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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schnellwechsler für einen Roboter, mit einem Grundkörper, an dem mindestens ein Anschluss zu einer Pneumatikleitung und mehrere Anschlüsse zu elektrischen Leitungen vorgesehen sind, und an dem ein Spannelement zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position bewegbar gehalten ist, um ein Adapterelement an dem Grundkörper zu fixieren oder freizugeben, an dem mindestens ein Anschluss für eine Pneumatikleitung und Anschlüsse für elektrische Leitungen vorgesehen sind.
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Es ist bekannt, dass Roboter, insbesondere Greifarme von Robotern, bei Änderungen von Produktionsabläufen ausgewechselt und neu konfiguriert werden müssen. Um die Montagezeiten zu verkürzen, besteht ein Bedarf an einem Schnellwechsler, der einerseits die elektrischen Leitungen und die Pneumatikleitungen zwischen Roboterseite und Greiferseite verbindet und dabei einen schnellen Wechsel ermöglicht und kompakt aufgebaut ist.
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Ein solcher Schnellwechsler wird durch die vorliegende Erfindung geschaffen und in Anspruch 1 definiert. Bei dem erfindungsgemäßen Schnellwechsler wird durch die Bewegung eines Spannelementes in Schließrichtung ein Adapterelement über eine Anlaufschräge gegen einen Grundkörper geklemmt, um die Anschlüsse für die mindestens eine Pneumatikleitung und die Anschlüsse für die elektrischen Leitungen zu verbinden, wobei die Anschlüsse für die elektrischen Leitungen und die Anschlüsse für die mindestens eine Pneumatikleitung an unterschiedlichen Seiten des Adapterelementes vorgesehen sind und bezogen auf ihre Anschlussrichtung winklig zueinander ausgerichtet sind. Durch die Anordnung der Anschlüsse für Elektrik und Pneumatik an unterschiedlichen Seiten lässt sich der Schnellwechsler kompakt aufbauen, und zudem kann die Bewegung des Adapterelementes beim Spannen genutzt werden, um eine Verbindung an zwei Seiten des Adapterelementes an den entsprechenden Anschlüssen herzustellen.
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Vorzugsweise ist für die Kontaktierung der elektrischen Anschlüsse eine Steckverbindung vorgesehen, die in Bewegungsrichtung des Spannelementes einsteckbar ist. Eine solche Steckverbindung kann mehrpolige Stecker aufweisen, die durch Bewegung zwischen dem Adapterelement und dem Grundkörper oder dem Spannelement verbindbar ist. Bevorzugt wird ein Stecker an dem Spannelement vorgesehen, da dieses die größte Hubbewegung macht, um mit einem weiteren Stecker an dem Adapterelement in Eingriff zu gelangen. Die Hubbewegung des Spannelementes kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 10 mm bis 20 mm relativ zu dem Grundkörper sein. Über die mindestens eine Anlaufschräge kann dann die Hubbewegung genutzt werden, um das Adapterelement an zwei Seiten zu klemmen, um neben den elektrischen Anschlüssen auch die pneumatischen Anschlüsse miteinander zu verbinden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Adapterelement im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Dabei kann an einer Stirnseite des plattenförmigen Adapterelementes ein Stecker als Anschluss für die elektrischen Leitungen, und an einer dem Grundkörper zugewandten Bodenfläche können mehrere Öffnungen als Anschlüsse für Pneumatikleitungen vorgesehen sein.
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Auch der Grundkörper mit dem Spannelement kann im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sein, wobei das Spannelement und der Grundkörper zwischen sich eine Aufnahme ausbilden, in die das Adapterelement einfügbar ist. In der montierten Position des Adapterelementes kann der Schnellwechsler plattenförmig ausgestaltet sein, wobei die Bauhöhe des Schnellwechslers vorzugsweise kleiner als 50 mm, insbesondere kleiner als 40 mm, ist, und beispielsweise in einem Bereich zwischen 30 mm und 38 mm liegt. Dadurch kann der Schnellwechsler besonders kompakt ausgebildet sein, wobei die Breite und Länge des Schnellwechslers beispielsweise in einem Bereich zwischen 10 cm bis 20 cm, vorzugsweise 10 cm bis 15 cm, liegt.
