DE102021133345A1

DE102021133345A1 - Compact gripper changing system for industrial robots

Info

Publication number: DE102021133345A1
Application number: DE102021133345.8A
Authority: DE
Inventors: Georg Matheus
Original assignee: Matheus Ind Automation GmbH; Matheus Industrie-Automation GmbH
Current assignee: Matheus Ind Automation GmbH; Matheus Industrie-Automation GmbH
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Kupplungsverbindung für Roboter, über welche eine formfeste Verbindung zwischen einem Roboter und mindestens einem Werkzeug herstellbar ist, wobei mindestens eine erste Kupplungshälfte roboterseitig und mindestens eine zweite Kupplungshälfte werkzeugseitig angeordnet ist und die erste und zweite Kupplungshälften lösbar miteinander verbindbar sind. Erfindungsgemäß weist die erste Kupplungshälfte mindestens einen Kolben und mindestens einen, über eine Koppelstange an diesem Kolben befestigten Verriegelungsbolzen auf, wobei der Kolben zum Kuppeln mit der zweiten Kupplungshälfte in eine Höhenrichtung bewegbar ist und dadurch die Verriegelungsbolzen parallel zu einer Verfahrensebene, welche orthogonal zur Höhenrichtung liegt, in eine Aussparung der zweiten Kupplungshälfte einführbar sind.

Coupling connection for robots, via which a rigid connection can be established between a robot and at least one tool, with at least a first coupling half being arranged on the robot side and at least a second coupling half being arranged on the tool side, and the first and second coupling halves being detachably connectable to one another. According to the invention, the first coupling half has at least one piston and at least one locking bolt attached to this piston via a coupling rod, wherein the piston can be moved in a vertical direction for coupling to the second coupling half and the locking bolts can thus be moved parallel to a process plane which is orthogonal to the vertical direction , Can be inserted into a recess in the second coupling half.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Wechselsystem aus der Robotik, mit welchem ein Werkzeug an einem Roboter gewechselt werden kann. Für Wechselsysteme werden meistens Kupplungen verwendet, welche einen schnellen Werkzeugwechsel ermöglichen. Demnach betrifft die Erfindung ein Kupplungsverbindung für Roboter, über welche eine formfeste Verbindung zwischen einem Roboter und mindestens einem Werkzeug herstellbar ist, wobei mindestens eine erste Kupplungshälfte roboterseitig und mindestens eine zweite Kupplungshälfte werkzeugseitig angeordnet ist und die erste und zweite Kupplungshälften lösbar miteinander verbindbar sind.The present invention relates to an automatic changing system from robotics, with which a tool on a robot can be changed. Couplings are mostly used for changing systems, which enable a quick tool change. Accordingly, the invention relates to a coupling connection for robots, via which a rigid connection can be established between a robot and at least one tool, with at least a first coupling half being arranged on the robot side and at least a second coupling half being arranged on the tool side, and the first and second coupling halves being detachably connectable to one another.

