DE3416435A1 - Coupling device for the automatic coupling and uncoupling of a tool, which can be deposited in a storage magazine inside the working area of an industrial robot in a defined rest position or can be removed therefrom, on the working arm of the robot - Google Patents
Coupling device for the automatic coupling and uncoupling of a tool, which can be deposited in a storage magazine inside the working area of an industrial robot in a defined rest position or can be removed therefrom, on the working arm of the robotInfo
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- DE3416435A1 DE3416435A1 DE19843416435 DE3416435A DE3416435A1 DE 3416435 A1 DE3416435 A1 DE 3416435A1 DE 19843416435 DE19843416435 DE 19843416435 DE 3416435 A DE3416435 A DE 3416435A DE 3416435 A1 DE3416435 A1 DE 3416435A1
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Abstract
Description
Kupplungseinrichtung zum selbsttätigen An- und Coupling device for automatic connection and
Abkuppeln eines in ein Aufbewahrungsmagazin innerhalb des Arbeitsbereichs eines Industrieroboters in definierter Ruhelage ablegbaren bzw. Unhitch one to a storage magazine within the work area of an industrial robot in a defined rest position.
daraus entnehmbaren Werkzeuges an den Arbeitsarm des Roboters Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zum selbsttätigen An- und Abkuppeln eines in ein Aufbewahrungsmagazin innerhalb des Arbeitsbereichs eines Industrieroboters in definierter Ruhelage ablegbaren bzw. daraus entnehmbaren Werkzeugs an den Arbeitsarm des Roboters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der FR-OS 24 11 061 als bekannt hervorgeht. removable tool on the working arm of the robot Die The invention relates to a coupling device for automatic coupling and uncoupling one in a storage magazine within the work area of an industrial robot in a defined rest position depositable or removable tool on the working arm of the robot according to the preamble of claim 1, as for example from the FR-OS 24 11 061 appears as known.
Werkzeuge, wie beispielsweise Schweißzangen zum Punktschweißen, sind für den Fall, daß sie beschädigt werden oder aus sonstigen Gründen auszutauschen sind, und zwar auf möglichst einfache und schnelle Art, an ihrem Träger, hier ein Schweißroboter, ankuppelbar vorzusehen. Nach dem Vorschlag der DE-AS 23 38 617 werden reparaturbedingte Stillstandszeiten dadurch verkürzt, daß der Schweißzangenträger oder die Schweißzange selbst und der Schweißroboter jeweils mit einem von zwei zusammenpassenden Teilen einer Mehrfachkupplungseinrichtung verbunden sind. Durch zentriertes Zusammenführen der Kupplungs- teile werden gleichzeitig mit der mechanischen Kupplung selbsttätig elektrische und fluidische Verbindungen hergestellt, ohne daß mühsam Schlauchleitungen oder elektrische Leitungen miteinander manuell gekoppelt werden müßten.Tools such as welding guns for spot welding are in the event that they are damaged or have to be replaced for any other reason are, in the simplest and fastest way possible, on their wearer here Welding robots, to be provided so that they can be coupled. According to the proposal of DE-AS 23 38 617 will be Repair-related downtimes are shortened by the fact that the welding gun carrier or the welding gun itself and the welding robot each with one of two matching ones Parts of a multiple coupling device are connected. Through centered merging the clutch parts are simultaneously with the mechanical clutch automatically established electrical and fluidic connections without laboriously Hose lines or electrical lines are manually coupled with one another would have to.
Es ist hier jedoch nötig, die mechanische Verbindung mit großem Zeitaufwand manuell durch eine Verschraubung vorzunehmen.However, it is necessary here to establish the mechanical connection with a large expenditure of time to be carried out manually by means of a screw connection.
