DE102018108863A1 - Bending device for elongated workpieces - Google Patents
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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.In a bending device (1) with at least one bending device (2) and a multi-joint robot (3) with a robot arm (4), at the end of a rotary pliers (5) is provided, with a workpiece (6) tensioned, the bending device (2) can be fed, rotated and tracked during bending at the bending device (2), the rotary tongs (5) comprises: a rotatable base plate (7) with a radial insertion gap (8) for inserting a workpiece (6), having on both sides of the insertion gap (8) pivotally mounted jaws (9, 10), each having a head portion (13, 14). The jaws (9, 10) are pivotable with their head portions (13, 14) against each other. The head areas (13, 14) are provided on their sides facing each other with grooves (15, 16) open towards the other clamping jaw (10, 9). The axes of rotation (11, 12) of the clamping jaws (9, 10) are perpendicular to the opening surface of the insertion gap (8). The clamping jaws (9, 10) are in an open position, in which the insertion gap (8) is completely free, in a clamping position in which by means of their head portions (13, 14) a workpiece (6) is clamped between them, and in a Intermediate position is pivotable, in which the workpiece (6) is received unimpeded with play and in its longitudinal direction (L) and in its direction of rotation is freely movable.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Biegevorrichtung für längliche Werkstücke, umfassend mindestens eine Biegeeinrichtung sowie einen Vielgelenk-Roboter mit einem Roboterarm, an dessen Ende eine Einrichtung zum Aufnehmen und Spannen eines Werkstücks vorgesehen ist, mittels derer das Werkstück erfaßt, der Biegeeinrichtung zugeführt, um seine Längsachse gedreht und während des Biegens entsprechend der Einzugsbewegung an der Biegeeinrichtung nachgeführt werden kann.The invention relates to a bending device for elongated workpieces, comprising at least one bending device and a multi-joint robot with a robot arm, at the end of a device for receiving and clamping a workpiece is provided by means of which the workpiece detects the bending device supplied to his Rotated longitudinal axis and can be tracked during bending according to the retraction movement of the bending device.
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
Bei der in der
Aus der
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 Werkstücks durchzuführen, ohne daß dieses seinerseits bewegt wird.In contrast to this state of the art, the invention aims to provide a bending device of the type mentioned above in which the device for receiving and clamping the workpiece can be opened and closed in any desired rotational position and which also allows it to be arranged their base plate at an angle of 90 ° to the workpiece longitudinal axis to make a change in the position of gripping the recorded workpiece without this in turn is moved.
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 laufenden 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 jeweils 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 Einführspaltes 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 Aufnahmenuten unter Ausbildung eines Spieles in diesen ungeklemmt sowie relativ zu den Klemmbacken in seiner Längsrichtung und in seiner Drehrichtung bewegbar aufgenommen ist.
- - A connected to a rotary drive base plate;
- - The base plate is provided with a radially extending from its central region to the circumference insertion slot into which a male workpiece is insertable;
- - On both sides of the insertion and symmetrically to this one at its one end pivotable about a pivot axis jaw is attached, which is equipped at its other end with a head portion, the two jaws of this pair of jaws with their head portions are mutually pivotable;
- - The head portions of both jaws are provided on their mutually facing sides each with an open to the other jaw receiving groove for abutment against the workpiece, which are mounted on both head portions in mutually corresponding positions;
- - The pivot axes of the jaws are aligned perpendicular to the opening surface of the insertion;
- - The two jaws are in an open position in which the insertion gap is completely free, further in a clamping position in which by means of the head portions of the jaws a workpiece between them can be clamped, and in a clamping position adjacent intermediate position are pivotable, in which the workpiece in both grooves with the formation of a game in these unclamped and relative to the jaws in its longitudinal direction and in its direction of rotation is movably received.
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, wobei der letztere Begriff im folgenden für diese Einrichtung verwendet werden soll.Such a device, which is used for picking up, clamping and also twisting a workpiece, is usually referred to as a "pipe wrench" or as a "rotary wrench", the latter term is to be used in the following for this device.
Bei der Erfindung sind die zueinander verschwenkbaren Klemmbacken so eingesetzt, daß deren 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.In the invention, the mutually pivotable clamping jaws are inserted so that their rotation or pivot axes, which are aligned perpendicular to the opening surface of the insertion of the base plate, thus also have an orientation parallel to the longitudinal direction of the guided through the insertion of the workpiece and thus clamping on the workpiece at an angle of 90 ° to the workpiece longitudinal axis.
