschten
Größe eingestellt
wird und ggf. über
eine Regelung konstant gehalten wird. Alternativ sind bei kleineren
Ausweichbewegungen durch die Federwirkung der Kontraktionselemente (19, 20)
bedingte Schwankungen der Andrückkraft
F in einem begrenzten Bereich tolerierbar.
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Wenn
z.B. in der Darstellung von 3 und 4 das
obere Werkstück
(4) und der Wirkpunkt (10) höher als die programmierte Bahn
liegen, weicht der Schlitten (16) nach oben aus, wobei
die beiden Kontraktionselemente (19, 20) mit ihren
biegeelastischen Schläuchen
die Bewegung entsprechend mitmachen und dabei die entwickelte Kraft
im wesentlichen konstant halten. Liegt das Werkstück (4)
tiefer als die programmierte Bahn, findet eine absenkende Ausgleichsbewegung
mit entsprechender Reaktion der Kontraktionselemente (19, 20)
statt. Das in den Kontraktionselementen (19, 20)
befindliche Druckluftpolster wirkt dabei wie eine fluidische Feder.
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Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele sind in verschiedener Weise
möglich.
Dies betrifft die konstruktive Ausgestaltung der Bearbeitungseinrichtung
(1), ihrer Andrückvorrichtung
(11) und der weiteren Komponenten. Die Merkmale der beschriebenen
Ausführungsformen
können
außerdem
in beliebiger Weise miteinander kombiniert und ausgetauscht werden.
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In
Variation der gezeigten Ausführungsbeispiele
können
ein oder mehrere Kontraktionselemente (19, 20)
statt über
starre Anschlüsse
(22, 23, 24, 25) über Schwenkhebel
mit dem Gestell (13) und/oder dem Stellelement (16)
verbunden sein. Die Gestaltung und Anordnung der Kontraktionselemente
(19, 20) kann sich außerdem in Anpassung an die konstruktive
Gestaltung des Gestells (13) und des Stellelements (16) ändern, insbesondere
wenn das Stellelement (16) als Schwenkhebel mit einer gestellfesten
Schwenkachse ausgebildet ist. Wenn z.B. eine zweite Andrückrolle
zum beidseitigen Einspannen von Blechen vorhanden ist, kann diese
ebenfalls mit einem fluidischen Kontraktionselement der beschriebenen
Art zugestellt und angedrückt
werden. Darüber
hinaus sind weitere beliebige Variationsmöglichkeiten für die Zustellvorrichtung
(15) vorhanden. Das Stellelement (16) und die
Führung
können z.B.
als Parallelogrammlenker ausgebildet sein. Weitere Variationen sind
auch hinsichtlich der Steuerung (30) des oder der fluidischen
Kontraktionselement(e) (19, 20) möglich, die
z.B. separat angeordnet sein kann.
-
- 1
- Bearbeitungseinrichtung,
Schweißeinrichtung
- 2
- Manipulator,
Industrieroboter
- 3
- Hand,
Roboterhand
- 4
- Werkstück, Blech
- 5
- Werkstück, Blech
- 6
- Bewegungsrichtung
- 7
- Bearbeitungskopf,
Schweißkopf,
Laserschweißkopf
- 8
- Bearbeitungswerkzeug,
Laserwerkzeug
- 9
- Laserstrahl
- 10
- Wirkpunkt,
Fokus
- 11
- Andrückvorrichtung
- 12
- Andrückelement,
Andrückrolle
- 13
- Gestell
- 14
- Anschluss,
Anschlussplatte
- 15
- Zustellvorrichtung
- 16
- Stellelement,
Stellschlitten
- 17
- Schlittenführung, Schlittenschiene
- 18
- Stellantrieb
- 19
- Kontraktionselement,
pneumatischer Muskel
- 20
- Kontraktionselement,
pneumatischer Muskel
- 21
- Ausgleichselement
- 22
- Anschluss
gestellseitig
- 23
- Anschluss
gestellseitig
- 24
- Anschluss
schlittenseitig
- 25
- Anschluss
schlittenseitig
- 26
- Kraftmesseinrichtung,
Sensor
- 27
- Zustellrichtung
- 28
- Wirkrichtung
- 29
- Wirkrichtung
- 30
- Steuerung
- F
- Andrückkraft