In der eingangs erwähnten FR-OS 24 11 061 wird eine Kupplungseinrichtung aufgezeigt, mit der es möglich ist, programmgesteuert zwei jeweils korrespondierende Kupplungshälften an einem Schweißroboter und Werkzeug selbsttätig, also ohne manuellen Eingriff, mechanisch miteinander zu kuppeln und auch voneinander abzukuppeln. Eine gleichzeitige Verbindung bzw. Trennung von elektrischen und hydraulischen Ver- bzw. Entsorgungsleitungen erfolgt jedoch nicht. Denn jede Schweißzange wird durch jeweils an ihr verbleibende Leitungen mit Energie und Druckmittel versorgt. Die selbsttätige mechanische An- und Abkopplung von unterschiedlichen Werkzeugen erlaubt es, ein und denselben Roboter bei örtlich unterschiedlichen Gegebenheiten der Lage der Schweißpunkte, beispielsweise an Autokarosserien, durch entsprechend angepaßte angekuppelte Werkzeuge zu verbinden, was in verschiedener Hinsicht vorteilhaft ist. Die mit Kupplungshälften versehenen Werkzeuge sind in Aufbewahrungsmagazinen im Aktionskreis des Roboterarms in definierter Position abgelegt. Zum Ankuppeln eines Schweißwerkzeuges nähert der Roboterarm programmgesteuert seine Kupplungshälfte bis zum Kontakt mit der werkzeugseitigen Kupplungshälfte an. Die korrekte Lageausrichtung erfolgt in der Endphase der Bewegung durch als Indexierungsmittel ausgebildete Zentrierstifte, die in korrespondierende Öffnungen eingreifen. Ist die Annäherung der Kupplungshälften in vorgeschriebener Weise und durch lageabhängige Schalter kontrolliert erfolgt, so wird ein Betätigungsorgan veranlaßt ein Verriegelungsorgan der roboterseitigen Kupplungshälfte parallel zur Teilungsebene zu verschwenken, bis ausgesparte Ausschnitte nach Art eines Bajonettverschlusses hinter den Schraubenköpfen von Schrauben anliegen, die mit der werkzeugseitigen Kupplungshälfte verbunden sind. Durch dem Aufbewahrungsmagazin zugeordnete pneumatische Schrauber werden die am Bajonettverschluß mitwirkenden Schrauben nunmehr für eine formschlüssige Verbindung angezogen. In einem entsprechend umgekehrten Vorgang kann das Werkzeug wieder gelöst und abgelegt werden und gegebenenfalls aus einem anderen Aufbewahrungsmagazin ein neues Werkzeug angekuppelt werden. Nachteilig ist, daß die Schrauben nicht gesichert sind und sich lösen können, insbesondere wenn sie schon zuvor nicht korrekt angezogen waren, was nicht mit letzter Sicherheit kontolliert werden kann, und dadurch die mechanische Verbindung unter Umständen sich lösen kann, was zum Abfallen des Schweißwerkzeugs führen würde. Geschraubte Verbindungen im Zusammenhang mit selbsttätig an-und abkoppelbaren Werkzeugen erscheinen deshalb auch nicht besonders vorteilhaft, da die Ausführung des Schraubvorgangs einerseits komplizierte Betätigungssysteme erfordert, und andererseits störanfällig ist, da die Schraubgewinde nicht immer vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt werden können und dies auch nicht ständig kontrolliert werden kann. Ferner ist der Zeitbedarf, der ja möglichst klein gehalten werden soll, zum Herstellen von Schraubverbindungen relativ groß, und es sind darüber hinaus noch weitere getrennte, zeitlich nacheinander ablaufende Verriegelungsschritte vorzusehen. Dies erhöht den mechanischen und den Zeitaufwand.In the FR-OS 24 11 061 mentioned above, a coupling device shown, with which it is possible to program two corresponding Coupling halves on a welding robot and tool automatically, i.e. without manual ones Intervention to mechanically couple with one another and also uncouple from one another. One simultaneous connection or disconnection of electrical and hydraulic supply or However, there is no disposal line. Because each welding gun is through each on her remaining lines supplied with energy and pressure medium. The automatic mechanical coupling and uncoupling of different tools allows a and the same robot with locally different conditions of the location of the welding points, for example on car bodies by means of appropriately adapted coupled tools to combine what is beneficial in several ways. The ones with coupling halves provided tools are in storage magazines in the action circle of the robot arm stored in a defined position. For coupling a welding tool, the approaches The robot arm programmatically controls its coupling half until it makes contact with the tool-side Coupling half on. The correct orientation takes place in the final phase of the movement by centering pins designed as indexing means, which are inserted into corresponding Engage openings. Is the approach of the coupling halves in prescribed way and controlled by position-dependent switches, then an actuator causes a locking member of the robot-side coupling half parallel to To pivot the division plane until recessed cutouts in the manner of a bayonet lock behind the screw heads of