DD253001A1

DD253001A1 - Einrichtung zur verhinderung von werkzeug- oder werkstueckbeschaedigung bei einem bewegungsablauf

Info

Publication number: DD253001A1
Application number: DD29484386A
Authority: DD
Inventors: Rainer Gallien; Raimund Koeppe; Fritz Kullrich
Original assignee: Schkeuditz Masch & Apparate
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1986-10-01
Publication date: 1988-01-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung von Werkzeug- oder Werkstueckbeschaedigungen bei einem Bewegungsablauf fuer den Einsatz an Industrierobotern in der Schweisstechnik bzw. zum Loeten bei der Fertigung von Lamellenwaermeuebertragern. Die erfindungsgemaesse Einrichtung besteht aus einer, in einem Gehaeuse axial und radial federnd zentrierte und zwischen zwei Axialkugellagern gelagerten, mit einem Aufnahmezapfen versehenen Lagerscheibe, welche bei Lageabweichungen durch aeussere Kraefte bewirkt, ueber Kontaktstifte und Schalter ein "NOT-AUS" Signal ausloest und die gesamte Anlage abschaltet. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erindung:

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die bei Überbeanspruchung in jeder radialen Richtung, axialem Druck oder Drehung ein (NOT-AUS) Signal abgibt. Sie ist in Kombination mit einer Werkzeug- oder Werkstückaufnahme₍z. B. in der Robotertechnik oder im allgemeinen Maschinenbau_teinsetzbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits Vorrichtungen für die Aufnahme und den Wechsel von Schweißbrennern bekannt, die gleichzeitig über ein elastisches Verbindungsglied unter Verwendung eines Schalters einer Kollision des Schweißbrenners mit einem Hindernis entgegenwirken oder diese in irgendeiner Weise gesichert werden.

In DE-OS 3311244 findet als Schalter eine hydraulische Anordnung Verwendung, allgemein werden mechanische Schalter verwendet.

Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, bei denen zum Schutz einer Verformung des Schweißwerkzeuges infolge einer Kollision eine Flanschverbindung verwendet wird, bei welcher die Verbindungsschrauben durch Zugfedern ersetzt werden. Ein Schalter im Zentrum des Flansches signalisiert eine Auslenkung der Vorrichtung aus der vorgeschriebenen Lage. Die Fixierung des Flansches erfolgt über spezielle Bohrung-Stift-Verbindungen, die nach dem Prinzip Kugelpfanne den Flansch gegen eine flächige Verschiebung sichern, aber bei äußerer Krafteinwirkung ein Herausspringen ermöglichen.

Bekannt ist eine Vorrichtung, bei die Haftkraft an der Trennstelle nicht unmittelbar durch eine Federkraft, sondern über eine zwischengeschaltete Kulisse mit zentrischer Anordnung, ähnlich einem Druckknopf von Bekleidungsstücken, erzeugt wird.

Der Hauptnachteil der o.g. Lösungen besteht darin, daß bei direkter zentrischer Belastung in Richtung Halter kein Auslösen bzw. keine Signalgabe erfolgt.

Des weiteren kann es durch hohe Werkzeuggewichte zu ungewollten Überempfindlichkeiten in bestimmte Richtung, insbesondere in Richtung der Erdbeschleunigung, kommen und damit zu Fehlreaktionen.

Außerdem neigen die aufgeführten Lösungen infolge des hohen Reibwiderstandes beim Auslösen und beim Wiedereinrichten zum Klemmen und damit zu Störungen.

Bei höheren Belastungen werden hohe Federspannungen notwendig, die dazu führen, daß die Reibkräfte, die bei Kollision zu überwinden sind, erheblich ansteigen. Hierdurch kommt es zu relativen Unempfindlichkeiten unter den genannten Bedingungen.

Durch die bei den gesamten Lösungen verwendeten Paßflächen sind die durch Verschmutzung eintretenden Störungen vor allem beim Halten von Schweißbrennern nicht auszuschließen. Es kommt zu Maßungenauigkeiten und zu erhöhten Reibwerten.

