DD266990A1 - Schnellwechseleinrichtung fuer ein medium benoetigende und einen hohen verschleissgrad aufweisende werkzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schnellwechseleinrichtung fuer Werkzeuge, die im wesentlichen aus zwei Baugruppen besteht, wobei die eine Baugruppe fest mit der Arbeitsmaschine verbunden ist und die andere Baugruppe das Werkzeug aufnimmt. Der Schnellwechsel wird durch das Trennen und Zusammenfuehren der beiden Baugruppen mittels Schwalbenschanzfuehrung ermoeglicht. Die Ver- bzw. Entriegelung wird ueber einen federbelasteten Kolbenbolzen realisiert, welcher durch eine hydraulische oder pneumatische Beaufschlagung am oberen Anschlag gehalten wird. Dieser Kolbenbolzen weist zudem einen mittigen Kanal auf, welcher durch eine federbelastete Kugel verschlossen wird. Die zweite Baugruppe weist einen Druckbolzen mit Druckdorn auf, um den kleinere Bohrungen angeordnet sind, welche sich zu einem Kanal vereinen. Werden die Baugruppen zusammengefuehrt, wird der Kolbenbolzen druckentlastet und durch die Federkraft nach unten auf den Druckbolzen gedrueckt. Dabei faehrt der Druckdorn in den Kanal des Kolbenbolzens ein und drueckt die Kugel nach oben. Dadurch ist der Kanal geoeffnet und die Druckfuehrung eines Mediums ueber die Trennstelle bis zum Werkzeug moeglich. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schnellwechseleinrichtung für ein Medium benötigende und einen hohen Verschleißgrad aufweisende Werkzeuge an automatischen Bearbeitungemaschinen, Insbesondere an Industrierobotern. Sie dient einerseits der Halterung unterschiedlichster Werkzeuge, wie z. B. von Polier- oder Schlelfechelben, Drahtbürsten oder Wischwerkzeugen und

' andererseits dem schwellen, problemlosen, manuellen oder maschinellen Wechsel des Werkzeuges innerhalb des

;.· technologischen Prozesses.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung naheliegende technische Lösung ist in der DD OS 2831380 beschrieben. Es handelt sich um einen Schnellwechsel-Stahlhaltar, insbesondere für Langdrehautomaten o.a. Maschinen, welchor dazu dient, auf einfache, platzsparende Weise einen schnellen Wechsel von schnell verschleißenden Werkzeugen, z. B. Drehmeißeln, zu ermöglichen, um die Wirtschaftlichkeit der Langdrehautomaten zu erhöhen. Die technische Lösung besteht darin, daß der Schnellwechsel-Stahlhalter einerseits aus einem Trägerelement mit schwalbenschwanzförmiger Führungsleiste besteht und zum anderen der Drehmeißelhalter eine Schwalbenschwanznut aufweist. Als Arretlerungsglled wird ein bolzenartlgos Spannelement verwendet, welches die Schwalbenschwanzverbindung mindestens teilweise durchdringt. Dabei kann das Spannelement als Bolzen mit elliptischem Querschnitt, Spannzapfen, Spannkeil oder Feststellschraube ausgebildet sein. Durch Verdrehung und/oder axialer Verstellung des Spannelementes werden Schwalbenschwanzlelstc und Schwalbenschwanzriut zumindest in einem Tollbereich gegeneinander verspannt. Die verschiedenen Ausführungsformen des Schnellwechsel· Stahlhalters Gewährleisten zwar »He ein schnelles Wochsein des Werkzeuges durch relativ einfache und platzsparende Mittel, ermöglichen jedoch nicht eine stufenweise Vorspannung entsprechend der Werkzeugbelastung sowie die Zuführung eines Mediums direkt an das Werkzeug, Des weiteren läßt diese Lösung, aufgrund der fehlenden Zentrierung und notwendigen Verstellung des Spannelomentes, keiner automatischen Werkzeugwechsel durch die Maschine selbst zu.