Solche Wechselsysteme sind üblicherweise so ausgelegt, dass ein Werkzeug über die Kupplung mit nur einer Abhandlung und vorzugsweise auch automatisch verbindbar ist. Da die am Roboter befestigten Werkzeuge meist nicht nur als Kraftübertragung zwischen Roboter und Werkzeug dienen, sondern auch mechanische, elektrische, oder andere Arbeiten durchführen, sind vor allem Kupplungssysteme interessant, welche neben einer Kraftübertragung auch Medienüberführungen zwischen Werkzeug und Roboter ermöglichen. Kupplungssysteme mit entsprechenden Funktionen sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei als Beispiel das in DE29922796U1 offenbarte System genannt wird. In dem System wird ein Formschluss zweier Kupplungshälften dadurch erzeugt, dass eine werkzeugseitige Hälfte in eine roboterseitige Hälfte eingeführt wird und dort durch Betätigung eines Kolbens, welcher Kugeln in eine Aussparung der werkzeugseitigen Hälfte drückt, gegen Ausführen aus der roboterseitigen Hälfte sichert. Nachteilig an einer solchen Ausführung ist jedoch, dass durch frei bewegbare Kugeln in dem System die Wahrscheinlichkeit einer Verklemmung sehr hoch ist und weiterhin, dass das System nicht selbstsichernd ist. Sollte eine bestimmte Maximallast an der Kupplung anliegen, so ist es absehbar, dass diese automatisch öffnet. Vor allem ist es nachteilig eine solche Kupplung zu verwenden, wenn die Kupplung mit impulsartigen Kräften beaufschlagt wird, und eine kurzfristige Maximalbelastung der Kupplung für eine Auslösung dieser sorgen könnte.Such changing systems are usually designed in such a way that a tool can be connected via the coupling with only one treatment and preferably also automatically. Since the tools attached to the robot usually not only serve to transmit power between the robot and the tool, but also carry out mechanical, electrical or other work, coupling systems are of particular interest, which, in addition to power transmission, also enable media transfers between the tool and the robot. Coupling systems with corresponding functions are known from the prior art, with the example in DE29922796U1 disclosed system is called. In the system, a form fit between two coupling halves is created by inserting a tool-side half into a robot-side half and securing it against being removed from the robot-side half by actuating a piston that presses balls into a recess in the tool-side half. The disadvantage of such an embodiment, however, is that the freely movable balls in the system mean that there is a very high probability of jamming and, furthermore, that the system is not self-locking. If a certain maximum load is applied to the coupling, it is foreseeable that it will open automatically. Above all, it is disadvantageous to use such a clutch when the clutch is subjected to impulse-like forces and a short-term maximum load on the clutch could cause it to be released.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung eine Kupplungsverbindung bereitzustellen, welche neben einer geringeren Störanfälligkeit selbstverriegelnd ist und dadurch bei einer Überbelastung nicht von alleine auslöst. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungsverbindung gemäß dem Anspruch 1. Nebenstehenden Ansprüche offenbaren vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.It is therefore the object of the invention to provide a coupling connection which, in addition to being less susceptible to faults, is self-locking and therefore does not trigger on its own in the event of an overload. This object is solved by a coupling connection according to claim 1. The accompanying claims disclose advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß weißt die erste Kupplungshälfte mindestens einen Kolben und mindestens einen, über eine Koppelstange an diesem Kolben befestigten, Verriegelungsbolzen auf, wobei der Kolben zum Kuppeln mit der zweiten Kupplungshälfte in eine Höhenrichtung bewegbar ist und dadurch die Verriegelungsbolzen parallel zu einer Verfahrensebene, welche orthogonal zur Höhenrichtung liegt, in eine Aussparung der zweiten Kupplungshälfte einführbar sind.According to the invention, the first coupling half has at least one piston and at least one locking bolt attached to this piston via a coupling rod, the piston being movable in a vertical direction for coupling to the second coupling half and the locking bolts thereby being movable parallel to a process plane which is orthogonal to the vertical direction is, can be inserted into a recess of the second coupling half.

In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft eine Längsachse parallel zur Höhenrichtung und zentriert durch den Kolben, wobei die Kupplungsverbindung im Wesentlichen zylinderförmig um die Längsachse ausgebildet ist.In a preferred embodiment, a longitudinal axis runs parallel to the height direction and is centered by the piston, with the coupling connection being essentially cylindrical in shape around the longitudinal axis.

Vorzugsweise weißt die Kupplungsverbindung genau einen Kolben auf, welcher mit seiner Rotationsachse auf der Längsachse angeordnet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Kupplungsverbindung mehrere Kolben aufweist, welche ebenfalls im Verbund mit Koppelstangen und Verriegelungsbolzen in der Kupplungsverbindung angeordnet sind. Dabei liegen die Kolben vorzugsweise alle in der ersten, roboterseitigen Kupplungshälfte.The coupling connection preferably has exactly one piston which is arranged with its axis of rotation on the longitudinal axis. However, it is also conceivable for the coupling connection to have a plurality of pistons which are also arranged in the coupling connection in conjunction with coupling rods and locking bolts. The pistons are preferably all located in the first, robot-side coupling half.

