申请/专利权人：马丁·齐默尔;京特·齐默尔

申请日：2017-12-31

公开（公告）日：2022-09-20

公开（公告）号：CN110234477B

主分类号：B27C3/04

分类号：B27C3/04;B27C9/04;B25J11/00;B23B39/16;H02K5/20

优先权：["20161231 DE DE102016015583.3","20171230 DE DE102017012076.5"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.09.20#授权;2019.10.15#实质审查的生效;2019.09.13#公开

摘要：本发明涉及一种多功能单元8，其由多个安装在基体20中的、由至少一个中央的驱动器30驱动的工具51‑58,71组成，其中，所述工具在基体中或者处于移入的停放位置75，或者处于移出的工作位置76。在此，工具表现为用于分离的和接合的制造方法的不同类型。每种工具类型中存在一个或多个工具。多个工具能够‑机械地或软件技术地组成一组地‑同时进入工作位置。基体具有基体本身的适配器101，通过该适配器支撑多功能单元的惯性力，并且通过该适配器能够至少传递能量和数据通信。借助本发明开发了一种用于分离的和或接合的加工和或处理的多功能单元8，其能够在六个自由度中运动，从而以不同的工具加工板状和或片状的工件。

主权项：1.多功能单元，其由多个安装在基体20中的、能够移动的工具组成，该工具具有至少一个中央的驱动器，-其中，所述工具在基体中或者处于移入的停放位置75，或者处于移出的工作位置76，-其中，工具表现为用于分离的和接合的制造方法的不同类型50,70，-其中，每种工具类型50,70中存在一个或多个工具，-其中，多个工具能够-机械地或软件技术地组成一组地-同时进入工作位置76，并且-其中，基体20具有位于工具接口系统100的基体侧的适配器101，多功能单元的惯性力通过该适配器得到支撑，并且通过该适配器能够至少传递能量和数据通信，-其中，所述多功能单元作为压紧装置具有至少一个能够相对于工具面21法向地移出和移入的压力条72，所述压力条平行于工件运输方向延伸。

