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Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur Verbindung eines
Tragrohrs einer modular aufbaubaren Tragvorrichtung und einer Werkzeugaufnahme,
insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kraftfahrzeugindustrie,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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An
derartigen modular aufgebauten Tragvorrichtungen können eine
Vielzahl von Werkzeugen angeordnet werden, wie z. B. unterschiedliche
Greifer bzw. Sauger, Sensoren oder Schweißvorrichtungen. Die Tragvorrichtung
kann an einer zentralen Roboteraufnahme mit einem Roboterarm verbunden
sein, so dass eine einfache Automatisierung der Arbeiten mittels
der Tragvorrichtung möglich
ist. So kann beispielsweise im Karosseriebau der Kraftfahrzeugindustrie
durch die Tragvorrichtung ein Karosseriebauteil, wie z. B. eine
Fahrzeugtür
mit an der Tragvorrichtung angeordneten Greifern aus einem Lagerbehälter entnommen
werden und in die Türausnehmung des
Seitenteiles des Kraftfahrzeuges zur Montage eingesetzt werden.
Eine genaue Positionierung der Tür
gegenüber
dem Seitenteil kann mit an der Tragvorrichtung angeordneten Sen-soren
vorgenommen werden. Um für
unterschiedliche Fahrzeugtypen unterschiedliche Türgrößen mit
der gleichen Tragvorrichtung bewegen zu können, ist die Tragvorrichtung modular
aufgebaut, so dass eine größenmäßige Anpassung
bzw. eine entsprechende Anordnung der Werkzeuge an der Tragvorrichtung
individuell für
die unterschiedlichen Fahrzeugtypen vorgenommen werden kann.
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Die
DE 43 08 500 A1 beschreibt
einen Werkzeughalter mit einem hülsenförmigen Aufnahmeeinsatz,
der in einem Werkzeugkopf des Werkzeughalters gelagert ist. Zur
Befestigung des Aufnahmeeinsatzes im Werkzeugkopf des Werkzeughalters
ist stirnseitig mindestens eine Bohrung zum Eindrehen einer am Werkzeug
gefesselten Schraube vorgesehen.
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In
der
DE 84 20 617 U1 ist
ein Werkzeughalter für
ein, insbesondere rotierendes, Werkzeug mit Axialverstellvorrichtung
beschrieben. Zwischen einem Aufnahmeteil und einem Werkzeugträger ist eine
Federanordnung angeordnet, welche den Werkzeugträger in Richtung auf das Aufnahmeteil
hin belastet.
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Die
DE 102 33 694 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Kupplung zweier Bauteile, beispielsweise zweier
Werkzeugteile. Um mit einfachen Mitteln eine exakte Zentrierung
der Bauteile zu gewährleisten,
weist ein Passzapfen im Bereich seiner Wurzel eine von der zylindrischen
Mantelfläche
zur Ringfläche
hin divergierende Außenkonuspartie
und die Aufnahmehülse
eine hierzu komplementäre,
von der zylindrischen Innenfläche
zur Stirnfläche
hin divergierende Innenkonuspartie auf.
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In
der
DE 299 05 687
U1 ist eine Trageinrichtung zur Anbringung an Robotern
und für
die Anbringung von Werkzeugen beschrieben. Die Trageinrichtung besteht
aus mindestens zwei Stangen, die durch Stangenprofil angepasste
Klemmstücke
lösbar
miteinander verbunden sind. Die absolute form- und kraftschlüssige Verbindung
zwischen Stangen- und Klemmstücken
gewährleistet
eine stellungsgenaue und dauerhafte Positionierung der Werkzeuge
und auch Hilfsmittel im Rahmen einer solchen Einrichtung.