Die Koppelstangen sind vorzugsweise seitlich am Kolben befestigt, wobei mehrere Koppelstangen vorzugsweise gleichmäßig um den Kolben verteilt und damit um die Längsachse herum an diesem angeordnet sind. Vorzugsweise entspricht der Winkel zwischen den einzelnen Koppelstangen dem Winkel eines Vollkreises (360°) geteilt durch die Anzahl an Koppelstangen.The coupling rods are preferably fastened to the side of the piston, with a plurality of coupling rods preferably being distributed uniformly around the piston and thus being arranged on the piston around its longitudinal axis. The angle between the individual coupling rods preferably corresponds to the angle of a full circle (360°) divided by the number of coupling rods.

Vorteilhafterweise sind die Koppelstangen gelagert an dem Kolben befestigt, sodass diese zumindest entlang der Höhenrichtung kippbar sind. Dies könnte beispielsweise über ein Scharnier oder anderweitige Befestigung mit demselben technischen Effekt erreicht werden. Vorzugsweise sind die Koppelstangen mit der gleichen Art und Weise an den Verriegelungsbolzen befestigt, sodass die Koppelstangen ausschließlich durch gleichzeitiges Bewegen von Kolben und Verriegelungsbolzen in der Höhenrichtung bewegbar und dadurch bezüglich der Verfahrensebene kippbar sind. Die ist vorteilhaft, da durch eine entsprechende Anordnung der rotatorische Freiheitsgrad des Kolbens um die Längsachse eingeschränkt ist, sodass dieser keine weitere Führung benötigt und ausschließlich entlang der Höhenrichtung verfahren kann.Advantageously, the coupling rods are mounted on the piston so that they can be tilted at least along the height direction. This could be achieved with the same technical effect, for example, via a hinge or other attachment. The coupling rods are preferably fastened to the locking bolts in the same way, so that the coupling rods can be moved in the vertical direction solely by simultaneously moving the piston and the locking bolt and can therefore be tilted with respect to the process plane. This is advantageous because a corresponding arrangement restricts the rotational freedom of the piston about the longitudinal axis, so that it does not require any further guidance and can only move along the vertical direction.

Die Verriegelungsbolzen sind demnach vorzugsweise so gelagert, dass sie sich ausschließlich translatorisch zur Längsachse hin oder weg bewegen können und in allen anderen translatorischen und rotatorischen Freiheitsgraden eingeschränkt sind.The locking bolts are therefore preferably mounted in such a way that they can only move towards or away from the longitudinal axis in a translatory manner and are restricted in all other translatory and rotatory degrees of freedom.

Durch den zugrundeliegenden Aufbau der Kupplungsverbindung kann über Verfahren eines Kolbens entlang der Höhenrichtung zwischen einem geschlossenen und einem geöffneten Zustand der Kupplungsverbindung gewechselt werden.Due to the underlying structure of the coupling connection, it is possible to switch between a closed and an open state of the coupling connection by moving a piston along the vertical direction.

Die Koppelstangen könnten auch über Kugelgelenke an dem Kolben und/oder an den Verriegelungsbolzen befestigt sein. Eine Bewegung der Verriegelungsbolzen wäre dann sowohl über eine Bewegung des Kolbens in der Höhenrichtung, als auch durch eine Rotation des Kolbens um die Längsachse möglich. Vorzugsweise ist durch eine entsprechende Ausführung der Verfahrensweg der Verriegelungsbolzen größer im Vergleich zu einer ausschließlichen Bewegung des Kolbens entlang der Höhenrichtung.The coupling rods could also be attached to the piston and/or to the locking bolts via ball joints. A movement of the locking bolts would then be possible both by moving the piston in the vertical direction and by rotating the piston about the longitudinal axis. With a corresponding design, the travel of the locking bolts is preferably greater in comparison to an exclusive movement of the piston along the height direction.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Verriegelungsbolzen kreisförmig um die Längsachse in der Verfahrensebene angeordnet und jeweils über eine Koppelstange am Kolben befestigt. Vorzugsweise sind alle Verriegelungsbolzen mittelbar über die Koppelstangen mit dem Kolben und dadurch auch miteinander verbunden. Demnach bewegen sich bei Bewegung des Kolbens in der Höhenrichtung alle Verriegelungsbolzen gleichmäßig von der Längsachse weg, beziehungsweise zur Längsachse hin.In a preferred embodiment, a plurality of locking bolts are arranged in a circle around the longitudinal axis in the process plane and are each fastened to the piston via a coupling rod. All locking bolts are preferably connected indirectly via the coupling rods to the piston and thereby also to one another. Accordingly, when the piston moves in the vertical direction, all the locking bolts move uniformly away from the longitudinal axis or towards the longitudinal axis.