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Der Schnellwechsler umfasst vorzugsweise einen Spannhebel, über den das Spannelement bewegbar ist. Ein solcher Spannhebel kann das Spannelement beispielsweise über einen Exzenter bewegen. Hierfür kann der Exzenter auf ein Gestänge wirken, an dem der Spannhebel gehalten ist, wobei der Spannhebel beispielsweise manuell um einen vorbestimmten Winkel, beispielsweise 180°, verschwenkbar gelagert ist. Der Spannhebel und das Spannelement können dabei auf gegenüberliegenden Seiten des Adapterelementes vorgesehen sein, um hohe Spannkräfte aufbringen zu können.
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Um die Anschlüsse an der mindestens einen Pneumatikleitung dichtzuhalten, kann vorzugsweise ein Dichtelement vorgesehen sein, beispielsweise ein O-Ring, der beim Spannen des Adapterelementes kontaktiert wird, um die Pneumatikleitung in dem Bereich der Anschlüsse abzudichten. Durch die Anlaufschräge und die Bewegung des Spannelementes erfolgt gleichtzeitig ein Spannen und Abdichten an dem mindestens einen Dichtelement.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 A bis 1 D mehrere Ansichten eines erfindungsgemäßen Schnellwechslers in einer geöffneten Position;
- 2A bis 2D mehrere Ansichten des Schnellwechslers der 1 in einer geschlossenen Position;
- 3A und 3B zwei Ansichten des Schnellwechslers in einer geöffneten Position;
- 4A und 4B zwei Ansichten des Schnellwechslers in einer geschlossenen Position, und
- 5A und 5B eine geschnittene Teilansicht des Spannhebels des Schnellwechslers der 1 in unterschiedlichen Positionen.
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Ein Schnellwechsler 1 umfasst einen Grundkörper 2, an dem ein Spannelement 3 bewegbar gehalten ist. Über eine Bewegung des Spannelementes 3 relativ zu dem Grundkörper 2 kann ein Adapterelement 4 an dem Grundkörper 2 festgelegt oder freigegeben werden. Der Grundkörper 2 kann dabei mit einer Roboterseite verbunden sein, und das Adapterelement 4 mit einer Greiferseite. Optional kann dies natürlich auch umgekehrt werden.
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An dem Spannelement 3 ist ein Stecker 6 vorgesehen, der eine Vielzahl von Polen zur Verbindung mit elektrischen Leitungen aufweist. Der Stecker 6 ist mit einem weiteren Stecker 5 an dem Adapterelement 4 in Eingriff bringbar, wobei die Stecker 5 und 6 beispielsweise zur Kontaktierung von 20 bis 40 Leitungen ausgebildet sind. Die Stecker 5 und 6 können dabei in Richtung der Bewegung des Spannelementes 3 kontaktiert oder geöffnet werden.
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Das Adapterelement 4 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und umfasst in einem mittleren Bereich eine Aussparung 8 zur Aufnahme von Kabeln, insbesondere von elektrischen Kabeln, die eine elektrische Verbindung mit den Leitungen an dem Stecker 5 herstellen. Die Kabel können über einen Kabelniederhalter 9 fixiert werden.
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Das Adapterelement 4 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und umfasst eine ebene Bodenseite 40, die dem Grundkörper 2 zugewandt ist, und eine parallel dazu ausgerichtete Oberseite 41. An der Bodenseite 40 sind ein oder mehrere Öffnungen ausgebildet, die als Anschlüsse für jeweils eine Pneumatikleitung dienen. An einer Längsseite des Adapterelementes sind an einer Oberfläche 47 Öffnungen 48 ausgebildet, die mit den Öffnungen an der Bodenseite 40 in Kontakt stehen, so dass in dem Adapterelement 4 Kanäle für die Pneumatikleitungen ausgebildet sind, die durch die Öffnungen an der Bodenseite 40 und die Öffnungen 48 anschließbar sind. In die Öffnungen 48 können beispielsweise Buchsen oder Gewindehülsen angeschlossen werden, die mit Schläuchen verbinden sind.
