DD243003A1 - Einrichtung zur funktionskontrolle drehbar gelagerter bauelemente - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist einsetzbar bei automatisch ablaufenden Montageoperationen, z. B. Montage mit Industrierobotern, wobei die Handhabung und/oder die Montageoperation ueberwacht sowie Funktionskontrollen durchgefuehrt werden koennen. Ziel der Erfindung ist, axial und tangential - Drehmomente - angreifende Kraefte zu unterscheiden und definiert aufzunehmen. Das heisst, dass ueber den Havarieschutz hinausgehend auch Funktionskontrollen durchgefuehrt werden koennen. Die Erfindung loest die Aufgabe, eine an sich bekannte, auf axiale Kraefte bzw. Kraftkomponenten reagierende Havarieschutzeinrichtung erfinderisch so zu verbessern, dass der lineare Kraftangriff eindeutig vom tangentialen getrennt und somit unterscheidbar wird, und dass definierte und unterschiedliche Drehmomente aufgenommen werden koennen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem ein Kolben mit einem Flansch fest verbunden, in einem Zylinder drehbar gelagert und keramisch beschichtet ist, dass ein im Flansch angeordneter Mitnehmerstift ueber ein tangential angeordnetes Federnsystem, ueber drehbar gelagerte und voneinander unabhaengigen Kontaktbleche, mit Signalgebern in Wirkverbindung tritt. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung wird vorzugsweise bei Montageoperationen, die mit Industrieroboter ausgeführt werden, eingesetzt. Sie ist geeignet für das Überwachen der Handhabung, der eigentlichen Montageoperation sowie für die Durchführung von Funktionskontrollen drehbar und/oder längsverschiebbarer Bauelemente.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die Lösung komplexer Montageaufgaben, die mittels Industrieroboter gelöst werden sollen, ist es erforderlich, die Kontroll- und ÜberwachungsfunktionenAaufgaben ebenfalls zu automatisieren. Dazu sind in der Patentliteratur eine Reihe von Anwendungsfällen offenbart.

In den Schriften DD-WP 226243, DE-OS 3003990, DE-OS 3004014, DE-OS 3021357, DE-OS 3241132, DE-OS 3333979 werden Überlastsicherungen, die bei Überschreiten einer axialen Maximalkraft bzw. bei Verkanten den Manipulator bzw.

Industrieroboter abschalten, beschrieben.

In DD-WP 143226, DD-WP 207669, DD-WP 209409, DD-WP 212689, DD-WP 216892, DD-WP 222224, DD-WP 225938, DE-OS 2749603 wird die Lageüberwachung mit Null-Lage-Reproduktion beim Überschreiten definierter axialer Kräfte sowie beim Verkanten gegen Federelemente beschrieben.

Bei DE-OS 2556595 wird eine Haltevorrichtung mit elastischer Lagerung des Haltemechanismus beschrieben. Dabei ist das Trägerelement des Greifers über ein axiales und radiales Federnsystem elastisch mit dem Gehäuse verbunden. Bei Überschreiten einer eingestellten, folglich vorgegebenen, Federkraft in axialer Richtung wird ein Signal zum Stillsetzen des Manipulators ausgelöst.

Die Nachteile der offenbarten Lösungen liegen darin, daß erstens nur eine axiale und/oder eine radiale Kraft aufgenommen werden kann, eine Signalauslösung aber nur bei axialem Kraftangriff erfolgt. Zweitens erfolgt keine definierte Aufnahme von Drehmomenten, da das radial angeordnete Federnsystem zwar auch eine verdrehende Auslenkung zuläßt, dies aber nur in Grenzen möglich ist, die durch Spiel zwischen Bohrung und Zapfen — etwa 1 bis 1,5mm — vorgegeben sind. Bohrung und Zapfen wirken folglich als mechanische Anschläge, die keine Sicherungs- bzw. Abschaltfunktion übernehmen können. Eine Signalauslösung bei verdrehendem Kraftangriff—Drehmomentangriff — erfolgt nicht.

Des weiteren ist der Aufwand für das Justieren des radialen Federnsystems sehr groß, da jede Feder einzeln eingestellt—justiert werden muß.

Weiterhin ist es auch nicht möglich zu unterscheiden, aufweiche Art die Änderung des magnetischen Flusses — verdrehen, verschieben oder verkanten — zustande kommt.

Die technischen Ursachen der genannten Nachteile sind folgende.