screws that are in contact with the tool-side Coupling halves are connected. Pneumatic ones assigned by the storage magazine Screwdrivers are the screws involved in the bayonet lock now for one positive connection tightened. In a correspondingly reverse process can the tool can be released and put down again and, if necessary, from another A new tool can be coupled to the storage magazine. The disadvantage is that the screws are unsecured and can loosen, especially if they were not properly tightened before, which is not checked with absolute certainty can become, and thereby the mechanical connection can loosen under certain circumstances, which would cause the welding tool to fall off. Screwed connections in Therefore, there appear to be a connection with tools that can be automatically connected and disconnected also not particularly advantageous, since the execution of the screwing process on the one hand Requires complicated actuation systems, and on the other hand is prone to failure because the screw threads are not always protected from damage and contamination and this cannot be constantly monitored. Furthermore, the time required which should be kept as small as possible for manufacturing from Screw connections are relatively large, and there are also other separate, to provide sequential locking steps. This increases the mechanical and the time required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionssicherheit der Kupplungseinrichtung und der Verriegelungsorgane bei einfacher Ausbildung zu erhöhen, und zugleich die Zeitdauer des An- bzw. Abkoppelns von Werkzeugen zu verkürzen.The invention is based on the problem of functional reliability the coupling device and the locking members with simple training increase and at the same time shorten the time it takes to connect and disconnect tools.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das Verriegeln der aneinander angenäherten Kupplungshälften geschieht in einem einzigen Schritt, indem über korrespondierende Keilflächenpaare die Kupplungshälften durch ein zangenartig ausgebildetes Verriegelungsorgan umfaßt und aneinander gepreßt werden.This task is achieved in a generic device by the characterizing features of claim 1 solved. The locking of the approached Coupling halves happens in a single step by using corresponding Wedge surface pairs the coupling halves by a pliers-like locking member embraced and pressed together.
Voraussetzung ist natürlich, daß entsprechende Kupplungshälften am Roboterarm und am Werkzeug sich in vorgesehener lagezentrierter Position und in geringem Abstand zueinander befinden.Durch gegensinnige Keilflächenpaare, die in Randbereichen der Kupplungshälften oder dem Verriegelungsorgan oder an beidem angebracht sein können, wird durch eine Bewegung des Verriegelungsorgans in der Teilungsebene auch eine Kraftkomponente senkrecht zur Teilungsebene erzeugt, die die Kupplungshälften in der Richtung dieser Kraftkomponente aneinander schiebt und unverrückbar aufeinander drückt. Durch die Formgebung der Klemmflächen ist also ein einfacher Verriegelungsmechanismus darstellbar, mit dem in kürzester Zeit selbsttätig die mechanische Kupplung hergestellt wird.The prerequisite is of course that the corresponding coupling halves are on Robot arm and on the tool in the intended position-centered position and in due to opposing pairs of wedge surfaces, which in Edge areas of the coupling halves or the locking member or attached to both can be, is by a movement of the locking member in the parting plane also generates a force component perpendicular to the parting plane, which the coupling halves in the direction of this force component pushes against each other and immovably against each other presses. The shape of the clamping surfaces creates a simple locking mechanism can be shown, with which the mechanical coupling is automatically established in the shortest possible time will.
Vorteilhaft ist auch, daß die Verriegelungseinrichtung samt Betätigungsorgan kleinbauend und die Roboterbewegungen nicht behindernd um die Außenkontur der Kupplungshälften angeschmiegt ist, und außerdem leichtgewichtig ist. Vorteilhaft ist auch, daß bei dieser Ausbildung der Verriegelungseinrichtung, da keine störenden Konstruktionselemente in der Teilungsebene anzubringen sind, die Kupplung auch als Mehrfachsteckkupplung für die elektrischen und hydraulischen Verbindungen ausgebildet sein könnte.It is also advantageous that the locking device together with the actuating member Small in size and not hindering the robot movements around the outer contour of the coupling halves is snugly and is also lightweight. It is also advantageous that at this training of the locking device, since there are no disruptive structural elements are to be attached in the division plane, the coupling also as a multiple plug-in coupling could be designed for the electrical and hydraulic connections.