全文数据：多功能单元技术领域本发明涉及一种多功能单元，其由多个安装在基体中的、借助至少一个中央的驱动器驱动的工具组成，其中，工具在基体中或者处于移入的停放位置，或者处于移出的工作位置。背景技术由DE10259285A1已知一种此类模块化心轴设备，借助其能够加工板状工件。在设备的壳体内彼此平行地布置多个同类的心轴。各个心轴在壳体中能够轴向地移出和移入地支承。发明内容本发明所基于的技术问题在于，针对简单的工具更换开发一种受驱动的多功能单元，其用于分离的和或接合的加工和或处理，多功能单元能够在3维空间中自由运动，从而以不同的工具加工板状和或片状的工件。此问题借助独立权利要求的特征解决。在此，提出了不同类型的用于分离的和接合的制造方法的工具。每种工具类型中存在一个或多个工具。多个工具能够-机械地或软件技术地组成一组地-同时进入工作位置。基体具有基体本身的适配器，通过该适配器支撑多功能单元的惯性力，并且通过该适配器能够至少传递能量和数据通信。作为接合的工具，除了压紧装置、压力戳和压力条以外，也可在多功能单元内集成可移出的夹具。后者可例如将木销压入工件相应的孔内。多功能单元为此借助一个或多个夹具在特定的转移位置容纳一个或多个木销。附图说明本发明的其他细节由从属权利要求及下文中对至少一个示意性示出的实施形式的说明给出。图1：加工站由前方的透视图；图2：多功能单元工具面的透视图；图3：对图2工具面的俯视图；图4：图2中传动链的剖视图；图5：接口未耦合的多功能单元的透视性俯视图；图6：接口未耦合的多功能单元的透视性底视图；图7：多功能单元根据图8在驱动马达高度处的剖视图；图8：具有长的压力条的多功能单元的透视图；具体实施方式图1示出了用于加工板状和或片状工件的加工站。其中，加工站具有直线地长形延伸的机床，其上构造有工件支撑栅。围绕工件支撑栅布置工件运输系统。后者由两个平行的轨道组成，轨道分别在末端侧在转车台之前终结。可能成组的-自行驶的工件车在位于工件支撑栅前方的轨道上运动，该工件车沿着工件支撑栅运输工件。工件支撑栅用于放置板状或片状的工件，其例如由非金属材料制成，如木头、压制板、石膏纸板、纤维水泥或类似材料。没有较高金属含量的复合材料也属于此材料。在工件支撑栅对面并且在工件的那侧设置例如两个操作设备，其分别承载并引导多功能单元。操作设备在此例如为具有所谓的RRR运动学的关节机器人。每个多功能单元具有多个同类的和或不同的工具，借助该工具能够在相应的工件9中加工孔、缺口、槽和类似结构。为此，将加工步骤所需的工具，例如一组四个的钻头，气动地从多功能单元8中移出、锁定并转动。现在，在钻头转动的同时将多功能单元定位在工件前方预先选择的位置，并从那开始直线地借助操作设备7向着工件9移动，从而制造所需的孔列。在钻孔过程后段，多功能单元被拉回。同时，活动的钻头在将其转动运动停止的条件下再次移入。多功能单元可以在加工空间内的所有六个自由度内任意运动。图2和3由外部示出了多功能单元。多功能单元8具有基体20，其基本上具有长形延伸的长方体的形状，该长方体具有两个长的平行的侧壁以及两个明显更小的端面。侧壁和端面包围正面，该正面构成所谓的承载工具的工具面21。在多功能单元8的背面上具有例如平行于工具面的适配器面22。在基体20的中间区域内在盖子28下方具有电驱动马达，例如伺服马达。根据图3，左侧的端面具有垂直的凹槽，而右侧的端面区域式地缩回。在凹槽中以及在缩回的区域内分别设置垂直块41。凹槽和缩回区域的相应深度等于垂直块41的高度。可能具有冷却系统46-47的伺服马达30安装在基体20中，使得其驱动轴35指向下方。在基体20的下方区域内，设置在伺服马达30的驱动轴35上的主驱动轮32与传动机构啮合，该传动机构由多个正齿轮32-36组成，参见图4和7。图4示出了穿过基体20或平行于适配器面22的传动链的剖视图。驱动轮32与三个更大的分配轮33啮合，该分配轮通过其他的分配轮33与更多数量的输出轮36传动技术地相连。该输出轮36的中线在实施例中彼此相距32mm,并且该输出轮属于可气动移出的心轴或顶尖套筒61。图7示出了多功能单元的横截面，其中示出了驱动马达30的纵截面。驱动马达30、例如伺服马达具有定子44，其由液冷的冷却壳体43包围。冷却壳体43为管状的冷却外壳46，其以其内壁密封地贴靠在定子44的外壁45上。为此，冷却外壳46在前部和后部区域中分别具有两个环绕凹槽48，其中设置有密封环49。在前部与后部区域之间，在冷却外壳46内加工有螺旋状盘绕的凹槽47。在该实施例中，凹槽横截面具有6mm的深度和12mm的宽度。向内开放的凹槽47通过定子44的外壁45构成封闭的、可流经的通道，从而产生换热器。在凹槽47的一个末端内通过基体20引入流动的冷却剂，例如水-乙二醇-混合物，从而在凹槽47的另一末端处再次通过基体20引出。