DD277169A3

DD277169A3 - Werkzeugwechseleinrichtung mit sensorischer werkzeugerkennung

Info

Publication number: DD277169A3
Application number: DD31223188A
Authority: DD
Inventors: Udo Walter; Sieghard Fischer
Original assignee: Werkzeugmasch Forschzent
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-01-14
Publication date: 1990-03-28

Abstract

Die Erfindung ist besonders geeignet fuer Industrieroboter, wobei der Schaft der automatisch zu wechselnden Greifwerkzeuge/Effektoren so gestaltet ist, dass eine Werkzeug-/Effektorerkennung moeglich ist. Erfindungsgemaess wird die Erkennung dadurch erreicht, dass die freien Stirnseiten des Werkzeugs und des Auswerferkolbens als Kondensatorplatten ausgebildet und ueber Spannungsquelle bzw. Messgeraet miteinander elektrisch verbunden sind. Dadurch wirken die beiden freien Stirnseiten als Kondensator, der durch werkzeugtypisch unterschiedliche Laengen des Werkzeugschafts unterschiedliche Kapazitaet aufweist. Dieser Kapazitaetsunterschied kann als Information hinsichtlich des gewechselten Werkzeugs in einer Steuerung ausgewertet werden. Zum sicheren Halten des Werkzeugs im Adapter bei Stromausfall ist eine staendige einseitige Druckbeaufschlagung durch mechanische Federelemente der Halteeinrichtung - Kugel-Keilring-Kombination - im Adapter vorgesehen. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Maschinen und Einrichtungen, die mit Vorrichtungen zum selbsttätigen Wechseln der Werkzeuge/Effektoren ausgerüstet sind und folglich den ordnungsgemäßen Wechsel sowie das richtige eingewechselte Werkzeug erkennen müssen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für die Lösung komplexerund komplizierter technischer Verrichtungen bei der Handhabung von Werkstücken/Werkzeugen und bei Montageaufgaben, die mittels IR/Manipulatoren vollautomatisch gelöst werden sollen, ist es in den meisten Fällen erforderlich, spezielle Adapter am IR/Manipulator vorzusehen, mit deren Hilfe automatische Wechsel der Werkzeuge/Effektoren vorgenommen werden können, um damit eine hohe Flexibilität dor automatischen Anlage zu erreichen.

Darüber hinaus ist es steuerungstechnisch wesentlich, diesen Adapter so zu gestalten, daß er die sensorische Fähigkeit besitzt, das aufgenommene Werkzeug/Effektor auf sein Vorhandensein, den richtigen Sitz und den richtigen Typ zu kontrollieren.

Die bisher bekannten Lösungen stellen sich wie folgt dar:

In der Patentliteratur liegt eine Vielzahl von Lösungen zum manuellen und automatischen Wechsel von Werkeeugen vor. Diese Lösungen basieren auf mechanischen, pneumatischen, hydraulischen und elektrischen (magnetischen) Wirkmechanismen bei An- und Abkoppeln der Werkzeuge an den IR/Manipulator.

Allen beschriebenen Lösungen haftet aber der Mangel an, daß sie beim Einsatz von Druckmedien zur Aufbringung der Haltekraft keine mechanische, medienunabhängige Verriegelung besitzen und keine Möglichkeit bieten, das Vorhandensein und/oder den jeweiligen Typ des aufgenommenen prozeßspezifischen Werkzeuges automatisch zu kontrollieren, ImWP 226243 wird lediglich ein elektrisches Signal bei der Annäherung des Werkzeuges an den IR beschrieben. Das WP 240863 schützt eine Greiferwechseleinheit auf dem mechanischen Prinzip eines durch Drehschieber gehaltenen Doppelkegels.

WP 231536 basiert auf dem Tandemgreifer-Prinzip, d. h., ein Greifer nimmt automatisch den benötigten Arbeitsgreifer auf und tauscht diesen entsprechend gegen einen anderen aus.

Der vorgeschlagenen Lösung am nächsten kommt WP B 25 J 302432G, bei dem der zylindrische Schaft am Werkzeug in einen entsprechenden Zylinder im Adapter eintaucht und dort geklemmt wird.

Das Ende des Schaftes taucht in eine Magnetspule ein, und der dort induzierte Strom zeigt an, wie weit der Schaft eintaucht.

Dieses Signal wird zur sensorisierten Überwachung von äußeren angreifenden Kräften und/oder zum Havarieschutz des IR genutzt; eine Kontrolle des gewechselten Greifers/Effektors ist bei dieser Lösung nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, das Wechseln des Werkzeugs/Effektors kontrolliert ablaufen zu lassen, d. h., im Hinblick auf automatisiert ablaufende Manipulatorverrichtungen einen durchgängig bedienerlosen bzw. -armen Prozeß zu realisieren. Darüber hinaus soll das Werkzeug/der Effektor bei Ausfall der Versorgungsmedien durch eine Sicherungseinrichtung im Adapter sicher gehalten werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugwechseleinrichtung, insbesondere für Industrieroboter, wobei ein Werkzeug/Effektor durch einen Aufnahmezapfen in einer axialen Bohrung eines Adapters aufgenommen und gehalten wird, erfinderisch so zu verbessern, daß eine sensorische Werkzeugerkennung möglich, das Werkzeug/der Effektor auch bei Ausfall der Versorgungsmedien sicher gehalten wird und somit die obengenannten Nachteile beseitigt werden.

Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß die freie Stirnseite des Aufnahmezapfens des Werkzeug/ Effektors als eine erste Kondensatorplatte und die freie Stirnseite des im Adapter angeordneten Auswerferkolbens als zweite Kondensatorplatte ausgebildet und die Länge des Aufnahmezapfens werkzeugtypisch definiert unterschiedlich ist. Die beiden als Kondensatorplatten ausgebildeten Stirnseiten sind mit einer Steuerung -Auswerteeinrichtung -verbunden.

Die an sich bekannte Kugel-Keilring-Kombination wird ständig durch Federelomente einseitig druckbeaufschlagt.

Die Vorteile der technischen Lösung Iiegen darin, daß durch die werkzeugtypisch unterschiedlichen Längen der Aufnahmezapfen der Luftspalt - Dielektrikum - ebenfalls werkzeugtypisch unterschiedlich ist, folglich sich am Kondensator eine entsprechend d jfinierte Kapazität ergibt, die als Information hinsichtlich des gewechselten Werkzeugs in der Steuerung ausgewertet werden

Weiterhin wird das Werkzeug/der Effektor auch bei Strornausfaü, dsr auch den Ausfall der Medienversorger zur Folge hat. noch sicher im Adapter gehalten.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt die

Fig. 1: eine Prinzipskizze der Werkzeugwechselvorrichtung mit Werkzeugerkennung.

Die freie Stirnseite 10 des Werkzeugschafts 1 ist als eine Kondensatorplatte ausgebildet und gegenüber dem Werkzeugschaft sowie stromleitenden Teilen des Adapters 18 isoliert, 13 u. 14. Ebenso ist die freie Stirnseite 11 des Auswerferkolbens 3 auf die gleiche Weise als Kondensatorplatte ausgebildet. Beide Kondensatorplatten 10 und 11 sind elektrisch über eine Spannungsquelle 15 bzw. ein Meßgerät 16 miteinander verbunden. Bei Anlegen eines elektrischen Potentials tritt folglich die Wirkung eines Kondensators ein, wobei der Luftspalt 12 zwischen den beiden Platten 10 und 11 das Dielektrikum darstellt. Da jedem Werkzeug 1 eine bestimmte Schaftlänge zugeordnet ist, der Luftspalt 12 folglich in Abhängigkeit des gewechselten Werkzeugs 1 entsteht, stellt der Luftspalt 12 eine charakteristische Größe für das angekoppelte Werkzeug 1 dar, die über die Kapazität des Kondensators in einer Steuerung 17 hinsichtlich des Erkennens des Werkzeugs 1 verarbeitet werden kann. Damit besteht die Möglichkeit, das angekoppelte Werkzeug 1 nach Typ und Vorhandensein automatisch zu überwachen und folglich den Werkzeugwechselprozeß automatisch zu steuern.

Das Werkzeug 1 wird im Adapter 18 durch eine an sich bekannte Kugel-Keilring-Kombination 4 und 5, die zweiseitig je nach auszuführender Wechseloperation abwechselnd mit einem Druckmedium - Druckluft - beaufschlagt wird, gehalten. Um bei Stromausfall, der auch den Ausfall des Druckmediums zur Folge hat, das Werkzeug 1 trotzdem noch im Adapter zu halten, sind mechanische Federelemente 6 - Druckfedern - angeordnet, die ständig über die Verschiebebuchse 2 auf die Kugel-Keilring-Kombination 4,5 und demzufolge als Sicherungseinrichtung wirken.

Zum Wechseln des Werkzeugs 1 muß zunächst die Haltekraft - Medienzuleitung 7 - abgeschaltet und die Medienzuleitung 3 zugeschiiltet werden. Der Druck, der über die Medienzuleitung 3 zugeführt wird, muß so groß sein, daß die Haltekraft der Druckfedern 6 überwunden wird. Damit wird über die Verschiebebuchse 2 der Keilring 4 zurück genommen und die Haltekugeln 5 sind frei. Das Werkzeug 1 kann nun durch den Auswerferkolben, der über Zuleitung 9 druckbeaufschlagt wird, ausgestoßen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Werkzeugwechseleinrichtung mit sensorischer Werkzeugerkennung, insbesondere für Industrieroboter, wobei ein Werkzeug/Effektor durch einen Aufnahmezapfen in einer axialen Bohrung eines Adapters aufgenommen, durch eine mehrseitig druckbeaufschlagte Kugel-Keilring-Kombination in dem Adapter gehalten sowie eine Einrichtung zum Ausstoßen des Werkzeugs/ Effektors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Stirnseite des Aufnahmezapfens (1) des Werkzeugs/Effektors als eine erste Kondensatorplatte (10) und die freie Stirnseite des Auswerferkolbens (8) als zweite Kondensatorplatte (11) ausgebildet und die Länge des Aufnahmezapfens (1) werkzeugtypisch definiert unterschiedlich ist.

2. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden als Kondensatorplatten (10 und 11) ausgebildeten Stirnseiten mit einer Steuerung (17)-Auswerteeinrichtung -verbunden sind.

3. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte Kugel-Keilring-Kombination (4, 5) durch Federelemente (6) über die Verschiebehülse (2) ständig einseitig kraftbeaufschlagt ist.