Bevorzugt weist das System sechs Verriegelungsbolzen auf, wobei jeweils zwei der Verriegelungsbolzen bezüglich der Längsachse gegenüber voneinander angeordnet sind. The system preferably has six locking bolts, with two of the locking bolts being arranged opposite one another with respect to the longitudinal axis.

Durch die Verwendung mehrerer Verriegelungsbolzen nimmt die Stabilität der Kupplungsverbindung zu und damit auch die maximale Kraft, welche über die Kupplungsverbindung vom Werkzeug zum Roboter übertragen werden kann.The use of several locking bolts increases the stability of the coupling connection and thus also the maximum force that can be transmitted from the tool to the robot via the coupling connection.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Kupplungshälfte und die zweite Kupplungshälfte in einem geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung zumindest teilweise entlang der Höhenrichtung ineinander geführt.In a preferred embodiment, the first coupling half and the second coupling half are guided into one another at least partially along the vertical direction when the coupling connection is in a closed state.

Vorzugsweise wird ein Teil der zweiten Kupplungshälfte entlang der Höhenrichtung über einen Teil der ersten Kupplungshälfte geführt, wodurch ein Teil der ersten Kupplungshälfte innerhalb der zweiten Kupplungshälfte angeordnet ist. In dieser Anordnung ist die Kupplungsverbindung schließbar, sodass die erste und zweite Kupplungshälfte formfest miteinander verbunden sind. Die Kupplungsverbindung befindet sich dann vorzugsweise im geschlossenen Zustand.A part of the second coupling half is preferably guided along the vertical direction over a part of the first coupling half, as a result of which a part of the first coupling half is arranged inside the second coupling half. In this arrangement, the coupling connection can be closed, so that the first and second coupling halves are connected to one another in a rigid manner. The coupling connection is then preferably in the closed state.

Vorzugsweise liegt im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung derjenige Teil der ersten Kupplungshälfte innerhalb der zweiten Kupplungshälfte, in welchem die Verriegelungsbolzen angeordnet sind. Dementsprechend schneidet die Verfahrensebene im geschlossenen Zustand sowohl die erste Kupplungshälfte, als auch die zweite Kupplungshälfte.In the closed state of the coupling connection, that part of the first coupling half preferably lies within the second coupling half in which the locking bolts are arranged. Accordingly, in the closed state, the process level intersects both the first half of the coupling and the second half of the coupling.

Die zweite Kupplungshälfte ist in dem Bereich, in welchem sie die erste Kupplungshälfte überlappt demnach vorzugsweise als Hohlzylinder ausgeformt, dessen Rotationsachse ebenfalls durch die Längsachse dargestellt ist.In the area in which it overlaps the first coupling half, the second coupling half is therefore preferably formed as a hollow cylinder, the axis of rotation of which is also represented by the longitudinal axis.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aussparung eine innenliegende und kreisförmig um die Längsachse angeordnete Nut in der zweiten Kupplungshälfte, welche im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung die erste Kupplungshälfte kreisförmig umschließt, sodass die Verriegelungsbolzen in diese eingreifen. Vorzugsweise liegt die Nut in der inneren Wand des Bereichs der zweiten Kupplungshälfte, der als Hohlzylinder ausgeführt ist. Es ist auch denkbar, dass die Nut durch eine Verdickung oder Kontor gebildet wird, welche im inneren des Hohlzylinders angeordnet ist. Diese ist vorzugsweise an dem Ende des Hohlzylinders angebracht, welches im geschlossenen Zustand in Richtung der ersten Kupplungsverbindung zeigt.In a preferred embodiment, the recess is an internal groove arranged in a circle around the longitudinal axis in the second coupling half, which in the closed state of the coupling connection encloses the first coupling half in a circle so that the locking bolts engage in it. The groove is preferably located in the inner wall of the area of the second coupling half that is designed as a hollow cylinder. It is also conceivable that the groove is formed by a thickening or an office, which is arranged inside the hollow cylinder. This is preferably attached to the end of the hollow cylinder which, in the closed state, points in the direction of the first coupling connection.