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Aus
der
DE 200 17 129
U1 ist eine modular aufbaubare Tragvorrichtung zur Verwendung
im Karosseriebau der Kraftfahrzeugindustrie mit einer gattungs gemäßen Verbindungsvorrichtung
bekannt. Die Tragvorrichtung besteht aus einer Mehrzahl von Tragrohren,
die durch Klemmschellen miteinander verbunden sind, so dass eine
Gitterstruktur aus Tragrohren entsteht. Die einzelnen Werkzeuge
der Tragvorrichtung sind an Werkzeugaufnahmen als Werkzeugträger fest
angebracht. Diese Werkzeugaufnahmen weisen kurze Befestigungsrohre
auf, die jeweils mittels Klemmschellen mit einem zugeordneten Tragrohr
der Tragvorrichtung verbunden sind. Wird eine Werkzeugaufnahme mit
dem daran angebrachten Werkzeug, z. B. zu Wartungs- oder Reparaturzwecken,
vom Tragrohr gelöst,
ist bei einer Wiederanbringung oder einem Austausch eine aufwändige Neujustierung
in der Klemmschelle erforderlich. Falls die Halterung nur über einen
Klemmschluss in einer Klemmschelle erfolgt, besteht insbesondere
bei der Abstützung
größerer Kräfte die
Gefahr einer Dejustierung der Werkzeugaufnahme am zugeordneten Tragrohr.
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Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber eine
Verbindungsvorrichtung vorzuschlagen, mit der eine stabile und einfach
reproduzierbare Verbindung möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß Anspruch
1 weist die Werkzeugaufnahme eine Einstecköffnung auf und ein Tragrohrendbereich
des Tragarms ist formangepasst zu einer formschlüssigen Steckverbindung ausgebildet. Mit
diesem Teil der Verbindung können
insbesondere auch hohe Kippkräfte
und axiale Schubkräfte
aufgenommen, übertragen
und abgestützt
werden.
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Weiter
ist ein axiales Verbindungsteil verwendet, das einerseits mit dem
Tragrohrendbereich verbunden ist und andererseits in der Werkzeugaufnahme
gehalten ist. Dies sichert insbesondere die vorstehend genannte
Steckverbin dung entgegen der Steckrichtung gegen ein Lösen und
dient daher insbesondere zur Aufnahme, Übertragung und Abstützung von
axialen Zugkräften.
Weiter ist in der Steckverbindung zwischen dem Tragrohrendbereich
und der Werkzeugaufnahme und/oder zwischen dem Verbindungsteil und
der Werkzeugaufnahme ein Formeingriff als Verdrehsicherung hergestellt,
der zur Aufnahme, Übertragung
und Abstützung
von Drehkräften
dient, insbesondere bei sonst zylindrischen und damit an sich verdrehbaren
Bauteilen.
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Weiter
ist als axiales Verbindungsteil ein Befestigungsbolzen verwendet,
der wenigstens eine Bolzenquerbohrung aufweist, und der mit einem
Teilbereich axial in die Axialbohrung des Tragrohrs formschlüssig eingesteckt
ist. Dabei ist der Steckbolzen für
eine verdrehfeste Verbindung des Befestigungsbolzens mit dem Tragrohrendbereich
durch die fluchtende Tragrohr-Querbohrung und Bolzen-Querbohrung
gesteckt. Zudem weist der Befestigungsbolzen am gegenüberliegenden
Endbereich einen Gewindebereich auf. Der Befestigungsbolzen ist
in seiner Länge
so dimensioniert, dass er mit diesem Gewindebereich aus der axialen
Durchgangsöffnung
an der Werkzeugaufnahme vorsteht und dort eine Schraubenmutter für eine axiale
Verspannung und Halterung in der Werkzeugaufnahme aufgeschraubt
ist. Der Tragrohrendbereich stützt
sich dabei entgegen der Verspannrichtung in einer als Sacköffnung ausgebildeten
Einstecköffnung
oder ggf. über
Axialanschläge
ab.
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Als
Verdrehsicherung weist der Befestigungsbolzen zwischen seinem endseitigen
Gewindebereich und dem im Tragrohr aufgenommenen zylindrischen Teilbereich
einen nicht-zylindrischen, insbesondere prismatischen Formteil auf,
der in einen formentsprechenden Steckbereich der Werkzeugaufnahme
eingesetzt ist. Dieses nicht-zylindrische Formteil ist vorzugsweise
im Querschnitt quadratisch ausgeführt, kann jedoch auch andere
Mehreckformen oder Ovalformen haben.
