DE4017351A1 - Selbsttaetige werkzeugmaschine mit einer anzahl von freiheitsgraden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstätige Werkzeugmaschine mit einer Anzahl von Freiheitsgraden. Die Erfindung bezieht sich somit auf eine selbstätig arbeitende Werkzeugmaschine, die mit Kupplungsvorrichtungen versehen ist, die es ermöglichen, das Auswechseln der Endeffektoren immer automatisch durchzu­ führen, um eine Folge von verschiedenen Arbeitsgängen, z.B. für das Zusammenbauen von Tafeln oder Paneelen im Flugzeugbau abzuwickeln, wobei der gesamte Zyklus der erforderlichen Eingriffe bzw. Arbeitsoperationen wie Bohren, Ausweiten oder Senken, Verkleben, Ansetzen der Nieten und Vernieten oder Stauchen, in schneller Reihenfolge, vollständig automatisch und ohne die Notwendigkeit, das Paneel oder die Tafel und/oder die Hauptachsen der Maschine zu verstellen ausgeführt wird.

Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Beschreibung, werden die benutzten technischen Ausdrücke weiter unten erläutert:

• a. "Endeffektor" (EE): Eine einzelne elektrisch bzw. pneu­ matisch bzw. hydaulisch betätigte mechanische Arbeitseinheit (Actuator), die dazu dient, vorbestimmte elementare Arbeits­ gänge auszuführen;
• b. "Vielfach-Endeffektor" (= Multitask End Effector, MTEE): Auswechselbare mechanische Einheit für Vielfach-Aufgaben, die eine oder mehrere elektrisch oder pneumatisch oder hy­ draulisch betätigte Endeffektoren EE aufweist, die dazu dient, vorbestimmte Reihenfolgen von Arbeitsgängen auszuführen;
• c. Flugzeugpaneel: Untereinheit oder Untergruppe von Bauge­ fügen für Rumpf- oder Flügelflächen von Flugzeugen;
• d. "Twistkopf" oder "Drehkopf": Zweifach drehender Arbeits­ kopf;
• e. Schwenkpunkt (PP): Zentraler Drehpunkt des zweifach drehenden Arbeitskopfes;
• f. Gerätschaften: Alle Vorrichtungen, Supporte und End­ effektoren;
• g. CNC: Rechnerunterstützte numerische Steuerung;
• i. Verbindungsorgane: Elemente, die es gestatten, verschie­ dene Teile von mechanischen Untergruppen oder Untereinheiten starr zu verbinden, sie enthalten Abriß- oder Abbruchnieten, feste Nieten, Bolzen, Nieten für hochfeste Verbindungen, sogeannte "Hi-Lock", Hohlnieten, "LGP-Nieten", Organe für die Herstellung provisorischer Verbindungen wie Spannbolzen, Blindnieten usw.

Während des Zusammenbaus von Flugzeug-Strukturen oder -gefügen und insbesondere während der Montage der Paneele oder Tafeln, erfährt man beachtliche Schwierigkeiten insofern, daß es notwendig ist, verschiedene Operationen mit äußerst engen Toleranzen auszuführen auf Werkstücken die mit Schwierigkeit positioniert und gehandhabt werden können, wie dies z.B. bei Paneelen der Fall ist.

Obwohl die verschiedenen Bestandteile des Flugzeug-Aufbaus, und insbesondere die Paneele, eine Einheit bilden die beacht­ lichen Beanspruchungen widersteht, sobald der Zusammenbau vollendet ist, sind sie außerordentlich empfindlich vor dem Zusammenbau, man muß dann große Sorgfalt beim Hantieren mit ihnen aufbringen.

