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Patent Searching and Data


Title:
APPARATUS FOR POSITIONING A WORKPIECE AND A TOOL WITH RESPECT TO ONE ANOTHER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/154460
Kind Code:
A1
Abstract:
Rather than machine tools, nowadays robots are used to some extent for the machining of workpieces. The robot holds the tool and machines the workpiece directly. On account of the stiffness of the robot arm, this is currently possible only with imprecise applications with tolerances of not less than 0.1 mm. The invention is intended to make it possible to improve the feed by such robots or portal solutions such that the tolerances are reduced without substantially acting on the production processes. This is allowed by a table-mounted positioning apparatus, in which a positioning unit is connected to the table. The positioning unit has a position sleeve, into which the robot introduces an external holding device for receiving the workpiece, or for receiving the tool. On account of a defined mounting of the position sleeve about a first main axis of rotation about an inner holding device, which holds the tool, or the workpiece, improved positioning of the robot arm can be achieved by the additional support thus created. The positioning unit is in this case passive, i.e. is moved by the robot arm itself.

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Inventors:
GÜHRING, Tilmann (Ebinger Straße 50, Stetten am Kalten Markt, 72510, DE)
Application Number:
DE2019/100116
Publication Date:
August 15, 2019
Filing Date:
February 04, 2019
Export Citation:
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Assignee:
HAUX MASCHINENBAU GMBH (Ebinger Straße 50, Stetten am kalten Markt, 72510, DE)
International Classes:
B23Q1/52; B23C1/00; B23K26/00; B23Q1/54; B24B27/00; B24B41/06; B25J9/00; B25J15/00
Domestic Patent References:
WO2012046117A12012-04-12
WO2002094500A12002-11-28
WO2001066302A12001-09-13
Foreign References:
DE29603498U11997-03-27
EP3050669A12016-08-03
DE29603498U11997-03-27
DE29603800U11996-05-02
Attorney, Agent or Firm:
GEITZ TRUCKENMÜLLER LUCHT CHRIST (Patentanwälte PartGmbB, Obere Wässere 3-7, Reutlingen, 72764, DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Vorrichtung zur gegenseitigen Positionierung eines Werkstücks (25) und eines Werkzeugs, welche in jeweils einer Halteeinrichtung (3, 6) gehalten sind, umfassend eine auf einem Tisch (7) angeordnete innere Halteeinrichtung (3), sowie eine auf einer Zuführeinrichtung aufgenom- mene äußere Halteeinrichtung (6),

dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Halteeinrichtung (6) in ei- ner Positionshülse (9) einer mit dem Tisch (7) verbundenen Positionie- rungseinheit (8) stützend gehalten ist, wobei die Positionshülse (9) in der Positionierungseinheit (8) um eine erste Hauptdrehachse (10) um die innere Halteeinrichtung (3) herum drehbar gelagert ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Po- sitionshülse (9) um eine erste Hülsendrehachse (12) um sich selbst drehbar gelagert ist.

3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Positionshülse (9) in einer Wandung eines inneren Gleitrings (14) gehalten ist, welcher senkrecht um die erste Hauptdreh- achse (10) in einem gegenüber der ersten Hauptdrehachse (10) fest- stehenden und mit dem inneren Gleitring (14) konzentrischen äußeren Gleitring (15) drehbar gleitend gelagert ist, wobei der äußere Gleitring (15) in Umfangsrichtung eine langgestreckte, die Positionshülse (9) freihaltende erste Durchgriffsöffnung (16) aufweist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in- nere Gleitring (14) eine langgestreckte zweite Durchgriffsöffnung (17) aufweist, wobei die innere Halteeinrichtung (3) durch die erste Durch- griffsöffnung (16) des äußeren Gleitrings (15) und die zweite Durchgriff- söffnung (17) des inneren Gleitrings (14) hindurch im Inneren der Gleit- ringe (14, 15) gehalten ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Po- sitionshülse (9) um eine zweite Hauptdrehachse (11 ) um die innere Hal- teeinrichtung (3) herum drehbar gelagert ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die

