专利名称：工件定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有机架和独立权利要求前序部分所述特征的工件定位装置。
背景技术：
这种类型的工件定位装置实际上是公知技术，例如旋转定位装置、转位定位装置(Wendepositionierer)或类似装置。这种公知的工件定位装置具有硬的且通常构成为焊接结构的机架，在机架上设置一个或多个工件接纳件，所述工件接纳件设置成固定的或运动的，或必要时与附加的驱动装置一起设置。这种公知结构重量大，结构复杂，且费用高。
DE 3526076C2和DE 8521054U1揭示了一种工业机器人系统，其具有直立的工作机器人以及环绕设置的一个或多个工件定位装置。在传统技术中，这些工件定位装置构造成具有厚重的机架。
发明内容
本发明的目的在于改进这种工件定位装置。
本发明的目的通过独立权利要求的特征实现。
模块化机架的优点在于，根据积木式系统构造工件定位装置并使其与不同需要的情况相适应。根据模块化构造方式，必要时可以安装工件定位装置并能够改变其尺寸。模块结构可以通过不同的定位轴组态(Konfiguration)构造成不同类型的工件定位装置，所述定位轴组态由多个相同的模块部件特别是支承件和连接件形成。这明显降低了机架和整个工件定位装置的费用。
机架的尺寸可以通过选择不同长度的支承件而改变。其中，也可以事后通过更换或缩短支承件进行改变。可以考虑通过加强机架模块来满足不同的重量需求，其中机架模块分别具有多重结构的支承件和连接件。在此也可以事后进行改变和匹配。在工件发生变化时，通过改装还可以使用现有的装置。
连接件优选构造为纵向分开的夹持套。夹持连接的优点在于，机架安装或装配在冷加工中进行，这避免了在现今的焊接结构中经常出现的弯曲现象(Verzüge)。此外，夹持连接可以在事后改变机架。优选地夹持套构成为T形连接件，其优点在于，一方面它适合于横向连接支承件，另一方面可以形成用于工件接纳件的连接位置，以及必要时还用于例如底板、支承座或类似件的其它机架部件的连接位置。
从属权利要求给出了本发明其它优选的结构。
本发明在附图中以举例和示意的方式加以描述。其中图1是具有夹持套和支承件的机架模块的侧视图；图2是夹持套的下夹持壳的透视图；图3-5是模块化机架座断开的视图，即三个翻转后的视图；图6-7是工件定位装置的模块化机架的俯视图以及翻转后的侧视图；图8-9是机架变型的俯视图和翻转后的侧视图；图10是模块化机架另一变型的俯视图；图11-14是不同的模块化工件定位装置的不同视图；图15-25是工件定位装置的运动性及结构变型的不同示意图；图26-31是夹持套的三个结构变型的透视图；图32是工件定位装置的分解图；图33-34是工件定位装置的两结构变型的透视图。
具体实施例方式
本发明涉及工件定位装置1，该工件定位装置1包括一个或多个优选转动且优选被驱动的定位轴35-39，用于根据需要定位一个或多个工件2。所述定位轴35-39可以是交替平移或组合转动/平移的轴。
这种工件定位装置1可以是例如根据图11-25和图32-34的示意图所示的、用于定位一个或多个工件2的转位定位装置、旋转定位装置、旋转-转位定位装置或翻转定位装置(Kipppositionierer)或类似装置。借助这些工件定位装置1，使得工件2通过定位轴35-39处于合理加工(bearbeitungsgerecht)的位置以及在必要时还在加工过程中运动。例如在熔焊时，工件通过工件定位装置1与焊接过程配合地被引导运动，使得在焊接位置始终提供(在角焊缝中的)平焊位置，以避免不希望的熔液流出。工件定位装置1例如可以与作为外部机器人轴的加工机器人(未示出)的控制装置连接。
工件定位装置1具有固定的或必要时单轴或多轴运动的机架3，在该机架3上固定地或可动地设置用于工件2的一个或多个工件接纳件8、9。由机架3和/或工件接纳件8、9的运动性得出定位轴35-39。
