DE10129553A1 - Schnellwechselsystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schnellwechselsystem, insbesondere für Greifelemente zum Erfassen und Transportieren von Werkstücken, bestehend aus einer Grundplatte (1), einer an der Grundplatte (1) lösbar befestigbaren Halteplatte (2) und eine an der Grundplatte (1) vorgesehenen Spannbacke (7) mit der die Halteplatte (2) in Schließstellung fixierbar ist. Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Schnellwechselsystems, welches leichter und damit kostengünstiger zu fertigen ist. Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, dass die Spannbacke (7) seitlich an der Grundplatte (1) anliegt, um einen Drehpunkt (A) kippbar im Verhältnis zur Grundplatte (1) gelagert ist und durch Ausübung einer Kraft auch die Spannbacke (7) in Schließstellung überführbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Schnellwechselsystem, insbesondere für Greifelemente zum Erfassen und Transportieren von Werkstücken, bestehend aus einer Grundplatte, einer an der Grundplatte befestigbaren Halteplatte und einer an der Grundplatte vorgesehenen Spannbacke, mit der die Halteplatte in Schließstellung zur Fixierung einspannbar ist.
• Ein derartiges Schnellwechselsystem ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 296 16 332 der Anmelderin bekannt. Das Schnellwechselsystem wird dort als Haltevorrichtung bezeichnet. Derartige Haltevorrichtungen für Greifelemente werden bei der Verarbeitung von Werkstücken, insbesondere teilweise oder vollständig automatisierten Arbeitsabläufen eingesetzt. Bei diesem Schnellwechselsystem sind zwei oder mehr Halteschienen an der Halteplatte befestigt. An den Halteschienen können verschiedenartige Greifer oder Saugsysteme zum Halten der Werkstücke angeordnet sein.
• Die Halteplatte soll schnell von der Grundplatte entfernbar sein. Die Grundplatte ist deshalb mit mehreren, seitlich anliegenden und paarweise einander gegenüberliegenden Spannbacken versehen, zwischen denen die Halteplatte mit den darauf befestigten Profilschienen einspannbar ist. Üblicherweise ist die Halteplatte im Querschnitt trapezförmig ausgebildet, d. h. sie weist einen in Einbaulage breitere untere Fläche auf und eine in Einbaulage, im Verhältnis zur unteren Flächen schmalere, obere Fläche auf, so dass die Seitenflächen schräg ausgebildet sind. Die Spannbacken weisen komplementär zu den Schrägen der Seitenflächen der Halteplatte ausgebildeten Schräge auf, so dass die Halteplatte für die Montage seitlich in die Spannbacken einschiebbar ist und durch Anziehen der Spannbacken sowohl kraft- als auch formschlüssig auf der Grundplatte fixierbar ist.
• Die Spannbacken sind über ein in die Grundplatte anschraubbare Schwalbenschwanzführungen linear im Verhältnis zur Grundplatte verstellbar. Jede Spannbacke ist mit zwei parallel zueinander verlaufenden Zylinderstiften versehen, welche als Linearführung innerhalb der Grundplatte dienen. Zwischen den Zylinderstiften ist eine Bohrung ausgebildet, welche eine in die Grundplatte eindrehbare Schraube durchdringt. Die Drehung der Schraube bewirkt eine lineare Verstellung der Spannbacken im Verhältnis zur Grundplatte, so dass die Halteplatte auf der Grundplatte durch Festziehen der Schrauben fixierbar ist.
• Obschon diese Ausbildung des Schnellwechselsystems ein einfaches Wechseln der Werkzeuge ermöglicht, ist die Fertigung der aus dem Stand der Technik bekannten Schnellwechselsysteme nicht unproblematisch. Insgesamt müssen bei der Fertigung jeder Spannbacke drei Passungssysteme aufeinander abgestimmt werden. Die Bolzen werden über einen Klemmsitz innerhalb eines ersten Passungssystems auf der Innenseite der Spannbacke eingeschlagen. Als zweites Passungssystem ist die Spielpassung zwischen den Bolzen und den Führungsbohrungen innerhalb der Grundplatte zu berücksichtigen. Schließlich ist der Bolzenabstand entsprechend den Bohrungen in der Grundplatte einzuhalten. Diese drei voneinander abhängigen Passungssysteme sind selbstverständlich aufwendig in der Fertigung. Daneben kann eine Querbelastung der Spannbacke das Verbiegen der Bolzen bewirken, so dass die gesamte Spannbacke auszuwechseln ist.