Gleitringe (14, 15) auf einem dem Tisch (7) fest zugeordneten und um die zweite Hauptdrehachse (11 ) drehbaren Drehteller (18) angeordnet sind.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Po- sitionshülse (9) um eine zweite Hülsendrehachse (13) um sich selbst drehbar gelagert ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Po- sitionshülse (9) um die erste Hülsendrehachse (12) drehbar in einem zu der Positionshülse (9) konzentrischen Trägerring (19) aufgenommen ist, welcher seinerseits um die zweite Hülsendrehachse (13) drehbar auf einem Schlitten (20) aufgenommen ist, wobei der Schlitten (20) in we nigstens einer Führungsschiene (21 ) um die erste Hauptdrehachse (10) herum verfahrbar ist.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (19) an dem Schlitten (20) höhenverstellbar gelagert ist.

10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung ein Roboterarm (5) ist, vermittels dessen die äußere Halteeinrichtung (6) in die Positionshülse (9) einführbar ist und welcher im Weiteren mit seinen Bewegungen die Positionierungseinheit (8) antreibt.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zuführeinrichtung ein Portal ist, welches die äußere Halteeinrichtung (6) in drei Dimensionen verfahren kann, wobei die äu- ßere Halteeinrichtung (6) in dem Portal zusätzlich um wenigstens eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei vermittels des Portals die äußere Halteeinrichtung (6) in die Positionshülse (9) einführbar ist und das Por- tal im Weiteren mit seinen Bewegungen die Positionierungseinheit (8) antreibt.

12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Halteeinrichtung (3) das Werkzeug trägt und die äußere Halteeinrichtung (6) das Werkstück (25) heran- führt.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass unter- halb des Werkzeugs ein Stütztisch (23) zum Abstützen des Werkstücks (25) im Eingriff des Werkzeugs angeordnet ist.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stütztisch (23) eine auf dem Stütztisch (23) befestigte Stützhülse (24) zum wenigstens teilweisen Einführen des Werkstücks (25) zugeordnet ist.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (24) auf dem Stütztisch (23) höhenverstellbar befestigt ist.

16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Werkzeug ein Schleifelement (4) oder ein Fräsele- ment ist.

17. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekenn- zeichnet, dass die innere Halteeinrichtung (3) das Werkstück (25) trägt und die äußere Halteeinrichtung (6) das Werkzeug heranführt. 18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das

Werkzeug einen Werkzeuglaser umfasst.

Description:
VORRICHTUNG ZUR

GEGENSEITIGEN POSITIONIERUNG EINES WERKSTÜCKS UND EINES WERKZEUGS

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gegenseitigen Positionie- rung eines Werkstücks und eines Werkzeugs, welche in jeweils einer Halteein- richtung gehalten sind, umfassend eine auf einem Tisch angeordnete innere Halteeinrichtung, sowie eine auf einer Zuführeinrichtung aufgenommene äußere Halteeinrichtung.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken ist es üblich, dass ein Werkzeug zur Be- arbeitung in eine exakte Position bezüglich eines zu bearbeitenden Werkstücks gebracht und dort gehalten werden muss. So sind beispielsweise Schleifma- schinen zur Werkzeugbearbeitung, oder auch Werkzeugmaschinen, allgemein mehrachsige Bearbeitungsmaschinen mit Baugruppen, Antrieben und Steue- rungen mit hohen Anforderungen konfrontiert. Hierbei wird üblicherweise das Werkstück in die Werkzeugmaschine oder deren Aufnahme eingelegt und in Eingriff des Werkzeugs der Werkzeugmaschine gebracht. Durch die feste Auf- nahme des Werkstücks in der Werkstückaufnahme kann dieses positionstreu bearbeitet werden. Eine solche Vorrichtung und ein zugehöriges Bearbeitungs- Verfahren ist beispielsweise aus der WO 2001/66302 A1 vorbekannt.

