DD278087A1

DD278087A1 - Automatische greiferwechseleinrichtung an industrierobotern

Info

Publication number: DD278087A1
Application number: DD32327988A
Authority: DD
Inventors: Eugen Hoffmann; Frank Eberlein; Helmut Ritz
Original assignee: Werkzeugind Forschzent
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1990-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine automatische Greiferwechseleinrichtung an Industrierobotern, bestehend aus einem mit dem zu wechselnden Greifer fest verbundenen Adapter sowie einer am Handgelenk des Industrieroboters befestigten, mit dem Adapter verbindbaren Spanneinheit, wobei die Spanneinheit als pneumatische Druckdose ausgebildet ist, die einen mit einem Querschlitz versehenen Aufnahmezapfen aufweist, der von einer mit der Membran der Druckdose fest verbundenen, eine im Querschnitt oval ausgefuehrte, in den Querschlitz des Aufnahmezapfens eingreifende Spannklaue aufweisenden Zugstange durchgriffen wird und wobei der Adapter einen mit dem Aufnahmezapfen sowie der Spannklaue zusammenwirkenden, von der Spannklaue hintergreifbaren Durchbruch aufweist. Die erfindungsgemaesse Greiferwechseleinrichtung kommt mit einer geringen Anzahl an Bauteilen aus und erfordert einen geringen Platzbedarf. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine automatische Greiferwechseleinrichtung an Industrierobotern, die aus einem mit dem zu wechselnden Greifer fest verbundenen Adapter sowie einer am Handgelenk des Industrieroboters befestigten, mit dem Adapter verbindbaren Spanneinheit besteht.

Anwendungsgebiete der Erfindung sind vorzugsweise die Industrierobotertechnik sowie der automatische Werkzeugwechsel an Werkzeugmaschinen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

AutonKitisch wirkende Greiferwechseleinrichtungen der vorstehend genannten Art sind aus der Patentliteratur bekannt. Durch die OE-OS 3521821 ist eine Werkstückhandhabungseinrichtung mit automatischem Greiferwechsel bekanntgeworden, die aus einem an einem Tragarm des Handhabungssystems befestigten Greiferantriebsgehäuse und einem mit dem Greiferantriebsgehäuse verbindbaren, die Greiffinger aufweisenden Greifergetriebegehäuse besteht. An der dem Greiferantriebsgehäuso zugewandten Stirnfläche des Greifergetriebegehäuses ist in einer Bohrung ein Spannzapfen befestigt, der in eine entsprechende Bohrung des Greifer^:.;, iebsgehauses eingreift. Der Spannzapfen weist mehrere radiale, mit Keilflächen versehene Bohrungen auf, in die mit einem Kegelstumpf ausgestattete radial bewegbare Spannbolzen eingreifen. Die Spannbolzen werden mit Hilfe eines feder. jlasteten Kolbens in die radialen Bohrungen des Spannzapfens gedrückt, wodurch der Spannzapfen über die Keilverbindung zwischen Spannbolzen und Spannzapfen axial bewegt und damit das mit dem Spar.nzapfen fest verbundene Greifergetriebegehäuse gegen das Greiferantriebsgehäuse gespj nnt wird. Zur Lagefiverung zwischen Greifergetriebegehäuse und Greiferantriebsgehäuse ist im Greifergetriebegehäuse ein Zentrierstift befestigt, der in eine Bohrung des Greiferantriebsgehäuses eingreift.

Beim Greiferwechsel werden nach dem Absetzen der Greiffinger auf tiner Greiferhalterung die mit dem Spannbolzen verbundenen Kolben mit Hilfe eines Druckmediums gegen die Federkraft radial nach außen verschoben und damit die Spannbolzen aus den radialen Bohrungen des Spannzapfons herausgezogen. Danach wird das Greiferantriebsgehäuse durch den Tragarm so weit angehoben, daß der Zentrierstift und der Spannzapfen vollständig aus ihren Bohrungen im Greiferantriebsgehäuse heraustreten Nun kann das Greiferantriebsgehäuse mit Hilfe des Tragarmes zu einem anderen Greifergelriebegehäuse transportiert werden, wo der umgekehrte Vorgang zur Verbindung beider Teile abläuft. Nachteilig an dieser bekannten Greiferwechseleinrichtung ist, daß die Erzeugung der axialen Spannbewegung des Spannzapfens durch eine radiale Bewegung von Spannbolzen über eine Keilverbindung erfolgt.