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert; es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schweißroboters beim automatischen Ankoppeln eines auf einem Drehtischmagazin befindlichen Werkzeugs, Fig. 2 eine Ansicht auf die Teilungsebene der roboterseitigen Kupplungshälfte, Fig. 3 einen Schnitt durch die Kupplungshälfte nach Fig. 2 entlang den Schnittlinien III-III, Fig. 4 eine Ansicht auf die Teilungsebene der schweißzangenseitigen Kupplungshälfte.An embodiment of the inventions is shown in the drawings and is explained in more detail below; 1 shows a side view of a Welding robot during the automatic coupling of a magazine located on a turntable Tool, Fig. 2 is a view of the parting plane of the robot-side coupling half, 3 shows a section through the coupling half according to FIG. 2 along the cutting lines III-III, Fig. 4 is a view of the parting plane of the coupling half on the welding tongs.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind für unterschiedliche Schweißarbeiten unterschiedliche an den Arbeitsarm 2 eines Industrieroboters 1 anzukuppelnde Schweißzangen 3 auf einem Drehtischmagazin 4 abgelegt. Von mehreren Schweißzangen 3 sind zur besseren Übersicht nur zwei, und diese jeweils in der Seitenansicht gezeichnet dargestellt. Jede Schweißzange 3 ist auf dem runden Tisch des Drehtischmagazins 4 in eigenen Aufnahmevorrichtungen 7 gehaltert. Durch pneumatische Zylinder 8 betätigbare Spannzangen 10 der Aufnahmevorrichtung 7 sind die Schweißzangen 3 in einer definiert ausgerichteten Lage fixiert. Die Schweißzangen 3 sind radial ausgerichtet, und zwar so,daß die angeflanschten Kupplungshälften 5 der Schweißzangen 3 nach außen zeigen. In dieser Lage können die roboterseitigen Kupplungshälften 6 ungehindert an die Kupplungshälften 5 angenähert werden. Zu den Aufnahmevorrichtungen 7 gehören auch Sensoren, die beispielsweise die Stellung der Spannbacken der Spannzangen 10 und die sonstige korrekte Ausrichtung der Schweißzangen 3 überwachen.In the embodiment of FIG. 1 are for different welding work different welding tongs to be coupled to the working arm 2 of an industrial robot 1 3 stored on a turntable magazine 4. Of several welding guns 3 are for the better Overview only two, and these are each shown drawn in the side view. Each welding gun 3 is on the round table of the turntable magazine 4 in its own Receiving devices 7 supported. 8 collets operated by pneumatic cylinders 10 of the receiving device 7, the welding tongs 3 are aligned in a defined manner Fixed position. The welding tongs 3 are aligned radially, in such a way that the The flanged coupling halves 5 of the welding tongs 3 point outwards. In this In the 2nd position, the coupling halves 6 on the robot side can freely attach to the coupling halves 5 can be approximated. The recording devices 7 also include sensors, for example the position of the jaws of the collets 10 and the other correct alignment of the welding guns 3.
Der Sensor zum Überwachen der Stellung der Spannbacken der Spannzangen 10 befindet sich an einem Ausleger 12 eines im Zentrum des Drehtischmagazins 4 angeordneten Stativs 13. Diese und sonstige Sensoren, auf die nicht weiter eingegangen werden soll, sind mit nicht dargestellten Steuereinrichtungen verbunden, die das An-und Abkoppeln von Schweißzangen 3 an den Roboterarm steuern. In Fig. 1 befindet sich eine Schweißzange 3 in zum Ankuppeln ausgerichteter Position. Die roboter-und schweißzangenseitigen Kupplungshälften 5,6 liegen, durch Zentrierstifte korrekt ausgerichtet,in der Teilungsebene der Kupplungseinrichtung dicht aneinander.The sensor for monitoring the position of the clamping jaws of the collet chucks 10 is located on a boom 12 of one arranged in the center of the turntable magazine 4 Tripod 13. These and other sensors that will not be discussed further are connected to control devices (not shown) that control the on and off Control the uncoupling of welding guns 3 from the robot arm. In Fig. 1 is a welding gun 3 in the aligned position for coupling. The robot and welding gun side Coupling halves 5, 6 are correctly aligned by centering pins in the parting plane the coupling device close to one another.
In dieser Position erfolgt dann das mechanische Aneinanderbinden der Kupplungshälften durch eine mechanische Verriegelung. Dann wird die Schweißzange von den Spannbacken der Spannzangen 10 freigegeben und kann zum Schweißen programmiert mit dem Roboterarm verschwenkt werden.In this position, the mechanical tying of the Coupling halves by a mechanical interlock. Then the welding gun released by the jaws of the collets 10 and can be programmed for welding be pivoted with the robot arm.