Es ist denkbar, dass die Verriegelungsbolzen der ersten Kupplungshälfte nur im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung in die Nut der zweiten Kupplungshälfte eingreifen. Die Verriegelungsbolzen greifen durch eine translatorische Bewegung parallel zur Verfahrensebene und von der Längsachse wegbewegend in die Aussparung der zweiten Kupplungshälfte ein.It is conceivable that the locking bolts of the first coupling half engage in the groove of the second coupling half only in the closed state of the coupling connection. The locking bolts engage in the recess of the second coupling half by means of a translatory movement parallel to the process plane and moving away from the longitudinal axis.

Durch die vorzugsweise kreisförmige Anordnung der Nut in der zweiten Kupplungshälfte kann diese Kupplungshälfte in einer beliebigen Position um die Längsachse rotiert in die erste Kupplungshälfte eingeführt und mit dieser verriegelt werden. Es ist denkbar, dass die Kupplungsverbindung in einer solchen Ausführungsform keine Radialkräfte um die Längsachse übertragen kann.Due to the preferably circular arrangement of the groove in the second coupling half, this coupling half can be rotated about the longitudinal axis and inserted into the first coupling half in any position and locked with it. It is conceivable that the coupling connection in such an embodiment cannot transmit any radial forces about the longitudinal axis.

In einer ebenfalls möglichen Ausführungsform könnten die Aussparungen, in der zweiten Kupplungshälfte, Löcher sein, in welche die Verriegelungsbolzen einführbar sind. Um eine entsprechende Kupplungsverbindung zu schließen, sind die Verriegelungsbolzen über eine Betätigung des Kolbens in die Aussparungen der zweiten Kupplungshälfte führbar. Durch diese Anordnung müsste die zweite Kupplungshälfte in einer bestimmten Position zur ersten Kupplungshälfte angeordnet sein, um die Kupplungsverbindung zu schließen. Eine Ausführung der zweiten Kupplungshälfte, bei welcher für jeden Verriegelungsbolzen eine eigene Aussparung vorgesehen ist, wäre vorteilhaft, da auch Radialkräfte um die Längsachse über die Verriegelungsbolzen aufgenommen werden könnten.In a likewise possible embodiment, the recesses in the second coupling half could be holes into which the locking bolts can be inserted. In order to close a corresponding coupling connection, the locking bolts can be guided into the recesses of the second coupling half by actuating the piston. As a result of this arrangement, the second coupling half would have to be arranged in a specific position in relation to the first coupling half in order to close the coupling connection. A version of the second half of the coupling in which there is a separate recess for each locking bolt is provided would be advantageous since radial forces could also be absorbed about the longitudinal axis via the locking bolts.

In einer bevorzugten Ausführungsform bewegen sich die Verriegelungsbolzen bei einer Bewegung des Kolbens entlang der Höhenrichtung proportional zu dieser Bewegung in der Verfahrensebene bezüglich des Kolbens. Bei einer Bewegung des Kolbens in der Höhenrichtung bewegen sich die Verriegelungsbolzen demnach vorzugsweise translatorisch und parallel zur Verfahrensebene. Durch die geometrische Anordnung von Kolben, Koppelstange und Verriegelungsbolzen ist es denkbar, dass sich während eines Öffnungsvorgangs der Kupplungsverbindung, bei konstanter Geschwindigkeit des Kolbens, die Verriegelungsbolzen zunächst langsam und mit zunehmender Annäherung an den Kolben immer schneller bewegen. Bei einem Schließvorgang bewegen sich die Verriegelungsbolzen demnach zunächst schneller vom Kolben weg und verlangsamen dann in ihrer Bewegung.In a preferred embodiment, when the piston moves along the height direction, the locking bolts move in proportion to this movement in the process plane with respect to the piston. When the piston moves in the vertical direction, the locking bolts therefore preferably move in a translatory manner and parallel to the process plane. Due to the geometric arrangement of the piston, coupling rod and locking bolt, it is conceivable that during an opening process of the coupling connection, with a constant speed of the piston, the locking bolts move slowly at first and faster as they get closer to the piston. During a closing process, the locking bolts initially move away from the piston faster and then slow down in their movement.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung, durch mindestens eine Feder entgegen der Höhenrichtung, gegen einen Anschlag gedrückt, wobei sich die Koppelstangen vorzugsweise in der Verfahrensebene liegen. Vorzugsweise ist in der ersten Kupplungshälfte ein Federpaket mit mehreren Federn angeordnet, welche bevorzugt um die Längsachse herum gleichmäßig Druck auf den Kolben entgegen der Höhenrichtung auswirken. Bei den Federn handelt es sich vorzugsweise um Druckfedern, welche eine besonders hohe Druckkraft auf den Kolben, entgegen der Höhenrichtung, ausüben können. Neben der Verwendung von Druckfedern ist auch die Verwendung von Gasfedern oder ähnlichen Gegenständen denkbar, welche die gewünschte technische Wirkung besitzen den Kolben gegen den Anschlag zu drücken.In a preferred embodiment, in the closed state of the coupling connection, the piston is pressed against a stop by at least one spring against the height direction, with the coupling rods preferably lying in the process plane. A spring assembly with a plurality of springs is preferably arranged in the first coupling half, which springs preferably exert pressure uniformly around the longitudinal axis on the piston counter to the vertical direction. The springs are preferably compression springs which can exert a particularly high compressive force on the piston in the opposite direction to the height. In addition to the use of compression springs, the use of gas springs or similar objects is also conceivable, which have the desired technical effect of pressing the piston against the stop.