Dieses Funktionsprinzip erfordert einen erheblichen Aufwand an Bauteilen, für die Erzeugung der axialen Spannbewegung des Spannzapfens, da zwei Spannbolzen, zwei Kolben mit Kolbenstange, awo' Federn sowie zwei Druckerzeugungssysteme erforderlich sind.

Durch die komplizierte konstruktive Gestaltung der Greiferwechseleinrichtung ist ein relativ großer Platzbedarf für die einzelnen Bauteile erforderlich, was sich nachteilig auf die Baugröße der Greiferwechseleinrichtung auswirkt.

Eine andere Greiferwechseleinrichtung für Industrieroboter ist in der US-PS 4549846 dargestellt und beschrieben. Sie besteht aus einsr am Handgelenk des Industrieroboters befestigten Spanneinheit sowie einem mit dem auszuwechselnden Greifer verbindbaren Adapter, der auswechselbar mit der Spanneinheit verbunden ist.

In einer axialen Aufnahmebohrung der Spanneinheit ist ein hohlzylindrischer Aufnahmekörper angeordnet, der mit mehreren radialen Bohrungen zur Aufnahme von radial bewegbaren Spannkugeln versehen ist.

Die radiale Bewegung der Spannkugeln wird durch einen in der Innenbohrung des hohlzylindrischen Aufnahmekörpers axial bewegbaren Spannkolben bewirkt, der federnd gegen den hohlzylindrischen Aufnahmekörper abgestützt ist Bei der Herstellung der Verbindung zwischen der Spanneinheit und dem mit dem Greifer verbundenen Adapter wird der mit einer Axialbohrung versehene, an dem der Spanneinhsit zugewandten Ende kegelig ausgeführte Adapter in die axiale Aufnahmebohrung der Spanneinheit eingeführt, wobei sich der hohlzylindrische Aufnahmekörper in die Axialbonrung des Adapters hineinschiebt. Durch eine Spannbewegung des Spannkolbens gegen die Federkraft in Richtung des Adapters, die durch ein Druckmedium erzeugt wird, werden die sich in der Axialbohrung des Adapters befindlichen Spannkugeln radial nach außen bewegt und gegen eine kegeiige Spannfläche der Axialbohrung des Adapters gedruckt, wodurch der Adapter in der Spanneinheit verriegelt ist.

Auch diese bekannte Greiferwechseleinrichtung an Industrierobotern erfordert eine Vielzahl an Bauteilen zur sicheren Befestigung des Adapters in der Spanneinhait. Außerdem sind die einzelnen Bauteile der Spanneinheit, die ?ur Erzeugung der Spannbowegung sowie zur Aufnahme dos Adapters vorgesehen sind, kompliziert gestaltet, so daß die Herstellung dieser bekannten Greiferwechseleinrichtung einen erheblichen Fertigungsaufwand erfordert. Hinzu kommt noch der Nachteil, daß die verwendete Kugelspannung eine geringe Positioniergenauigkeit zur Folge hat.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine automatische Greiferwechseleinrichtung an Industrierobotern zu schaffen, die gegenüber denen des Standes der Technik einen geringeren Fertigungsaufwand sowie Platzbedarf erfordert und oine größere Positioniergenauigkeit gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus einem mit dem Greifer vorbundenen Adapter sowie einer am Handgelenk des Industrieroboters befestigten Spanneinheit bestehende automatische Greiferwechseleinrichtung hinsichtlich der konstruktiven Ausbildung sowie des funktionellen Zusammenwirkens ihrer Spann- und Positionierelemente zu vereinfachen bzw. zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erf indungsgemäS dadurch gelöst, daß die Spanneinheit als pneumatische Druckdose ausgebildet ist, die an ihrer adapterseitigen Stirnfläche einen mit einem Querschlitz versehenen Aufnahmezapfen aufweist, der von einer mit der Membran der pneumatischen Druckdose fest verbundenen, eine im Querschnitt oval ausgeführte, in den Querschlitz des Aufnahmezapfens eingreifende Spannklaue aufweisenden Zugstange durchgriffen wird und daß der Adapter an seiner druckdosenseitigen Stirnfläche einen mit dem Aufnahmezapfen der pneumatischen Druckdose sowie der Spannklaue dei Zugstange zusammenwirkenden, von der Spannklaue der Zugstange hintergreifbaren Durchbruch aufweist. Zum Zwecke der Übertragung von Druckluft von der pneumatischen Druckdose auf den Adapter sind an der adapterseitigen Stirnfläche der pneumatischen Druckdose mehrere kegelig ausgeführte Druckluftübertragungsstutzen angeordnet, die beim Spannvorgang in entsprechend gestaltete, an der druckdosenseitigen Stirnfläche des Adapters angeordnete Aufnahmebohrungen eingreifen. Die Druckluftübertragungsstutzen dienen in Verbindung mit dem Aufnahmezapfen der pneumatischen Druckdose der Lagefixierung zwischen Druckdose und Adapter. Zur Übertragung von Elektroenergie von der Spanneinheit auf den Adaptei s<nd an der adapterseitigen Stirnfläche der pneumatischen Druckdose mehrere elektrische Übertragungselemente angeordnet, die beim Spannvorgang mit an der druckdosenseitigen Stirnfläche des Adapters angeordneten elektrischen Übertragungselementen in Wirkkontakt gebracht werden.