Im Hinblick darauf, daß die Länge und/oder Breite der Paneele oft zwischen 5 bis 12 Metern beträgt, während ihre Dicke oft lediglich 2 oder 3 mm ist, weiterhin im Hinblick darauf, daß diese Paneele eine gekrümmte Oberfläche aufweisen und daß die verschie­ denen Arbeitsgänge beim Zusammenbau mit Toleranzen von bis zu einem Zehntel Millimeter ausgeführt werden müssen, sind die Schwierigkeiten, denen man begegnet, offensichtlich. So z.B. muß man, um die Metallbleche mit den das Gerippe eines Flugzeugs bildenden Tragrippen und Holmen bzw. Längsträgern zu verbinden oder um die auf diese Weise erzielten Paneele miteinander zu verbinden, Befestigungsmittel wie Nägel oder Nieten benutzen. Um diese Befestigungsmittel anbringen zu können, muß jeweils ein Loch gebohrt werden, dann muß eine Senkung vorgenommen werden und schließlich auch auf die ganze Oberfläche eine Vorspannung ausgeübt werden; wenn es notwendig ist, muß eine Adhäsionsmittelschicht aufgebracht werden, schließlich muß das Befestigungselement eingesetzt werden. Alle diese Arbeitsgänge müssen notwendigerweise mit der größten Präzision und Geschwindigkeit vorgenommen werden. So z.B. dürfen die beim Eintreiben bestimmter Arten von Nieten erforderlichen Toleranzen nicht größer als ein oder zwei hundertstel Millimeter sein, weil der Niet anderenfalls gegen die Oberfläche der Bohrung drücken würde, so daß die Bohrung beschädigt werden und das Paneel sich verziehen würde. Sobald der Niet eingeschlagen worden ist, darf er nicht vorstehen, aber auch nicht zurückstehen, damit alle aerodyna­ mischen Erfordernisse erfüllt werden.

Um alle obigen Arbeitsgänge und Operationen mit der nötigen Präzision auszuführen, wird manuelle Technologie angewendet, zu deren Hilfe extrem komplizierte und kostspielige Gerät­ schaften herangezogen werden, einschließlich speziell hierfür vorgesehener Werkzeugmaschinen, die mit besonderen, hierfür gemachten Vorrichtungen ausgerüstet sind.

Die obigen Spezialmaschinen gehören in zwei Hauptkate­ gorien: In der ersten Kategorie wird das Paneel an beweg­ lichen Trägeraufbauten befestigt, um es der Maschine zu gestatten, die Positonen zum Einsetzen des Befestigungsele­ ments zu erreichen, während in der zweiten Kategorie sich die Maschine bewegt und das Paneel stehenbleibt. Beide Lösungen weisen jedoch beachtliche Einschränkungen und Nach­ teile auf. Bei den zur ersten Kategorie gehörenden Maschinen ist es notwendig, bewegliche Supporte oder Träger mit enormen Abmessungen vorzusehen, an denen die zu bearbeitenden Ma­ schinen befestigt werden müssen. Man kann somit gut verstehen, welchen Schwierigkeiten man beim Realisieren dieser Aufbauten oder Gefüge begegnet, an denen Paneele mit gekrümmten Ober­ flächen von 50 bis 60 m² und mit einer Dicke von wenigen Millimetern angebracht werden sollen, die auf dem Aufbau oder dem Gefüge mit äußerster Präzision positioniert und an diesem derart befestigt werden müssen, daß jede Relativbe­ wegung, auch eine Minimalbewegung, während der Bearbeitung vermieden wird. Es ergibt sich hierbei ein Aufbau großer Abmessungen, schwer und kompliziert, der sich mit stark verringerten Positionierungstoleranzen bewegen muß, um von Fall zu Fall die verschiedenen Teile des Paneels in genauester Gegenüberlage zum Werkzeug zu bringen. Diese Vorrichtungs­ art hat darüber hinaus noch den schweren Nachteil, daß ein sehr stark verlängerter Stillstand der Maschine verlangt wird, jedesmal wenn es notwendig ist, die Gerätschaften zur Änderung der Bearbeitungsart zu ersetzen, z.B. wenn man vom Bohren auf das Einsetzen der Niete übergeht. In diesem Falle ist es in der Tat notwendig, die gesamte Anlage anzuhalten, die Werkzeugträger, die Werkzeuge und die Befestigungs- und Feststell- bzw. Fixiergerätschaften von Hand zu ersetzen und demzufolge die Maschine neu einzustellen, d.h. alle Referenzen, die mechanischen und elektronischen Nullen usw. wiederherzustellen, bevor eine neue Bearbeitung in Gang gesetzt werden kann. Aus diesem Grunde ist es notwendig, zunächst eine bestimmte Art der Bearbeitung auf dem Paneel auszuführen, das sodann vom Träger abgenommen und gelagert wird, damit man dieselbe Bearbeitung auf dem folgenden Paneel vornehmen kann. Wenn auf allen Paneelen diese Bearbeitung vorgenommen worden ist, wird die Maschine angehalten, die notwendigen Werkzeuge werden ersetzt und die Paneele werden nacheinander auf dem Support oder Träger wieder aufgelegt und positioniert, damit man mit dem nächsten Bearbeitungsgang beginnen kann. Die Nachteile der oben beschriebenen Maschine können also wie folgt zusammengefaßt werden:

