弯曲设备和具有可旋转的抓取装置的机械手的制作方法

本发明涉及用于部件、特别是用于金属板零件的机械手以及弯曲设备。

背景技术：

1、在现代加工中心，工件和部件输送通常是完全自动化的。为了操纵部件、特别是弯曲的工件和型材，具有抓取装置、特别是具有负压和/或真空抓手的机械手的使用已经广泛建立起来。然而，这些用于小部件和型材的抓取装置的使用受到限制或涉及到付出更大的力量。例如，对于要弯曲并且在这种情况下要弯曲若干次的小部件和型材，需要改变各个加工和/或弯曲步骤之间的保持，并且如果需要，对此进行若干次。放下和/或改变保持延长了加工时间，因此对单位成本具有负面影响。

2、为了解决这个问题，本领域技术人员熟悉可用于弯曲小部件和型材的特殊的、定制的抓取装置。然而，这样的抓取装置在技术上和结构上是复杂的，并且不是普遍适用的。在各种实施方式中使用夹钳抓手的抓取装置也是现有技术中已知的。这里，常见的是提供辅助装置来拾取、临时固定、放下和输送不同尺寸的部件。然而，其使用并不令人满意，因为小部件需要提供附加装置。此外，并非所有部件几何形状和弯曲零件都适合于使用夹钳抓手的辅助操纵。例如，ep2688693b1提出了具有用于中间定位工件的辅助装置的制造设备，其中辅助装置包括相互作用的保持元件。这能够实现部件和/或型材的复杂的抓取和/或重新定位。

3、还使用特殊的、定制的真空抓取装置来试图克服现有技术的缺点。wo2019012990a1提出了一种工件供给装置，用它可以减小片材工件弯曲时上升部分的间隔尺寸。它的例子是ep0354559b1，其建议工业机器人将板状材料传递到弯板机中，其中工业机器人包括臂部，该臂部包含用于保持材料的保持部和用于终止保持部进行的保持的释放装置。

4、使用已知的定制的抓取装置或还有使用附加抓取装置来改变保持延长了处理时间和/或设置时间，这就是处理小部件不经济并且需要更多时间的原因。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是克服现有技术的缺点并提供一种装置，通过该装置，用户能够用技术简单的方式准确且容易地将小部件、特别是具有相对较短的支腿长度的金属板零件送到加工中，并且能够以成本高效的方式操纵这些部件。这特别是借助于标准抓取装置来实现。

2、上述问题由根据权利要求的机械手和弯曲设备得以解决。

3、本发明涉及一种用于部件、特别是用于金属板零件的机械手，其中机械手被配置为拾取、输送、保持和/或放下部件。机械手包括基体，该基体可以优选地沿着引导装置移动。在这种情况下，引导装置特别包括线性延伸的导轨引导件或线性导轨元件。线性导轨元件可以优选地平行于弯曲机器的弯曲台的纵向轴线对齐。替代地，机械手或其基体也能以固定的方式定位，特别是牢固地锚固到底部。基体还可以被配置为能围绕竖直旋转轴线旋转。机械手包括经由水平的第一枢转轴线与基体枢转地联接的第一枢转臂、经由水平的第二枢转轴线与第一枢转臂枢转地联接的第二枢转臂、经由水平的第三枢转轴线与第二枢转臂枢转地联接的第三枢转臂，其中在第三枢转臂上形成相对于第三枢转轴线径向延伸的第一旋转轴线。根据本发明，形成经由第一旋转轴线与第三枢转臂可旋转地联接的抓手支撑臂，其中抓手支撑臂相对于第一旋转轴线径向延伸，并且其中抓取装置经由与第一旋转轴线间隔开的第二旋转轴线与抓手支撑臂可旋转地联接。

