DD266304A1 - Werkzeughalterung mit kollisionsschutzeinrichtung, insbesondere fuer roboterschweissbrenner - Google Patents

Abstract

Die Erfindung wird vorwiegend zur besseren Handhabung der Schweissbrenner bei Roboterschweissbrennern eingesetzt, wobei die Schaeden einer moeglichen Kollision des automatisch gefuehrten Schweissbrenners mit dem Werkstueck mittels einer speziellen Sicherheitstechnik gemindert werden. Der den Schweissbrenner tragende Klemmhalter, verbunden mit der Justierplatte, ist ueber einen Fuehrungsbolzen mit Kugelkopf in jede Richtung kippbar gelagert, wobei zwei starre und eine elastische Auflage das Kraeftegleichgewicht sichern. Die weiter ueber den o. g. Kugelkopf zu einer Grundplatte mit Haltebolzen gegebene Verbindung wird dabei formstabil ausgebildet. Der in den Kollisionsschutz ragende Haltebolzen besitzt an seinem Ende doppelte Anflaechungen an denen die unter Federkraft belasteten Formstifte entlanggleiten und entsprechend der mittels Stellschraube eingestellten Vorspannung bei Kollision oder gewolltem Brennerwechsel eine gefahrlose Trennung des Schweissbrenners nebst einem Teil der Werkzeughalterung vom Kollisionsschutz erfolgt. Entsprechend der Schweissaufgabe, kann die Werkzeughalterung direkt am Roboterhandgelenk oder aber auch ueber einen Adapterflansch und Verlaengerung realisiert werden. Fig. 4

Description

Titel der Erfindung

Werkzeughalterung mit Kollieionsschutzeinrichtungi insbesondere für Roboterschweißbrenner

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Anschluß von Werkzeugen, insbesondere Schweißbrennern, an Handhabegeräten,

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Weit verbreitet sind Lösungen,bei denen zum Schutz vor einer Zerstörung des Werkzeuges infolge Kollision eine Flanschverbindung verwendet wird, deren Verbindungsschrauben mit Druckfedern versehen sind. Der Nachteil derartiger Vorrichtungen besteht darin, daß bedingt durch don Aufbau eine vollkommene Trennung und damit ein auto·· matlscher Werkzeugwechsel unmöglich ist. Die Feinjustago des Brenners ist bei derartigen Anordnungen nicht vorgesehen oder sie erfolgt mittels Verstellung von Auflagern an der Trennstelle gegon die Federkraft der Haltefedern.,

In DE-OS 3003990 und DE-OS 3004015 werden Lösungen vorgeschlagen, die zur Aufbringung der Haftkraft zwischen den beiden Hälften der Halterung ein oder mehrere Magnetfelder vorsehen. Derartige magnetische Prinzipien haben den Vorteil einer vollständigen Trennbarkeit bei-der Hälften. Allerdings wird das Problem der Feineinstellung nicht gelöst. Bei den anfallenden Fertigungstoleranzen ist abor für das Roboterschweißen eine Feineinstellung des Werkzeuges dringend notwendig.

In DGM 8409904 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei dor die Holtekraft an der Trennstelle zwischen werkzeugseltigem und roboterseitigom Flansch nicht unmittelbar durch Federkraft, sondern durch ein zwisohengeschaltetes Form9lement, welches zentrisch angeordnet ist, aufgebracht wird (Druckknopfprinzip), Durch dieses Formelement ist eine vollständige Trennbarkeit der Flansche möglich. Nachteilig ist, daß bei einer Trennung der beiden Flansche die gesamte Haltekraft überwunden werden muß. Werden die Haltekräfte speziell für zu wechselnde Werkzeuge niedrig gewählt, ist eine verstärkte Neigung zum Schwingen unvermeidbar.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zur Feineinstellung der Brennerposition Abstandsänderungen in der Trennstelle vorgenommen werden. Hierdurch werden auch die Auslösekräfte beeinflußt und müssen zusätzlich korrigiert werden.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die Möglichkeit des schnellen, sicheren Werkzeugwechsels und des -anschlusses an Handhabegeräte auf der Basis manueller Tätigkeiten oder mittels automatischer Einrichtungen zu vervollkommnen, wobei die exakte Einstellbarkeit/Oustierbarkeit des Werkzeuges und ein wirksamer Kollisionsschutz gegeben sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässig arbeitende Vorrichtung zu entwickeln, die ein schnelles und einfaches Anschließen oder Entkoppeln zwischen Werkzeug und Manipulator gestattet und dabei flexibel auf die während des Betriebes gegebenenfalls auftretenden Belastungen reagiert, d. h, die Funktion einer Überlastsicherung übernimmt.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Klemmhalter zu einer Grundplatte um einen zentral angeordneten Kugelkopf in jede Richtung kippbar angeordnet ist und sich mit zwei starren und einer elastischen Auflage im Kräftegleichgewicht befindet. Außerdem steht ein von außen verdrehbarer Stellring infolge seiner ihm eigenen Exzentrizität und hubbegrenzenden Funktion in enger Wirkverbindung mit den angeordneten Formstiften.