Weiterer relevanter Stand der Technik findet sich in der DE 296 03 498 U1 und in der DE 296 03 800 U1. Nachdem heutzutage zunehmend Automationseinheiten, wie Roboter- oder Portallösungen mit eigenen Antrieben und Steuerungen eingesetzt werden, müssen deren Steuerungen und Stellmotoren hierdurch sehr exakt positioniert werden. Dabei ist es üblicherweise vorgesehen, dass der Roboter das Werk- zeug hält und das Werkstück direkt bearbeitet. Auch der umgekehrte Fall ist bereits für einfache Anwendungen bekannt. Auf Grund der Steifigkeit des Robo- terarms gelingt dies derzeit jedoch nur bei ungenauen Anwendungen mit Tole- ranzen nicht unter 0,1 mm. Ferner ist es bekannt, das Werkstück fest einzu- spannen, was jedoch eine gewisse Ladezeit in Anspruch nimmt und eine spezi- elle Zuführtechnik erfordert, die im Allgemeinen ausschließlich der Werkzeug- maschine zuarbeiten wird.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grun- de, ein alternatives Maschinenkonzept vorzuschlagen, welches Funktionen ei- ner Werkzeugmaschine und einer Automationseinheit verbindet und damit die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Gemäß diesem Ansatz bewegt eine Automationseinheit die Achsen einer feststehenden Vorrichtung, während im Gegenzug die feststehende Vorrichtung die Automationseinheit fixiert.

Demgemäß löst eine Vorrichtung zur gegenseitigen Positionierung eines Werk- stücks und eines Werkzeugs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 diese Aufgabe. Sinnvolle Ausgestaltungen dieser Lösung können den sich anschlie- ßenden abhängigen Ansprüchen entnommen werden.

Erfindungsgemäß sieht eine Vorrichtung zur gegenseitigen Positionierung eines Werkstücks und eines Werkzeugs eine innere Halteeinrichtung und eine äußere Halteeinrichtung vor. Die innere Halteeinrichtung ist hierbei regelmäßig diejeni- ge, welche an einem Tisch befestigt und dadurch in ihrer Position ortsfest fixiert ist. Die äußere Halteeinrichtung hingegen wird an die innere Halteeinrichtung herangeführt. Hierbei kann jeweils die eine Halteeinrichtung das Werkstück und die andere Halteeinrichtung das Werkzeug halten, wobei beide Lösungen im Rahmen der Erfindung betrachtet und unter Schutz gestellt werden sollen. Die Heranführung der äußeren Halteeinrichtung an die innere Halteeinrichtung erfolgt über eine Zuführeinrichtung, bei der es sich vorzugsweise um eine Por- tallösung oder um einen Roboterarm handeln kann. Problematisch ist hierbei jedoch, dass bei einer Heranführung beispielsweise eines in der äußeren Hal- teeinrichtung aufgenommenen Werkstücks an das in der inneren Halteeinrich- tung aufgenommene Werkzeug ein gewisser auszuübender Druck zu einer un- präzisen Haltung führen kann. Dadurch, dass eine bestimmte Zustellung in der Zuführeinrichtung vorgegeben sein kann und das Werkzeug dagegenhält, kann ein ungenaues Bearbeitungsergebnis entstehen. Aufgrund der schieren Länge der Zuführeinrichtung ergibt sich beim Druck gegen das Werkzeug ein Gegen- druck, den etwaige Sensoren der Zuführeinrichtung nicht erfassen können.