Bei der Erfindung ist für die Klemmbacken des Klemmbackenpaares zusätzlich zu ihrer Spannstellung 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 voneinander entfernt sind, so daß das aufgenommene Werkstück zwar beidseits in die Aufnahmenuten 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 vorliegt und damit die Klemmbacken sowohl in seiner Längsrichtung, wie auch in seiner Drehrichtung ihm gegenüber bewegbar sind. Dies wird als „Lüftfunktion“ 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.In the invention, for the jaws of the jaw pair in addition to their Clamping position and the position in which the insertion of the base plate is completely free, also provided an intermediate position lying in the vicinity of the clamping position, in which the heads of the two jaws are still a small gap away from each other than in the clamping position, so that the recorded workpiece on both sides protrudes into the grooves of the two jaw head regions, thus still recorded in the grooves of the jaws and not released from this, on the other hand, the workpiece but there is not jammed or clamped between the two jaws, but to form a game (in the form of an air gap) is present in the grooves and thus the jaws are movable relative to it both in its longitudinal direction, as well as in its direction of rotation. This is referred to as a "release function" which allows the tongs to freely rotate about and move along a workpiece received between their jaws without the workpiece falling out of the tongs.
Infolge des Spannens des Werkstücks bei der Erfindung unter 90° zur Werkstücklängsachse ist auch die beiderseitige Bearbeitung des Werkstücks ohne Umgreifen möglich.As a result of the clamping of the workpiece in the invention at 90 ° to the workpiece longitudinal axis and the mutual processing of the workpiece without grasping is possible.
Bei der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung ist die dort eingesetzte Drehzange so ausgebildet, 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.In the bending device according to the invention, the rotary tool used there is designed so that it can be opened or closed in any desired rotational position, where it also has a Lüftfunktion and engages the recorded workpiece at an angle of 90 ° to the workpiece longitudinal axis.
Die bei der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung eingesetzte Drehzange kann in Leichtbau ausgeführt werden und weist eine sehr kompakte Bauweise auf, wodurch sich eine kostengünstige Lösung erreichen läßt.The rotary tongs used in the bending device according to the invention can be carried out in lightweight and has a very compact design, which can achieve a cost-effective solution.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Verschwenkbewegung jeder Klemmbacke jeweils über eine Nocken- und/oder eine Kulissenführung zwangssteuerbar ist, wobei diese Führungen für beide Klemmbacken jeweils an einer an der Grundplatte verschieblich angebrachten Steuereinrichtung ausgebildet sind. Bevorzugt wird dabei die Steuereinrichtung für jede Klemmbacke sowohl mit einer Nockenkurve zum Verschwenken der Klemmbacken aufeinander zu, die mit einer an der betreffenden Klemmbacke verdrehbar angebrachten 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 Klemmbacke 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 Verdrehstellung 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.An advantageous embodiment of the invention is that the pivoting movement of each jaw is forcibly controlled in each case via a cam and / or a slotted guide, said guides for both jaws are each formed on a slidably mounted on the base control device. Preferably, the control device for each jaw with both a cam curve for pivoting the jaws towards each other, which cooperates with a rotatably mounted on the respective jaw cam roller, and, separated from this, yet with a sliding groove for pivoting both jaws away from each other, provided into which a groove engaging element attached to the respective jaw, for example the axis of the cam roller designed as an engagement bolt, protrudes. The cam curve and the cam groove in each jaw is formed corresponding to each other, so that in a control by the cam curve during pivoting of the jaws on each other to the guide slide assemblies for pivoting the jaws away from each other at the same time according to the respective rotational position of the jaw are synchronously through. Instead of Kuligennut but could also be provided a second cam curve, in which case each of the two cam curves associated therewith is only effective in each case in a pivoting direction at each jaw.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Verschiebebewegung der Steuereinrichtung 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 Einheit und führt, in Verbindung mit der Kombination der Nocken- bzw. Kulissensteuerung, dazu, daß auch eine vergleichsweise große Klemmkraft erreicht werden kann. Auch ist die geschilderte Anordnung der Pneumatikzylinder in besonderer Weise kompakt ausführbar.In a preferred embodiment of the invention, the sliding movement of the control device is controlled by pneumatic cylinders, the piston rods are each attached at its one end to the rotatable base plate and which protrude with the attached at their other ends piston in the control device mounted cylinder. The use of such pneumatic cylinder enables the achievement of a very low weight of the entire unit and, in conjunction with the combination of the cam or slide control, to the fact that a comparatively large clamping force can be achieved. Also, the described arrangement of the pneumatic cylinder is compact in a special way.
Besonders bevorzugt werden der Steuereinrichtung bei der Erfindung vier Pneumatikzylinder zugeordnet, und zwar jeweils zwei auf deren jeweils einer der Klemmbacken zugeordneten Seite.Particularly preferably, the control device in the invention assigned to four pneumatic cylinders, in each case two on their respective one of the jaws associated page.
Um ein rasches Auswechseln der Klemmbacken in Anpassung an eine erforderliche Geometrie des eingesetzten Werkstücks, insbesondere hinsichtlich der Aufnahmenuten in den Klemmbakken-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 order to enable rapid replacement of the jaws in adaptation to a required geometry of the inserted workpiece, in particular with regard to the grooves in the clamping head areas, it is particularly advantageous if each of the two jaws, each including its axis of rotation, by means of a suitable quick-change system the base plate is fixed, such as suitable snap or locking fasteners.