Ziel der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Lösung soll eino Schnellwechseleinrichtung für Werkzeuge mit hohem Verschleißgrad geschaffen werden, um die Stillstandszeiten beim häufig notwendigen Werkzeugwechsel auf ein Minimum zu reduzieren und damit die Verfügbarkeit der Handhabetechnik im technologischen Arbeitsprozeß zu verbessern. Des weiteren soll ein automatischer Werkzeugwechsel ermöglicht werden, um die dafür notwendige Arbeltskraft ablösen zu können.

Darlegung de· Waten· dar Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnellwechseleinrichtung für schnell verschleißende Werkzeuge an automatischen Einrichtungen, speziell an Industrierobotern zu schaffen, welche das Werkzeug sicher aufnimmt und spannt, einen schnellen Werkzeugwechsel (auch automatisch) ermöglicht und gleichzeitig die mittlgo Durchführung eines Mediums über die Tronn:«telle bis zum Werkzeug ermöglicht. Des weiteren soll mit der Vorrichtung die Forderung erfüllt werden, eine spezielle Sicherheit bei plötzlichem Druckabfall während des Bearbeitungsprozesses zu gewährleisten. Erf indungegemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schnollwecheeleinrichtung auo zwei voneinander lösbaren Baugruppen besteht. Dabei dient die eine Baugruppe, welche fest mit den Bewegungsachsen eines Industrioroboters oder einer anderen automatischen Einrichtung verbunden ist, als Aufnahmekörper für die zweite Baugruppe. Dazu besitzt der Aufnahmekörper eine schwalbenschwanzförmlge Führungsleiste. Die zweite Baugruppe dient zur Halterung des Werkzeuges und weist ein Paßglied mit einer zur Führungsleiste Identischen Schwalbenschwanznut auf. Die Paßflächen dieser Schwalbenschwanzverblndung weisen ein Führungsspiel auf, um ein einfaches Zusammenführen zu ermöglichen. Die Vor- bzw. Entriegelung zwischen beiden Baugruppen wird durch einen federbelastetan Kolbenbolzen realisiert. Dieser Kolbenbolzen Ist Im Aufnahmekörper so angeordnet, daß er bei hydraulischer oder pneumatischer Beaufschlagung mit seinem unteren Ende und der Abschlußfläche der Führungsleiste eine Ebene bildet, bei dieser Schaltung wird der Kolbenbolzen ständig am oberen Anschlag gehalten. Bei Druckentlastung wird der Kolbenbolzen durch eine Druckfeder so belastet, daß er aus dieser, mit der Führungsleiste gebildeten Ebene hervortritt und auf den Druckbogen d68 Paßgliedes preßt. Mit diesem Verriegelungsprinzip entsteht eine besonders feste, formschlüssige Verbindung mischen den beiden Baugruppen, da beim Auseinanderdrücken von Paßglied und Aufnahmekörper das Führungsspiel zwischen den Paßflächen der Schwalbenschwanzverbindung beseitigt wird. Dos weiteren hat dieses Verriegelungsprinzlp den Vorteil, daß bei plötzlichem Druckdbfall im System die Verriegelung der Schnellwechseleinrichtung erhalten bleibt. Bei besonders großer Belastung diuser Verbindung, verursacht durch größere Messen am Werkzeug, Ist es möglich, die von der Druckfeder ausgehende Anpreßkraft des Kolbenbolzens zusätzlich hydraulisch oder pneumatisch zu verstärken. Zur automatischen Steuerung der Hubbewegung des Kolbenbolzens ist am Aufnahmekörper peripher ein Wegeventil angeordnet.

Der Kolbenbolzen weist weiterhin einen mittigen Kanal auf, in dem sich eine Feder und &lne Kugel befinden wobei die Kugel durch diese Feder belastet wird. Dieser Kanal verjüngt sich Im unteren Abschnitt so, daß die federbelastete Kugel den Kanal verschließt, Am Kanalausgang hat er seine Ausgangsgröße wieder erreicht.