在不同的实施方式中机架3总是为模块化结构，并包括一个或多个机架部件4、5、6、7。至少机架部件4、5、6、7中的一些的侧面为模块化结构且具有一个或多个机架模块15。机架3除了模块化机架部件4、5、6、7外还具有其它的传统机架部件，如图6-10和图32-34所示变型中的支承座29、底板33或类似件。
机架模块15由多个彼此匹配的模块件16、17、18构成。对此，机架模块15具有至少一个纵向伸长的支承件16和至少一个连接件17、18。在图1-10和图32-34所示的实施方式中，纵向伸长的支承件16总是至少设置有两个连接件17、18，且两个连接件17、18优选至少设置在支承件16的端部。通过连接件17能够实现与另一机架模块15的横向连接。连接件18’为工件接纳件8、9的传动架(Antriebskonsole)。
纵向伸长的支承件16例如构成为杆件或管件。它优选呈直线形状且也可以是弯曲的。支承件16可以具有任意横截面形状，例如是棱形的或圆形的。优选为具有圆形横截面的圆柱形管件。支承件16的长度根据需要而变。
各连接件17、18、18’例如构成为夹持套19，其可拆卸地与一个或多个支承件16连接。在一种实施型式中，连接件17构成为T形连接件并可与支承件16横向连接。它也可以用于承接工件接纳件8、9的承接件或轴13。另一连接件18为上述实施方式的缩短型式并只提供纵向连接。连接件18’用作传动架，以承接工件接纳件8、9的驱动装置14。也可以是任意其它连接形式，例如交叉连接件。连接件不一定构成为夹持套，而可以是插管或类似其它结构。
在两个所示的变型中，夹持套19具有至少一个用于接纳支承件16的纵向通道20。在优选实施方式中，纵向套19只具有一个纵向通道20。在其变型中，可以是多通道结构。在T形连接件17的变型中，夹持套具有至少一个纵向通道20和至少一个横向通道21，用于接纳多个支承件16。横向通道21沿纵向偏离中心地设置，并位于套的端部28。纵向通道20和横向通道21的中轴线彼此垂直交叉。偏离中心地且设置于端侧的横向通道21提供了用于在纵向通道20中接纳支承件16的足够插入深度和引导长度。变化地，横向通道21也可以对中设置。
夹持套19可以分开。为此，它呈分体构成且优选沿纵向中部分开。对此，形成两个相同的壳状夹持部件22、23，即夹持壳。其中的一个夹持壳如图2的透视图所示。图26-31示出了另一结构变型。为了形成纵向通道20和横向通道21，夹持壳22、23具有纵向槽26和横向槽27。其通道20、21以及槽26、27的形状与支承件16的外轮廓相匹配且优选紧密地与其配合面或环形面相抵靠。在圆形的外部结构的支承件16中，在通道20、21的交叉区域，具有抵靠区域和接触区域的中断部分。
夹持壳22、23在分离位置24可借助夹紧连接件25进行拆卸，且在夹持连接时借助被围住的支承件16与分离位置或分离缝24垂直地彼此连接。夹紧连接件25例如是螺栓。对于套的螺栓连接而言，在槽26、27两侧的壳壁上，一个夹持壳22具有通孔，另一夹持壳23具有螺纹孔。也可以是，穿孔螺栓借助通孔设置在两夹持壳22、23上，使得夹持或夹紧套19与底座或其它部件连接。
图26-31详细示出了连接件17、18的结构和传动架18’以及其套结构。纵向通道20和横向通道21或纵向槽26和横向槽27分成两个、三个或多个具有相同或不同宽度的环形或半环形的支承面40-44，它们分别通过位于其中间的凹槽45彼此分开。支承面40-44形成贯通槽26、27的准确承载面。在凹槽45中可以形成纵向延伸的肋筋条46，用于加强在该区域由于外侧材料减少而变薄的壳壁47。在支承面40-44上根据需要的支承力和保持力来确定其壁厚。在这里还设置夹紧连接件25。