Die Verwendung einer gesonderton Oustierebene mit einem Kugelkopf als zentralem Auflagepunkt ermöglicht eine definierte Schwenkbarkelt des Brenners ohne zusätzliche Abstandsänderung zum Roboterhandgelenk· Dabei ist eine Änderung der Auslösekraft infolge Feinjustage unmöglich. Ein anderer Vorteil ergibt sich dadurch, daß zum Spannen des Systems keine gesonderte zentrale Federkraft benötigt wird. Der Einsatz eines von außen zu betätigenden Stellringes zum Aufspreizen der Formstifte trägt wesentlich dazu bei, daß ein Brennerwechsel durch Trennung der Haltevorrichtung erreicht wird,. Hierdurch gelingt es, daß auch bei weniger robusten Robotern nur durch Eigenbewegungen unter Zuhilfenahme von starren peripheren Hilfsvorrichtungen der Brenner zusammen mit einem Teil der Halterung abgelegt werden kann«

Ausführungebeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungebelspielen näher erläutert. Die dazugehörigen Abbildungen zeigern

Fig, Is Anordnung der Brennerhalterung und des Kollisionsschutzes am Roboter

Fig. ?,x Kollieio.ieschutzvorrichtung in Schnittdarstellung

Fig. 3j Anordnung der Brennerhalterung und des Kolllsions-Schutzes für einen automatischen Brennerwechsel

Fig. 4: Kollisionsschutz, speziell zum automatischen Brennerwechsel

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Brennerhalterung/ wobei der Brenner 1 über einen Klemmhalter 2 mit dem Kollisionsschutz 3 verbunden ist. Durch einen Adapterflansch 4 ist der Kollisionsschutz 3 über eine Verlängerung 5 mit dem Roboter 6 verbunden. Die Verbindungsstellen zwischen Kollisionsschutz 3, Verlängerung 5 und Adapterflansch 4 sind mit einer Planverzahnung versehen und werden durch Zylinderschrauben arretiert.

Figur 2 zeigt den erfindungsgemäßen Kollisionsschutz 3, der aus einer Grundplatte 7 besteht, die durch einen Haitebolzen 8, welcher in einer Aufnahme 9 sitzt und durch drei radial angeordnete, mit Druckfedern IO belastete Formstifte 11 arretiert wird, mit der Aufnahme 9 fest, aber im Bedarfsfall lösbar, verbunden ist. An der Planfläche des Haltebolzens 8 ist ein Auslöseelement 12 befestigt, welches bei einer Lageänderung der Grundplatte 7 einen in der Aufnahme 9 radial angeordneten Näherungsinitiator 13 betätigt, welcher dann das signal zur Abschaltung des motorischen Antriebes des Roboters gibt. Als Autlager sind drei an der der Grundplatte 7 zugewand-

ten Plantläche der Aufnahme 9/ in der Nähe des Außonrande9 angeordnete, kegelförmige Vertiefungen 14 angebracht, in die drei Gewindebolzen mit Kugelkopf 15 eingreifen, welche mit der Grundplatte 7 verbunden sind. Über drei Stellschrauben 16, die über den Druckfedern angeordnet sind, ist die Ansprechkraft der Vorrichtung einstellbar·. Zur Verschleißminderung wurden in der Aufnahme 9 radial drei Führungsbuchsen 17 vorgesehen, in denen die Formstifte 11 geführt werden. Auf der Grundplatte 7 befindet sich eine Oustiereinrichtung, Diese besteht aus einer Oustierplatte 18, die schwenkbar um einen im Mittelpunkt der Grundplatte 7 befindlichen Führüngebolzen mit Kugelkopf 19 angeordnet wurde, die durch drei durch die Oustierplatte 18 reichende, mit der Grundplatte 7 fest verbundene Gewindestifte 20 mittels Stellmuttern 21 einstellbar ist. Zur Erleichterung der Oustage befindet sich zwischen der Stellrr.utter 21 urcl der Oustierplatte 18 auf einen Gewindestift 20 ein Federpaket 22, das eine höhere Federsteife aufweist, als die Druckfedern 10 in der Aufnahme 9. Auf der Oustierplatte 18 wurde der Klemmhalter 2 zur Aufnahme des Roboterschweißbrenners angebracht, der gegen die Oustierplatte 18 isoliert ist.