围绕引入和引出位置又布置有密封件。换热器产生的冷却功率约为每驱动马达301kW。该换热器通常与设置在基体20内的循环泵一同置于一个冷却循环中。在必要时在冷却循环内额外地集成有主动冷却装置。参见图7，每个顶尖套筒61在工具面21的区域内以承载工具容纳部62的心轴结束，从而在那容纳例如作为工具的相应钻头或铣刀。心轴的至少一部分具有例如60mm的移出行程。可移出的工具在其原始位置位于下沉的停放位置75中，参见图2。为了加工工件9，其从那开始单独地或者成组地移出到工作位置76。无论在停放位置还是工作位置75,76，所有齿轮32-36都永远保持啮合。在基体内部中，所有齿轮32-36置于一个平面内。在此，每个齿轮都位于基体的柱状空隙内，其例如比布置在那的齿轮32-36的相应齿顶圆直径大1至2mm。由此，围绕齿轮构成狭窄的间隙空间38。同时，齿轮的端面相对于基体分别仅具有每侧0.2-0.4mm的距离。在基体中，多个能够由外部触及的润滑剂输入位置汇入关联的间隙空间38中。通过该润滑剂输入位置为间隙空间38部分地填充润滑脂。在运行期间，润滑剂借助齿轮32-36持续地沿着传动链输送。根据图2和3，在工具面21上沿着后部的侧壁例如放置16个具有可移出的心轴的顶尖套筒61。每个心轴承载例如一个钻头52。钻头交替地为左旋和右旋的。在根据图2的实施例中，在中间区域内，四个钻头在软件技术方面组成一组。其在此例如显示为移出的。在相对的侧壁的区域内，示出了八个一组的装载有麻花钻头52的顶尖套筒。所有之前所述的麻花钻头52都垂直于工具面21。在八个一组的麻花钻头与后部的端面之间示出了锯盘58，其用于制造Clamex连接器的缺口。在八个一组的麻花钻头与该行16个的顶尖套筒61之间布置可移出的单弯角头63，其支承大的锯盘54，锯盘的盘面平行于长的侧壁。在盖子28与前方的端面23之间，双弯角头65下沉地置于基体20内，其在一侧承载锯盘57，并且在两侧分别承载一个麻花钻头。锯盘和麻花钻头的转轴平行于工具面21并且平行于长的侧壁25延伸。在盖子28与前方的长的侧壁25之间布置两个小的、平行地彼此前后放置的双弯角头66。两个双弯角头66都位于工作位置76。每个双弯角头66的两侧分别承载一个麻花钻头，该麻花钻头同样平行于工具面21以及长的侧壁25。在前方的侧壁25与前方的端面23之间的角上放置两个另外的、彼此前后设置的双弯角头66。但其位于停放位置75。在双弯角头65与前方的端面23之间沉入工具面21内地放置接合的工具70。其为可气动移出的压力戳71，借助其-例如在钻孔过程中-将板状的工件9压抵工件支撑栅10或者其他支撑设备。在不损伤相应工件9的条件下进行力配合的挤压以及接着的拆卸。在图8中，除了压力戳71以外还可见多个压力条72。用作压紧装置的压力条72例如为长的条，其可移入和移出地在多功能单元中支承并引导。该压力条72、例如形状刚性的、加筋的并重量优化的梁用作可滑动的压紧装置。其在相应工件9应加工凹槽、凹痕或其他长的、纵向延伸位于工件运输方向上的缺口时使用。该缺口通过在位置固定地定位的多功能单元与位置固定的工件支撑栅10之间-例如在锯盘54转动的情况下-借助工件车6沿着工件运输方向将工件9拉过而产生。现在，为了-在锯或铣的过程期间-避免工件9从工件支撑栅10上抬起，将在此例如布置在锯盘54两侧的压力条72向着工件支撑栅10的方向气动地移出。为此，压力条72平行于工件运输方向地定向。此外，其在该实施例中指向多功能单元的最大纵向延伸的方向。为了能够低摩擦且无损伤地沿着工件9滑动，压力条72设计有相应的滑动覆面73，参见图7和8。前方的、支承在大的侧壁上的压力条72固定在两个导轨77上，该导轨由下方垂直地贴靠在压力条上。每个导轨77都在至少一个布置在基体20上的滚珠循环套78中引导。平行于滚珠循环套78的引导方向，在基体20上布置两个气动气缸79。该气缸的活塞杆铰接在压力条72上。压力条72在需要时受控地移出。在锯加工或铣加工结束之后，其再次移回到其停放位置。与切削的和或接合的工具无关地，在基体20上也可设置1-D的或3-D的多坐标探测器或类似的。能够从基体中例如移出或翻出的探测器用于多功能单元相对于工件支撑栅或机床的对准。为此，在工件支撑栅或机床上设置相应的参考几何图形，探测器能够移向其以进行测量工作。在基体中或基体上布置电子水平仪，并在需要时也布置加速度传感器，从而能够与负责操作设备及其承载的多功能单元的控制装置的控制数据无关地、冗余地控制在三维空间中的位置。图5和6示出了一种工具接口系统，其具有基体侧的适配器101、所谓的工具法兰，以及相对适配器121、所谓的机器人法兰，其例如固定在操作设备7上。适配器101具有拧紧在基体的适配器面22上的法兰板102。在法兰板102上成型法兰环104。