• a. - Es ist notwendig, bewegliche Aufbauten und Gefüge großer Abmessungen herzustellen, die kontrollierte Bewegungen mit verringerten Toleranzen ausführen müssen;
• b. - Es ist notwendig, die Vorrichtungen und Anlagen für längere Zeit stillzusetzen, jedesmal, wenn man die Art der Bearbeitung unter Auswechseln der Gerätschaften und Werkzeuge ändern muß;
• c. - Die Anlage ist nur wenig flexibel, insofern, als die Maschine entworfen worden ist, um eine bestimmte Arbeit zu verrichten und sie nicht für verschiedene Bearbeitungen verwendet werden kann;
• d. - Für die Fertigstellung des Stückes sind hohe Zeiten erforderlich;
• e. - Es ist ein großer Raumaufwand erforderlich, um eine bestimmte Anzahl von Paneelen zwischen einem Bearbeitungsgang und dem nächsten zu stapeln;
• f. - Die Verwendbarkeit der Maschine ist hinsichtlich der Flexibilität begrenzt, da kompliziertere Bearbeitungsopera­ tionen insbesondere im Fall von stark gekrümmten Blechen auch wegen der Interferenz zwischen dem Werkstück, seinem Träger und der Maschine selbst ausgeführt werden können.

Die Maschinen der zweiten Kategorie, von denen eine in der italienischen Patentanmeldung 44804a/88 (Deutsche Patentan­ meldung P 39 06 380.1) beschrieben ist enthalten einen längs einem Satz von drei zueinander rechtwinkeligen Achsen beweglichen Arm, an dessen einem Ende ein Schwenkkopf (Twisthead) mit einem oder zwei Freiheitsgraden angebracht ist; dieser Kopf kann sich um Polarachsen drehen, die auf diese Weise die letzten Achsen, d.h. die talabwärts liegenden Achsen der Einheit darstellen. An dem Arbeitskopf ist der Endeffektor angebracht, der durch eine elektrische Spannvorrichtung mit entsprechenden automa­ tisch auswechselbaren Werkzeugen dargestellt sein kann. Diese Art von Vorrichtungen kann der Ausführung verschiedener Arbeitsgänge leichter als die erste Art angepaßt werden, trotzdem kann sie nicht vollständig alle oben aufgezählten Probleme lösen. Wenn auch in der Tat das Paneel während der Bearbeitung festgestellt bleibt, ist das Ersetzen der End­ effektoren trotzdem sehr arbeitsaufwendig, und im übrigen ist ihr Aufbau sehr kompliziert, insofern, als sie mit ver­ schiedenen Effektoren ausgerüstet werden müssen, um die Positioniersequenzen der einzelnen Einheiten auszuführen. Außerdem verursachen die durch die Geometrie des Kopfes auferlegten Grenzen Probleme mit der automatischen Zuführ­ verbindung der Befestigungselemente, und sie verlangen über­ große Längen zum Nachteil der Positionierungspräzision. Dies bringt offensichtlich größere Schwierigkeiten beim Reposi­ tionieren des Werkzeugs auf dem Werkstück, wenn man innerhalb der vorgesehenen Toleranzen verbleiben will.

Man hat deshalb einen starken Wunsch verspürt, Vorrichtungen der hier in Frage stehenden Art zu Verfügung zu haben, die in der Lage sind automatisch eine Folge von auch verschie­ denen Bearbeitungsoperationen auszuführen, wobei es möglich sein soll, die Endeffektoren auf einfachere Art und Weise zu ersetzen, ohne daß man die Maschine anhalten und/oder die zu bearbeitenden Werkstücke verstellen muß.

Zu dem oben genannten Zweck schlägt die Erfindung eine Werk­ zeugmaschine mit automatischem Ersetzen der Endeffektoren vor, die einen längs einem Satz von drei kartesischen Achsen beweglichen Arm besitzt, der an einem Ende mit einem entlang einem Paar von Polarachsen beweglichen Arbeitskopf versehen ist, an dem eine mit Schnellkupplungssystemen für das Ankoppeln eines Endeffektors oder mehreren Endeffektoren ausgerüstete Platte angebracht ist, die gegenüber dem Arbeitskopf entlang einem Paar von kartesischen Achsen beweglich ist.