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Alternativ
oder zusätzlich
ist als Verdrehsicherung der Tragrohrendbereich unmittelbar oder mittelbar
wenigstens einen radial über
den Zylinderdurchmesser vorstehenden Anschlag aufweisen, der in
eine zugeordnete Ausnehmung an der Werkzeugaufnahme bei montierter
Verbindung eingreift. In einer besonders einfachen Ausführungsform
wird der Anschlag dadurch gebildet, dass der Steckbolzen beidseitig
am Tragrohrendbereich vorsteht. Durch die Verspannung über den
Befestigungsbolzen kann bei entsprechender Lagedimensionierung der
Steckbolzen mit seinen Überständen in
den zugeordneten Ausnehmungen an der Werkzeugaufnahme eingepresst
und dadurch zusätzlich
fixiert werden.
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Die
vorstehende Steckverbindung der Ausgestaltung mit einem axialen
Verbindungsteil und einer Verdrehsicherung ergibt eine stabile Verbindung, die
auch für
die Übertragung
und Abstützung
großer Kräfte ohne
die Gefahr einer Dejustierung geeignet ist. Die Verbindung ist durch
die formschlüssigen
Eingriffe ggf. in Verbindung mit Positionieranschlägen einfach,
schnell und lagereproduzierbar zu montieren. Zudem ist die Verbindungsvorrichtung
einfach aufgebaut und kostengünstig
herstellbar.
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Weiter
weist zumindest der Tragrohrendbereich eine zylindrisch ausgebildete
Außenmantelfläche auf,
so dass auch die Werk-zeugaufnahme eine zugeordnete zylindrische
Einstecköffnung
zur formschlüssigen
Aufnahme des zylindrischen Tragrohrendbereichs aufweist.
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Zudem
ist am Tragrohr zumindest im Tragrohrendbereich eine Axialbohrung
vorhanden, der sowohl eine Tragrohr-Querbohrung für einen Steckbolzen
als auch eine axiale Durchgangsbohrung am Boden der Einstecköffnung in
der Werkzeugaufnahme zugeordnet ist.
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Eine
Lagefixierung des Steckbolzens lässt sich
auch gemäß Anspruch
3 durch einen an sich bekannten längsgeschlitzten Hohlbolzen
erreichen, der im nicht montierten Zustand ein geringes Übermaß im Durchmesser
gegenüber
den Querbohrungen hat und im montierten Zustand durch eine radiale
Federvorspannung lagegesichert gehalten ist.
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In
einer Weiterbildung nach Anspruch 4 ist die Außenmantelfläche über die gesamte Längserstreckung
des Tragrohrs zylindrisch ausgebildet, wobei am Tragrohr wenigstens
eine Klemmschelle anordenbar ist. Eine solche Klemmschelle kann
sowohl unmittelbar als Werkzeugaufnahme dienen als auch zur Verbindung
mehrerer Tragrohre. Die Klemmschelle ist im gelösten Zustand am Tragrohr axial
verschiebbar und radial verschwenkbar und im geschlossenen Zustand
ortsfest am Tragrohr fixiert. Zudem ist an der Klemmschelle eine
Markierungsskala vorgesehen, der ein Einstellzeiger am Tragrohr
zugeordnet ist, so dass bei einer stufenlosen radialen Verschwenkung
der Klemmschelle gegenüber
dem Tragrohr der Einstellzeiger zusammen mit der Markierungsskala
eine radial Positionsmarkierung für die Klemmschelle bildet.
Dadurch ist bei entsprechender Notierung der Lage des Einstellzeigers
gegenüber der
Markierungsskala eine reproduzierbare Lagejustierung einfach möglich.
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Zweckmäßig werden
nach Anspruch 5 in an sich bekannter Weise am Tragrohr eine Mehrzahl
von voneinander radial und axial beabstandeter Tragrohr-Querbohrungen vorgesehen,
die für
Positionierungen und Verbindungen in einem gestuften Rasterverhältnis einsetzbar
sind.
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Mit
Anspruch 6 wird ein mindestens zweiteiliger Aufbau einer Klemmschelle
aus einem Schellengrundteil und mindestens einem Schellenbrückenteil
be ansprucht, zwischen denen im montierten Zustand das Tragrohr in
entsprechenden Ausnehmungen einliegt.