Der Kolben befindet sich im geschlossenen Zustand vorzugsweise in einer Position, in welcher die Anordnung von Kolben, Koppelstange und Verriegelungsbolzen selbstsichernd wirkt. Durch diese Anordnung ist der Kolben vorzugsweise so bezüglich der Koppelstangen und Verriegelungsbolzen positioniert, dass eine Krafteinwirkung auf die Verriegelungsbolzen in Richtung der Längsachse in eine Kraft umgeformt wird, mit welcher der Kolben zusätzlich gegen den Anschlag gepresst wird.In the closed state, the piston is preferably in a position in which the arrangement of the piston, coupling rod and locking bolt has a self-locking effect. With this arrangement, the piston is preferably positioned with respect to the coupling rods and locking bolts such that a force acting on the locking bolts in the direction of the longitudinal axis is converted into a force with which the piston is additionally pressed against the stop.

Eine entsprechend selbstsichernde Anordnung wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der Kolben beim Schließvorgang überdrückt wird, sodass die Koppelstangen im geschlossenen Zustand nicht waagerecht zur Verfahrensebene angeordnet sind. Während ein Kontaktpunkt von Kolben und Koppelstange im geöffneten Zustand bezüglich der Höhenrichtung vorzugsweise oberhalb der Verfahrensebene liegt, so befindet sich der Kontaktpunkt im geschlossenen Zustand nicht in, sondern bezüglich der Höhenrichtung unterhalb der Verfahrensebene. Dadurch wird ein, auf die Verriegelungsbolzen wirkender Kraftvektor in eine horizontale und eine vertikale Komponente aufgeteilt, wobei die vertikale Kraftkomponente parallel zur Längsachse verläuft und den Kolben gegen den Anschlag drückt, während die horizontale Kraft orthogonal zur vertikalen Kraft verläuft und den Kolben gegen die Zylinderwand drückt, in welcher dieser geführt ist. Eine selbstsichernde Kupplungsverbindung kann denkbar nicht durch eine Überbelastung geöffnet werden, außer die Überbelastung sorgt für ein Materialversagen in einer der Komponenten.A correspondingly self-locking arrangement is preferably achieved in that the piston is overpressed during the closing process, so that the coupling rods are not arranged horizontally to the process level in the closed state. While a contact point of the piston and coupling rod in the open state is preferably above the process level with respect to the vertical direction, the contact point in the closed state is not in the vertical direction, but below the process level with respect to the vertical direction. This splits a force vector acting on the locking bolts into a horizontal and a vertical component, with the vertical force component being parallel to the longitudinal axis and pushing the piston against the stop, while the horizontal force being orthogonal to the vertical force and pushing the piston against the cylinder wall , in which this is led. A self-locking coupling connection cannot possibly be opened by overloading unless the overloading causes a material failure in one of the components.