定心中心孔103通过法兰板与法兰环的组合延伸。该孔的内壁承载止动环形凹槽105。在法兰环104外部，法兰板102承载两个彼此远离的定心套筒。在法兰环104的自由端面内-等距分布地-设置六个截锥壳形的止转缺口111。与适配器101互补的相对件为布置在操作设备7上的相对适配器121。根据图5，其法兰板122的背面具有定心中心盘123，通过其将相对适配器在操作设备上定心。在其朝向适配器101的一侧，参见图6，在法兰板上突起有大的柱状法兰栓124，其在底部区域内由柱状的定心中心盘123包围。法兰栓124在其周向承载例如六个可移动的锁定销126，其径向伸出。锁定销126能够例如气动地移到法兰栓124内。锁定销126的锁定在法兰栓内例如借助气压和或借助弹簧力进行。为了能够在开动时在机器人法兰上预定心工具法兰，在法兰板122上-在外部边缘的区域内-额外地设置两个定心销127。在相对于定心销缩回的定心中心盘123的自由端面上例如设置六个锥形的止转栓131。该止转栓相对于定心销偏置地布置。在将适配器对接到相对适配器上时，首先将定心销127接合或预定心到定心套筒106的定心孔107中。几乎同时，法兰栓124侵入定心中心孔103中。在此，锁定销126锁止在适配器的止动环形凹槽105中，从而将多功能单元相对于相应操作设备7的最后一个成员拉住并锁定。此外，在对接时，锥形的止转栓131侵入止转缺口111中。后者防止适配器相对于相对适配器旋转。止转栓在其数量及其横截面方面如此设计，使其能够支撑-围绕工具接口的中线出现的-大的负载力矩。每个法兰101,121都具有例如六个位于外部的缺口115,135，其中分别可布置一个传递模块141-146。每两个在工具接口系统100内部彼此相对的传递模块141,142；145,146构成可彼此插入的传递模块对。在图5中位于前方的传递模块141,142在其相互对应的端面上具有两个彼此并列的19极插拔连接器。工具侧的传递模块142承载例如插头，而机器人侧的传递模块141具有相应的插座。每个法兰101,121的两个另外的传递模块分别具有六个用于压力空气传递的通道。适配器101在适配器面22的对面具有适配面积，其明显小于适配器面22的总面积。适配面积的大小等于适配器面22总面积的百分之20至30。根据图1，位于右侧的操作设备7的工具接口系统100具有间隔法兰137，其或者位于多功能单元8的适配器面22与适配器101之间，或者位于操作设备7的最后一个成员与相对适配器121之间。间隔法兰137具有长度，该长度例如处于多功能单元高度的数量级。此外，根据图1，在每个操作设备7旁边具有单元保存处15。在单元保存处上可以被操作设备出于维修目的、更换目的或者为了工具替换而自由触及地保存多功能单元。可考虑附图中所示的实施例的结合。附图标记说明1机床2工件运输系统3运输轨道4,5转车台，转换器6工件车7操作设备8多功能单元，承载工具的9工件，板状和或片状的10工件支撑栅11支撑12贴靠板，贴靠条13排刷15单元保存处20基体21工具面22适配器面23端面25侧壁，长的28马达井的盖子30马达，驱动马达，驱动器，伺服马达31传动机构32主驱动轮33分配轮，中间轮3530的驱动轴36输出轮38间隙空间41开关装置，气动的；阀门组42开关装置，电气的4330的壳体，冷却壳体4430的定子45定子外壁，柱状的46冷却外壳47凹槽，螺旋状盘绕的48环绕凹槽49密封环，O形环50工具，分离的；工具类型51钻工具，钻头52用于Clamex连接器的钻头53铣工具54锯工具，锯盘，大的57锯工具，锯盘，小的，水平的；用于Clamex连接器58锯工具，锯盘，小的，垂直的；用于Clamex连接器60工具，接合的；工具类型61顶尖套筒62工具容纳部63单弯角头65双弯角头，大的66双弯角头，小的，两个戳67钻和铣组件69用于锅形铰链固定的组合工具70工具，接合的；工具类型71压力戳，可移出的72压力条73滑动覆面75停放位置，移入76工作位置，移出77导轨78滚珠循环套，导向装置79气缸-活塞-单元，气动气缸100工具接口系统101适配器，基体侧的；工具法兰，可快速更换的接口，法兰102法兰板103定心中心孔104法兰环105止动环形凹槽106定心套筒107定心孔111止转缺口115用于传递模块的缺口121相对适配器，机器人法兰，适配器相对件，可快速更换的接口，法兰122法兰板123定心中心盘124法兰栓125法兰环相对件126锁定销127定心销131止转栓，锥形的135用于传递模块的缺口137间隔法兰141传递模块，用于信号传递的19极的，机器人侧的142传递模块，用于信号传递的19极的，工具侧的145传递模块，用于压力空气传递的六个通道，机器人侧的146传递模块，用于压力空气传递的六个通道，工件侧的