图26和27示出了缩短的连接件18，它为所谓的I形壳，且具有两个支承面40、41。图30和31示出的T形连接件17在纵向通道20中具有三个支承面40、41、42且在横向通道21中具有两个支承面43、44。此外，外侧壳壁可以在交叉位置具有穿孔48。其与凹槽45一样可以减小重量。此外，电缆和电线布入支承件16中并经穿孔48向外引出。
图28和29示出的传动架18’包括具有相接的夹持壳22的架头51，夹持壳22构成为与缩短的连接件18的壳状相匹配，并且还与缩短的连接件18的夹持壳23补充连接，以形成闭合的夹持套19。优选单构件的架头51具有横向通道21，以接纳转轴13和相应的圆柱形配件或其中一个驱动工件接纳件8的轴颈10。在架头51的前侧具有弯曲的导向部分53，用于相邻工件接纳件8的可能具有的转动限制器。该转动限制器用于保护驱动装置14的操作线(Betriebsmittelzuführung)54。图33和34示出了这种结构。在架头51的后侧，可以在横向通道21上法兰连接驱动装置14，驱动装置14例如由可控电机和可能串接的传动装置构成。
支承件16与连接件17、18或传动架18’的彼此准确定位例如借助插进的定位销实现。对此，夹持壳22、23可以具有适合的接纳孔49。在穿孔48的区域中，还可设置突入孔中的保持凸起50，该保持凸起50具有接纳孔49。通过T形连接件17中的两接纳孔49定位两交叉插入的支承件16。
外轮廓例如基本呈长方体形的夹持套19可以在平的侧壁和/或端壁上具有其它的连接可能性，例如螺孔连接。这些壁形成或限定了安装面或连接面，必要时具有空间限定面。
连接件17、18的结构可以完全相同且可以在任意位置安装使用。优选地，支承件16至少其横截面完全相同，其长度以上述的方式改变。此外，也可以采用不同的连接件，例如T形连接件、交叉连接件、纵向连接件或者类似连接件。
在机架3上可以设置一个或多个工件接纳件8、9。工件接纳件8、9可以具有一个或多个运动轴，例如转轴13，以根据图15-25的结构变型形成定位轴38、39。它们可以单侧活动地或双侧保持一工件或多个工件2。
机架3的侧部可以具有一个或多个运动的定位轴35、36、37，该定位轴的形式为具有适合控制的驱动装置(未示出)的转轴和/或翻转轴。根据工件接纳件8、9和机架3运动轴的类型和数量产生对工件2的不同运动性。对此，图15-25示出了不同的实施例。
图3-5断开地示出了支柱图形中的模块化机架部件5。支柱5可以多重设置且分别包括一个或多个机架模块15。在所示实施例中，分别设置一竖直对准的支承件16和两个T形连接件17，支承件16的端部接纳在连接件的纵向通道20中。支柱高度通过杆长来调节。通过横向通道21可以实现横向连接，例如形成横向臂或横向座。在纵向通道20的短的剩余部分可以以夹持连接的方式固定具有插接头或凸起的堵头、支承板或类似件。
支柱5可以以不同的方式固定在底板33上或直接固定在其它底座上。在所示实施方式中，下方的T形连接件17通过其前端28平坐在底板33上。为了实现固定，在两侧设置固定件34，例如角形板条，固定件34的一侧与底板33固接，另一侧与T形连接件17固接，例如通过螺纹连接进行固接。角形板条34可以连接两个或多个支柱5并形成纵向座。在下方的T形连接件17上，可以安装或设置其它调节辅助件(未示出)，用于准确定位机架3。
图6-9以及32-34示出了工件定位装置1，其机架3具有例如竖直的支承座29以及纵向和横向机架臂形式的模块化机架部件6、7。机架部件6、7垂直于支座轴线定向且例如水平设置。在图6和7的下半部分还示意性示出了工件接纳件8、9和工件2设置在机架3上的情况。图32-34同样示出了工件接纳件8、9。
支承座29的上侧具有一安装头31，在安装头31上能够可拆卸地固定模块化机架部件6、7，特别是纵向机架臂6，这能够通过现有的夹紧连接件25或螺栓实现。