Zur Überwachung des gesamten Greiferwechselvorganges ist an der adapterseitigen Stirnfläche der pneumatischen Druckdose ein Sensor angeordnet.

Nachstehend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Greiferwechseleinrichtung beschrieben. Die am Handgelenk des Industrieroboters befestigte pneumatische Druckdose wird zur Aufnahme eines mit einem Adapter versehenen Greifers durch eine Bewegung des Industrieroboters an ein Magazin, in dem sich die Greifer befinden, herangeführt. Zur Herstellung der Verbindung der pneumatischen Druckdose mit dem gewünschten Greifer wird der an der Druckdose angeordnete Aufnahmezapfen sowie die im Längsschlitz des Aufnahmezapfens aufgenommene Spannklaue der Zugstange in den entsprechend gestalteten Durchbruch des Adapters eingeführt. Nach dem Einführen dieser Teile im Adapter wird die pneumatische Druckdose durch eine Drehbewegung des Handgelenkes des Ir:'¹·.· .!rieroboters um 90° gedreht, wodurch die Spannklaue der Zugstange den Durchbruch im Adapter formschlüssig hintergreift. Mit Hilfe der Druckdose wird nunmehr die Zugstange in Richtung des Handgelenkes des Industrieroboters axial bewegt, so daß der Adapter gegen die pneumatische Druckdose gespannt wird. Während des Spannvorganges greifen die Druckluftübertragungstutzen in die entsprechenden Aufnahmebohrungen des Adapters ein. Außerdem werden die elektrischen Übertragungselemente miteinander in Wirkkontakt gebracht.

Das Lösen des Adapters von der pneumatischen Druckdose erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Die erfindungsgemäße Greiferwechseleinrichtung an Industrierobotern hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß sie mit relativ wenigen, einfach ausgeführten Spann- und Positionierelementen auskommt und eine funktionssichore Lagefixierung sowie Spannung des den Greifer aufnehmenden Adapters auf der pneumatischen Druckdose gestattet. Durch die einfache konstruktive Gestaltung ist die erfindungsgemäße Greiferwechseleinrichtung kostengünstig herstellbar und erfordert einen geringen Platzbedarf.

Durch die Anordnung von Druckluftübertragungselementen und elektrischen Übertragungselementen an den einander zugewandten Stirnflächen des Adapters sowie der Druckdose wird auf einfache Art und Weise die Übertragung von Druckluft und Elektroenergie von der Druckdose auf den Adapter möglich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1: die Greiferwechseleinrichtung im Schnitt teilweise im gespannten und teilweise im nicht gespannten Zustand Fig. 2: einen Blick auf die adapterseitige Stirnfläche der pneumatischen Druckdose und Fig.3: einen Blick auf die druckdosenseitige Stirnfläche des Adapters.