Man erzielt auf diese Weise eine Maschine, die insgesamt sieben Freiheitsgrade hat, bei der die talabwärts liegenden Achsen aus einem Paar von kartesischen Achsen gebildet sind. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer perspektivischen Gesamtdarstellung,

Fig. 2 den Arbeitskopf einer Maschine gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht teilweise geschnitten,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in einem Schnitt,

Fig. 4 u. 5 die Trägerplatte für die Endeffektoren des Arbeitskopfes gemäß Fig. 2 in einer Seiten­ ansicht und im querschnitt gemäß rechtwinkeligen Ebenen,

Fig. 6 eine Ansicht der Kupplungsplatte für die Endeffektoren,

Fig. 7 u. 8 zwei Ansichten des Arbeitskopfes gemäß der Erfindung gemäß zueinander rechtwinkeligen Achsen und

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Arbeitskopfes gemäß Erfindung.

Eine Maschine gemäß der Erfindung enthält (Fig. 1) einen Support oder Träger 1, der sich entlang einer Grundplatte 2 in Richtung der Achse x bewegt und an dem ein Arm 3 ange­ bracht ist, der sich entlang den Achsen y und z bewegt, die zusammen mit der Achse x einen Satz von drei kartesischen Achsen bilden.

Am Ende des Arms 3 ist ein Arbeitskopf 4 angebracht, der zwei Freiheitsgrade besitzt, die durch die Drehachsen A und C definiert sind.

Am Arbeitskopf 4 ist eine Kupplungsplatte mit Schnellkupplungen für die Endeffektoren angebracht, die entlang einem Paar von zueinander rechtwinkeligen Führungen verstellbar ist, in der Art, daß ein weiteres Paar von kartesischen Achsen W und V strom- oder talabwärts der Rotationsachsen A und C definiert wird. In Fig. 2 und 3 ist mit 5 das Ende des Arms bezeichnet, an dem der Arbeitskopf 4 angebracht ist. Der Arbeitskopf dreht sich um die Achse C des Arms, während die Trägerplatte der Endeffektoren sich um die Achse A dreht, die rechtwinkelig zur vorhergehenden Achse ist. Der Aufbau des Arbeitskopfes 4 ist am Arm mit Hilfe eines Drucklagers 6 angebracht und an diesem Aufbau ist gemäß Fig. 3 ein Schraubenrad 7 befestigt. Ein bürstenloser Gleichstrommotor 8, der am Ende des Arms 5 angebracht ist, hat ein Ritzel 9, das mit einem Zahnrad 10 an einer Welle 11 kämmt, auf der ein zweites Zahnrad 12 aufgekeilt ist, das seinerseits mit dem Schraubenrad 7 kämmt (Fig. 2). Dieser Komplex bildet das Motoruntersetzer-System, das die Drehbewegungen des Kopfes 7 um die Achse C steuert.

Um die Drehbewegungen dieses Aufbaus um die Achse C direkt und präzis zu messen ist eine verzahnte Krone 13 vorgesehen, die mit dem Arbeitskopf 4 fest verbunden ist und die mit einem Zahnrad 10 eines Wandlers 15 kämmt, der z.B. ein Ver­ schlüssler oder ein Auflöser sein kann in Abhängigkeit von der Art der an der Maschine verwendeten Elektronik.

Im Innern des Arbeitskopfes 4, dessen Aufbau die Gestalt eines "L" hat, befindet sich ein Gleichstrommotor 16 (Fig. 3) der über einen Riemen 17 mit einem Untersetzungsgetriebe 18 verbunden ist, dessen Ritzel 19 mit einem Untersetzungsrad 20 bekannter Art kämmt, das seinerseits mit einem Zahnrad 21 kämmt, das mit einem Trägerflansch 22 verbunden ist, der mit Hilfe von kombinierten Lagern der Kreuzrollenart am Arbeits­ kopf 4 angebracht ist, wobei eine Drehung um die Achse A (Fig. 3) ermöglicht wird.

Um mit Präzision auch die kleinsten Verstellungen der Achse A festzustellen, ist am Flansch 22 ein Träger 23 befestigt, der in axialer Ausrichtung einen Verschlüssler 24 mit hoher Auflösung trägt.