In den Figuren 2 bis 4 sind nunmehr Ansichten und Schnitte der Kupplungshälften 5,6 und der damit verbundenen Verriegelungseinrichtung dargestellt, die den besonderen Vorteil der Erfindung ausmacht.Durch sie ist die mechanische Ankopplung bei einfacher Ausbildung der Kupplungseinrichtung in einem einzigen Schritt und in kürzester Zeit möglich. Die roboterseitige Kupplungshälfte 6 ist in Fig. 2 in einer Ansicht auf die Teilungsebene gezeigt.In Figures 2 to 4 are now views and sections of the coupling halves 5,6 and the associated locking device shown, the special The advantage of the invention is that it makes the mechanical coupling easier Formation of the coupling device in a single step and in the shortest possible time possible. The robot-side coupling half 6 is shown in FIG. 2 in a view the plane of division shown.
In Gelenken 15 des Kupplungskörpers 14 sind die Verriegelungsarme 16 angeordnet, die einander auf verschiedenen Seiten des Kupplungskörpers 14 mit plattenartiger Ausdehnung gegenüberliegen. An ihren freien Enden sind die Verriegelungsarme 16 gelenkig mit einem gemeinsamen Arbeitszylinder 17 verbunden. Die Verriegelungsarme 16 und der Arbeitszylinder 17 bilden ein den Kupplungskörper 14 jochartig umgebendes Gelenkviereck.The locking arms are in joints 15 of the coupling body 14 16 arranged, each other on different sides of the coupling body 14 with opposite plate-like expansion. The locking arms are at their free ends 16 articulated to a common working cylinder 17. The locking arms 16 and the working cylinder 17 form a yoke-like surrounding the coupling body 14 Articulated square.
Die Verriegelungsarme 16 bis 17 besitzen, wie dies insbesondere gut aus Fig. 3 hervorgeht, die einen Schnitt durch die Kupplungshälfte 6 entlang der Schnittlinie III-III der Fig. 2 darstellt, in den Bereichen, in denen sie mit Keilflächenpaaren 18 der flanschartigen Randbereiche der Kupplungshälften 5,6 zusammenwirken, einander gegenüberliegende gegensinnige im gleichen Winkel schräg zulaufende Klemmflächen 19. Die Querschnittsform der Verriegelungsarme 16 dort ist U-förmig mit V-förmigem oder trapezförmigem Verlauf der Innenkontur der Schenkel.The locking arms 16-17 have, like this, particularly well from Fig. 3 shows a section through the coupling half 6 along the Section line III-III of Fig. 2 represents, in the areas in which they with wedge surface pairs 18 of the flange-like edge regions of the coupling halves 5, 6 cooperate with one another opposite opposite directions at the same angle obliquely tapering Clamping surfaces 19. The cross-sectional shape of the locking arms 16 there is U-shaped with a V-shaped or trapezoidal course of the inner contour of the legs.
Im Ausführungsbeispiel sind sowohl die Außenflächen der aneinanderliegenden Randbereiche der Kupplungshälfte 5,6 als auch der sie zangenförmig umgreifenden Klemmfläche 19 der Verriegelungsarme 16 keilförmig ausgebildet.In the exemplary embodiment, both the outer surfaces of the adjacent Edge areas of the coupling half 5, 6 as well as that which encompasses them like pliers The clamping surface 19 of the locking arms 16 is wedge-shaped.