Die erfindungsgemäße Greiferwechseleinri :htung besteht im wesentlichen aus einer am Handgelenk 1 eines Industrieroboters befestigten, als pneumatische Druckdose 7 jusgebildeten Spanneinheit sowie einem mit dem Greifer 3 verbindbaren Adapter 4.

Die pneumatische Druckdose 2 ist, wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, an ihrer adapterseitigen Stirnfläche 5 mit einem Aufnahmezapfen 6 versehen, der einen Querschlitz 7 aufweist. Im Innern der pneumatischen Druckdose 2 ist eine Membran 8 angeordnet, die zwischen zwei Kegelflächen 9 und 10 hin- und herbewegbar und über Druckluftkanäle 11 und 12 mit Druckluft beaufschlagbar ist.

An der Membran 8 der pneumatischen Druckdose 2 ist eine den Aufnahmezapfen 6, eine Führungsbuchse 30 sowie einen Dichtungsring 29 durchragende, axial bewegbare Zugstange 13 befestigt, die an ihrer Vorderseite eine im Querschnitt oval ausgeführte Spannklaue 14 aufweist. Die Spannklaue 14 der Zugstange 13 wirkt mit dem Querschlitz 7 des Aufnahmezapfens 6 zusammen und taucht bei einer axialen Bewegung der Zugstange 13 mehr oder weniger in den Querschlitz 7 ein.

Der Adapter 4 weist an seiner aruckdosenseitigen Stirnfläche 15 einen von dem Aufnahmezapfen 6 der pneumatischen Druckdose 2 sowie der Spannklaue 14 der Zugstange 13 durchgreifbaren Durchbruch 16 auf, der in eine axiale Bohrung 17 mit einem der Länge der ovalen Spannklaue 14 entsprechenden Durchmesser übergeht.

An der adapteiseⁱ⁽iqen Stirnfläche 5 der pneumatischen Druckdose 2 sind mehrere, vorzugsweise vier Gewindebohrungen 18 angeordnet, in denf . kegelig ausgeführte Druckluftüber»ragungsstutzen 19 befestigt sind, die in entsprechend gestaltete, an der druckdosenseitigen Stirnfläche 15 des Adapters 4 angeordnete Aufnahmebohrungen 20 eingreifen. Zum Abdichten der Druckluftübertragungsstutzen 19 sind Dichtringe 27 vorgesehen. Die Druckluftübertragungsstutzen 19 aben die Aufgabe, die Druckluft von an der pneumatischen Druckdose 2 angeordneten Druckluftanschlüssen 21 zu Kanälen 22, die im Adapter 4 angeordnet sind, zu übertragen. Gleichzeitig haben die Druckluftübertragungsstutzen 19 zusammen mit dem Aufnahmezapfen ό diu Aufgabe, die Laijefixieiung zwischen pneumatischer Druckdose 2 und Adapter 4 zu bewirken.

An der adapterseiticvin St'rnfläche 5 der pneumatischen Druckdose 2 sind neben den Druckluftübertragungsstutzen 19 auch mehrere elektrische Jbe Iragungselemente 23 angeordnet, die mit an der druckdosenseitigen Stirnfläche 15 des Adapters 4 angeordneten elektrischen Übertragungselementen 24 in Kontakt gebracht werden können.

Außerdem ist an der adapterseitigen Stirnfläche 5 der pneumatischen Druckdose 2 ein Sensor 25 zur Überwachung des Greiferwechselvorganges vorgesehen. Beim Wechseln eines mit einem Adapter 4 versehenen Greifers 3 wird nach dem Ablegen des nicht mehr benötigten Greifers in einem Magazin der Aufnahmezapfen 6 der pneumatischen Druckdose 2 durch eine Roboterbewegung in den Durchbruch 16 des Adapters 4 eingeführt. Dabei befindet sich die Membran 8 der pneumatischen Druckdose 2 und damit die Zugstange 13 in ihrer vorderen Stellung, wie der untere Teil der Fig. 1 zeigt.

