Uebelhart, Baudouin Ernest (Bergstrasse 12, Oberdorf, CH-4515, CH)
| 1. | Multifunktionsträger für Arbeitselemente, für den Einsatz an Bearbeitungs, Fertigungs, Vermessungsund Montageeinrichtungen, gekennzeichnet durch einen Grundkörper mit einer darin gelagerten Welle, welche um deren Achse motorisch in vorbestimmte Winkelstellungen einstellbar ist, und einen auf der genannten Welle montierten Schwenkarm, an dessen freiem Ende ein Halter für Arbeitselemente, insbesondere für Werkzeuge, ebenfalls auf einer Welle angeordnet ist, deren Achse parallel zur Achse der Welle des Grundkörpers verläuft und welche ihrerseits motorisch in vorbestimmte Winkelstellungen einstellbar ist, wobei der Grundkörper zum motorischen Verstellen in einem Koordinatensystem (X, Z) einer Grundebene auf einer Plattform der für den Einsatz des Multifunktionsträgers vorgesehenen Einrichtung montierbar ist. |
| 2. | Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um den Grundkörper bezüglich einer Einsatzplattform zusätzlich motorisch um eine senkrecht zu seiner Grundebene verlaufende Schwenkachse in ausgewählte Winkelstellungen einzustellen. |
| 3. | Träger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die senkrecht zur Grundebene verlaufende zusätzliche Schwenkachse durch die Achse der Welle des Grundkörpers verläuft. |
| 4. | Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für Einstellbzw. Verstellvorgänge vorzugsweise rechnergesteuerte Antriebsmotoren vorgesehen sind. |
| 5. | Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Arbeitselemente Werkzeuge, insbesondere zerspanende Werkzeuge, WerkzeugRevolverköpfe, Messgeräte oder Montagegeräte, wie z. B. Montageroboter, einsetzbar sind. |
Träger für Arbeitselemente, insbesondere Werkzeugträger und deren Einsatz an Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen für Zerspanungsaufgaben sind bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Träger neuartiger Konzeption zu schaffen, welcher sich nicht nur für zerspanende Aufgaben, sondern auch für komplementäre und begleitende Aufgaben, wie Vermessungen von Teilen, Montieren von Baugruppen und das Handhaben von Abläufen schlechthin eignet.
Ein solcher Multifunktionsträger mit der geforderten Vielseitigkeit und breiten Anwendungen soll aber Kosteneinsparungen bei Fertigungsprozessen bringen und sich zudem für das Umsetzen von Automatisierungsprozessen eignen. Weiter gehörte zur Aufgabe, dass der Träger auf unterschiedlichsten Anwenderplattformen bzw. Maschinen zum Einsatz kommen kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Träger der eingangs definierten Art erfindungsgemäss mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Der erfindungsgemässe Multifunktionsträger stellt damit ein Bewegungsmodul bzw. einen Bewegungsapparat mit praktisch uneingeschränkter Bewegungsfreiheit im Raum dar.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch etwas näher erläutert. Bei diesen Beispielen ist als Arbeitselement am freien Ende ein Werkzeug-Revolverkopf angeordnet. Es zeigt : Fig. 1 rein schematisch in perspektivischer Darstellung den Multifunktionsträger nach der Erfindung ; Fig. 2 in Seitenansicht eine Vielzahl von Stellungen, welche für das Arbeitselement am freien Ende des Schwenkarmes einstellbar sind ; Fig. 3 mögliche Einstellungen des Trägers beim Einsatz auf einer Drehmaschine ; Fig. 4 und 5 weitere Einstellungen des Trägers ; Fig. 6 den erfindungsgemässen Träger wie in Fig. 1, jedoch mit der zusätzlichen Möglichkeit des Verstellens um eine vertikale Verschwenkachse, und Fig. 6a eine schematische Draufsicht auf Fig. 6 mit einer Einstellung für Querbearbeitungen.
Figur 1 der Zeichnung zeigt den Multifunktionsträger 1 mit dem Grundkörper 2 mit Drehwelle 3 mit Achse 3', dem auf der Welle 3 befestigten Schwenkarm 4, an dessen freiem Ende ein
Halter 5 für Arbeitselemente vorgesehen ist, hier ein Werkzeug-Revolverkopf 5', wobei der Halter 5 ebenfalls auf einer Drehwelle 6 mit Rotationsachse 6'am Arm 4 gelagert ist. Für die motorischen Bewegungen der Wellen 3 und 6, sowie den Antrieb der Arbeitselemente 5 sind geeignete Motoren (z. B. Resolver) vorgesehen, wobei insbesondere die Verstellmotoren programmgesteuert sind (Motoren und Steuerungen sind allgemeiner Stand der Technik und hier nicht dargestellt). Figur 1 veranschaulicht auch schematisch die verschiedenen Freiheitsgrade der Bewegung für die Arbeitselemente am freien Ende des Schwenkarmes 4.
Das Grundgehäuse des Trägers 1 ist auf der Arbeitsplattform (nicht dargestellt) zudem motorisch gesteuert in einem Koordinatensystem entlang der Achsen X und Z verstellbar.
Somit sind Bewegungen möglich durch Drehen um die Rotationsachsen 3'und 6' (A2, Al) und durch Verfahren entlang den Achsen X (Querrichtung) und Z (Längsrichtung).
In Y-Richtung (vertikal) kann die Bewegung durch Drehen um die Achsen 3'und 6' (A2 und Al) und Verfahren in Z- Richtung durchgeführt werden. Dadurch wird ersichtlich, wie der erfindungsgemässe Träger besonders vorteilhaft bei kleinen Maschinen eingesetzt werden kann.
Figur 3 illustriert die Möglichkeiten eines Einsatzes auf einer Drehmaschine mit Haupt-und Gegenspindel (10 bzw.
11). Ein Werkzeug lässt sich somit an Werkstückfront 10' und Werkstückrückseite 11'einsetzen.
Figur 4 zeigt schematisch das Verfahren in Y-Richtung durch Ansteuerung der beiden Achsen 3'und 6' (A2 und Al), sowie die Korrektur der Tangentenrichtung durch die Z-Achse.
Auch damit zeigt der grosse in Y-Richtung erreichbare Hub die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten.
Figur 5 zeigt weitere Bewegungsmöglichkeiten durch Einsatz der Rotationsachsen 3'und 6' (A2 und Al), z. B. Arbeiten auf der schiefen Ebene.
Figur 5a zeigt wie durch passende Interpolation (Drehung) der Achsen 3'und 6' (A2 und Al) ein Werkzeug immer tangential auf einer Werkstückkontur gehalten werden kann.
Die Verfahrmöglichkeit mit tangentialer Ausrichtung der Werkzeugschneide bzw. der Funktionsspitze auf das Werkstück ermöglicht ein Umgehen des für Genauigkeit einschränkenden Umkehrspiels.
Auch die Herstellung und Vermessung von präzisen Formen, welche über die Umkehrpunkte definiert sind, wird auf eine neue entscheidende Grundlage gestellt.
Figuren 6 und 6a zeigen erweiterte Einsatzmöglichkeiten, dank einer Drehmöglichkeit um eine vertikale Achse (B- Achse).
Figur 6a zeigt die vereinfachte Verfahrrichtung für Querbearbeitungen die nicht in der X-Ebene liegen.