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 Laufrollen so am Gehäuse angebracht sind, daß sie in jeder Drehstellung mindestens drei Auflagegestellen mit den Führungen ausbilden.In a further preferred embodiment of the invention, the base plate is mounted on a mounted at the end of the robot arm housing and provided with guides which engage in mounted on the housing rollers for pivotal mounting of the base plate, whereby a rotation of the base plate is ensured by 360 °. It is preferred that the rollers are mounted on the housing so that they form at least three support racks with the guides in each rotational position.
Bevorzugt werden dabei auch an dem Gehäuse mindestens zwei angetriebene Ritzel vorgesehen, 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.At least two driven pinions are preferably also provided on the housing, which are connected to a suitable drive source are connected and engage in a circumferentially mounted on the base plate gear segment and are driven in synchronism. This allows the rotation of the base plate by 360 °, without the toothed segment on the base plate out of tooth engagement.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausgestaltung der Steuereinrichtung besteht darin, daß sie eine im wesentlichen U-förmige Ausbildung aufweist, die symmetrisch zur Mittellinie des Einführspaltes angebracht und längs dieses verschieblich ausgebildet ist.A particularly preferred embodiment of the control device is that it has a substantially U-shaped configuration, which is mounted symmetrically to the center line of the insertion and along this slidably formed.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Biegeeinrichtung, nämlich einen Vielgelenkroboter mit einer Rohrzange, einer Biegeeinrichtung und, dieser zugeordnet, einer schwenkbaren Gleitschieneneinrichtung; -
2 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Roboterarmes aus1 , mit endseitiger Rohrzange und einem Werkstück; -
3 eine Vorderansicht der Grundplatte der verwendeten Drehzange in geöffnetem Zustand; -
4 eine Vorderansicht (perspektivisch) auf die Grundplatte der verwendeten Drehzange in deren geschlossenem Zustand; -
5 eine Vorderansicht der verwendeten Drehzange (perspektivisch) in deren gelüfteter Zwischenstellung; -
6 eine Darstellung des Drehmechanismus der Drehzange; -
7 eine Vorderansicht der verwendeten Drehzange, in einer beliebigen Drehlage geöffnet.
-
1 a partial perspective view of a bending device according to the invention, namely a multi-jointed robot with a pipe wrench, a bending device and, associated with this, a pivotable slide rail device; -
2 a perspective view of a portion of therobot arm 1 , with end pipe wrench and a workpiece; -
3 a front view of the base plate of the rotary tongs used in the open state; -
4 a front view (in perspective) on the base plate of the rotary tongs used in its closed state; -
5 a front view of the rotary tongs used (perspective) in their ventilated intermediate position; -
6 a representation of the rotating mechanism of the rotary tongs; -
7 a front view of the used tongs, opened in any rotational position.
In den
In
Um mehrere Biegungen an einem Werkstück
An dieser Stelle sei darauf verwiesen, daß der Roboter mit seinem Greifsystem Bestandteil der Biegevorrichtung
In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem dargestellten Roboter
Hierfür wird bei der gezeigten Biegevorrichtung
Wie in
Dabei umfaßt die Drehzange
Was nun die Spann- und die Dreheinrichtung betrifft, so wird hier zunächst auf die Darstellungen der
Ausgangspunkt hier ist eine im wesentlichen kreisförmig ausgeführte Grundplatte
Beidseits dieses Einführspaltes
Jede Klemmbacke
Die Klemmbacken
Neben dieser Offenstellung, wie sie in
Neben der in den
Zur Einnahme der drei Positionen des Klemmbackenpaares
Zur Bewegung des Steuerschiebers
Die Anordnung der Steuereinrichtung
Hierzu sind an der Steuereinrichtung
Dabei sind die Antriebskurven in Form von Kurvenführungen, hier Nockenführungen
Die Rückholkurven, die an der Steuereinrichtung
Dabei sind die Nockenführung
Anders als bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wäre aber auch die Möglichkeit gegeben, nicht mit einer Antriebskurve und einer Rückholkurve für die Verschwenkbewegungen der Klemmbacken
Die gezeigte Verwendung von Pneumatikzylindern
Um die Schieberpositionen für die drei Stellungen Offenstellung, Spannstellung und Zwischenstellung (letztere auch jetzt „Lüftstellung“ genannt) einzustellen, sind an der Grundplatte
Für die Klemmstellung, wie sie in
Bei der gegenläufigen Öffnungsbewegung der Steuereinrichtung
Unterhalb derselben ist, seitlich zu ihnen versetzt, auf der Oberseite der Steuereinrichtung
Für die Steuerung der Bewegung der Steuereinrichtung
In
Wie aus den
Die Grundplatte
Die Drehzange, wie sie in den Figuren dargestellt ist, hat nun die Eigenschaft, daß bei ihr in jeder beliebigen Drehstellung die Klemmbacken
In der Darstellung der
Sollte zwischen den Klemmbacken
Für die Versorgung der Pneumatikzylinder
Die drei Pneumatikschläuche sind in einem Sonderschutzschlauch
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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