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Das Adapterelement 4 umfasst ferner an einer ersten Stirnseite 43 eine Anlaufschräge 42, die winklig zu der Bodenseite 40 ausgerichtet ist, beispielsweise in einem Winkel zwischen 20° und 70°. Auf einer gegenüberliegenden Stirnseite 44 ist ebenfalls eine Anlaufschräge 45 ausgebildet, die in einem ähnlichen Winkel wie die Anlaufschräge 42 ausgerichtet ist.
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Der Grundkörper 2 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgerichtet und umfasst auf einer Seite einen Vorsprung und an der gegenüberliegenden Seite das Spannelement 3, das über den Grundkörper 2 hervorsteht. An dem Grundkörper 2 mit dem Spannelement 3 ist eine Aufnahme zum Einfügen des Adapterelementes 4 ausgebildet. Der Grundkörper 2 umfasst an einer Oberseite 25, die der Bodenseite 40 des Adapterelementes 4 gegenüberliegt, eine Vielzahl von Öffnungen 24, die einen Anschluss für eine Pneumatikleitung bilden. An jeder Öffnung 24 ist ein Dichtelement 26 in Form eines O-Ringes eingefügt, der geringfügig über die Oberseite 25 hervorstehen kann, um bei einem Festspannen des Adapterelementes 4 eine abgedichtete Verbindung an den Pneumatikleitungen herzustellen. Jede Öffnung 24 ist dabei über einen Kanal in dem Grundkörper 2 mit einer Öffnung 23 verbunden, an denen Pneumatikleitungen über Buchsen, Gewindehülsen und Schläuche angeschlossen werden können.
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An dem Grundkörper 2 befindet sich eine Nut 20 zur Aufnahme einer Stirnseite 43 des Adapterelementes 4, wobei an der Nut 20 eine Anlaufschräge 21 ausgebildet ist, die die Anlaufschräge 42 an dem Adapterelement 4 kontaktiert.
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An dem Spannelement 3 befindet sich ebenfalls eine Stirnseite 32, die dem Adapterelement zugewandt ist und sich im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Spannelementes 3 erstreckt. An der Stirnseite 32 ist eine Anlaufschräge 31 vorgesehen, die in Eingriff mit der Anlaufschräge 45 an der Stirnseite 44 des Adapterelementes 4 gelangen kann. Die Richtung des Spannelementes 3 relativ zu dem Grundkörper 2 zum Spannen und Schließen des Schnellwechslers ist mit dem Pfeil 50 in 1A dargestellt.
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An dem Adapterelement 4 sind in den Eckbereichen ebenfalls Schrägen 46 vorgesehen, die eine Zentrierung des Adapterelementes 4 beim Spannen des Spannelementes 3 ermöglichen. Die Schrägen 46 an den „abgeschnittenen Ecken“ des Adapterelementes 4 werden von schrägen Vorsprüngen 22 an dem Grundkörper 2 und auf der gegenüberliegenden Seite an Vorsprüngen 30 des Spannelementes 3 kontaktiert.
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In 1 ist die geöffnete Position des Schnellwechslers gezeigt, in dem Adapterelement 4 und Grundkörper 2 voneinander getrennt sind. Wird das Adapterelement 4 in die Aufnahme zwischen der hervorstehenden Seitenwand des Grundkörpers und dem Spannelement 3 eingefügt, kann das Adapterelement 4 an dem Grundkörper 2 verriegelt werden. Hierfür ist ein Spannhebel 10 vorgesehen, der mit einem Betätigungsabschnitt 11 über den Grundkörper 2 hervorsteht und von der geöffneten Position in 1C in die geschlossene Position gemäß 2C um 180° verschwenkt werden kann, wie dies der Pfeil 51 zeigt. Durch Schwenken des Spannhebels 10 wird das Spannelement 3 linear bewegt, beispielsweise um einen Hub zwischen 10 mm und 25 mm, insbesondere 13 mm bis 18 mm. Durch das Bewegen des Spannelementes 3 werden zunächst die Stecker 5 und 6 kontaktiert, wobei der Stecker 6 in Bewegungsrichtung des Spannelementes 3 auf den Stecker 5 gedrückt wird.