Hier bieten punktförmige Auflager bessere Voraussetzungen. Es ist aber zu erwarten, daß derartige Lagerungen auf Grund der ständig gleichen Position der Teile zueinander einem erhöhten Verschleiß unterliegen, insbesondere dann, wenn höhere Belastungen vorliegen. Hierdurch konnte es zu relativ schnellen Beeinträchtigungen der Maßhaltigkeit kommen.

So ist für die DE-OS 3418720 eine gegenseitige Zentrierung und Abstandshaltung durch Kugeln vorgesehen. Hierdurch ist zwar die Reibung beim Auslenken minimal, ein höherer Verschleiß infolge Punktberührung aber weiterhin gegeben.

In DD-PS 221 960 wird eine Lösung beschrieben, bei der die genaue Distanz über Rollen bewerkstelligt wird. Hierdurch wird der o.g. Verschleiß gemindert, aber nicht abgestellt. Des weiteren nimmt die Gefahr der negativen Beeinflussung durch Schmutz wieder zu.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, welche bei unbeabsichtigter Kollision eines Werkstückes oder Werkzeuges bzw. Werkzeugbruch eine weitergehende Beschädigung des jeweiligen Bearbeitungssystems und Verletzungen des Bedienpersonals verhindert.

Das Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfingung besteht darin, einen Kollisionsschutz zu schaffen, der einer Auslenkung nur geringe Reibkräfte und im Gegensatz dazu einen hohen Anteil an einstellbarer Federkraft entgegensetzt, und bei senkrecht zur Vorschubebene wirkender Druckbelastung reagiert und darüber hinaus hohe Genauigkeit bei geringem Verschleiß liefert.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß in einem Gehäuse eine Lagerscheibe mit Aufnahmezapfen zwischen einem fest mit dem Gehäuse verbundenen Axiallagerronde und Schraubfedern federnd mit dem Gehäuse verbundenem Axialkugellager schwimmend eingespannt ist und durch einen zentrisch angeordneten Kugel-Indexbolzen sowie mehrerer am Umfang der Lagerscheibe unter bestimmter Winkelverteilung angeordneten Kugelindexbolzen zentriert ist und daß auf der Lagerscheibe mehrere am Umfang verteilte Radialnuten mit eben so vielen geeigneten Schaltelementen in Wirkverbindung stehen.

Bei Kollision des am Aufnahmezapfen befestigten Werkzeuges mit einem Hindernis ist eine Auslenkung des nachgiebigen Teiles, dessen Hauptbestandteil die Lagerscheibe ist, als reine Drehbewegung, Kippbewegung und reine Verschiebebewegung in radialer Richtung sowie als Verschiebebewegung der Lagerscheibe in axialer Richtung möglich.

Selbstverständlich wird im Realfall die Ausweichbewegung eine Kombination der o.g. Bewegungskomponenten sein. Der Hauptvorteil liegt darin begründet, daß die schwimmende Lagerung den Anteil der Reibung während des Auslösens erheblich begrenzt, und damit bei großen Lasten hohe Empfindlichkeiten erreicht werden können. Ein weiterer Faktor dafür ist eine lastrichtungsbezogene Einstellung der Einrichtung durch differenzierte Einstellbarkeit der Kugelindexbolzen. Ein weiterer Vorteil besteht in der 100%igen Wiederholgenauigkeit beim selbsttätigen oder manuell unterstützten Zurückstellen nach einer Auslenkung infolge Kollission.

Durch manuelles Verdrehen der Lagerscheibe mit Werkzeug in längeren aber regelmäßigen Zeitabständen um 360° kann die Verschiebung der Lagerstellen abgesichert werden.

Darüber hinaus ist eine minimale selbsttätige Verschiebung infolge jeder Kollission zu erwarten.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel als Kollissionsschutz für einen Lötroboter dargestellt werden. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Die Schnittdarstellung der kompletten Einrichtung.

