DE102016115740A1

DE102016115740A1 - Wechselsystem, insbesondere zum lösbaren Anordnen von Handhabungseinrichtungen an Roboterarmen

Info

Publication number: DE102016115740A1
Application number: DE102016115740.6A
Authority: DE
Inventors: Hasan Canti
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wechselsystem, insbesondere zum lösbaren Anordnen von Handhabungseinrichtungen an Roboterarmen, mit einem Wechselkopf und einem am Wechselkopf befestigbaren Adapter, mit einem Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln des Adapters am Wechselkopf, wobei der Wechselkopf eine Aufnahme und der Adapter einen in axialer Richtung in die Aufnahme einführbaren Einführabschnitt aufweist, wobei der Einführabschnitt einen senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden Bolzen aufweist und dass der Wechselkopf einen in der Aufnahme senkrecht zur axialen Richtung und zum Bolzen verlagerbaren Verriegelungsschieber aufweist, wobei der Verriegelungsschieber eine kulissenartige Aussparung mit einem Einführabschnitt und einem Verriegelungsabschnitt derart aufweist, dass der Bolzen in einer Einführlage in den Einführabschnitt einführbar ist und dass durch Verlagern des Verriegelungsschiebers in eine Verriegelungslage der Bolzen zur Verriegelung in den Verriegelungsabschnitt gelangt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wechselsystem, insbesondere zum lösbaren Anordnen von Handhabungseinrichtungen an Roboterarmen, mit einem Wechselkopf und einem am Wechselkopf befestigbaren Adapter. Ferner ist ein Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln des Adapters am Wechselkopf vorgesehen, wobei der Wechselkopf eine Aufnahme und einen in axialer Richtung in die Aufnahme einführbaren Einführabschnitt aufweist. Als Handhabungseinrichtung kommen insbesondere Greifvorrichtungen, Spannvorrichtungen, Messeinrichtungen, Umsetzeinrichtungen und dergleichen in Betracht. Derartige Wechselsysteme können auch bei Bearbeitungsmaschinen Verwendung finden, wobei dann der Wechselkopf maschinenseitig angeordnet ist und am Adapter insbesondere ein Werkzeug vorgesehen sein kann.
Mit den Wechselsystemen kann folglich ein rasches und dennoch funktionssicheres Wechseln des Adapters am Wechselkopf gewährleistet werden. Der Verriegelungsmechanismus kann dabei handbetätigt oder auch maschinell betätigt sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes Wechselsystem derart weiterzubilden, dass ein Wechseln des Adapters auf einfache Art und Weise und dennoch funktionssicher ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird mit einem Wechselsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Einführabschnitt einen senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden Bolzen oder Steg aufweist und dass der Wechselkopf einen in der Aufnahme senkrecht zur axialen Richtung und zum Bolzen oder Steg verlagerbaren Verriegelungsschieber aufweist, wobei der Verriegelungsschieber eine kulissenartige Aussparung mit einem Einführabschnitt und einem Verriegelungsabschnitt derart aufweist, dass der Bolzen oder Steg in der Einführlage in den Einführabschnitt einführbar und dass durch Verlagern des Verriegelungsschiebers in eine Verriegelungslage der Bolzen oder Steg zur Verriegelung in den Verriegelungsabschnitt gelangt.
Dadurch wird gewährleistet, dass zum einen ein sicheres Einführen des Bolzens oder Stegs in den Einführabschnitt und zum anderen ein sicheres Verriegeln durch Verlagern des Verriegelungsschiebers quer zur axialen Richtung ermöglicht wird. Auch wenn im nachfolgenden von dem Bolzen die Rede ist, ist damit auch eine stegartige Ausbildung, also ein Steg, gemeint.
Der Verriegelungsabschnitt ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass beim Verlagern des Verriegelungsschiebers in den Verriegelungsabschnitt der Adapter in axialer Richtung gegen den Wechselkopf beaufschlagt wird. Dadurch kann der Adapter positionsgenau und sicher am Wechselkopf gehalten werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Verriegelungsabschnitt bzw. die Aussparung im Bereich des Verriegelungsabschnitts eine Kontur vorsieht, die mit einer senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden Ebene einen entsprechend spitzen Winkel einschließt.