Am Flansch 22 ist (Fig. 4 und 5) ein Wagen 53 angebracht, der entlang einem Paar von Kugelumlaufführungen 54 gleitet; dieser Wagen wird mit Hilfe einer Schraube 25 betätigt, die durch einen bürstenlosen Motor 55 über einen Riemen 26 bewegt wird.

Am Waagen 53 ist (Fig. 6) ein ähnlicher Wagen 27 angebracht, der entlang von Führungen 28, die rechtwinkelig zu den vorge­ genannten Führungen verlaufen gleitet und der von einer Schrau­ be 29 angetrieben wird, die über einen Riemen 30 mit einem Motor 31 verbunden ist.

Auf dem Wagen 27 befindet sich ein Satz von mechanischen, elektrischen, Ölhydraulischen und pneumatischen Kupplungen, die eine Aufnahme für den Trägeraufbau für die Endeffektoren bilden und die die elektrische und pneumatische Energiezu­ fuhr mit den Effektoren verbinden.

In Fig. 6 ist eine Draufsicht des Wagens 27 gezeigt, der die Trägerplatte für die Kupplungen der Endeffektoren bildet, und auf diesem Wagen sind vier Zapfen 32 vorgesehen, sowie zwei Paar von hydraulischen Bolzen oder einander gegenüber­ stehenden Kolben und eine Kupplungseinheit 34 für das Zu­ führen von hydraulischer, pneumatischer, elektrischer usw. Energie oder Kraft.

Der Wagen 53 bewegt sich entlang der Achse W der Maschine, parallel zur Achse der Schraube 25, während der Wagen 27 Bewegungen gemäß der Achse V ausführt und parallel zur Achse der Schraube 29.

Der Vorteil, daß man zwei talabwärts befindliche lineare Achsen hat,besteht in der Tatsache, daß folgendes ermöglicht wird:

• a. Die Vereinfachung der Endeffetoren insofern, als viele dieser Endeffektoren selbst Achsen haben müßten,die statt­ dessen bei der vorliegenden Anordnung in der Maschine sind,
• b. man hat die Möglichkeit, Endeffektoren herzustellen, die, Werkzeuge mit verschiedenen Mittenabständen haben, ohne daß Positionierprobleme entstehen,
• c. man hat zwei numerisch gesteuerte Bewegungen zur Verfügung, anstelle der on-off, pneumatischen oder hydraulischen Bewe­ gungen der bekannten Maschinen,
• d. man hat einen programmierbaren Arbeitsvorschub, wobei alle diese Merkmale optimale technologische Arbeitsbe­ dingungen darstellen.

An dem Flansch 25 ist in Kupplung mit den Bewegungen der Achse A und unabhängig von den Bewegungen der Achsen V und W der Träger 35 einer Preßvorrichtung befestigt (Fig. 4). Diese Preßvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem austauschbaren Hebel 36, der bei 37 am Aufbau angelenkt ist und der einen Arm 38 besitzt, der so geformt ist, daß er auf die Bleche drücken kann, die den Durchtritt des Werkzeugs gestatten, während der andere Arm der Wirkung einer Feder und/oder eines Pneumatikzylinders 39 unterworfen ist, der bestrebt ist, dessen Arm im Uhrzeigersinn von Fig. 4 zu verdrehen. Der Hebel 36 wirkt, wenn er entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht wird auf einen Mikrounterbrecher 40, der mit den Vorrichtungen verbunden ist, welche alle Be­ wegungen der Maschine steuern. Die Verstellbewegungen der Maschine entlang den Achsen V und W werden mit Hilfe eines Paares von Auflösern bekannter Art gesteuert.

Für die Benutzung werden zuerst die Endeffektoren eingestellt, die unter den im Handel erhältlichen Endeffektroren frei gewählt werden können und die auf den entsprechenden Supporten oder Trägern montiert werden, die mit Standardkupplungen für die Verbindung mit der Platte oder dem Wagen 27 ausgerüstet sind. Die Träger der Endeffektoren enthalten jeweils eine oder mehrere verstellbare Platten, an denen der Endeffektor befestigt wird; die Platte wird vorgeschoben oder zurückge­ zogen entlang dem Support mit Hilfe von pneumatischen Systemen, bis jeder Endeffektor eine feststehende Anschlagplatte er­ reicht, die mit dem Support festverbunden ist. Diese Träger der Endeffektoren sind, wie bereits gesagt, mit Kupplungs­ anschlüssen versehen, die ihre Schnellkupplung mit der Platte 27 ermöglichen, ohne daß ein Eingriff von Hand erforderlich ist. Diese Systeme werden wie die pneumatischen Vorrichtungen, welche jeden Endeffektor über seinen Träger vorschieben, nicht in Einzelheiten beschrieben, da sie bekannter Art sind.