• Ausgehend von dem zugrunde gelegten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spannbacke zu schaffen, die leichter und kostengünstiger fertigbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannbacke seitlich an der Grundplatte anliegt, um einen Drehpunkt kippbar im Verhältnis zur Grundplatte gelagert ist und durch Ausübung einer Kraft auf die Spannbacke in Schließstellung überführbar ist.
• Erfindungsgemäß wird die Linearbewegung aus dem Stand der Technik durch eine Dreh- bzw. Kippbewegung ersetzt. Damit erfordert die erfindungsgemäße Ausbildung der Spannbacke nicht mehr die aus dem Stand der Technik bekannten Führungsbolzen. Die Kräfte werden statt dessen alleine durch die geometrische Ausgestaltung der Spannbacke übertragen. Die auf die Spannbacke wirkende Kraft kann entweder durch eine in die Grundplatte eindrehbare Knebelschraube aufgebracht werden oder aber auch durch beliebige andere Mittel, wie z. B. pneumatisch oder hydraulisch arbeitende Kraftzylinder. Vorzugsweise ist zwischen der Innenseite der an die Grundplatte anliegenden Spannbacke ein Spiel von ungefähr 0,5 mm ausgebildet, um den notwendigen Verstellbereich der Spannbacke bereitzustellen und die Kraft wird fluchtend zur Ebene der Grundplatte auf die Spannbacke aufgebracht.
• Als besonders einfach fertigbar hat sich eine Spannbacke erwiesen, die im Querschnitt gesehen als C-Profil ausgebildet ist, von dem der Grundsteg seitlich gegen die Grundplatte anliegt und die parallel zueinander von dem Grundsteg abragenden Querstege die Grundplatte beidseitig umgreifen. Auf diese Weise kann für die Fertigung der Spannbacke ein vorgefertigtes, stranggepresstes Aluminiumprofil verwendet werden, welches lediglich auf Länge gekürzt werden muss. Da die Spannbacke ausschließlich über die Schraube an der Grundplatte fixiert wird, sind Führungsbolzen nach der erfindungsgemäßen Ausbildung nicht erforderlich.
• Vorzugsweise liegt der in Einbaulage die Grundseite der Grundplatte umgreifende Quersteg der Spannbacke an einem unterseitig an der Grundplatte angeformten Absatz an. Der Absatz ermöglicht eine bündige Befestigung der Grundplatte auf einem Untergrund, wie z. B. einem Roboterarm unter Verwendung der erfindungsgemäßen Spannbacke. Der Absatz bildet somit der Drehpunkt für die Spannbacke. Wenn die Spannbacke mit ihrem Quersteg an dem Absatz anliegt, ist zwischen der Innenseite der Spannbacke und dem Rand der Grundplatte ein Spiel von ca. 0,5 mm vorhanden, um den notwendigen Verstellweg der Spannbacke bereitzustellen. Allerdings werden mehr als 0,5 mm für die Verstellung nicht benötigt, so dass die erfindungsgemäße Ausbildung auch wesentlich einfacher einspannbar ist und mit wesentlich geringeren Verstellwegen auskommt als die aus dem Stand der Technik bekannten, linear verstellbaren Spannbacken.
• Üblicherweise sind an gegenüberliegenden Seiten der Grundplatte jeweils zwei sich gegenüberliegende Spannbacken vorgesehen, die in der erfindungsgemäßen Art und Weise feststellbar sind. Selbstverständlich können auch entlang einer Seite der Grundplatte mehrere, zueinander beabstandete Spannbacken angeordnet sein. In gleicher Weise ist die erfindungsgemäße Spannbacke jedoch auch für rund ausgebildete Grundplatten mit daran vorgesehenen Spannbacken verwendbar.
• Die Grundplatte kann mit einer kanalartigen Ausnehmung ausgebildet sein, die sich in Längserstreckungsrichtung, im wesentlichen parallel zur Spannbacke erstreckt und in die mindestens ein Gewindeelement einsetzbar ist, in welches die Schraube eindrehbar ist. Das Gewindeelement wird bei der Montage des Schnellwechselsystems seitlich, quer verlaufend zur Längserstreckungsrichtung der Schraube bzw. Schrauben eingesetzt und dient als Gegenlager für die Schrauben der Spannbacke.