Ein ähnlicher Kanal befindet sich auch Im Druckbolzen. Er wird jedoch aus mehreren kleinerem Bohrungen gebildet, welche um einen Druckdom angeordnet sind und sich zu einem Kanal vereinen. Diese beiden Kanäle dienen in besonderer Welse zur mlttlgon Durchführung eines Modlums, wie z. B. Luft, Wasser oder Lösungsmittel, bis zum Werkzeug. Bei Verriegelung der beiden Baugruppen drückt der am Druckbolzen befindliche Druckdorn die federbelastete Kugel nach oben und stellt somit eine Verbindung zwischen den beiden Kanälen her. Bei Entriegelung bewegt sich der Kolbenbolzen zum oberen Anschlag und die Kugel verschließt den Kanal des Kolbenbolzens wieder. Damit wird das Ausströmen dos Mediums aus diesem Kanal verhindert. : Zur Abdichtung der Verbindungsetelle beider Kanäle befindet sich um den Druckbolzen ein Dichtring, welcher am

; Innendurchmesser eine Dichtlippe aufweist. Dleea Dlchtlippo steht über die Planfläche des Druckbolzens und liegt somit beim

¹. verriegln zwischen Druckbolzen und Kolbenbolzen und dichtet diese Verbindungsstelle ab. UnYeIn Ausweichen des Dichtringes

;| beim Verriegeln zu vermelden, Ist dieser vorteilhafterweise zwischen dem Druckbolzen und einem Zentrierung gekapselt.

{f\ Mit dieser leichtgängigen Schnellwechseleinrichtung Ist es möglich, daß der Werkzeugwechsel bei entsprechender perlpherer

ν- Ausstattung des Arbeitsplatzes, z.B. mit einem Werkzeugmagazin mit Positionierrichtung, vom Industrieroboter selbst

ausgeführt werden kann.

Ausführungsbelsplfr!

Nachfolgend soll ein Ausführur gsbeisplel anhand von 2 Zeichnungen erläutert werden.

Fig. 1: zeigt die Schnittdarstellung der Schnellwechseleinrichtung im verriegelten Zustand, Flg. 2: zeigt die Schnittdarstellung der Schnellwechsoleinrichtung im entriegelten Zustand.

Die beiden Schnittdarstellungen zeigen deutlich, daß die Schnetlwechseleinrlchtung Im wesentlichen aus zwei voneinander lösbaren Baugruppen besteht. Dabei dient die obere Baugruppe, welche mit der Bearbeitungsmaschine fest verbunden ist, als Aufnahmekörper 1 und weist im Inneren einen Kolbenbolzen 2 auf. Dieser Kolbenbolzen 2 ist so angeordnet, daß er trU in einem Zylinderrohr innerhalb einer Führungsbuchse 18 vertikal bewegen kann. Mittels einer Druckfeder 16, welche durch eine Verstellmutter 20 einstellbar ist, wird der Kolbenbolzen 2 ständig &n den unteren Anschlag gedrückt. Über einen hydraulischen oder pneumatischen Anschluß 19 erfolgt eine zusätzliche Beaufschlagung des Kolbenbolzene 2. Die automatische Steuerung der Hubbewegung de» Kolbenbolzens wird über ein Wegeventil realisiert. Der Kolbenbolzen 2 hat einen mittigen Kanal 3 In dem sich eine Feder 4 und olr.e Kugel 6 befinden. Die durch die Feder 4 beaufschlagte Kugel 6 befindet sich am unteren Kanalauegang. Dieser Kanalausgang ist so gestaltet, daß er infolge einer Verjüngung durch die federbelastete Kugel geschlossen wird. Nach einem kleineren zylindrischen Teil erreicht der Kanal seine Ausgangsgröße wieder.

Zur Aufnahme der zweiten Baugruppe besitzt dor Aufnahmekörper 1 eine schwalbenschwanzförmlge Führungsleiste 11. Die zweite Baugruppe, dan Paßglied 6, weist eine zur Führungsleiste identische Schwalbenschwanznut 12 auf. Um ein einfaches Zusammenführen der Schwalbenschwanzverbindung zu ermöglichen, weisen die Paßflächen ein Führungsspiel quf. Das Paßglied 6 weist olnen Druckbolzen 7 mit einem Drückdorn 8 auf. Dieser ist so angeordnet, daß er beim Zusammenführen der beiden Baugruppen gegenüber dem Kanal 3 des Kolbenbolzens 2 liegt und beim Verriegeln in den Kanal 3 einfährt und die Kugel 6 nach oben schieben kann. Sein Durchmesser Ist kleiner als der Durchmesser der Kanalverjüngung des Kanales 3.