Zur Betätigung des Verriegelungsschiebers ist vorteilhaft, wenn am Wechselkopf ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist. Durch Vorsehen des elektrischen Antriebs können beispielsweise pneumatische oder hydraulische Leitungen zum Betätigen des Verriegelungsschiebers entfallen; es ist lediglich eine elektrische Versorgung des elektrischen Antriebs bereitzustellen.
Zwischen dem Antrieb und dem Verriegelungsschieber ist vorzugsweise eine Übersetzung in Form einer Gewindespindel und einem mit der Gewindespindel zusammenwirkenden Gewinde vorgesehen. Die Gewindespindel kann dabei die Abtriebswelle des Antriebs darstellen. Das Gewinde kann insbesondere am Verriegelungsschieber vorgesehen sein. Dadurch können vergleichsweise hohe Verriegelungskräfte mit einem vergleichsweise kleinen, aber schnell laufenden Elektromotor bereitgestellt werden.
Der am Einführabschnitt vorgesehene Bolzen kann insbesondere mit seinen freien Enden an Schenkeln des Einführabschnitts festgesetzt sein und eine Gleitrolle umfassen, die mit dem Verriegelungsschieber, bzw. dessen kulissenartiger Aussparung, zusammenwirkt. Hierdurch kann zum einen der Bolzen sicher am Adapter angeordnet sein. Zum anderen können Reibungskräfte zwischen Bolzen und Verriegelungsschieber gering gehalten werden. Der Bolzen kann auch als Steg ausgebildet sein; dieser ist dann einstückig an den Schenkeln angeordnet bzw. mit diesen verbunden.
Ferner ist vorteilhaft, wenn in dem dem Einführabschnitt abgewandten Bereich des Verriegelungsabschnitts ein elastisches Anschlagselement vorgesehen ist, gegen das der Bolzen in der Verriegelungslage beaufschlagt wird. Dadurch kann zum einen Spiel zwischen dem Bolzen und der Aussparung beseitigt werden; es kann gewährleistet werden, dass der Adapter unter Vorspannung am Wechselkopf verriegelt wird. Zum anderen können beim Verriegelungsvorgang auftretende Kraftimpulse, beispielsweise beim schnellen Verlagern des Verriegelungsschiebers in die Verriegelungslage, vermieden werden. Ferner kann der Öffnungsvorgang aufgrund der Elastizität des Anschlagselements unterstützt werden.
Ferner ist denkbar, dass in dem dem Einführabschnitt abgewandten Bereich des Verriegelungsabschnitts ein Sensorelement vorgesehen ist, mit dem die Position des Bolzens in der Verriegelungslage detektierbar ist. Hierdurch kann überprüft werden, ob der Bolzen tatsächlich die Verriegelungslage einnimmt oder nicht.
Ferner ist vorteilhaft, wenn der Wechselkopf elektrische und/oder fluidische Anschlüsse aufweist und wenn der Adapter elektrische und/oder pneumatische Gegenanschlüsse derart aufweist, dass beim Verriegeln die Anschlüsse die Gegenanschlüsse kontaktieren. Die Anschlüsse können dabei modular am Wechselkopf bzw. am Adapter austauschbar vorgesehen sein.
Ferner ist vorteilhaft, wenn am Wechselkopf und am Adapter Zentriermittel zur gegenseitigen Zentrierung vorgesehen sind. Die Zentriermittel können dabei so sein, dass bereits beim Annähern des Wechselkopfs an den Adapter ein Zentrieren erfolgt. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Einführabschnitt sicher in die Aufnahme eingeführt werden kann. Die Zentriermittel können beispielsweise Zentrierstifte oder Zentrierpins sein, die mit Zentrierausnehmungen oder Zentrierlöchern zusammenwirken.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Wechselsystem in verriegelter Lage;
2 das Wechselsystem gemäß 1 in entriegelter Lage;
3 das Wechselsystem 1 und 2 im Teilschnitt in Verriegelungslage;
4 das System gemäß 3 in Seitenansicht im Teilschnitt in der Einführlage; und
5 die Ansicht gemäß 4 in der Verriegelungslage.
In der 1 ist ein Wechselsystem 10 gezeigt, das einen Wechselkopf 12 und einen am Wechselkopf 12 verriegelten Adapter 14 umfasst. Ferner ist ein Magazin 16 gezeigt, in dem der Adapter 14 abgelegt werden kann.