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Nach
Anspruch 7 ist die Markierungsskala randseitig einer Ausnehmung
zugeordnet und am Schellenbrückenteil
angebracht. Dies ergibt eine einfache und genaue Zuordnung zwischen
dem Einstellzeiger und der Markierungsskala.
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Anstelle
eines im Querschnitt kreisrunden Tragrohrs kann gemäß Anspruch
8 in der Außenmantelfläche des
Tragrohrs wenigstens eine axial verlaufende Nut ausgebildet sein,
in der ein zugeordneter Nutenstein stufenlos axial verschiebbar
und an jeder Verschiebeposition fixierbar ist. Damit ist auch eine
axiale Positionsmarkierung für
eine einfache reproduzierbare Positionierung einer Klemmschelle möglich.
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Anhand
einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Teils einer Tragvorrichtung mit
zwei verbundenen Tragrohren und einer Klemmschellenverbindung,
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2 eine
Explosionsdarstellung einer Verbindungsvorrichtung zur Verbindung
eines Tragrohrs mit einer Werkzeugaufnahme,
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3 eine
entsprechende Explosionsdarstellung in anderer Ansicht, und
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4 eine
vergrößerte Teildarstellung
entsprechend 2 im montierten Zustand.
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In 1 ist
in einer Perspektivdarstellung ein Teilbereich einer Tragvorrichtung 1 dargestellt.
Die Tragvorrichtung 1 ist gitterförmig aus mehreren jeweils an
den Außenmantelflächen zylindrisch
ausgebildeten Tragrohren 2, 2' aufgebaut, von denen zwei mit
Teilabschnitten gezeigt sind und die mittels Klemmschellen 3 miteinander
verbunden sind. An den Klemmschellen 3 und/oder an den
Enden der Tragrohre 2, 2' können entsprechend der nachfolgenden
Ausführungen
(nicht dargestellte) Werkzeuge befestigt werden. Die Klemmschellen 3 für die Tragrohre 2, 2' bestehen aus
einem gemeinsamen Schellengrundteil 4 mit um 90° versetzten
halbschalenförmigen
Ausnehmungen und jeweils zugeordneten Schellenbrückenteilen 5, 5', die mit Spannschrauben 6 jeweils
für einen
Klemmschluss der einliegenden Tragrohre 2, 2' fixierbar sind.
Sind die Spannschrauben 6 nicht ganz angezogen, können die Tragrohre 2, 2' für eine räumliche
Justierung axial verschoben und/oder radial verschwenkt werden.
Für eine
reproduzierbare Schwenkeinstellung ist am Schellenbrückenteil 5 randseitig
eine Markierungsskala 7 angebracht, der ein Einstellzeiger 8 am Tragrohr 2 zugeordnet
ist. Der Einstellzeiger 8 kann beispielsweise als Längsrille über die
gesamte Länge des
Tragrohrs 2 verlaufen.
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Anstelle
der in 1 gezeigten, um 90° am Schellengrundteil versetzten
Ausnehmungen, können
diese ggf. auch am Schellengrundteil in anderen Raumwinkeln zueinander
angeordnet sein.
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An
den Tragrohren 2, 2' sind
eine Mehrzahl von einander radial und axial beabstandeter Tragrohr-Querbohrungen 9 angebracht,
die jeweils als Durchgangsbohrungen durch die axiale Mitte der Tragrohre 2, 2' verlaufen.
Diese Tragrohr-Querbohrungen 9 können als Positionierhilfen
und/oder zur Aufnahme von Positionierschrauben 10 verwendet werden,
die in zugeordnete (nicht sichtbare) Gewindebohrungen in der Aufnahmeschale
des Schellengrundteils 4 eingeschraubt werden können.
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Beide
Tragrohre 2, 2' haben
zylindrische Außenmantelflächen, unterscheiden
sich jedoch dadurch, dass am unteren Tragrohr 2' vier jeweils
um 90° versetzte
Längsnuten 11 angebracht
sind. In einer solchen Längsnut 11 kann
ein (nicht dargestellter) Nutenstein verschiebbar und fixierbar
als axiale Positionsmarkierung für
die Klemmschelle 3 angebracht werden.