• Das Gewindeelement kann als einfache Mutter ausgebildet sein, die in der zur Bohrung, welche die Schraube der Spannbacke durchdringt, fluchtet oder als eine Gewindeleiste, die den Raum der Ausnehmung innerhalb der Grundplatte in Längserstreckung ausfüllt, so dass in der Gewindeleiste vorgesehene Gewindebohrungen mit dem seitlich in der Grundplatte vorgesehenen Löchern für die Mutter fluchten. Mittels der Gewindeleiste können auf einfache Weise mehrere, zueinander beabstandete Spannbacken montiert werden, ohne dass Gewinde in die Grundplatte eingeschnitten werden müssen.
• Da die Gewindeleiste üblicherweise aus Stahl gefertigt ist, können die Grundplatte und die Spannbacken selbst aus stranggepreßtem Aluminium gefertigt werden, welches einfacher und billiger zu fertigen ist, jedoch nicht die für einen Dauerbetrieb notwendige Festigkeit aufweist.
• Besonders einfach und werkzeuglos feststellbar ist eine Schraube, wenn diese als Knebelschraube ausgebildet ist und an der Spannbacke ein Anschlagstift vorgesehen ist, gegen den die Knebelschraube arretierbar ist. Mit der Knebelschraube ist ein ausreichend großes Drehmoment auf die Schraube übertragbar, dass diese auch ohne Werkzeuge lösbar ist.
• In einer Weiterentwicklung kann vorgesehen sein, dass der bewegbar ausgebildeten Spannbacke gegenüberliegend eine an der Grundplatte angeformte Spannbacke vorgesehen ist, diese zweite Spannbacke also einstückig mit der Grundplatte verbunden ist. Vorzugsweise ist diese mit der Spannbacke angeformte Grundplatte ebenfalls aus stranggepreßtem Aluminium gefertigt. Selbstverständlich kann die Spannbacke auch als einseitig angeformte Leiste ausgebildet sein.
• Die Grundplatte kann zudem zur Übertragung von Fluiden zu den auf der Grundplatte befestigten Halteelementen eingesetzt werden, wenn innerhalb der Grundplatte mindestens ein Kanal vorgesehen ist, der sich vorzugsweise in Längserstreckungsrichtung der Grundplatte erstreckt. In diesem Fall sind Querverbindungen in der Grundplatte und Halteplatte vorgesehen, welche das Fluid aus der Grundplatte in die Halteplatte und daran vorgesehene Leitungssysteme weiterleiten. Mit diesen Leistungssystemen können beispielsweise Kraftzylinder betätigt oder ein Vakuum auf einen Sauggreifer übertragen werden. Üblicherweise sind mehrere, kolinear extrudierte Kanäle innerhalb der Grundplatte vorgesehen.
• Erfindungswesentlich ist die drehbare Befestigung der Spannbacke. Damit ist eine deutlich einfachere Fertigung und Montage im Vergleich zum Stand der Technik realisierbar, da Führungsbolzen nicht erforderlich sind und damit die beim Stand der Technik bekannten Passungssysteme entfallen. Die Fixierung erfolgt ausschließlich durch das Aufbringen einer quer zur Seite der Grundplatte wirkenden Kraft.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im folgenden detailliert beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Schnellwechselsystem mit darauf angeordneten Halteschienen,
• Fig. 2 eine Seitenansicht entlang des Pfeils II gemäß Fig. 1, und
• Fig. 3 eine vergrößere Seitenansicht im Schnitt des Schnellwechselsystems gemäß Fig. 2.
• Demnach besteht das Schnellwechselsystem aus einer Grundplatte 1 und einer auf dieser fixierten Halteplatte 2, an der Führungsschienen 3 in bekannter Weise befestigt sind.
• Die Führungsschienen 3 tragen wiederum eine weitere, quer zu den Führungsschienen 3 verlaufende Führungsschiene 4, an dessen äußerem Ende ein Sauggreifer 5 vorgesehen ist.
• Der genauere Aufbau des erfindungsgemäßen Schnellwechselsystems, welches aus Grundplatte 1, Halteplatte 2 und einer oder mehreren Spannbacken besteht, ist in der Fig. 3 dargestellt. Die Grundplatte 1 eines derartigen Schnellwechselsystems ist beispielsweise mit der in der Fig. 3 unteren Seite an einem Roboterarm befestigt, von dem nur die Längsachse 6 dargestellt ist.
• Die Grundplatte 1 besteht aus einer im wesentlichen flächigen, stranggepressten Aluminiumplatte, die auf Länge absägbar ist.