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Das Adapterelement 4 wird ferner durch die Anlaufschrägen 21, 42, 45 und 31 mit seiner Bodenseite 40 gegen die Oberseite 25 des Grundkörpers 2 gepresst. Dadurch werden die Anschlüsse der Pneumatikleitungen dicht miteinander verbunden, indem die Bodenseite 40 auf die Dichtelemente 26 gedrückt werden, wobei es natürlich auch möglich ist, in dem Adapterelement 4 Dichtelemente vorzusehen, die auf eine Oberfläche an dem Grundkörper 2 drücken.
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Das Adapterelement 4 wird zudem seitlich ausgerichtet, durch die Schrägen 46, die an den entsprechenden Vorsprüngen 22 und 30 anliegen und dafür sorgen, dass das Adapterelement 4 zentriert auf dem Grundkörper 2 festgelegt wird.
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In den 3A und 3B ist der Spannmechanismus zum Bewegen des Spannelementes 3 gezeigt. Der Spannhebel 10 wird von einer geöffneten Position gemäß den 3A und 3B in eine geschlossene Position verschwenkt, die in den 4A und 4B gezeigt ist. Der Spannhebel 10 ist dabei um eine Achse 13 drehbar, die fest an dem Grundkörper 2 vorgesehen ist. An dem Spannhebel 10 ist benachbart zu der Achse 13 ein Exzenter 12 vorgesehen, der auf einer äußeren Seite an einem Kontaktelement 16 und an einer inneren Seite an einem Stößel 15 anliegt. Durch Schwenken des Spannhebels 10 und des Exzenters 12 wird wahlweise der Stößel 15 oder das Kontaktelement 16 mit Druck beaufschlagt und wirkt auf einen Halter 14. An dem Halter 14 sind zwei Stangen 17 angebracht, die den Grundkörper 2 durchgreifen und mit dem Spannelement 3 verbunden sind. Durch Schwenken des Spannhebels 10 wird über den Exzenter 12 somit das Spannelement 3 relativ zu dem Grundkörper 2 linear bewegt.
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In den 5A und 5B ist der Bereich des Spannhebels 10 im Detail gezeigt. Die Achse 13 des Spannhebels 10 ist außermittig angeordnet, so dass bei Verschwenken des Spannhebels 10 der Exzenter 12 einen Hub zwischen 10 mm bis 20 mm bewirkt, indem der Exzenter 12 entweder auf das Kontaktelement 16 oder den Stößel 15 wirkt. Der Stößel 15 und das Kontaktelement 16 sind dabei in dem Halter 14 fixiert, der bügelförmig ausgebildet ist und mit den beiden Stangen 17 verbunden ist. Dadurch kann durch Schwenken des Spannhebels 10 das Spannelement 3 sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung verfahren werden.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Schnellwechsler 1 Anschlüsse für pneumatische Leitungen. Es ist natürlich auch möglich, eine geringere oder größere Anzahl von Anschlüssen für pneumatische Leitungen vorzusehen. Auch die Anzahl der elektrischen Anschlüsse kann variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schnellwechsler
- 2
- Grundkörper
- 3
- Spannelement
- 4
- Adapterelement
- 5
- Stecker
- 6
- Stecker
- 8
- Aussparung
- 9
- Kabelniederhalter
- 10
- Spannhebel
- 11
- Betätigungsabschnitt
- 12
- Exzenter
- 13
- Achse
- 14
- Halter
- 15
- Stößel
- 16
- Kontaktelement
- 17
- Stange
- 20
- Nut
- 21
- Anlaufschräge
- 22
- Vorsprung
- 23
- Öffnung
- 24
- Öffnung
- 25
- Oberseite
- 26
- Dichtelement
- 30
- Vorsprung
- 31
- Anlaufschräge
- 32
- Stirnseite
- 40
- Bodenseite
- 41
- Oberseite
- 42
- Anlaufschräge
- 43
- Stirnseite
- 44
- Stirnseite
- 45
- Anlaufschräge
- 46
- Schräge
- 47
- Oberfläche
- 48
- Öffnung
- 50
- Pfeil
- 51
- Pfeil