Es ist denkbar, dass eine der mit Kraft beaufschlagten Komponenten eine Sollbruchstelle aufweist, welche bei einer Überbelastung der Kupplungsverbindung gezielt bricht um dadurch eine Beschädigung anderer Komponenten zu vermeiden. Vorzugsweise ist die Sollbruchstelle eine Komponente, welche einfach zugänglich ist und schnell und günstig wechselbar ist. Eine Sollbruchstelle könnten vor allem die Koppelstangen darstellen, welche sich bei Überbelastung deformieren und dadurch ein Auslösen der Kupplungsverbindung bewirken.It is conceivable that one of the components to which force is applied has a predetermined breaking point, which breaks in a targeted manner when the coupling connection is overloaded, in order to thereby prevent damage to other components. The predetermined breaking point is preferably a component that is easily accessible and can be changed quickly and cheaply. A predetermined breaking point could be the coupling rods in particular, which deform when overloaded and thus cause the coupling connection to be released.

Bei einer überdrückten Position des Kolbens im geschlossenen Zustand ist die Koppelstange vorzugsweise mit Ihrer Erstreckungsrichtung in einem Winkel von 1° bis 10° und besonders bevorzugt in einem Winkel von 3° bis 5° bezüglich der Verfahrensebene angeordnet.When the piston is in the closed state, the coupling rod is preferably arranged with its direction of extension at an angle of 1° to 10° and particularly preferably at an angle of 3° to 5° with respect to the process plane.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben in einem geöffneten Zustand der Kupplungsverbindung durch Pneumatik in der Höhenrichtung und entgegen der Kraft der Feder gedrückt, sodass die Koppelstangen in einem Winkel α zur Verfahrensebene angeordnet sind.In a preferred embodiment, the piston is pressed in an open state of the coupling connection by pneumatics in the vertical direction and against the force of the spring, so that the coupling rods are arranged at an angle α to the process plane.

Vorzugsweise wird für das Öffnen der Kupplungsverbindung eine externe Kraft, wie beispielsweise ein Motor, Pneumatik oder Hydraulik benötigt. Um eine höhere Betriebssicherheit zu gewährleisten, schließt die Kupplungsverbindung vorzugsweise automatisch und ohne das Einwirken einer externen Kraft. Dadurch bleibt die Kupplungsverbindung fest verschlossen, wenn die elektrische, hydraulische oder pneumatische Versorgung der Kupplungsverbindung ausfallen sollte. Der bevorzugte Zustand der Kupplungsverbindung, ohne Einwirken von elektrischen oder mechanischen Kräften, ist demnach der geschlossene Zustand.An external force, such as a motor, pneumatics or hydraulics, is preferably required for opening the coupling connection. In order to ensure greater operational reliability, the coupling connection preferably closes automatically and without the action of an external force. As a result, the coupling connection remains firmly closed if the electrical, hydraulic or pneumatic supply to the coupling connection fails. The preferred state of the coupling connection, without the action of electrical or mechanical forces, is therefore the closed state.

Es ist denkbar, dass die Kupplungsverbindung durch die Federkraft automatisch jederzeit wieder zurück in den geschlossenen Zustand überführt wird, sobald die externe Kraft zum Öffnen dieser entfällt.It is conceivable that the spring force automatically returns the coupling connection to the closed state at any time as soon as the external force to open it is removed.

Zum Öffnen der Kupplungsverbindung wird der Kolben bevorzugt durch Pneumatik entlang der Höhenrichtung und entgegen der Kraft der Federn gedrückt. Dadurch werden auch die Koppelstangen zumindest Teilweise in die Höhenrichtung bewegt und über die Koppelung von Kolben, Koppelstange und Verriegelungsbolzen, somit auch die Verriegelungsbolzen in Richtung der Längsachse, bewegt.To open the coupling connection, the piston is preferably pressed by pneumatics along the vertical direction and against the force of the springs. As a result, the coupling rods are also moved at least partially in the vertical direction and, via the coupling of the piston, coupling rod and locking bolt, and thus also the locking bolts, are moved in the direction of the longitudinal axis.