Aus diesem Grund sieht die Erfindung ferner eine Positionierungseinheit vor, welche eine Positionshülse aufweist, durch welche die äußere Halteeinrichtung oder das Werkstück eingeführt wird. Wenngleich die Positionierungseinheit um eine erste Hauptdrehachse herum um die innere Halteeinrichtung drehbar gela- gert ist, kann auf diese Weise aufgrund einer Befestigung auch der Positionie- rungseinheit auf demselben Tisch ein Wegdrücken der äußeren Halteeinrich- tung vermindert werden, da als Hebel zum Wegdrücken der Zuführeinrichtung nicht mehr die ganze Zuführeinrichtung, sondern nur noch das Werkzeug bis zur inneren Halteeinrichtung, welche in der Positionshülse aufgenommen ist, zur Verfügung steht. In diese Positionshülse kann die Zuführeinrichtung die äu- ßere Halteeinrichtung aber einfach einführen. Hierdurch wird also eine Lösung geschaffen, welche die Vorteile der Bearbeitung durch Werkzeugmaschinen mit den Vorteilen des Einsatzes von Automationseinheiten verbindet.

Neben einem ersten Freiheitsgrad durch die Drehbarkeit der Positionshülse um eine erste Hauptdrehachse herum kann in Weiterbildung der Erfindung die Po- sitionshülse auch um eine erste Hülsendrehachse herum drehbar gelagert sein. Dies ermöglicht es, die äußere Halteeinrichtung nicht ausschließlich auf die ers- te Hauptdrehachse auszurichten, sondern auch in einem Winkel windschief an- zustellen. Am Beispiel eines Schleifautomaten ermöglicht dies damit, nicht nur die Spitze eines herangeführten Werkstücks, beispielsweise eines Bohrers, sondern auch dessen Flanken zu bearbeiten.

Dies erlaubt einen konkreten Aufbau der Positionierungseinrichtung, bei der die Positionshülse in einer Wandung eines inneren Gleitrings angeordnet ist, wel- cher in einem konzentrisch angeordneten äußeren Gleitring entlang dessen Innenfläche gleitet. Um trotz dieses doppellagigen Rings die äußere Halteein- richtung in die Positionshülse einführen zu können, weist der äußere Gleitring in diesem Fall eine langgestreckte erste Durchgriffsöffnung auf, so dass auch bei einer gegenseitigen Verdrehung der Gleitringe die Positionshülse zugänglich bleibt. Soweit die Positionshülse in dieser Konfiguration um ihre Flülsenachse beweglich sein soll, ist die Positionshülse in dem Gleitring auf einem schwenk- baren Lager drehbar angeordnet, so dass ein veränderlicher Winkel zwischen der Wand des inneren Gleitrings und der Positionshülse eingenommen werden kann.

Hinsichtlich der Positionierung der inneren Halteeinrichtung gibt es ferner zwei unterschiedliche Konfigurationen. Zunächst kann die innere Halteeinrichtung vom Boden her die beiden Gleitringe durchdringen und damit senkrecht ange- ordnet sein. Dann befindet sich die innere Halteeinrichtung etwa in der Mitte der beiden Gleitringe, je nachdem wie weit die innere Halteeinrichtung einragt. Da- mit dies möglich ist, muss auch der innere Gleitring eine langgestreckte zweite Durchgriffsöffnung aufweisen, durch welche eine Befestigung der inneren Hal- teeinrichtung, gegebenenfalls kann dies die Werkzeugmaschine selbst sein, einragen kann. Im Fall einer Schleifmaschine würde in dieser Konfiguration die Spindel senkrecht stehen und eine Schleifscheibe würde parallel zum Tisch ausgerichtet sein.

Alternativ kann die Positionshülse auch um eine zweite Hauptdrehachse um die innere Halteeinrichtung herum drehbar gelagert sein. Dieser Fall bietet sich nicht an, wenn eine Werkzeugmaschine in die Gleitringe senkrecht einragt, da zumindest bei einer drehenden Bearbeitung eines Werkstücks die Drehposition um eine zweite Hauptdrehachse, die vorzugsweise senkrecht zum Tisch steht, unerheblich ist. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die innere Halteein- richtung waagrecht in die Gleitringe, also deren Ringöffnung, entweder selbst einragt oder aber Werkzeug oder Werkstück in dieser Ringöffnung hält. Soweit im Rahmen der Offenbarung davon gesprochen wird, dass die Halteeinrichtung sich im Inneren der Gleitringe befindet, ist dies stets so zu verstehen, dass sie sich zumindest im Bereich der Ringöffnung befinden, derart, dass Werkzeug und Werkstück in gegenseitigen Eingriff geraten.