Es genügt jedoch entweder nur am Verriegelungsorgan oder an den Kupplungshälften ein Keilflächenpaar vorzusehen und am Gegenstück sonstige geeignete Flächenformen, die die jeweils zusammenwirkenden Flächen gut aufeinander abgleiten lassen. Die Gelenkzapfen der Gelenke 15 sind über die Teilungsebene hinaus verlängert und zugespitzt, so daß sie zugleich als Fixierbolzen 20 zum Zentrieren bei der Annäherung der beiden Kupplungshälften 5,6 dienen können. In Fig 3 ist strichpunktiert um den Fixierbolzen 20 herumliegend die Lage der Aufnahmebuchse der schweißzangenseitigen Kupplungshälfte angedeutet. Es wird auch deutlich, daß die Verriegelungsarme 16 an einem in beiden Kupplungshälften 5,6 abgestützten Fixierbozen 20 symmetrisch gelagert ist,und dadurch eine gute Führung der Verregelungsarme in oder parallel zur Teilungsebene erzielt wird. Im weiteren sind am Kupplungskörper 14 der roboterseitigen Kupplungshälfte 6 und am Kupplungskörper 21 der schweißzangenseitigen Kupplungshälfte 5, wie in den Figuren 2 und 4 erkennbar, Vorkehrungen zur Durchleitung von Druck-und Kühlmittel sowie auch des elektrischen Stroms durch die Teilungsebene getroffen, und zwar derart, daß beim Ankoppeln auch zugleich elektrische und fluidische Leitungen miteinander verbunden werden, bzw.However, it is sufficient either only on the locking member or on the coupling halves to provide a pair of wedge surfaces and other suitable surface shapes on the counterpart, which allow the interacting surfaces to slide smoothly on one another. the The pivot pins of the joints 15 are extended and pointed beyond the parting plane, so that they also act as a fixing bolt 20 for centering when the two approach each other Coupling halves 5,6 can serve. In Fig 3 is dash-dotted around the fixing bolt 20 lying around the position of the receiving socket of the coupling half on the welding gun side indicated. It will also be seen that the locking arms 16 are on one in both Coupling halves 5,6 supported fixing bolts 20 is mounted symmetrically, and thereby a good guidance of the control arms is achieved in or parallel to the parting plane will. In addition, the coupling half on the robot side is on the coupling body 14 6 and on the coupling body 21 of the coupling half 5 on the welding gun side, as in FIG Figures 2 and 4 recognizable, provisions for the passage of pressure and coolant as well as the electric current taken through the plane of division, in such a way, that when coupling also electrical and fluidic at the same time cables connected to each other, or
beim Abkoppeln die fluidischen Leitungen ohne Hydraulikmittelverlust verschlossen werden. Es ist also nicht nötig beim An-bzw. Abkoppeln besondere Betätigungen vorzusehen zum Verbinden dieser Leitungen. Da es deshalb nicht nötig ist an die Schweißzange heranführende Versorgungs- und Entsorgungsleitungen im Raum zu verlegen, wird die Beweglichkeit der Schweißzange nicht durch durchhängende und schwere Kabel behindert. Die Verbindungsstutzen 22 bis 26 sowie 27 bis 31 der beiden Kupplungshälften 6,5 treten daher in der Teilungsebene heraus. Es handelt sich um Selbstschlußsteckkupplungen, die selbsttätig beim Abkoppeln verschlossen werden und beim Ankoppeln geöffnet, und zwar so, daß jeweils eine möglichst geringe Luftmenge in den Hydraulikkreislauf gelangen kann. Außer einer Steckverbindung 32 für den Steuerstrom sind auch Steckverbindungen 33 für die hohen Schweißströme vorgesehen. Um bei den hohen zu übertragenden Schweißströmen große Kontaktflächen zu gewährleisten, sind die Steckerdurchmesser entsprechend groß gewählt und der Kontakt wird durch Kränze mit Köntaktlamellen 34 hergestellt. Um die aus Übergangswiderständen herrührenden Wärmebelastung der Kupplungsteile in Grenzen zu halten, sind um die Steckeröffnungen der entsprechenden Kupplungshälfte Kühlmittelkanäle vorgesehen. Zu- und Ableitungsstutzen 36 bis 45 befinden sich am Umfang der Kupplungshälften 5,6 und laufen parallel zur Teilungsebene von den Kupplungskörpern 14, 21 weg.when uncoupling the fluid lines without loss of hydraulic fluid be locked. So it is not necessary when switching on or off. Uncoupling special activities to be provided for connecting these lines. Since it is therefore not necessary to the Laying supply and disposal lines leading up to the welding gun in the room, The mobility of the welding gun is not caused by sagging and heavy cables with special needs. The connecting pieces 22 to 26 and 27 to 31 of the two coupling halves 6.5 therefore emerge in the plane of division. These are self-closing plug-in couplings, which are automatically closed when uncoupling and opened when coupling, in such a way that the smallest possible amount of air in the hydraulic circuit can get. In addition to a plug connection 32 for the control current, there are also plug connections 33 intended for the high welding currents. To deal with the high welding currents to be transmitted To ensure large contact areas, the connector diameters are appropriate selected large and the contact is made by rings with contact lamellae 34. About the thermal load on the coupling parts resulting from contact resistances To be kept within limits, around the plug openings of the corresponding coupling half Coolant channels provided. Inlet and outlet nozzles 36 to 45 are located on Scope of the coupling halves 5,6 and run parallel to the parting plane of the coupling bodies 14, 21 away.