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In 2 ist
in einer perspektivischen Explosionsdarstellung ein Tragrohr 2 (ohne
Längsnuten 11)
gezeigt und eine als Block dargestellte Werkzeugaufnahme 12,
an der stabil und ortsfest benötigte
Werkzeuge, wie z. B. Greifer, Sauger, Sensoren oder Schweißvorrichtungen
mittels schematisch dargestellter Schraubverbindungen 13 befestigt
werden können.
Die Werkzeugaufnahme 12 ist mit einem Tragrohrendbereich 14 des
Tragrohrs 2 stabil zu verbinden.
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Dazu
ist in die Werkzeugaufnahme 12 zur Herstellung einer Steckverbindung
eine zylindrische Einstecköffnung 15 als
Sacköffnung
eingebracht entsprechend dem Durchmesser des Tragrohrs 2.
Weiter ist ein axiales Verbindungsteil als Befestigungsbolzen 16 verwendet,
der einen zylindrischen Teilbereich 17 mit axial versetzten
drei Bolzen-Querbohrungen 18 aufweist, die im Durchmesser
den Tragrohr-Querbohrungen 9 entsprechen. An den zylindrischen
Teilbereich 17 schließt
sich ein quaderförmiger
Teilbereich 19 an, an dem axial ein Gewindebereich 20 absteht.
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Im
montierten Zustand ist der zylindrische Teilbereich 17 des
Befestigungsbolzens 16 in eine Axialbohrung 21 des
Tragrohrs 2 (oder in 3 in eine
Axialbohrung 21 des Tragrohrs 2') eingesteckt und mittels eines
Steckbolzens 22 fixiert, der durch die fluchtende Tragrohr-Querbohrung 9 und
eine Bolzen-Querbohrung 18 gesteckt ist. Dabei steht der Steckbolzen 22 beidseitig
am Umfang des Tragrohrs 2 bzw. des Tragrohrs 2' mit Anschlägen 23 über (siehe 4).
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In
einem so vormontierten Zustand wird das Tragrohr 2 (oder
ein Tragrohr 2' mit
Längsnuten 11, siehe 3)
zusammen mit dem Befestigungsbolzen 16 in die Einstecköffnung 15 eingesteckt,
wobei zur formschlüssigen
Aufnahme des quaderförmigen Teilbereichs 19 in
der Werkzeugaufnahme 12 eine entsprechend durchgehend geformte
quaderförmige axiale
Durchgangsöffnung 24,
als Durchgangsbohrung, eingeformt ist.
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Die
Längserstreckungen
der Bauteile sind dabei so dimensioniert, dass der Gewindebereich 20 aus
der Werkzeugaufnahme 12 vorsteht und der Befestigungsbolzen 16 mittels
einer Schraubenmutter 25 unter Zwischenfügung einer
Beilagscheibe 26 verspannt werden kann. Zudem liegt der
Befestigungsbolzen 16 mit seinen überstehenden Anschlägen 23 in
halbkreisförmigen
Ausnehmungen 27 an der Werkzeugaufnahme 12 ein
und kann ggf. durch Anziehen der Schraubenmutter 25 in
die Ausnehmungen 27 hinein verspannt und gesichert werden.
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3 zeigt
die Anordnung von 2 in einer Ansicht auf die Stirnseite
der Werkzeugaufnahme 12 mit der Verschraubung durch die
Schraubenmutter 25. Aus dieser Darstellung ist weiter zu
entnehmen, dass die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung sowohl
für Tragrohre
mit durchgehend zylindrischer Mantelfläche ebenso verwendbar ist,
wie für
Tragrohre 2' mit
Längsnuten 11,
so dass in einer Tragvorrichtung beide Tragrohrausführungen
alternativ oder gemeinsam verwendbar sind.
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In 4 ist
die Werkzeugaufnahme 12 mit eingestecktem Befestigungsbolzen 16 gezeigt,
wobei der Steckbolzen 22 mit den überstehenden Anschlägen 23 in
den Ausnehmungen 27 als zusätzliche Abstützung und
Verdrehsicherung einliegt. Zur besseren Übersichtlichkeit ist hier das
Tragrohr 2 lediglich strichliert angedeutet.