4、根据本发明的机械手的配置能够高效地加工部件，特别是加工弯曲零件。根据本发明配置的机械手不仅能够—并且如从现有技术中已知的—执行围绕水平轴线的枢转运动，而且还能够执行围绕至少两个旋转轴线的旋转运动。这提供了以下优点：对于要进行若干加工步骤或若干弯曲步骤的部件，不需要放下和/或改变保持。根据本发明的机械手的使用对于小部件以及对于型材是特别有利的。特别地，在要弯曲的小部件和型材并且尤其是要弯曲多次的那些部件和型材的情况下，在各个加工或弯曲步骤之间不必改变保持。这缩短了加工时间，尤其对单位成本具有正面影响。此外，根据本发明的机械手配置可以使机械手移动到相对靠近弯曲机器或相对靠近布置在弯曲台上的下部工具。由机械手的抓手支撑臂提供的准偏心或偏移配置可以使抓取装置和由抓取装置保持的部件靠近并且甚至可能直接到弯曲机器、特别是弯曲机器的下部工具。这种类型的延伸使在若干阶段中加工或弯曲部件成为可能，而不需要通常的耗时的抓手重新定位。另一个优点是，通过提供准偏心抓手支撑臂，可以布置或安装标准抓取装置，因此不需要昂贵的和/或技术复杂的定制产品。根据本发明的机械手为具有要成形的相对较短的支腿长度的部件或金属板部件提供了性能和时间优点。这些相对较短的支腿长度甚至可以存在于机械手或其抓取装置与弯曲机器的下部工具之间的部分中，也就是说，可以定位在弯曲机器的机械手侧进给区域中。通过简化机械手的移动，还可以降低相关联的编程复杂性。因此，编程既更快又不易出错。通过减少甚至消除复杂和有风险的保持变化，可以避免碰撞。由于机械手与其紧邻区域或操纵区域中的机器、特别是弯曲机器之间的距离的通常增大，碰撞的风险可以进一步降低。通过避免保持变化而减少甚至消除位置故障或可能的真空损失，总体上提高了工艺可靠性。

5、需要明确指出的是，措辞“机械手包括经由水平的第一枢转轴线与基体枢转地联接的第一枢转臂”可意味着基体与第一枢转臂之间的直接连接，但当然也可意味着基体与第一枢转臂之间的间接连接。因此，机械手例如可以是三轴机械手和六轴机械手，特别是六轴铰接机器人。各个实施方式在本领域技术人员理解的技术范围内，本领域技术人员使枢轴的类型和数量适应特定应用的相应要求。

6、此外，第一旋转轴线和第二旋转轴线彼此平行地布置可能是有利的。由于这种有利的进步，可以实现技术上或结构上更简单的机械手结构。两个旋转轴线的平行可能对于机械手的可编程性或所谓的‘教学’也是有利的。

7、抓取装置还可以被设置为包括可旋转地安装在抓手支撑臂上的基部元件以及能够根据需要与基部元件联接的抓手元件，该抓手元件特别是能够在没有任何工具的情况下更换。提供可旋转地安装的基部元件使抓取装置围绕第二旋转轴线旋转在技术上是可能的。通过提供可以根据需要与基部元件联接的抓手元件，可以布置各种类型的抓手元件，或者可以在故障或维护和维修工作的情况下更换抓手元件。如果抓手元件在没有工具的情况下或用少数工作步骤就能更换，则在需要时，可以特别容易和快速地进行这种维护和维修工作。可以布置在基部元件上的抓手元件是标准的抓手元件可能是有利的，即，不需要特殊的配置或专门定制的适配器来联接到基部元件。

8、此外，抓手元件可以被设置为包括夹钳抓手和/或磁性抓手。根据为加工或操纵提供的部件或金属板零件的类型、尺寸或几何形状，使用夹钳抓手和/或磁性抓手可能是有利的。本领域技术人员充分已知通用的夹钳抓手或磁性抓手，以及它们的优点和缺点，因此在此不需要对这些进行进一步的解释。抓手元件包括夹钳抓手或磁性抓手可能是有利的，其中可以在这两种类型的抓手元件之间改变或重构。然而，抓手元件被配置为具有夹钳抓手和磁性抓手的功能的组合抓手元件也可能是有利的。

9、另一个有利的实施方式提供了抓手元件，其包括负压抓手和形成在负压抓手上的至少一个负压抓手元件。通用的负压抓手对于本领域技术人员而言是充分已知的，因此不需要进一步的解释。特别地，至少一个负压抓手元件可以是吸盘或类似吸盘的施加装置，其被配置为用于与部件密封抵接。原则上，抓手元件可以被配置为组合抓手元件，并且根据具体要求，可以组合例如夹钳抓手、磁性抓手和/或负压抓手的功能。

10、根据一种改进，可以形成真空管线，该真空管线形成为在第三枢转臂与抓手支撑臂之间的过渡部分中和/或在抓手支撑臂与抓取装置之间的过渡部分中的旋转接头。可以形成真空管线来供应负压抓手。为了实现机械手的无故障或不易发生故障的操作，有利的是，所需的真空管线不附接于机械手的外部，而是至少部分地布置在枢转臂和抓手支撑臂内。为此目的，可以在过渡部分上提供合适的旋转接头，使得抓手支撑臂和/或抓取装置的转动或旋转可以在没有损坏真空管线的风险的情况下发生。旋转接头的技术配置对于本领域技术人员而言是充分已知的，因此在这点上不需要进一步的解释。