Da die Dedektoren — Hall-Elemente — axial, d. h. in Richtung der Antriebsstrange, angeordnet sind, nehmen sie auch in erster Linie nur Änderungen des magnetischen Flusses auf, die auf lineares Verschieben bzw. Verkanten—axiale Kraftkomponente— der Trägerplatte gegenüber der oberen Wand des Gehäuses zurückzuführen sind.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist, die Einrichtung so zu gestalten, daß axial und tangential angreifende Kräfte, folglich auch Drehmomente, unterschieden und definiert aufgenommen werden können. Wobei die tangential angreifenden Kräfte — Drehmomente — rechts — wie linksdrehend und von unterschiedlicher Größe sein können. Dadurch wird eine Funktionskontrolle drehbar gelagerter Bauteile, z. B. auf Leichtgängigkeit, über den Havarieschutz eines Industrieroboters hinaus möglich.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Funktionskontrolle drehbar gelagerter Bauelemente, wobei ein federbelastetes und krafteinstellbares Trägerelement-Kolben-, zur Aufnahme axialer Kräfte, längsverschiebbar in einem Gehäuse-Zylinder- angeordnet und die zum Überlastungsschutz, bei zu großem linearen Kraftangriff, mit einer Abschalteinrichtung ausgerüstet ist, erfinderisch so zu verbessern, daß der lineare — axiale— Kraftangriff eindeutig vom tangentialen Kraftangriff getrennt und somit unterscheidbar wird, und daß über den Havarieschutz hinaus definierte und unterschiedliche Drehmomente aufgenommen werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mit dem Kolben ein Flansch fest verbunden ist und der Kolben drehbar in dem als Zylinder ausgebildeten Grundkörper angeordnet ist. Die Führungsfläche des Kolbens ist keramisch beschickt. Weiterhin ist im Grundkörper ein Federnsystem derart angeordnet, daß sich bei Verlängerung der gedachten Achsen der Federn eine Sekante, bezogen auf den Außenzylinder des Grundkörpers ergibt und daß Federn unterschiedlicher Steife c unabhängig voneinander angeordnet und über Steller justierbar sind. Im Flansch ist ein Mitnehmerstift angeordnet, der über Kontaktbleche mit dem Federnsystem in Wirkverbindung steht. Eine vorteilhafte Auslegung ist, daß die Kontaktbleche jeweils in Drehpunkten gelagert sind und mit Signalgebern in Wirkverbindung treten.

Die Vorteile der Lösung liegen im eindeutigen Trennen des Funktionsschrittes „linearer Kraftangriff" vom Funktionsschrift „tangentialer Kraftangriff—Drehmomentangriff". Durch das zweiseitig wirkende Federnsystem wird es möglich, über den ausschließlichen Havarieschutz hinausgehend, auch Drehmomentprüfungen — z. B. Leichtgängigkeit drehbar gelagerter Bauteile/-elemente, rechts- und linksdrehend durchgefahren zu können, die bei automatisch ablaufenden Montageoperationen unumgänglich sind.

Des weiteren wird durch das keramische Beschichten reibungsarmes Gleiten des Kolbens erreicht. Die Leichtgängigkeit der Einrichtung ist damit auch bei horizontaler Arbeitsweise des Greifers/Effektors gewährleistet und die Abmessungen sowie die Eigenmasse der Einrichtung bleiben klein.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: die Darstellung des Funktionsprinzips zur Aufnahme von Drehmomenten; Schnitt B-Baus Fig.2 und Fig. 2: die Seitenansicht der Einrichtung; Schnitt A-A aus Fig. 1.

In Fig.1 ist das, bezogen auf den Wirkungskreis des Mitnehmerstiftes 22, tangential angeordnete Federnsystem, bestehend aus den unterschiedlich dimensionierten Federn 11 und 12, einschließlich der Steller 13 und 14, die um die Drehpunkte 20 und 21 drehbargelagerten Kontaktbleche 15,1 und 15,2, sowie die bei Auslenkung (Drehmomentangriff) wirkenden Signalgeber 16 und 17 und die die Null-Lage meldenden Signalgeber 18 und 19 zu erkennen. Des weiteren ist der im Grundkörper 2 — als Zylinder ausgebildet — drehbar gelagerte Kolben 5 dargestellt.

In Fig. 2 ist die an sich bekannte Einrichtung zur axialen (linearen) Kraftaufnahme mit Kolben 5, dessen Gleitfläche keramisch beschichtet ist, Druckfeder 6, Deckplatte 3 mit Stellschraube 7 und dem axialen Signalgeber 9 mit Kontaktblech 8 dargestellt.