Die vordere Stellung der Membran 8 wird durch Beaufschlagung des Druckluftkanales 11 mit Druckluft erreicht. Das Einführen des Aufnahmezapfens 6 in den Durchbruch 16 wird durch eine am Aufnahmezapfen 6 angeordnete Ringnut 28 unterstützt. Beim Einführen des Aufnahmezapfens 6 in den Durchbruch 16 bewegt sich die Spannklaue 14 der Zugstange 13 durch die kreisförmigen Nuten 26 des Durchbruchs 16 soweit hindurch, bis sie in der axialen Bohrung 17 frei bewegbar ist.

Danach wird die pneumatische Druckdose 2 mit Hilfe des Handgelenkes 1 des Industrieroboters um 90° gedreht, wodurch die Spannklaue 14 der Zugstange 13 den Durchbruch 16 hintergreift. Damit ist eine formschlüssige Verbindung zwischen der pneumatischen Druckdose 2 und dem Adapter 4 hergestellt.

Nunmehr wird der Druckluftkanal 12 mit Druckluft beaufschlagt, so daß die Membran 8 und damit die Zugstange 13 in die hintere Stellung gebracht wird. Dabei wird der Adapter 4 mit Greifer 3 durch die Spannklaue 14 der Zugstange 13 mit ihrer druckdoserseitigen Stirnfläche 15 gegen die adapterseitige Stirnfläche 5 der pneumatischen Druckdose 2 gespannt. Diese Spannstellui.o ist im oberen Teil der Fig. 1 gezeigt.

Während des Spi'nnvorganges greifen die Druckluftübertragungsstutzen 19 in die entsprechenden Aufnahmebohruncen 20 des Adapters 4 ein. Auli^rdem werden die elektrischen Übertragungselemente 23 und 24 miteinander verbunden, wobei vorzugsweise 12 Anschlußmöglichkeiten für Elektroenergie vorgesehen sind.

Das Lösen des Adapters 4 von der pneumatischen Druckdose 2 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Claims

1. Automatische Greiferwechseleinrichtung an Industrierobotern, bestehend aus einem mit dem zu wechselnden Greifer fest verbundenen Adapter sowie einer am Handgelenk des Industrieroboters befestigten, mit dem Adapter verbindbaren Spanneinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinheit als pnsumatische Druckdose (2) ausgebildet ist, die an ihrer adapterseitigen Stirnfläche (5) einen mit einem Querschlitz (7) versehenen Aufnahmezapfen (6) aufweist, der von einer mit der Membran (8) der pneumatischen Druckdose (2) fest verbundenen, eine im Querschnitt oval ausgeführte, in den Querschlitz (7) des Aufnahmezapfens (6) eingreifende Spannklaue (14) aufweisenden Zugstange (13) durchgriffen wird und daß der Adapter (4) an seiner druckdosenseitigen Stirnfläche (15) einen mit dem Aufnahmezapfen (6) der pneumatischen Druckdose (2) sowie der Spannklaue (14) der Zugstange (13) zusammenwirkenden, von der Spannklaue (14) der Zugstange (13) hintergreifbaren Durchbruch (16) aufweist.

2. Automatische Greiferwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der adapterseitigen Stirnfläche (5) der pneumatischen Druckdose (2) mehrere kegelig ausgeführte Druckluftübertragungsstutzen (19) angeordnet sind, die beim Spannvorgang in entsprechend gestaltete, an der druckdosenseitigen Stirnfläche (15) des Adapters (4) angeordnete Aufnahmebohrungen (20) eing.eifen.

3. Automatische Greiferwechseleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der adapterseitigen Stirnfläche (5) der pneumatischen Druckdose (2) mehrere elektrische "Übertragungselemente (23) angeordnet sind, die beim Spannvorgang mit an der druckdosenseitigen Stirnfläche (15) des Adapters (4) angeordneten elektrischen Übertragungselementen (24) in Wirkkontakt gebracht werden.

4. Autornatische Greiferwechseleinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der adapterseitigen Stirnfläche (5) der pneumatischen Druckdose (2) ein Sensor (25) zur Übe wachung des Greiferwechselvorganges angeordnet ist.