权利要求：1.多功能单元，其由多个安装在基体20中的、能够移动的工具51-58,71组成，该工具具有至少一个中央的驱动器30，-其中，所述工具51-58,71在基体中或者处于移入的停放位置75，或者处于移出的工作位置76，-其中，工具51-58,71表现为用于分离的和接合的制造方法的不同类型50,70，-其中，每种工具类型50,70中存在一个或多个工具51-58,71，-其中，多个工具51-58,71能够-机械地或软件技术地组成一组地-同时进入工作位置76，并且-其中，基体20具有工具接口系统100的基体侧的适配器101，通过该适配器支撑多功能单元的惯性力，并且通过该适配器能够至少传递能量和数据通信。2.根据权利要求1所述的多功能单元，其特征在于，用于分离的制造方法的不同类型50至少为钻工具51,52，铣工具53和或锯工具54,57,58。3.根据权利要求1所述的多功能单元，其特征在于，基体20具有类似于长方体的形状，其中，工具51-58,71布置在基体20的与承载基体的适配器101相对定位的面-工具面21-中。4.根据权利要求1所述的多功能单元，其特征在于，在基体20中安装至少一个驱动马达30，一个或多个传动机构31以及机械的、气动的和或电气的开关装置41,42的至少一部分。5.根据权利要求1所述的多功能单元，其特征在于，所述多功能单元为了接合的制造方法具有至少一个能够从基体20的工具面21移出和移入的压力戳71。6.根据权利要求1所述的多功能单元，其特征在于，所述多功能单元作为压紧装置具有至少一个能够相对于工具面21法向地移出和移入的压力条72，所述压力条平行于工件运输方向延伸。7.根据权利要求1所述的多功能单元，其特征在于，所述适配器101和互补的相对适配器121构成能够快速更换的接口100。8.根据权利要求7所述的多功能单元，其特征在于，在相对适配器121的-背离适配器101的-自由末端上布置间隔法兰137。9.根据权利要求1所述的多功能单元，其特征在于，中央的驱动器30为电动马达，其具有能够液冷的壳体43。10.根据权利要求9所述的多功能单元，其特征在于，能够液冷的所述壳体43由围绕驱动器30的定子44的冷却外壳46组成，其中，所述冷却外壳46具有至少一个螺旋状的、用于引导冷却剂的凹槽47。

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