11、此外，可能有利的是，抓手支撑臂借助于第一枢转轴承经由联接件与第三枢转臂可旋转地联接，联接件可根据需要被启用和停用。在第三枢转臂与抓手支撑臂之间形成可释放的连接可能是有利的，因为这意味着抓手支撑臂可以更换，以便例如安装替代的较长的抓手支撑臂。

12、此外，抓取装置可以被配置为借助于第二枢转轴承与抓手支撑臂可旋转地联接。第二枢转轴承可以使抓取装置能够围绕其自身轴线旋转，即围绕第二旋转轴线旋转。

13、此外，可以在第三枢转臂上以旋转固定的方式布置扭矩支撑件，优选地形成可释放地配置的扭矩支撑件。该扭矩支撑件可以有利地布置在第三枢转臂的面对抓手支撑臂的部分上。第二旋转轴线可以借助于以旋转固定的方式布置在第三枢转臂上的扭矩支撑件而相对于第一旋转轴线的旋转而旋转。这样做可以实现抓手支撑臂和抓取装置的共同驱动。

14、根据特定的实施方式，可以形成齿形皮带传动装置，所述齿形皮带传动装置包括相对于第一旋转轴线旋转地固定的第一齿轮，并且包括可围绕第二旋转轴线旋转的第二齿轮，所述齿形皮带传动装置包括在运动中联接第一齿轮和第二齿轮的皮带。该齿形皮带传动装置被配置为调节抓取装置的角位置。通过提供齿形皮带传动装置，抓取装置和抓手支撑臂可以在运动中联接。这样，可以有利地形成用于抓取装置和抓手支撑臂的公共驱动器。情况就是如此，因为没有提供用于使这两个元件移动的单独机构，从而使得相对简单的技术配置成为可能。这种旋转驱动器或齿形皮带传动装置的控制是本领域技术人员已知的，因此这里不需要进一步的解释。

15、替代地，可将单独的可控旋转驱动器分配给第一齿轮。该旋转驱动器可以定位在抓手支撑臂上。优选地，这种旋转驱动器相对于第一旋转轴线居中地形成，或者布置成相对更靠近第一旋转轴线，而不是更靠近第二旋转轴线。类似的措施可以应用于下面描述的正齿轮传动装置的第一正齿轮。这可能导致有利的重量比或在机械手的抓手端或工具中心点处保持结构确定的低负载力矩。这可以保持机械手的相对较高的承载能力或性能。

16、在有利的改进中，第一齿轮可以被设置为包括比第二齿轮大的直径。提供相对于第二齿轮较小的第一齿轮产生了如下可能性：第一齿轮的即使轻微的例如几度的旋转运动也引起第二齿轮的明显更大或进一步的旋转运动以及与此相关的夹取装置的较大的旋转运动。利用该传动比，抓取装置或由抓取装置操纵的部件的简单且精确的可调节性或定位能力是可能的。

17、特别地，可能有利的是，第一旋转驱动器被配置为使抓手支撑臂围绕第一旋转轴线旋转，并且独立于第一旋转驱动器作用的第二旋转驱动器被配置为使抓取装置围绕第二旋转轴线旋转。以这种方式配置的实施方式能够实现抓手支撑臂和抓取装置的独立或单独可执行的旋转运动。用于抓取装置和/或抓手支撑臂的相应旋转的命令可以例如通过弯曲程序而被发送到旋转驱动器。借助于第二旋转驱动器，执行抓取装置的旋转运动可独立于可由第一旋转驱动器引起的抓手支撑臂的可能同时的旋转运动而发生。这种有利的改进可以另外改善机械手的自由运动，并且因此进一步有助于机械手的多用途、灵活和最无碰撞的使用。另外，这可以简化机械手的移动，这可以对相关联的编程具有积极影响。这可导致机械手编程更快并且不易受故障影响。