Des weiteren ist die Anordnung des Flansches 4 am drehbar gelagerten Kolben 5, sowie die Anordnung des Mitnehmerstifts 22 im Flansch 4 und der Wirkungseingriff des Mitneh'merstifts 22 im tangential angeordneten Federsystem dargestellt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Die Einrichtung ist über einen Zwischenring 2 und die Deckplatte 3 an einen Industrieroboter bzw. Manipulator angeflanscht. Im Grundkörper 1, der als Zylinder ausgebildet ist, ist ein Kolben 5 axial gegen eine Feder 6 verschiebbar sowiedrehbar angeordnet.

über die in der Deckplatte 3 angeordnete Stellschraube 7 ist die wirkende Federkraft, den erforderlichen Bedingungen entsprechend, einstellbar. Der als Widerlager für den Kolben 5 wirkenden Deckplatte 3 gegenüberliegend, ist ein Flansch 4 fest mit dem axial verschiebbaren und drehbaren Kolben 5 verbunden. Auf dem Flansch 4 ist in Richtung des Grundkörpers 1 ein Kontaktblech 8 sowie ein Mitnehmerstift 22 angeordnet.

Auf der dem Grundkörper 1 abgewandten Seite des Flansches 4 wird ein Greifer—Effektor—angeflanscht.

Zur Aufnahme/Registrierung von Drehmomenten ist seitlich im Grundkörper 1, bezogen auf den Wirkungskreis des Mitnehmerstifts 22 tangential ein Federnsystem, bestehend aus zwei Federn 11 und 12 unterschiedlicher Federsteife c, sowie den dazugehörigen Stellern 13 und 14, angeordnet. Der Mitnehmerstift 22 wirkt bei Angriff eines Drehmoments gleichzeitig auf das Federnsystem sowie auf die, in den außermittig — bezogen auf die Achse des Grundkörpers — angeordneten Drehpunkten 20 und 21, drehbar gelagerten Kontaktbleche 15.1 und 15.2 wiederum wirken bei zu großem Drehmomentangriff bzw. beim überschreiten einer vorgegebenen Prüfgröße (eingestellte Federkraft) auf die Signalgeber 16 und 17, von denen ein Signal bzw. eine Information zum Abschalten des Industrierobototers bzw. zur Registrierung der ermittelten Prüfgröße an die Industrierobotersteuerung gegeben wird. Nach Aufheben des Kraftangriffs wird der Flansch 4 einschließlich Greifer/Effektor sowie die Kontaktbleche 15.1 und 15.2 durch die Federkraft des Federsystems über den. Mitnehmerstift 22 wieder in die Ausgangsstellung — Nullstellung — zurückgeführt. Die Nullstellung wird durch die Signalgeber 18 und 19 an die Industrierobotersteuerung gemeldet.

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Einrichtung zur Funktionskontrolle drehbar gelagerter Bauelemente, wobei ein federbelastetes und krafteinstellbares Trägerelement—Kolben—,zur Aufnahme axialer Kräfte, längsverschiebbar in einem Gehäuse—Zylinder—angeordnet und die zum Überlastschutz, bei zu großem linearen Kraftangriff, mit einer Abschalteinrichtung ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kolben (5) ein Flansch (4) festverbunden und der Kolben (5) drehbar in dem als Zylinder ausgebildeten Grundkörper (1) angeordnet ist.
2. 2. Einrichtung zur Funktionskontrolle nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (10) des Kolbens (5) keramisch beschichtet ist. ·
3. 3. Einrichtung zur Funktionskontrolle nach Pkt. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Grundkörper (Dein Federnsystem derart angeordnet ist, daß sich bei Verlängerung der gedachten Achsen der Federn (11 und 12) eine Sekante, bezogen auf den Außenzylinder des Grundkörpers (1), ergibt und daß Federn (11 und 12) unterschiedlicher Steife c unabhängig voneinander angeordnet und über Steller (13 und 14) justierbar sind.
4. 4. Einrichtung zur Funktionskontrolle nach Pkt. 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Flansch (4) ein Mitnehmerstift (22) angeordnet ist.
5. 5. Einrichtung zur Funktionskontrolle nach Pkt. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerstift (22) über Kontaktbleche (15.1 und 15.2) mit dem Federnsystem (11 und 12) in Wirkverbindung steht.
6. 6. Einrichtung zur Funktionskontrolle nach Pkt. 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbleche (15.1 und 15.2) jeweils in Drehpunkten (20 und 21 !unabhängig voneinander drehbar gelagert sind und mit Signalgebern (16 und 17 sowie 18 und 19) in Wirkverbindung treten.