• In den Figuren rechtsseitig ist an der Grundplatte 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Spannbacke 7 mittels einer Schraube 8 befestigt. Von den Spannbacken 7 können mehrere in Betrachtungsrichtung hintereinander fluchtend angeordnet sein.
• Die Spannbacke 7 weist in der Seitenansicht im wesentlichen die Form eines C-Profils auf mit einem Grundsteg 7a, der im wesentlichen parallel zur Längsseite der Grundplatte 1 verläuft, und zwei parallel zueinander verlaufenden Querstegen 7b und 7c. Der in der Figur untere Grundsteg 7b sitzt in einem an der Grundplatte 1 ausgebildeten Absatz 1a, zur Aufnahme des Querstegs 7b. Die Länge des Querstegs 7b ist so gewählt, dass dieser in Einbaulage gegen den Absatz 1a der Grundplatte anliegt unter Einhaltung eines Abstands von ungefähr 0,5 cm zwischen dem Grundsteg 7a der Klemmbacke 7 und der Seite der Grundplatte 1. Durch Eindrehen bzw. Ausdrehen der Schraube aus der Grundplatte führt die Spannbacke eine durch den Pfeil III dargestellte Drehbewegung um den am Absatz 1a und Außenkante des Querstegs 7b gelegenen Drehpunkt A aus.
• In Betrachtungsrichtung längserstreckend ist an der Seite, an der die Spannbacke 7 befestigt ist, eine rechteckige Ausnehmung 9 in der Grundplatte 1 ausgeformt. Die Ausnehmung 9 dient zur Aufnahme einer Gewindeleiste 10, die mit Gewindebohrungen versehen ist. In diese Gewindebohrungen sind die Schrauben 8 zur Feststellung der Spannbacken 7 eindrehbar. Die Gewinde müssen somit nicht in das wesentlich weichere stranggepresste Aluminium der Grundplatte 1 geschnitten werden, sondern sind in der aus Stahl gefertigten Gewindeleiste 10 vorgesehen. Anstelle der Gewindeleiste 10 kann in die Ausnehmung 9 auch eine Mutter eingesetzt werden, die mittels eines Klebers fluchtend zu der Durchtrittsbohrung für die Schraube 8 fixiert wird.
• An der den Spannbacken gegenüberliegenden Seite ist die Grundplatte 1 mit einer einstückig an die Grundplatte 1 angeformten Spannbacke 1b versehen. Für die Fixierung der Halteplatte 2 innerhalb der Grundplatte 1 ist die von den Spannbacken 7 ausgeführte Schwenkbewegung um 0,5 mm ausreichend, so dass nur einseitig eine bewegbare Spannbacke erforderlich ist. Die an der Grundplatte 1 angeformte Spannbacke 1b vereinfacht somit nochmals die Fertigung des Schnellwechselsystems.
• Die bewegliche Spannbacke 7 und die angeformte Spannbacke 1b sind auf ihrer einander zugewandten Seite mit Schrägen ausgebildet, in welche die mit einer korrespondierenden Schräge ausgebildete Halteplatte 2 in Schließstellung eingreift. Zum Wechseln der Halteplatte 2 wird die Schraube 8 des Schnellwechselsystems gelöst, so dass die Spannbacke 7 eine lösende Drehbewegung entgegen des Pfeils III ausführt. Die Halteplatte 2 kann nun in Betrachtungsrichtung nach oben oder unten aus dem Schnellwechselsystem entnommen werden und durch eine andere ausgetauscht werden, auf der beispielsweise andere Greifer angeordnet sind.
• Die Grundplatte 1 weist mehrere kolinear verlaufende Kanäle 11 auf, mit denen ein Fluid durch die Grundplatte führbar ist. Die Grundplatte ist zudem mit quer zur Betrachtungsrichtung verlaufenden Bohrungen versehen, welche das Fluid in die Halteplatte übertragen, die ebenfalls mit kolinear in Betrachtungsrichtung verlaufenden Kanälen 12 versehen ist. Durch die Kanäle 11, 12 ist das Fluid bzw. das Medium beispielsweise auf den Sauggreifer 5 übertragbar, um diesen zu steuern.
• Die Erfindung stellt ein mit wenig Teilen einfach zu fertigendes Schnellwechselsystem bereit, das zudem größtenteils aus stranggepreßtem Aluminium fertigbar ist, das deutlich leichter und einfacher zu bearbeiten ist als die aus dem Stand der Technik bekannten Schnellwechselsysteme aus Stahl. Bezugszeichenliste 1 Grundplatte
  1a Absatz
  1b Spannbacke
  2 Halteplatte
  3 Führungsschiene
  4 Führungsschiene
  5 Sauggreifer
  6 Längsachse
  7 Spannbacke
  7a Grundsteg
  7b Quersteg
  7c Quersteg
  8 Schraube
  9 Ausnehmung
  10 Gewindeleiste
  11 Kanal
  12 Kanal
  