Die Verriegelung erfolgt durch Druckentlastung des Kolbenbolzens 2, da nun durch die Druckfeder 16 der Kolbenbolzen 2 aus der mit der Führungsleiste 11 gebildeten Ebene herausgedrückt werden kann. Der Kolbenbolzen 2 drücktauf den Druckbolzen 7, wobei der Druckdorn 8 in dan Kanal 3 einfährt und die Kugel 6 nach oben bewegt. Durch das Pressen des Kolbenbolzens 2 auf den Druckbolzen 7 wird das Führungsspiel zwischen den Paßflächen beseitigt und eine feste formschlüssige Verbindung entsteht. Die Hubbewegung des Kolbenbolzens 2 wird durch oin Wegeventil gesteuert. Dicht um don Druckdorn 8 sind schrage Bohrungen 9 angeordnet, welche sich im Inneren des Druckbolzens 7 zu einem Kanal 10 vereinen, welcher bis zum Werkzeug führt. Die schrägen Bohrungen 9 sind so angeordnet, daß sie sich Innerhalb des Kanalausgangsdurchmessers des Kanals 3 befinden oder diese Grenze nur geringfügig überschreiten. Damit ist garantiert, daß beim Verriegeln eine Vereinigung der beiden Kanäle 3,10 erfolgt und eine mittige Durchführung eines Mediums über die Trennstelle hinweg, bis hin zum Werzeug realisiert werden kann. Zur Abdichtung der Kanalverbindung ist zwischen dem Druckbolzen 7 und dem Zentrierring 17 ein Dichtring 14 angeordnet. Dieser Dichtring 14 weist am Innendurchmesser elno Dichtlippe 15 auf, welche über die Planfläche des Druckbolzens 7 übersteht. Beim Verriegeln liegt die Dichtlippe zwischen Druckbolzen und Kolbenbolzen und dichtet somit die Verbindungsstelle ab.

Claims (3)

1. Schnellwechseleinrichtung für ein Medium benötigende und einen hohen Verschleißgrad aufweisende Werkzeuge, bestehend aus zwei voneinander lösbaren Baugruppen, einem Aufnahmekörper mit schwalbenschwanzförmiger Führungsleiste und einem zur Halterung des Werkzeuges dienlichem Paßgiied mit Schwalbenechwanznut, wobei die Paßflächen der Schwalbenschwanzführung beim Inoinanderstecken ein Führungsspiel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß

— sich im Aufnahmekörper (1), ein vertikal bewegbarer federbelasteter sowie hydraulisch oder pneumatisch beauflagter Kolbenbolzen (2) befindet, welcher einen mittigen Kanal (3) aufweist, in dem sich eine Feder (4) und eine durch diese Feder (4) belastete Kugel (5) befinden,

— sich dieser Kanal (3) an seinem unteren Ende bis auf eine kleinere Größe als die den Kugeldurchmessers verjüngt und nach einem zylindrischen Teil wieder konisch auf seine Ausgangsgröße erweitert,

— sich Im Paßglied (6) ein Druckbolzen (7) befindet, an dem ein Druckdorn (8) angeordnet Ist, welcher in eine, dem Kolbenbolzenende adäquate Ausnehmung der Schwalbenechwanznut hineinragt und

— um den Druckdorn (8) schräge Bohrungen (9) kleineren Durchmessers angeordnet sind, welche in einem mittigen, größeren Kanal (10) im Inneren des Druckbolzens (7) münden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagte Kolbenbolzen (2) mit seiner planseitigen Dichtfläche (13) und der Abschlußfläche der Führungsleiste (11) eine Ebene bildet und bei Druckentlastung mittels Druckfeder (16) aus dieser Ebene hervortritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dam Paßglied (6) und dem Druckbolzen (7) ein Dichtring (14) gekapselt ist, welcher am Innendurchmesser eine Dichtlippe (15) aufweist, die minimal über die Planfläche des Druckbolzens (7) übersteht.