Es ist jedoch festzustellen, daß die besondere L-förmige Ge­ stalt des Arbeitskopfes es ermöglicht, daß die Einheit nicht mit einem Endeffektor besonderer Art ausgerüstet werden muß, jede Art und vor allem auch jede Größe und Länge kann verwen­ det werden, ohne daß das Endergebnis beeinflußt wird.

In der Tat ist es möglich, alle Endeffektoren so zu montieren, daß die Spitze des Werkzeuges gleichweit vom Schwenkpunkt ("Pivot Point") entfernt ist. Dies wäre nicht möglich mit den Schwenkköpfen ("Twisthead") bekannter Art, bei denen der Endeffektor im Innern einer Gabel montiert ist, weswegen es, um die gewünschte Präzision einzuhalten, notwendiger­ weise erforderlich ist, die hinteren Abmessungen zu begrenzen.

Die Tatsache, daß man alle Werkzeuge in Linie ausgerichtet montieren kann, der Art, daß die Spitze, wenn die Werkzeuge in Achse mit dem Werkstück gebracht werden, gleichweit ent­ fernt sind vom Schwenkpunkt, bedeutet, daß dieselbe Posi­ tionierpräzision mit allen Werkzeugen unabhängig von deren Abmessungen erreicht werden kann.

In der Praxis ist es möglich, Endeffektoren beliebiger Ab­ messungen unabhängig von ihrer Länge zu verwenden, wenn man sie in Abhängigkeit von ihrer geeigneten Länge voreinstellt, und wenn man das Hinterende des Werkzeugs längs des Arms bringt.

Sobald der Support für die Endeffektoren vorbereitet worden ist, ist die Maschine in der Lage automatisch zu arbeiten, wobei der Arbeitskopf dem Support gegenüber zu liegen gebracht wird, um automatisch mit diesem gekoppelt zu werden, und dann in Achse und rechtwinkelig zum Arbeitspunkt gebracht wird.

Die Maschine wird so positioniert, daß der Teil 38 der Preß­ vorrichtung gegen das zu montierende Paneel angelegt wird, wobei die Vorschubbewegung fortgesetzt wird bis der Hebel 36 entgegen der von der Feder 39 ausgeübten Kraft auf den Mikro­ unterbrecher 40 wirkt. Wenn es notwendig ist, kann eine geeignete Anschlagplatte mit Bezug auf die an der entgegen­ gesetzten Seite des Paneels ausgeführten Arbeitsoperationen an der anderen Seite vorgesehen werden, oder es kann zweck­ mäßig sein, eine ähnliche Maschine vorzusehen, die mit einem oder mit mehreren Vielfach-Endeffektoren (Multi Task End Effectors) ausgerüstet ist, für die synchronisierte Ausführung von zu den vorhergegangenen Arbeitsgängen komple­ mentären Arbeitsoperationen. (In der Alternative, können die komplementären Arbeitsoperationen in halbautomatischer Weise unter Zuhilfenahme eines mit herkömmlichen Werkzeugen ver­ sehenen Operators ausgeführt werden.) Wenn der Träger für den Endeffektor angekoppelt worden ist, schieben die Steuer- bzw. Antriebsvorrichtung der Maschine den ersten Effektor pneumatisch vor bis er gegen die feststehende Anschlagplatte seines Trägers oder Supports anliegt; die Platte 53 läuft dann entlang der Achse W vor, wobei sie die gewünschte Auf­ gabe erfüllt und die Bewegungen des Endeffektors durch CNC mit der gewünschten Präzision steuert. Am Ende dieses ersten Stadiums geht der Endeffektor zurück, woraufhin die Maschine den Motor 31 betätigt, um die Transaktionsbewegung des Schlit­ tens 27 entlang der Achse V zu kontrollieren und zu steuern, bis der zweite Endeffektor auf der Senkrechten zum Werkstück gebracht worden ist; der Effektor wird dann gegen die fest­ stehende Achse geschoben.

Sodann wird der Motor 55 in Gang gesetzt; mit Hilfe der Schraube 25 wird der Wagen 53 entlang der Achse W vorgescho­ ben, um die zweite Arbeit am Paneel durchzuführen usw.