在图6-8的变型中，安装头31构成为扁平安装板，在扁平安装板上固定完整的连接件18。对此，可以在安装头(安装板)31上设置由多个螺孔构成的安装定位部分32，这些螺孔设置在与连接件1、18上的定位部分相同的定位部分上。
在图32-34的变型中，在安装头31上侧具有经成形的下夹持壳23，下夹持壳23与短连接件18的上夹持壳22配合并通过夹紧连接件25连接。如图32所示，安装头31可以具有并排的多个夹持壳23，它们如图33和34所示根据需要被盖住。未被盖住的夹持壳23和安装头31的空内腔可以通过相应的盖件55封闭。
图6的左半图和右半图示出了纵向机架臂6的结构的不同变型。在其右半图中，纵向机架臂6由一个具有支承件16的机架模块15以及两个连接件17、18构成。在左半图中，示出的是并排设置两机架模块15的双结构。这种多重结构提高了承载能力和稳定性。由于安装定位部分32的作用，可选择在支承座29上固定或在安装头(安装板)31上固定这两种变化方式。图33和图34相应示出了单臂和双臂的实施方式。
为了将支承件16与支承座29连接，可以使用上述只作为纵向连接件的短连接件18或T形连接件17。短连接件18只有纵向通道20，而没有横向通道21。在水平中部分开的夹紧套19中，在各侧分别设置垂直于分离位置定向的三个夹紧连接件25，在此其优选为穿孔螺栓，用于与安装定位部分32和其螺纹孔连接。
在位于另一杆端的连接件或T形连接件17的横向通道21中接纳插入的支承件(杆)16，T形连接件设置在杆的端部旋转90°的位置。通过这种旋转，使得T形连接件17的横向通道21朝上。插入的支承件16和其连接件17形成横向延伸的机架臂7。
图6和图7以及图32-图34所示的工件定位装置1是旋转定位装置，用于接纳两个工件2，两个工件能够分别绕其纵向轴线、借助彼此对置的工件接纳件8、9的转轴13旋转。此外，模块化机架部件6、7必要时还可以绕支承座29的垂直轴线转动。
如图6的下半图以及图32-图34所示，工件接纳件8由接纳件11例如安装盘构成，它在必要时绕水平转轴13可旋转地支承，并还与驱动装置14例如可控电机连接。驱动装置14能够与电池控制装置或还与加工机器人的机器人控制装置连接。
工件接纳件8具有例如在图6和图7中向下突出、或在图32-图34中向后突出的配件10，例如一配合栓，用于在相应的T形连接件17或传动架18’的水平或垂直定向的横向通道21中进行形状配合导向和夹持。可变地，工件接纳件8可以直接或通过中间板固定(如，螺接)在夹持套19的侧壁上。同样，相对置的工件接纳件9具有一接纳部件12并与一自由转动的轴承相结合，它同样通过相应的T形连接件17的横向通道21中的一配件或栓承接。工件2能够以任意适合的方式直接或间接通过工件座或类似件可拆卸地固定到接纳件11、12上。
两横向臂7延伸超过支承座29两侧并在横向臂7的自由端分别带有上述类型的工件接纳件8、9。
图8和图9示出了上述工件定位装置1的变型，它是为较大的负荷和较大工件重量设计的。纵向臂6分别包括多重结构，例如所示的四重结构，其由例如成对并排叠置的机架模块构成。图9还示出了这样的变型，还可以在上方设置第五机架模块15。另外，可以设置任意其它的臂组合或模块组合。横向臂7还通过多重结构例如双结构由机架模块15加强。在这里所示的实施例中，支承座29还具有转轴30。
图10示出了接纳三个工件的工件定位装置的变型。在这种情况下，在具有底板33的支承座29上设置三个在圆周上均匀分布的模块化纵向臂6，它们的自由端分别支撑模块化横向臂7。位于其臂端的工件接纳件8、9与另一横向臂7上的相对接纳件共同作用。在此，示意性示出的工件2可以绕工件接纳件8、9的转轴13旋转。其支承座29必要时具有垂直的转轴。机架模块15可以为多重结构中的高负荷而设计。
图11-图14示出了工件定位装置1及其机架3的其它不同的模块变型。