Wie insbesondere aus 2 deutlich wird, umfasst der Wechselkopf eine kreisförmige Aufnahme 18. Der Adapter 14 weist einen dazu komplementär ausgebildeten Einführabschnitt 20 auf, der zur Verriegelung in axialer Richtung 22 in die Aufnahme 18 einführbar ist.
Wie ebenfalls aus 2 deutlich wird, weist der Einführabschnitt 20 eine Nut 24 auf, sowie zwei die Nut 24 bildende Schenkel 26. Zwischen den beiden Schenkeln 26 ist ein Steg oder Bolzen 28 vorgesehen, dessen freie Enden jeweils in einem der Schenkel 26 festgesetzt sind.
In 3 ist ein Schnitt gezeigt, welcher lediglich den Bolzen 28 ohne die Schenkel 26 wiedergibt. Auf dem Bolzen 28 ist eine drehbare Gleitrolle 30 angeordnet.
In 3 ist vom Wechselkopf lediglich ein Verriegelungsschieber 32 gezeigt. Der Verriegelungsschieber 32 ist dabei senkrecht zur axialen Richtung 22, also entlang der Achse 34 verlagerbar angeordnet. Zur Verlagerung des Verriegelungsschiebers 32 ist ein Elektromotor 36 vorgesehen.
In den 3 bis 5 ist die Außenkontur des Wechselkopfes 12 gestrichelt angedeutet.
Wie insbesondere aus 4 deutlich wird, weist der Motor 36 an seinem Abtrieb eine Gewindespindel 38 auf, die mit einem am Verriegelungsschieber 32 vorgesehenen Gewinde 39 derart zusammenwirkt, dass bei Verdrehen der Gewindespindel 38 der Verriegelungsschieber 32 entlang der Achse 34 verlagert wird.
Wie insbesondere aus den 4 und 5 deutlich wird, weist der Verriegelungsschieber 32 eine kulissenartige Aussparung 40 auf, die einen Einführabschnitt 42 und einen Verriegelungsabschnitt 44 umfasst. Die Aussparung 40 ist dabei auf der dem Adapter 14 zugewandten Seite offen, so dass der Bolzen 28 beim Aufsetzen des Wechselkopfes 12 auf den Adapter 14 über den Einführabschnitt 42 in die Aussparung 40 eintauchen kann, wie es in 4 gezeigt ist. Zur Verriegelung des Adapters 14 am Wechselkopf 12 wird dann der Elektromotor 36 derart bestromt, dass der Verriegelungsschieber 32 aus der in 4 gezeigten Einführlage in die in 5 gezeigte Verriegelungslage verlagert wird. In der Verriegelungslage befindet sich folglich, wie in 5 gezeigt, der Bolzen 28 im Verriegelungsabschnitt 44 des Verriegelungsschiebers 32.
Um zu gewährleisten, dass das Fügen von Wechselkopf 12 und Adapter 14 positionsgenau erfolgt, sind am Wechselkopf und am Adapter 14 Zentriermittel in Form von Zentrierstiften 46 und Zentrieraussparungen 48 vorgesehen.
Zur spielfreien Anordnung des Adapters 14 am Wechselkopf 12 ist in dem dem Einführabschnitt 42 abgewandten Bereich des Verriegelungsabschnitts 44 ein elastisches Anschlagselement 50 in Form eines federbelasteten Pins vorgesehen. In der Verriegelungslage, die in 5 gezeigt ist, wirkt der Pin 50 unter Vorspannung gegen die Oberfläche des Bolzens 28, wodurch eine in Richtung 34 spielfreie Anordnung, insbesondere ein Eliminieren des Gewindespiels, gewährleistet werden kann. Zudem kann aufgrund der elastischen Eigenschaft ein Öffnen des Systems 10 unterstützt werden.
Um auch sicherzustellen, das in axialer Richtung 22 ein spielfreies Verriegeln zwischen Wechselkopf 12 und Adapter 14 gewährleistet wird, kann der Verriegelungsabschnitt 44 eine Kontur 52 vorsehen, die zur Achse 34 schräg verlaufend so ausgebildet ist, dass beim Verlagern des Verriegelungsschiebers 32 in die Verriegelungslage der Adapter 14 hin zum Wechselkopf gezogen bzw. gegen den Wechselkopf 12 beaufschlagt wird. Die Kontur 52 schließt dabei vorzugsweise mit der Achse 34 einen spitzen Winkel, der im Bereich von einigen Zehntel Grad bis einigen Grad liegen kann, ein.