Eine solche Drehung um die zweite Hauptdrehachse kann, sofern diese senk- recht zum Tisch ausgerichtet ist, durch die Positionierung des äußeren Gleit- rings auf einem dem Tisch zugeordneten Drehteller realisiert werden. Auf diese Weise wird auch im Falle einer waagrechten Anordnung der inneren Halteein- richtung, im Fall dass diese beispielsweise eine senkrecht ausgerichtete Schleifscheibe trägt, ein weiterer Freiheitsgrad zwischen Werkstück und Werk- zeug ermöglicht.

In einer alternativen Ausgestaltung der Positionierungseinheit kann diese als ein um die innere Halteeinrichtung herum aufgebaute Schlittenlösung ausge- staltet sein. In diesem Fall entfällt eine waagrechte Hauptdrehachse und die erste Hauptdrehachse ist senkrecht angeordnet. Damit das Innere der Anord- nung dennoch aus unterschiedlichen Azimutalwinkeln heraus erreicht werden kann, ist die Positionshülse zusätzlich um eine zweite Hülsendrehachse herum drehbar gelagert.

Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Positionshülse im Inneren eines Trägerrings aufgenommen ist. Durch eine drehbare Verbindung zu dem Träger- ring und eine senkrecht hierzu angeordnete, drehbare Verbindung des Träger- rings zu einem Schlitten ergibt sich eine in zwei Richtungen drehbare Positi- onshülse. Der Schlitten kann in diesem Fall auf wenigstens einer Führungs- schiene im Kreis um die erste Hauptdrehachse, in diesem Fall eine senkrechte Drehachse, verfahren werden. Bedarfsweise kann ein weiterer Freiheitsgrad gewonnen werden, indem die Aufhängung des Trägerrings an dem Schlitten zusätzlich höhenverstellbar ist.

Wie bereits angesprochen kann die Zuführeinrichtung als Roboterarm ausge- führt sein. Mit einigem Vorteil ist die Positioniereinrichtung passiv ausgeführt und wird nach dem Einführen der äußeren Halteeinrichtung in die Positionshül- se durch die Bewegungen des Roboterarms mitbetätigt. Während die Positio- niereinrichtung hierbei die ihr vorgegebenen Bewegungsrichtungen mit ausfüh- ren kann, verweigert sie die nicht vorhandenen Freiheitsgrade und stützt den ansonsten relativ langen Roboterarm kurz vor dem Gegenstück nochmals ab.

Entsprechend verhält es sich, wenn als Zuführeinrichtung eine Portallösung eingesetzt wird in diesem Fall erfolgt zunächst eine Positionierung der äußeren Halteeinrichtung über dreidimensional verfahrbare Schlitten, die Ausrichtung der äußeren Halteeinrichtung durch wenigstens einen, vorzugsweise zwei Win- kelfreiheitsgrade eingestellt werden kann. Auch hier wird nach einem Einführen der äußeren Halteeinrichtung in die Positionshülse die Positionierungseinheit aufgrund der Stellkraft der Portallösung bewegt und bleibt selbst passiv.

Soweit vorgesehen ist, dass die innere Halteeinrichtung das Werkzeug trägt, kann unterhalb der in diesem Fall die innere Halteeinrichtung tragenden Werk- zeugmaschine ein Stütztisch angeordnet sein, auf welchem sich ein von der Zuführeinrichtung herangeführtes Werkstück nochmals abstützen kann. Hierfür kann der Stütztisch eine Stützhülse aufweisen, welche ferner zum wenigstens teilweisen Einführen des Werkstücks geeignet sein kann. Ferner kann eine sol- che Stützhülse höhenverstellbar mit dem Stütztisch verbunden sein, um eine exaktere Positionierung zu ermöglichen.