Der Werkzeugwechsel erfolgt ohne irgendeinen manuellen Eingriff nach einem programmgesteuerten automatischen Ablauf. Das in einem vorausgehenden Arbeitsgang benutzte, am Roboterarm angekoppelte Werkzeug, wird zunächst abgekoppelt und auf dem Drehtischmagazin 4 abgelegt. Das Drehtischmagazin 4 befindet sich in einer programmierten Drehlage, in der das Werkzeug bei einer definierten, vorprogrammierten Roboterarmstellung abgelegt werden kann. Diese Drehlage ist noch vom Ankuppeln des Werkzeugs her erhalten oder wird durch eine entsprechende Steuerung eingestellt. Das Werkzeug wird dann in seiner Aufnahmevorrichtung 7 aufgesetzt und gegebenenfalls durch Zentriereinrichtungen korrekt ausgerichtet und, bei korrekter Lage durch Sensoren freigegeben, die Spannbacken der Spannzange 10 durch den Zylinder 8 betätigt, und dadurch die Schweißzange 3 fixiert. Nunmehr wird das Werkzeug abgekoppelt durch Auseinanderschwenken der Verriegelungsarme 16, bis die Kupplungshälfte 6 senkrecht zur Teilungsebene bewegbar sind. Die Endstellung der Verriegelungsarme 16 wird im übrigen dadurch festgelegt, daß Stütznasen der Verriegelungsarme an einem Kupplungskörper anliegen. Dann fährt der Roboterarm zurück, bis die Zentriermittel freiliegen. Für die Ankopplung eines Werkzeugs für den darauffolgenden Arbeitsgang wird das Drehtischmagazin 4 gedreht, bis sich die Kupplungshälften des Roboters und der vorgesehenen Schweißzange einander gegenüberstehen. Dann bewegt sich der Roboterarm, bis die Kupplungshälften aneinanderliegen oder bis zumindest Sensoren ihre Annäherung zur Betätigung der Verriegelung anzeigen. Bei der Annäherung werden zugleich die Zentriereinrichtungen wirksam. Die mechanische Aneinanderkopplung erfolgt dadurch, daß die freien Enden der Verriegelungsarme aufeinander zu bewegt werden, bis die Verriegelungsarme die Keilflächenpaare der Randbereiche der Kupplungshälften wie Zangen aneinander drücken, so daß sie keine Bewegungsmöglichkeit mehr in senkrechter und paralleler Richtung zur Teilungsebene mehr besitzen.The tool change takes place without any manual Intervention according to a program-controlled automatic sequence. That in a previous one The tool used in the operation and coupled to the robot arm is first uncoupled and deposited on the turntable magazine 4. The turntable magazine 4 is located in a programmed rotational position in which the tool is at a defined, preprogrammed Robot arm position can be stored. This rotational position is still from the coupling of the Tool received or is set by a corresponding control. The tool is then placed in its receiving device 7 and, if necessary correctly aligned by centering devices and, if the position is correct, by sensors released, the jaws of the collet 10 actuated by the cylinder 8, and thereby fixing the welding gun 3. The tool is now uncoupled by Pivoting apart the locking arms 16 until the coupling half 6 is vertical are movable to the parting plane. The end position of the locking arms 16 is in rest determined by the fact that support lugs of the locking arms on a coupling body issue. Then the robot arm moves back until the centering means are exposed. For the coupling of a tool for the subsequent operation becomes the turntable magazine 4 rotated until the coupling halves of the robot and the intended welding gun face each other. Then the robot arm moves until the coupling halves lie against each other or until at least their approach to actuate the sensors Show lock. When approaching, the Centering devices effective. The mechanical coupling takes place in that the free ends the locking arms are moved towards each other until the locking arms the Press the pairs of wedge surfaces of the edge areas of the coupling halves together like pliers, so that they can no longer move in a vertical and parallel direction have more to the division level.