18、在有利的改进中，第二旋转驱动器可以被配置为电动致动器，优选地被配置为步进马达，或者第二旋转驱动器可以被配置为气动致动器，并且第二旋转驱动器被固定于抓手支撑臂。根据需要，是指根据弯曲情况或编程顺序，步进马达可以将抓取装置旋转到相应所需的位置。还可以提供具有皮带驱动器的电动马达。替代地且特别优选地，代替电动致动器，气动致动器也可能是有利的。特别地，如果抓手元件包括负压抓手元件，则将第二旋转驱动器配置为气动致动器可能是有利的。这在负压抓手元件除了其真空供应之外还具有过压供应以便能够例如放下或排出金属板零件时尤其适用。如果需要，这种过压供应也可以被气动致动器使用。在这种情况下，例如，具有肘节杆或齿条-小齿轮组合的气缸可以发起围绕第二旋转轴线的旋转。另外，还可以想到气动枢转驱动器。作为另一替代方案，还可以想到具有蜗轮或齿条-小齿轮组合的主轴驱动器。在这样做时，当第二旋转驱动器形成在抓手支撑臂上并且优选地在抓手支撑臂的下侧上时，第二旋转驱动器可以借助于皮带或相当的联接装置与抓取装置功能性地联接，使得由第二旋转驱动装置发起的旋转运动可以被传递到抓取装置。

19、此外，可能极其有利的是，将第二旋转驱动器配置为使抓取装置在第一端部止动件与第二端部止动件之间旋转，其中优选地可在第一端部止动件与第二端部止动件之间执行高达180°的旋转运动。由于围绕第一旋转轴线和围绕第二旋转轴线的各自的旋转运动可以彼此独立地发生，因此限制围绕第二旋转轴线的旋转运动可能是足够的并且还有助于避免碰撞。这可以是例如在0°和180°之间或在0°和270°之间执行的旋转运动。

20、此外，可提供正齿轮传动装置，其被配置为包括能围绕第一旋转轴线旋转的第一正齿轮，并且包括能围绕第二旋转轴线旋转的第二正齿轮，其中第一正齿轮和第二正齿轮以运动联接的方式直接或间接地相互作用。由于这种配置，可以产生直接的机械驱动连接。这可以实现类似于上述的齿形皮带传动装置的效果。还可能有利的是，在第一正齿轮与第二正齿轮之间形成第三正齿轮，该第三正齿轮与第一正齿轮和第二正齿轮啮合接合，使得抓手支撑臂和抓取装置可以在相同方向上旋转运动。

21、此外，可以提供包括被保持在抓手支撑臂上的抓取装置的抓手支撑臂的突出部分的最大高度，该最大高度小于下部工具相对于弯曲机器的弯曲台的结构高度。特别地，最大高度的最大值可以为150mm，优选最大值为100mm。尽可能紧凑的构造或构造高度意味着可以使抓取装置或由抓取装置操纵的部件靠近或甚至直接到下部工具。特别地，这些措施确保了，抓取装置可以移动到相对靠近或直接移动到弯曲机器的下部工具而不上升到下部工具的、特别是被提供支撑在下部工具上的金属板零件的部件支撑平面上方。因此，具有相对较短的支腿长度的部件也可以被操纵或送到弯曲机器，而不需要更换、改变保持或相对于要被加工的部件重新定位抓取装置。这可以提高性能并保持短的操纵和加工循环时间。

22、另一个有利实施方式提供包括第一支撑臂部分和第二支撑臂部分的支撑臂，其中第一支撑臂部分和第二支撑臂部分在第一旋转轴线或第二旋转轴线的方向上彼此偏移地布置。通过配置具有梯度或偏移的抓手支撑臂，可以通过技术简单的方式实现抓手支撑臂的有利的低最大高度。抓手支撑臂(包括保持在抓手支撑臂上的抓取装置)的低高度可能是有利的，因为可以使该装置尽可能靠近下部工具。另外，这可以保持端部执行器的低突出高度或机械手的端部突出长度，导致机械手的可获得的负载力矩增加或保持较高。

23、根据改进，抓手支撑臂的支撑支腿长度可以短于第一枢转臂、第二枢转臂和/或第三枢转臂的长度，所述支撑支腿长度在第一旋转轴线与第二旋转轴线之间延伸。从静态或结构角度来看，相对于枢转臂较短的抓手支撑臂可能是有利的。

24、可能极其有利的是，基部元件包括至少两个抓手元件支撑臂，每个抓手元件支撑臂具有第一端部分和第二端部分，所述抓手元件支撑臂与第二旋转轴线径向间隔开，并且所述抓手元件支撑臂在它们的第一端部分处在抓取装置的基部元件中的优选弓形的引导部分中可调节地引导和可释放地固定，并且所述抓手元件支撑臂在其第二端部分处具有抓手元件。这种调整可以手动和自动进行。有利的是，第一端部分布置在与第二旋转轴线相等且特别是也恒定的距离处。第一端部分与基板之间的可释放的连接可以通过例如螺纹和螺母来实现。然而，例如，卡口式固定也是可以想到的。可以在没有工具的情况下或手动释放或建立的连接是有利的。为了使相应的第一端部分与第二旋转轴线相距恒定距离，相应的引导部分可以包括弧形线段的形状，该弧形线段围绕第二旋转轴线在周向方向上延伸。相应的第一端部分形成有中心轴线，所述中心轴线优选地平行于第二旋转轴线布置。抓手元件支撑臂是细长的并且在纵向方向上从第一端部分延伸到第二端部分也可能是有利的。由于相应的第二端部分能在周向方向上围绕相应的相关联的第一端部分的中心轴线旋转，因此抓手元件可适应多种部件几何形状。因此，第一端部分可以围绕中心轴线完全旋转，即360°以上，或者第一端部分可以在止动限制件之间旋转。