Ferner kann, mit besonderem Vorteil bei einer mit einer Werkzeugmaschine verbundenen inneren Halteeinrichtung das Werkzeug als Schleifelement oder als Fräselement ausgeführt sein. Auch andere bekannte Werkzeugaufsätze sind möglich.

Hält die innere Halteeinrichtung hingegen das Werkstück, so bedeutet dies, dass die Zuführeinrichtung das Werkzeug heranführt. In diesem Fall ist es be- sonders vorteilhaft, wenn die äußere Halteeinrichtung einen Werkzeuglaser trägt, mit dem das in der inneren Halteeinrichtung aufgenommene Werkstück bearbeitet. Durch die Positionierungseinrichtung wird die Zuführeinrichtung hierbei exakt in Position gehalten.

Zur weiteren Erhöhung der Präzision können einzelne oder alle Achsen der Po- sitionierungseinrichtung mit Stellmotoren oder anderen Antrieben aktiv betrie- ben werden.

Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Aus- führungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 ein Schleifelement und drei Werkstücke in unter- schiedlichen relativen Schleifpositionen in einer per- spektivischen Darstellung,

Figur 2 eine Positionierungseinrichtung mit einem Roboter- arm als Zuführeinrichtung und einer waagrecht an- geordneten Werkzeugmaschine in perspektivischer Darstellung von schräg vorne,

Figur 3 die Positionierungseinrichtung gemäß Figur 2 in per- spektivischer Darstellung von schräg hinten, Figur 4 die Positionierungseinrichtung gemäß Figur 2 in ei- ner Querschnittsdarstellung durch die Mitte der Gleit ringe,

Figur 5 eine alternative Positionierungseinrichtung mit einem

Roboterarm als Zuführeinrichtung und einer senk- recht angeordneten Werkzeugmaschine in einer per- spektivischen Darstellung von schräg oben,

Figur 6 eine weitere alternative Positionierungseinrichtung mit einer auf einem schienengestützten Schlitten aufgenommenen Positionshülse in einer perspektivi- schen Darstellung von schräg oben, sowie

Figur 7 einen Stütztisch unterhalb einer waagrecht angeord- neten Werkzeugmaschine in einer seitlichen Drauf- sicht.

Figur 1 zeigt ein Schleifelement 4, mit welchem eine Bearbeitung von Werkstü- cken 25 erfolgen kann, wobei die Bearbeitung im vorliegenden Fall ihrerseits der Werkzeugherstellung dient. Bei den Werkstücken 25 handelt es sich um Bohrer, welche in verschiedenen Positionen bearbeitet werden müssen. Eine Anordnung, bei welcher das Werkstück senkrecht auf die Kante des Schlei- felements 4 gebracht wird, dient zum Schleifen der Spitze des Bohrers. Eine Flaltung der Werkstücke 25 quer zum Schleifelement 4 oder schräg unterhalb des Schleifelements 4 dient zum Schleifen von Nuten und zur Bearbeitung des Schafts. Für diese unterschiedlichen Bearbeitungsschritte muss in herkömmli- chen Verfahren das Werkstück mehrfach eingespannt werden, was in der Regel auch an mehreren Stationen erfolgt. Neben dem Vorhalten der mehreren Stati- onen ist dazwischen eine Logistik erforderlich, ferner können auch nur gleichar- tige Aufträge auf einmal bearbeitet werden. Figur 2 zeigt eine erste Ausgestaltung einer Kombination aus einer Werkzeug- maschine 1 , welcher ein Werkstück 25 von einem Roboterarm 5 zugeführt wird. Da der Roboterarm 5 eine große Länge aufweist, was bei der Bearbeitung ei- nen großen Hebel darstellt, ist zur exakten Positionierung eine Positionierungs- einheit 8 vorgesehen, welche im Wesentlichen aus einem auf einem Drehteller 18 montierten äußeren Gleitring 15 und einem darin konzentrisch gleitend gela- gerten inneren Gleitring 14 aufgebaut ist. Der innere Gleitring 14 weist eine Po- sitionshülse 9 auf, in welche der Roboterarm 5 eine äußere Halteeinrichtung 6 einführt und dadurch das Werkstück 25 in Eingriff eines in der Mitte der Gleit- ringe 14, 15 wirkenden Schleifelements 4 bringt, welches in einer inneren Hal- teeinrichtung 3 einer Werkzeugmaschine 1 aufgenommen ist.