Der prinzipielle Aufbau der Einrichtung zur Verhinderung von Werkzeug- oder Werkstückbeschädigung bei einem Bewegungsablauf ist aus der Schnittdarstellung Fig. 1 ersichtlich. Alle Bauelemente sind in dem Gehäuse 1 angeordnet, welches planseitig mit dem Deckel 9 verschraubt ist. Im Inneren des Gehäuses 1 ist die Lagerscheibe 2 mit Aufnahmezapfen 15 durch gleichmäßig am Umfang des Gehäuses 1 angeordnete Kugelindexbolzen 7 sowie den zentrisch angeordneten Indexbolzen 10 mit zugehöriger Senkung 12 axial und radial federnd zentriert.

Zwischen der Lagerscheibe 2 und dem Deckel 9 ist das schwimmende Axiallager 5 angeordnet, welches die genaue Lagerebene der Lagerscheibe 2 bestimmt. Zwischen der Lagerscheibe 2 und der auf mehreren Spiralfedern ruhenden Axiallagerronde 3 ist das schwimmende Axiallager 4 angeordnet. Die Spiralfedern sind in entsprechenden Senkungen der Axiallagerronde 3 und dem Gehäuse 1 aufgenommen.

Mehrere Schalter 8 sind in radialen Nuten des Gehäuses 1 befestigt. Die Schaltstifte 11 der Schalter 8 ragen in abgestimmter Lage in die planseitigen, kurzen Radialnuten 6 der Lagerscheibe 2. Die Verkabelung der Schalter 8 ist in der Ringnut 13 des Gehäuses 1 untergebracht und wird aus der Kabeldurchführung des Deckels 14 herausgeführt. Die Arbeitsweise der Einrichtung ist wie folgt:

Bei Einwirkung eines axialen Druckes, radialer Kräfte oder einer Drehbewegung auf den Aufnahmezapfen der Lagerscheibe 2 wird diese aus ihrer zentrischen Lage verschoben. Diese Verschiebung darf nur so groß sein, daß die federnden Kugel-Indexbolzen 7 und 10 bei Entlastung der Lagerscheibe 2 wieder in ihre zugehörige Senkung 12 einrasten können und die Ursprungslage wieder hergestellt ist.

Diese elastische Lageveränderung der Lagerscheibe 2 wird in axialer Richtung durch ihren Abstand zum Boden des Gehäuses 1 und radial durch den Druchmesserunterschied zwischen den Aufnahmezapfen der Lagerscheibe 2 und der Bohrung des Deckels 9 begrenzt. Eine geringe Verschiebung der Lagerscheibe 2 bewirkt durch die damit verbundene Lageveränderung der Radialnuten 6 der Lagerscheibe 2 die Betätigung zumindest eines Schaltstiftes 11 des Schalters 8, dadurch erfolgt die Auslösung eines "NOT-AUS"-Signals für die gesamte Einheit oder eines Teilkomlexes, ohne daß eine Beschädigung hervorgerufen wird.

Claims

Einrichtung zur Verhinderung von Werkzeug- und Werkstückbeschädigungen bei einem Bewegungsablauf mit zueinander wälzgelagerten und durch Federkraft verspannten Elementen, die über Schalterbetätigung im Übelastungsfall ein Signal an eine beliebige Steuereinheit abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (1) eine mit einem Aufnahmezapfen (15) versehene Lagerscheibe (2) zwischen einem an dem Deckel (9) des Gehäuses (1) laufendem Axialkugellager (5) und einem über eine nachgiebige Axiallagerronde (3) und Schraubenfedern federnd mit dem Gehäuse · (1) verbundenem Axialkugellager (4) schwimmend gelagert ist und durch einen zentrisch darüber angeordneten Kugel-Indexbolzen (10) und/oder mehrere am Umfang der Lagerscheibe (2) unter bestimmter Winkelteilung angeordneten Kugelindexbolzen (7) zentriert ist und daß auf der Lagerscheibe (2) mehrere am Umfang verteilte Radialnuten (6) mit eben so vielen geeigneten Schaltern (8) in Wirkverbindung stehend angeordnet sind.

Hierzu 1 Seite Zeichnung