在图11中，其机架3具有呈角度的机架座4，它由设置为T形的、在图6-图9所示类型的纵向臂6和横向臂7构成。在横向臂7上还可设置根据图3-图5构成的支柱5。在支柱上端部设置工件接纳件8，工件接纳件8的侧部支撑第二工件接纳件9，在第二工件接纳件9上可拆卸地固定未示出的工件。这里示出的工件定位装置1是具有两正交的定位轴37、38的旋转-翻转定位装置。
图12示出了具有水平转轴30的双旋转定位装置形式的工件定位装置1。在这里，整个机架3呈模块形式构成。其机架座4呈H形并由模块化纵向臂6和横向臂7构成。通过支承件16的纵向变型能够形成不同的座尺寸。在交叉位置，设置两竖直的支柱5，其上端支撑有根据图6-图9所示的、由纵向臂6和横向臂7构成的必要时可旋转支承的结构，并且在横向臂7的端侧上支承工件接纳件8、9。其工件定位装置1具有三个平行的定位轴37、39。
图13示出了一种简单的工件定位装置1，其形式为具有一个定位轴39的旋转定位装置。它包括具有两竖直支柱5的上述H形机架座4，支柱5的上端分别支撑可旋转的工件接纳件8、9。
图14示出了具有垂直转轴30的双旋转定位装置。它对应于图6-图9以及图32-图34所示的实施方式并具有三个定位轴35、39。
图15-图25示出了工件定位装置1的基本不同运动性的变型，包括模块化机架3和直到五个的定位轴35-39。
图15示出了上述根据图13变型的旋转定位装置。图16示出了一转台，该转台具有工件接纳件8以及单一的竖直旋转定位轴35。图17的双轴36、38的转台还可以绕竖直支柱上的支架翻转。图18的另一双轴37、38的转台可以绕水平支架摆动。图19示出了一双轴37、38的工件定位装置1，其组合了转台与旋转定位装置。图20的运动视图属于图12的、包括水平转轴30的三轴37、39的双旋转定位装置。图21示出了根据图14具有垂直转轴30的双旋转定位装置的三轴35、39变型结构。图22示出了图10所示具有竖直转轴的三重旋转定位装置的四轴35、39的运动性。图23示出了多重可摆动的五轴35、37、38的旋转-转位定位装置，包括在水平摆臂的端部上的两转台，其可在侧部绕中心竖直的支柱旋转。图24示出了交叉结构方式的用于四个工件的五轴35、39的四重转位定位装置。图25示出了组合的五轴35、37、39的旋转-转位定位装置，其中中心支柱具有竖直转轴，在支柱上的两侧臂可分别绕水平轴摆动设置，其侧部构成为转位定位装置。
所示实施方式的变型能够以不同的方式实现，它涉及支承件16和连接件17、18的结构设计，可以包括具有结构配合和/或力配合的其它类型的可拆卸连接。对此，可以改变通道20、21的形状及相应的设置。除了所示的不同变型外，可以采用机架结构形式的任意其它变型。
附图标记一览表1 工件定位装置 2 工件3 机架 4 机架部件，机架座5 机架部件，支柱6 机架部件，沿纵向的机架臂7 机架部件，沿横向的机架臂 8 件接纳件9 工件接纳件10 配件，轴颈11 接纳件12 接纳件13 轴，转轴 14 驱动装置15 机架模块 16 模块部件，支承件，杆件，管件17 模块部件，连接件，T形连接件 18 模块部件，短连接件18’模块部件，传动架 19 接纳套20 纵向通道 21 横向通道22 夹持部件，夹持壳 23 夹持部件，夹持壳24 分离位置 25 夹紧连接件，螺栓26 槽，纵向槽27 槽，横向槽28 套的端部，前端29 支承座30 转轴 31 安装头，安装板32 安装定位部分 33 底板34 固定件，角形板条 35 定位轴36 定位轴37 定位轴38 定位轴39 定位轴40 纵向通道支承面41 纵向通道支承面42 纵向通道支承面43 横向通道支承面44 横向通道支承面45 凹槽46 肋筋条47 壳壁48 穿孔 49 配合销的接纳孔50 保持凸起 51 架头52 台阶 53 导向部分54 操作线55 盖件
权利要求
1.一种工件定位装置，包括一个或多个定位轴(35-39)以及机架(3)，在该机架(3)上设置一个或多个工件接纳件(8、9)，其特征在于该机架(3)为模块化结构。