Um die verschiedenen Schleifpositionen gemäß Figur 1 darstellen zu können, kann der Drehteller 18 in seiner Winkelposition um die zweite Hauptdrehachse 11 herum verdreht werden, während zugleich die Gleitringe 14 und 15 durch ein Verdrehen des inneren Gleitrings 14 gegenüber dem äußeren Gleitring 15 um eine erste Hauptdrehachse 10 herum relativ zueinander verschoben werden können um den azimutalen Anstellwinkel des Werkstücks zu ändern. Hierzu weist der äußere Gleitring eine langestreckte Durchgriffsöffnung 16 auf, um in mehreren Positionen den Zugriff auf die Positionshülse 9 zu erhalten.

Dadurch, dass die Werkzeugmaschine 1 über einen Sockel 2, die Positionie- rungseinrichtung 8 über den Drehteller 18 und der Roboterarm im vorliegenden Fall direkt auf einem gemeinsamen Tisch 7 aufgebaut sind, ergibt sich eine po- sitionstreue gegenseitige Ausrichtung der Komponenten. Eine Bewegung der Positionierungseinrichtung 8 erfolgt stets aufgrund einer Bewegung des Robo- terarms 5, soweit er sich in Richtung der zulässigen Freiheitsgrade bewegt. Bewegungen außerhalb der zulässigen Freiheitsgrade verhindert die Positionie- rungseinrichtung 8. Hierdurch handelt es sich bei der Positionierungseinrichtung 8 um ein rein passives System, welches von dem Roboterarm 5 vollständig ge- steuert wird. In der Figur 3 ist dieselbe Anordnung nochmals von der gegenüberliegenden Seite gezeigt, so dass sich ein Blick auf die Werkzeugmaschine 1 und ihren Sockel 2 ergibt. Die Werkzeugmaschine 1 ragt soweit in das Innere der kon- zentrischen Gleitringe 14 und 15 ein, dass das Werkzeug etwa in der Mitte der- selben angeordnet ist. Eine Drehung des Drehtellers 18 kann lediglich so weit erfolgen, bis die Gleitringe 14 und 15 im Extremfall an der Werkzeugmaschine 1 oder ihrem Sockel 2 anschlagen, eine Drehung des inneren Gleitrings 14 ledig- lich so weit, dass die Positionshülse 9 im Bereich der Durchgriffsöffnung 16 des äußeren Gleitrings 15 verbleibt.

Figur 4 zeigt ferner eine Querschnittsdarstellung der gleichen Anordnung, bei der jedoch der innere Aufbau der Positionshülse 9 zu erkennen ist. Diese ist in dem inneren Gleitring 14 aufgenommen, wobei sie um eine Drehachse senk- recht zur Zeichenebene schwenkbar gelagert ist. In die Positionshülse 9 hat der Roboterarm 5 eine äußere Flalteeinrichtung 6 eingeführt, in welcher ein hier nicht gezeichnetes Werkstück 25 aufgenommen und in Eingriff des Schleifele- ments 4 gebracht werden kann.

In der Figur 5 ist eine alternative Ausgestaltung der Positionierungseinrichtung 8 gezeigt, welche nicht auf einem Drehteller 18 aufgebaut ist, sondern bei der der äußere Gleitring 15 fest auf dem Tisch 7 montiert ist. Die Werkzeugmaschi- ne 1 ist hierbei mit ihrer Spindel senkrecht angeordnet, so dass das Schleifele- ment 4 parallel zum Tisch 7 ausgerichtet ist. Der Roboterarm 5 ist an der nicht dargestellten Decke hängend angeordnet.