Am Ende dieser gesamten Reihe von auf das Paneel mit dem Vielfach-Endeffektor ausgeführten Arbeitsoperationenen, der für eine bestimmte Art von Befestigungselementen ausgebildet ist, bewegt sich die Maschine zurück, um diesen Effektor auf dem Träger für die Endeffektoren abzulegen und einen anderen aufzunehmen, der für eine andere Art von Befestigungselementen geeignet ist und der automatisch an der Platte und dem Wagen 27 angekuppelt wird, wobei er mit Hilfe von hydraulischen Bolzen 33 festgelegt wird.

Da die Platte mit Schnellkupplungsvorrichtungen für einen Support ausgerüstet ist, an dem einer oder mehrere Endeffek­ toren mit entsprechenden Werkzeugen angebracht sind, kann das Werkzeug, sobald der Arbeitskopf in Achse mit dem zu bearbeitenden Punkt gebracht worden ist, vorgeschoben werden, indem man die Platte entlang der Achse W bewegt; wenn das Werkzeug wieder zurückgeht, kann die Platte entlang der Achse V bewegt werden, um das zweite Werkzeug rechtwinkelig zu dem bearbeitenden Punkt zu bringen, und so fort bis die gesamte Reihe von gewünschten Arbeitsoperationen an diesem Punkt durchgeführt worden ist, ohne daß man die Hauptachsen (X, Y, Z, A und C) der Maschine bewegt.

Um zu einer anderen Bearbeitungsart zu wechseln, ist es aus­ reichend, wenn man die Platte durch eine andere ersetzt, die die notwendigen Endeffektoren trägt; jeder Arbeitsgang kann automatisch von der Maschine ausgeführt werden.

Jeder Support mit einem oder mit mehreren Endeffektoren wird demzufolge als "Vielfach" (Multi-Task) definiert, weil er in der Lage ist, eine ganze logische Reihe von Arbeitsoperationen auszuführen, die geeignet ist, eine Reihe von Befestigungs­ elementen endgültig einzusetzen und anzubringen.

Es ist auf diese Weise möglich, die notwendigen Vielfach-Auf­ gaben-Endeffektoren, immer automatisch, aufzunehmen und sie zu bewegen, um die gewünschten Arbeiten auszuführen. Die Tatsache, daß man eine Platte mit mehreren Endeffektoren vorsieht, gestattet es, daß man, sobald die Maschine posi­ tioniert worden ist, den Zyklus von vorgesehenen Operationen ausführt, ohne daß man die Hauptachsen verstellt, mit offen­ sichtlichem Vorteil sowohl hinsichtlich des Zeitaufwandes als auch der Präzision.

Die L-Form des Arbeitskopfes 4 hat sich als besonders vorteil­ haft erwiesen, da sie es gestattet, die Mehrzahl der im Handel üblichen Werkzeuge zu benutzen, einschließlich derjenigen, die auch von Hand benutzt werden, wobei diese Werkzeuge beliebige Abmessungen und Form haben können.

Darüber hinaus ist die Werkzeuglänge bedeutungslos da die Werkzeuge von einer Seite des Arbeitskopfes ohne irgendwelche Hindernisse angebracht werden; dies bedeutet, daß sie alle so positioniert werden können, daß sie denselben Drehpunkt haben, der so nahe wie möglich zum Paneel liegt, woraus sich wenige Abweichungen von der gewünschten Position ergeben.

Claims (13)

1. Selbsttätige Werkzeugmaschine mit einer Anzahl von Freiheitsgraden, dadurch gekennzeichnet, daß sie unterhalb oder talabwärts eines Paares von Drehachsen (rotationalen Achsen) zwei oder mehr kartesische Achsen besitzt.

2. Selbsttätige Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile enthält:

• a. einen entlang einem Satz von drei kartesischen Achsen beweglichen Support und
• b. einen an dem Support angebrachten Arbeitskopf mit zwei Freiheitsgraden um einen Paar von Drehachsen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er Mittel zum selbsttätigen Wechsel (Auswechseln) der Endeffektoren besitzt.