2.如权利要求1所述的工件定位装置，其特征在于至少一个机架部件(4、5、6、7)具有一个或多个机架模块(15)。
3.如权利要求1或2所述的工件定位装置，其特征在于所述机架模块(15)具有至少一个纵向支承件(16)以及至少一个连接件(17、18、18’)。
4.如权利要求1、2或3所述的工件定位装置，其特征在于所述连接件(17、18、18’)为I形壳、T形连接件或传动架。
5.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述支承件(16)为杆件或管件。
6.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述支承件(16)具有圆柱形状。
7.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述连接件(17、18、18’)为夹持套(19)。
8.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述夹持套(19)具有至少一个用于接纳支承件(16)的纵向通道(20)。
9.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述夹持套(19)具有至少一个纵向通道(20)和至少一个横向通道(21)，用于接纳多个支承件(16)。
10.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于，所述横向通道(21)偏离中心地设置在该套的端部(28)上。
11.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述纵向通道(20)和横向通道(21)的中轴线彼此垂直交叉。
12.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述接纳套(19)为纵向分开的结构。
13.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述接纳套(19)包括两个带有夹紧连接件(25)的壳形夹持部件(22、23)。
14.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述壳形夹持部件(22、23)具有至少一个与所述支承件(16)的轮廓匹配的槽(26、27)。
15.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于所述机架(3)具有固定或可转动的模块化机架座(4)或支柱(5)，该机架座(4)或支柱(5)具有在其上沿纵向和/或横向设置的模块化机架臂(6、7)。
16.如权利要求1-14之一所述的工件定位装置，其特征在于所述机架(3)具有支承座(29)，该支承座(29)具有安装头(31)，该安装头(31)用于接纳所述沿纵向和/或横向设置的模块化机架臂(6、7)。
17.如上述权利要求之一所述的工件定位装置，其特征在于在所述机架臂(6、7)上可旋转地设置一个或多个工件接纳件(8、9)。
全文摘要
本发明涉及一种工件定位装置，包括一个或多个定位轴(35、39)以及呈模块化结构的机架(3)，在机架(3)上设置一个或多个工件接纳件(8、9)。至少一个机架部件(4、5、6、7)具有一个或多个机架模块(15)，其侧面具有纵向支承件(16)以及至少一连接件(17、18、18’)。
文档编号B23K37/04GK101068649SQ200580041344
公开日2007年11月7日 申请日期2005年11月25日 优先权日2004年12月3日
发明者埃尔马·尼歇特, 埃里希·维森斯, 于尔根·克拉斯 申请人:库卡罗伯特有限公司