Wie insbesondere aus 2 deutlich wird, sind am Wechselkopf 12 elektrische Anschlüsse 54 angeordnet. Zudem sind am Adapter 14 elektrische Gegenanschlüsse 56 derart vorgesehen, dass die elektrischen Anschlüsse 54 im verriegelten Zustand die elektrischen Gegenanschlüsse 56 kontaktiert. Dadurch können beispielsweise elektrische Ströme oder elektrische Signale übertragen werden.

Claims

Wechselsystem (10), insbesondere zum lösbaren Anordnen von Handhabungseinrichtungen an Roboterarmen, mit einem Wechselkopf und einem am Wechselkopf (12) befestigbaren Adapter (14), mit einem Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln des Adapters (14) am Wechselkopf (12), wobei der Wechselkopf (12) eine Aufnahme (18) und der Adapter einen in axialer Richtung (22) in die Aufnahme (18) einführbaren Einführabschnitt (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführabschnitt (20) einen senkrecht zur axialen Richtung (22) verlaufenden Bolzen oder Steg (28) aufweist und dass der Wechselkopf (12) einen in der Aufnahme (18) senkrecht zur axialen Richtung (22) und zum Bolzen oder Steg (28) verlagerbaren Verriegelungsschieber (32) aufweist, wobei der Verriegelungsschieber (32) eine kulissenartige Aussparung (40) mit einem Einführabschnitt (42) und einem Verriegelungsabschnitt (44) derart aufweist, dass der Bolzen oder Steg (28) in einer Einführlage in den Einführabschnitt (42) einführbar ist und dass durch Verlagern des Verriegelungsschiebers (32) in eine Verriegelungslage der Bolzen oder Steg (28) zur Verriegelung in den Verriegelungsabschnitt (44) gelangt.
Wechselsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsabschnitt (44) derart ausgebildet ist, dass beim Verlagern des Verriegelungsschiebers (32) in die Verriegelungslage der Adapter (14) in axialer Richtung (22) gegen den Wechselkopf (12) beaufschlagt wird.
Wechselsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Wechselkopf (12) ein elektrischer Antrieb (36) vorgesehen ist, über den der Verriegelungsschieber (32) verlagerbar ist.
Wechselsystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (36) eine Gewindespindel (38) aufweist, die mit einem am Verriegelungsschieber (32) vorgesehenen Gewinde (39) zur Verlagerung des Verriegelungsschiebers (32) zusammen wirkt.
Wechselsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen oder Steg (28) an seinen freien Enden am Einführabschnitt (20) festgesetzt ist und eine Gleitrolle (30) umfasst, die mit dem Verriegelungsschieber (32) zusammen wirkt.
Wechselsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dem Einführabschnitt (42) abgewandten Bereich des Verriegelungsabschnitts (44) ein elastisches Anschlagselement (50) vorgesehen ist, gegen das der Bolzen oder Steg (28) in der Verriegelungslage beaufschlagt wird.
Wechselsystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass elastische Anschlagselement (50) derart ausgebildet ist, dass es die Bewegung des Bolzens oder Stegs (28) aus der Verriegelungslage in die Entwicklungslage unterstützt.
Wechselsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, adurch gekennzeichnet, dass in dem dem Einführabschnitt (42) abgewandten Bereich des Verriegelungsabschnitts (44) ein Sensorelement vorgesehen ist, mit dem die Position des Bolzens oder Stegs (28) in der Verriegelungslage detektierbar ist.
Wechselsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselkopf (12) elektrische und/oder fluidische Anschlüsse (54) aufweist und dass der Adapter (14) elektrische und/oder fluidische Gegenanschlüsse (56) derart aufweist, dass beim Verriegeln die Anschlüsse (54) die Gegenanschlüsse (56) kontaktieren.
Wechselsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Wechselkopf (12) und am Adapter (14) Zentriermittel (46, 48) zur gegenseitigen Zentrierung vorgesehen sind.