Claims (10)

1. Schnellwechselsystem, insbesondere für Greifelemente zum Erfassen und Transportieren von Werkstücken, bestehend aus einer Grundplatte (1), einer an Grundplatte (1) befestigbaren Halteplatte (2) (Greifergrundplatte) und mindestens einer der Grundplatte (1) vorgesehenen, Spannbacken (7), welche die Halteplatte (2) in Schließstellung zur Fixierung einspannt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacke (7) auf seitlich an der Grundplatte (1) anliegt, um einen Drehpunkt (A) kippbar im Verhältnis zur Grundplatte (1) gelagert ist und durch Ausübung einer Kraft in die Schließstellung überführbar ist.

2. Schnellwechselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft auf die Spannbacke (7) durch eine in die Grundplatte eindrehbare Schraube (8) aufbringbar ist.

3. Schnellwechselsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacke (7) an einem an der Grundplatte (1) vorgesehenen Anschlag anliegt.

4. Schnellwechselsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag als Absatz (1a) an der Grundplatte (1) ausgebildet ist.

5. Schnellwechselsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) eine kanalartige Ausnehmung (9) aufweist, die sich in Längserstreckungsrichtung im wesentlichen parallel zu der Spannbacke (7) erstreckt und in die ein mindesten ein Gewindeelement einsetzbar ist, in welches die Schraube (8) eindrehbar ist.

6. Schnellwechselsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite der Grundplatte () mehrere voneinander beabstandete Spannbacken (7) vorgesehen sind und das Gewindeelement als in der Ausnehmung gelagerte Gewindeleiste ausgebildet ist, die mehrere Gewindebohrungen aufweist.

7. Schnellwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) und/oder die Spannbacke (7) aus stranggepresstem Aluminium gefertigt sind.

8. Schnellwechselsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (7) eine Knebelschraube aufweist und die Spannbacke (7) einen Anschlagsstift aufweist, mit dem die Knebelschraube arretierbar ist.

9. Haltesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Spannbacke gegenüberliegend eine zweite Spannbacke vorgesehen ist, die an der Grundplatte angeformt ist.

10. Haltesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte mindestens einen Kanal (11) aufweist.