Die korrekte Verriegelung kann beispielsweise dadurch festgestellt werden, daß durch einen REED-Schalter die Lage des metallischen Kolbens im nichtmetallischen Zylinder des Stellglieds angezeigt wird. Zugleich mit der mechanischen Verriegelung erfolgt selbsttätig auch die Herstellung der fluidischen und elektrischen Verbindungen. Sodann wird die Schweißzange aus ihrer Aufnahmevorrichtung 7 durch pneumatisch betätigtes Öffnen der Klemmbacken der Spannzange 10 freigegeben.Nunmehr kann mit dem Roboter der programmierte Schweißvorgang vorgenommen werden. Auf die beschriebene Weise kann in kurzer Zeit beliebig oft ein Werkzeugwechsel vorgenommen werden. Dies erlaubt es, die Form und Ausführung der verwendeten Schweißzangen jeweils den zu schweißenden Teilen anzupassen, also eine flexible Fertigungseinrichtung zu besitzen, sofern dies von den Taktzeiten her sinnvoll ist. Ein derartiger Schweißroboter mit automatischem Werkzeugwechsel kann auch als Reserveroboter angeschafft werden, der die Aufgabe eines jeden in einer Roboterlinie angeordneten typgebundenen Roboters übernehmen kann, wenn ein Roboter ausfallen sollte. Während Reparaturen von Robotern muß so nicht die ganze Fertigungslinie stillstehen, wodurch der Nutzungsgrad der Anlage steigt.The correct locking can thereby be established, for example that the position of the metallic piston in the non-metallic Actuator cylinder is displayed. At the same time with the mechanical locking the fluidic and electrical connections are also made automatically. The welding tongs are then pneumatically operated from their holding device 7 Opening of the clamping jaws of the collet 10 is released. Now you can use the robot the programmed welding process can be carried out. In the manner described a tool change can be carried out as often as required in a short time. This allows it, the shape and design of the welding guns used in each case to be welded Adapt parts, so to have a flexible manufacturing facility, provided that this makes sense in terms of the cycle times. Such a welding robot with automatic Tool change can also be purchased as a reserve robot that does the job of every type-specific robot arranged in a robot line can if a robot should fail. During repairs of robots must do so the entire production line does not come to a standstill, which causes the Degree of utilization the plant rises.
Sehr wichtig ist die Funktionssicherheit der Verriegelung, das heißt die Schweißzangen dürfen sich im Betrieb unter keinen Umständen aus ihrer Verriegelung lösen können. Dies wird durch einen ständig unter Arbeitsdruck stehenden Pneumatikzylinder erreicht.The functional reliability of the lock is very important, that is Under no circumstances may the welding guns come out of their lock during operation to be able to solve. This is achieved by a pneumatic cylinder that is constantly under working pressure achieved.
Noch größere Sicherheit, die auch vom Ausfall des Pneumatiksystems unabhängig macht, bietet ein Zylinder, der eine parallelgeschaltete vorgespannte Zugfeder besitzt. Der Verriegelungshub erfolgt nunmehr durch die parallelgeschaltete Feder. Beim Öffnen muß natürlich zusätzlich die Kraft der vorgespannten Feder überwunden werden.Ferner ist es auch denkbar die freien Enden der Verriegelungsarme 16 nur durch die vorgespannte Zugfeder miteinander zu verbinden. Die Schwenkbetätigung würde dann durch drehtischmagazinfeste Arbeitszylinder erfolgen. Dadurch würde sich Gewicht am Roboterarm einsparen lassen.Even greater security, also from failure of the pneumatic system makes independent, offers a cylinder that is preloaded in parallel Has tension spring. The locking stroke is now carried out by the parallel-connected Feather. When opening, of course, the force of the pretensioned spring must also be overcome Furthermore, it is also conceivable to only use the free ends of the locking arms 16 to be connected to each other by the pre-tensioned tension spring. The swivel actuation would then be done by working cylinders fixed to the turntable magazine. This would turn out to be Save weight on the robot arm.
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| DE19843416435 DE3416435A1 (en) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | Coupling device for the automatic coupling and uncoupling of a tool, which can be deposited in a storage magazine inside the working area of an industrial robot in a defined rest position or can be removed therefrom, on the working arm of the robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843416435 DE3416435A1 (en) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | Coupling device for the automatic coupling and uncoupling of a tool, which can be deposited in a storage magazine inside the working area of an industrial robot in a defined rest position or can be removed therefrom, on the working arm of the robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3416435A1 true DE3416435A1 (en) | 1985-11-14 |
Family
ID=6234910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843416435 Ceased DE3416435A1 (en) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | Coupling device for the automatic coupling and uncoupling of a tool, which can be deposited in a storage magazine inside the working area of an industrial robot in a defined rest position or can be removed therefrom, on the working arm of the robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3416435A1 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1984-05-04 DE DE19843416435 patent/DE3416435A1/en not_active Ceased
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|---|---|---|---|
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