3. Selbsttätige Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile enthält:

• a. einen entlang einem Satz von drei kartesischen Achsen beweglichen Support und
• b. einen an dem Support angebrachten Arbeitskopf mit mindestens zwei Freiheitsgraden um dieselbe Anzahl von Drehachsen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er mindestens zwei kartesi­ sche Achsen talabwärts der vorgenannten Drehachsen besitzt.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß an dem Arbeitskopf eine Trägerplatte vorgesehen ist, die mit Systemen zum Steuern seiner Bewegungen entlang den beiden kartesischen Achsen ausgerüstet und mit Kupplungen versehen ist, die zum Anbringen von einem oder mehreren Endeffektoren dienen.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Endeffektoren gegenüber ihrem Support so beweg­ lich sind, daß sie zwischen einer zurückgezogenen Lage, in welcher die Werkzeuge sich innerhalb der Kontur des Supports befinden, und einer Arbeitsstellung beweglich sind, in der jeder Endeffektor soweit vorgeschoben ist, daß er gegen eine mit dem Support verbundene Anschlagplatte anschlägt, wobei die Endeffektoren so angeordnet sind, daß in der Arbeits­ stellung die Spitze jedes Werkzeuges vom Schwenkpunkt des Arbeitskopfes gleichweit entfernt ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskopf L-förmig ausgebildet ist.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 und 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ebene der mit Kupplungen für die End­ effektoren versehenen Trägerplatte in Linie mit oder außerhalb der Kontur des Arbeitskopfes liegt, um auf diese Weise das Anbringen von Werkzeugen beliebiger Länge zu ermöglichen.

8. Zum Zusammenbau verschiedener Baugefüge oder Einheiten dienende Vorrichtung, die ein Paar von gemäß den vorhergehenden Ansprüchen ausgebildeten Werkzeugmaschinen enthält, von dene die eine Werkzeugmaschine mit Greif- und Klemmvorrichtungen zum Befestigen bzw. Fixieren der zusammenzubauenden Baugefüge oder Einheiten und die andere mit einer Trägerplatte für einen Endeffektor oder mehreren Endeffektoren versehen ist.

9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Trägerplatte für die Endeffektoren fest verbundene Druckvorrichtung zum Zu­ sammenpressen der zusammenzubauenden Baugefüge oder Einheiten vorgesehen ist, die aus einem an einem Ende mit einer Bohrung für den Durchtritt des Werkzeugs versehenen Hebel besteht, der unter der Einwirkung einer sein Ende gegen die zusammen­ zubauenden Baugefüge oder Einheiten drückenden Preßvorrichtung steht, wobei ein Sensor vorgesehen ist, der zum Erfühlen bzw. Detektieren der Drehbewegungen des Hebels und zum Beein­ flussen der die Bewegungen der Trägerplatte entlang den zu­ einander rechtwinkeligen Achsen steuernden Vorrichtung in Abhängigkeit hiervon dient.

10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Systemen bzw. Mitteln versehen ist, die es gestatten, eine Folge von Arbeits­ gängen mit verschiedenen Werkzeugen ohne Verstellung der Hauptachse der Maschine vorzunehmen.

11. Selbsttätige Werkzeugmaschine, die einen entlang eines Satzes von drei kartesischen Achsen beweglichen Support und einen an dem Support angebrachten Arbeitskopf mit einer Anzahl von Freiheitsgraden um dieselbe Anzahl von Drehachsen herum enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskopf mit einer Platte versehen ist, die mit Kupplungen für die Herstellung der Verbindung mit einem Support für einen oder mehrere Endeffektoren versehen ist, wobei Mittel vorgesehen sind, die dazu dienen, die Endeffektoren alternierend mit dem zu bearbeitenden Punkt in Achse zu bringen, ohne daß die Hauptachsen der Maschine bewegt werden.

12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mit Systemen bzw. Mitteln versehen ist, die dazu dienen, die Bewegungen der Platte entlang einem Paar von zueinander rechtwinkeligen Achsen zu steuern, wobei die Achsen der Endeffektoren mit einer der Bewegungsachsen der Platte ausgerichtet sind.

13. Werkzeugmaschine, die einen entlang einem Satz von drei kartesischen Achsen beweglichen Support und einen an dem Support angebrachten Arbeitskopf mit einer Anzahl von Freiheitsgraden um dieselbe Anzahl von Drehachsen herum ent­ hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskopf mit Schnell­ kupplungsvorrichtungen zum schnellen Ankoppeln des Supports für einen Endeffektor oder mehrere solcher Endeffektoren und mit Mitteln bzw. Systemen versehen ist, die dazu bestimmt sind, den Support entlang einem Paar von kartesischen Achsen zu bewegen.