Wird bei einer Kollision über den Schweißbrenner 1 an den Kollisionsschutz 3 eine Kraft angelegt, die die eingestellte Auslösekraft überschreitet, kippt die Grundplatte 7 über mindestens einen Gewindebolzen 15 von der Aufnahme 8. Dadurch werden die Formstifte 11 gegen die Druckfedern IU gedrückt und wandern auf dem Doppelkegel des Haltebolzens 8 nach außen. Bei stärkerer Auslenkung kommt es zur Überschreitung des Scheitelpunktes des Doppelkegels und somit zur Trennung dor Grundplatte 7 von der Aufnahme 9. Der Schweißbrenner 1 hängt dann zusammen mit der Gruncolatte 7 frei am Kabelpaket. Wird

bei einer Kollision der Scheitelpunkt des Doppelkegels nicht überschritteni geht die Grundplatte 7 nach der Beseitigung des Hindernisses durch die Federkräfte selbsttätig in die Ausgangsposition zurück, wobei durch die in der Grundplatte 7 befestigten Gewindebolzen 15, welche in die kegelförmigen Vertiefungen 14 der Aufnahme 9 eingreifen, eine genaue Rückstellung erfolgt. Über die Stellschrauben 16 kann die Auslösekraft des Kollisionsschutzes eingestellt und den äußeren zu erwartenden Bedingungen angepaßt werden. Durch die Ausführung der Drehgelenke zwischen Adapterflansch 4, Verlängerung 5 und Kollisionsschutz 3 kann der Schweißbrenner 1 in verschiedenen Positionen arretiert werden. Mit der Justiereinrichtung ist eine einfache und schnelle Feineinstellung der Brennerposition möglich.

Figur 3 zeigt die Anordnung der Brennerhalterung und der Kollisionsschutzeinrichtung, wenn ein automatischer Brennerwechsel vorgesehen ist. Hierbei wird der Schweißbrenner 1 durch einen Klemmhalter 2 gehalten. Ober eine Verlängerung 5 ist der Klemmhalter mit dem Kollisionsschutz 3, der durch den Adapterflansch 23 an dem Roboter 6 befestigt ist, verbunden. Die Verbindungsstellen zwischen Klemmhal^er 2, Verlängerung 5 und Kollisionsschutz 3 sind als Drehgelenke ausgebildet, die mit einer Planverzahnung versehen und durch Spannschrauben feststellbar sind.

Die Figur 4 zeigt einen Kollisionsschutz, der speziell zum automatischen Brennerwechsel vorgesehen ist. Um die bei einem automatischen Brennerwechsel auftretenden Kräfte klein zu halten, wurde in dem Kollisionsschutz nach Fig. noch ein Stellring 24 In der Aufnahme 9 angeordnet. Dieser Stellring 24 weist drei exzentrische Flächen auf, auf denen die Formstifte 11 geführt werden. Über zwei Stell-

arme 2ί5 kann der Stollring 24 betätigt werden. Bei einem automatischen Brennerwechsel wird der Stellring 24 über die Stellarme 25 um 60° verdreht» Dadurch bewegen sich die Formstifte 11 auf den exzentrischen Flächen nach außen, wodurch die Verbindung zwischen Formstiften 11 und Haltebolzen 8 unterbrochen wird und damit die Grundplatte 7 mit dem Brenner 1 ohne größeren Kraftaufwand von der Aufnahme 9 getrennt werden und in einer entsprechenden Vorrichtung abgelegt werden kann. Das Ankoppeln des Schweißbrenners erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Claims (2)

Erfindungaansprüche

1. Werkzeughalterung mit Kollisionsschutzeinrichtung, insbesondere für Robotorschweißbrenner, wobei die Haltekraft mittels Druckfedern erzeugt wird und durch Verwendung »ines speziellen Formelementes eine Trennbarkeit nach dem Druckknopfprinzip erreicht wird, gekennzeichnet dadurch, daß ein Klemmhalter (2) zur Grundplatte (7) um einen zentral angeordneten Führungsbolzen mit Kugelkopf (19) kippbar angeordnet ist und mit zwei starrem und einer elastischen, verstellbaren Auflage im Kräftegleichgewicht steht.

2, Werkzeughalterung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß ein von außen verdrehbarer Stellring (24) mittels eigener txssentrizitat hubbegrenzend auf die Formstifte (11) wirkt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnung«»!