Dadurch, dass die Werkzeugmaschine die Gleitringe 14 und 15 von unten her durchgreift, weist auch der innere Gleitring 14 eine langgestreckte Durchgriffs- öffnung auf, so dass der innere Gleitring 14 weiterhin beweglich bleibt. Auch hier ist die Positionshülse 9 um eine erste Flülsendrehachse 12 herum schwenkbar angeordnet, so dass unterschiedliche Winkelpositionen gegenüber dem Schleifelement 4 erreicht werden können. Der innere Gleitring 14 und mit ihm die Positionshülse 9 können sich hierbei um die erste Hauptdrehachse 10 herum drehen, eine Drehung um die zweite Hauptdrehachse 11 ist hingegen nicht möglich.

Eine weitere Alternative ist in der Figur 6 gezeigt. Diese beruht auf einem Trä- gerrahmen, welcher im Wesentlichen aus zwei Führungsschienen 21 aufgebaut ist, sowie einem Schlitten 20, welcher in diesen Führungsschienen 21 verfahr- bar ist. Der Schlitten 20 besteht im Wesentlichen aus einem Rahmen, welcher im Bereich der Führungsschienen bogenförmig ausgebildet ist und zwischen zwei senkrechten Streben einen Trägerring 19 aufnimmt. Dieser ist sowohl über eine Höhenverstellung 22 auf- und abwärts verfahrbar, als auch um eine zweite Hülsendrehachse 13 herum schwenkbar. In seinem Inneren trägt der Trägerring 19 die Positionshülse 9, welche gegenüber dem Trägerring 19 um eine erste Hülsendrehachse 10 und damit um die eigene Achse drehbar ist.

Aufgrund dieser Freiheitsgrade erlaubt diese alternative Ausgestaltung eine gleichartige Führung einer äußeren Halteeinrichtung 6 in relativer Position zu einer inneren Halteeinrichtung 3 wie die zuvor genannten Vorrichtungen. Auch hier ist eine Betätigung über einen Roboterarm 5 oder eine Portallösung ermög- licht.

Figur 7 zeigt eine waagrecht angeordnete Werkzeugmaschine 1 , welche als Werkzeug ein Schleifelement 4 aufweist. Unterhalb der Werkzeugmaschine 1 ist, beispielsweise verbunden mit dem in Figuren 2 und 3 gezeigten Sockel 2, ein Stütztisch 23 angeordnet, auf den das Werkstück 25 zusätzlich aufgelegt werden kann. Anstelle einer Auflage direkt auf den Stütztisch 23 kann auch ein Einlegen in eine Stützhülse 24 erfolgen, wie in der Figur 7 gezeigt. Die Stütz- hülse 24 ist höhenverstellbar an dem Stütztisch befestigt und kann in einem weiteren Schritt mit dem Werkstück 25 nach oben, also in Eingriff des Schlei- felements 4, verschoben werden. Ein seitliches Abrutschen oder Wegdrücken ist hiermit vermieden. Vorstehend beschrieben ist somit eine Vorrichtung zur gegenseitigen Positio- nierung eines Werkstücks und eines Werkzeugs, wobei die Position einer Zu- führeinrichtung über eine passive Positioniereinrichtung gestützt und eine Ab- weichung gegen die vorgegebenen Freiheitsgrade verhindert wird.

BEZUGSZE ICH ENLISTE

1 Werkzeugmaschine

2 Sockel

3 innere Halteeinrichtung

4 Schleifelement

5 Roboterarm

6 äußere Halteeinrichtung

7 Tisch

8 Positionierungseinheit

9 Positionshülse

10 erste Hauptdrehachse

11 zweite Hauptdrehachse

12 erste Hülsendrehachse

13 zweite Hülsendrehachse

14 innerer Gleitring

15 äußerer Gleitring

16 erste Durchgriffsöffnung

17 zweite Durchgriffsöffnung

18 Drehteller

19 Trägerring

20 Schlitten

21 Führungsschiene

22 Höhenverstellung

23 Stütztisch

24 Stützhülse

25 Werkstück