25、在至少两个抓手元件支撑臂优选地在其相应的第一端部分的区域中包括固定装置时，这也被证明是有利的，所述固定装置被配置为相对于基部元件可释放地固定至少两个抓手元件支撑臂。例如，固定装置可以是可枢转的杆，当进入其固定或锁定位置时，可枢转的杆与基部元件或基部元件上的部件联接。这以结构简单的方式防止或阻碍了抓手元件支撑臂在第二旋转轴线的周向方向上的不期望的移动。

26、至少一个负压抓手元件的真空管线可形成有流体阻断元件的改进也被证明是有利的。这种类型的阻断元件可以布置在例如负压抓手元件的吸盘或类似吸盘的施加装置附近，或者也可以形成在抓手元件支撑臂中。阻断元件可以被配置为截止阀，该截止阀可以以自动方式控制或致动，也可以手动锁定或解锁。这种改进可以简化或促进抓取装置对不同部件尺寸和部件形状的单独适应。因此，可以根据需要打开和关闭不必要的负压抓手元件。

27、此外，关于其枢转轴线，机械手仅包括所述水平的第一枢转轴线、所述水平的第二枢转轴线、所述水平的第三枢转轴线、所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线也被证明是有利的。这导致了一种机械手的产生，该机械手与板状工件的自动化处理相结合、特别是与金属板零件以及用于这些金属板零件的弯曲设备相结合，具有有利的性能与成本比。这样的运动学使得能够以优化的方式构造机械手并经济地操作机械手。然而，通过对应的自由度，可以覆盖工件处理的全面运动范围。

28、本发明还涉及一种弯曲设备，其包括：弯曲机器；至少一个机械手；具有所述至少一个机械手能沿着其移动的引导轴线的引导装置或用于所述至少一个机械手的固定锚固件；以及安装控制件，该安装控制件被配置为预定义所述至少一个机械手的移动和/或移动顺序。这规定了至少一个机械手根据前述至少一个特征或根据至少一项机械手权利要求中的定义来形成。这里，特别地，引导装置包括线性延伸的导轨引导件或线性导轨元件。线性导轨元件可以优选地平行于弯曲机器的弯曲台的纵向轴线对齐，或者引导装置的引导轴线可以平行于导轨元件延伸。

29、根据本发明的弯曲设备的实施方式能够高效地加工部件、特别是加工弯曲零件。借助于根据本发明配置的具有至少一个机械手的弯曲设备，不仅能够执行机械手围绕水平轴线的枢转运动，而且还能够执行围绕至少两个旋转轴线的旋转运动。这提供了以下优点：对于要进行若干加工步骤或若干弯曲步骤的部件，不需要放下和/或改变保持。根据本发明的机械手的使用对于小部件以及对于型材是特别有利的。特别地，在要弯曲小部件和型材并且尤其是要多次弯曲部件和型材的情况下，在各个加工或弯曲步骤之间不必改变保持。这缩短了加工时间，尤其对单位成本具有正面影响。此外，根据本发明的机械手配置可以使机械手移动到相对靠近弯曲机器或布置在弯曲台上的下部工具。机械手抓取装置的准偏心或偏移配置可以使抓取装置和由抓取装置保持的部件靠近并且可能甚至直接到弯曲机器、特别是弯曲机器的下部工具。这种类型的延伸使部件的若干阶段的加工或弯曲成为可能，且通常不会因改变抓手保持而损失时间。

30、根据弯曲设备的有利改进，弯曲机器可以被设置为包括弯曲台和能相对于弯曲台调节的压梁，并且在平面图中可以看到，至少一个下部工具定位在弯曲台的外边界边缘内，在所述下部工具上形成用于竖直支撑待加工的至少一个部件的部件支撑平面。部件可以通过简单的方式由机械手支撑在下部工具的部件支撑平面上，随后可以通过压梁来进行加工步骤。这样，外边界边缘可以有利地在弯曲台的平面图中形成。