Während eines Öffnungs- oder Schließvorganges bewegt sich eine Koppelstangen bevorzugt jeweils in einer Ebene, welche zwischen der Höhenrichtung und der Verfahrensebene aufgespannt ist. Durch die entsprechende geometrische Anordnung verläuft ein erster Koppelpunkt zwischen Koppelstange und Kolben ausschließlich in der Höhenrichtung, wohingegen ein zweiter Koppelpunkt zwischen Koppelstange und Verriegelungsbolzen ausschließlich in der Verfahrensebene verläuft. Der erste und zweite Koppelpunkt verlaufen dadurch bei Bewegung des Kolbens stets senkrecht zueinander, wobei die Koppelstange die Verbindung der beiden Koppelpunkte darstellt und die Koppelstange somit nur parallel zur Verfahrensebene angeordnet ist, wenn beide der Koppelpunkte in der Verfahrensebene liegen.During an opening or closing process, a coupling rod preferably moves in a plane which is spanned between the height direction and the process plane. Due to the corresponding geometric arrangement, a first coupling point between the coupling rod and the piston runs exclusively in the vertical direction, whereas a second coupling point between the coupling rod and the locking bolt runs exclusively in the process plane. The first and second coupling points thus always run perpendicular to one another when the piston moves, with the coupling rod representing the connection of the two coupling points and the coupling rod is therefore only arranged parallel to the process plane if both of the coupling points lie in the process plane.

Beim Öffnen der Kupplungsverbindung wird bei einer Bewegung des Kolbens in der Höhenrichtung der erste Koppelpunkt von Kolben und Koppelstange aus der Verfahrensebene heraus bewegt, wodurch nur noch der zweite Koppelpunkt zwischen Koppelstange und Verriegelungsbolzen in der Verfahrensebene liegt. Die zuvor ebenfalls in der Verfahrensebene liegende Koppelstange befindet sich damit im Winkel α zur der Verfahrensebene. Der maximale Winkel α zwischen Koppelstange und der Verfahrensebene beträgt 45°, vorzugsweise 80° und besonders bevorzugt 90°.When the coupling connection is opened, the first coupling point of the piston and coupling rod is moved out of the process level when the piston moves in the vertical direction, so that only the second coupling point between the coupling rod and the locking bolt is in the process level. The coupling rod, which was previously also in the process plane, is thus at an angle α to the process plane. The maximum angle α between the coupling rod and the process plane is 45°, preferably 80° and particularly preferably 90°.

Das mechanisch zugrunde liegende Prinzip gleicht damit dem Kniehebelprinzip, wobei ein Verfahren des ersten Knotenpunktes entlang der Höhenrichtung ein Verfahren des zweiten Knotenpunktes in der Verfahrensebene bewirkt.The underlying mechanical principle is therefore similar to the toggle lever principle, with a movement of the first node along the height direction causing a movement of the second node in the process level.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verriegelungsbolzen in der Verfahrensebene durch den Winkel α im geöffneten Zustand der Kupplungsverbindung näher am Kolben angeordnet, als im geschlossenen Zustand.In a preferred embodiment, the locking bolts are arranged closer to the piston in the process plane due to the angle α in the open state of the coupling connection than in the closed state.

Durch die technischen Zusammenhänge zwischen Kolben, Koppelstangen und Verriegelungsbolzen ist es denkbar, dass die Verriegelungsbolzen im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung weiter von der Längsachse entfernt angeordnet sind, als im geöffneten Zustand. Demnach sind die Verriegelungsbolzen am weitesten von der Längsachse entfernt, sofern der Winkel α 0° beträgt und somit die Koppelstangen in der Verfahrensebene liegen. Umgekehrt ist die Entfernung zwischen den Verriegelungsbolzen und der Längsachse vorzugsweise am geringsten, wenn der Winkel α einen maximalen Betrag annimmt.Due to the technical relationships between pistons, coupling rods and locking bolts, it is conceivable that the locking bolts are arranged further away from the longitudinal axis when the coupling connection is closed than when it is open. According to this, the locking bolts are furthest away from the longitudinal axis if the angle α is 0° and the coupling rods are therefore in the process plane. Conversely, the distance between the locking bolts and the longitudinal axis is preferably at its smallest when the angle α assumes a maximum amount.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kupplungsverbindung mindestens eine Medienverbindung zwischen der ersten Kupplungshälfte und der zweiten Kupplungshälfte auf, über welche Medien zwischen Roboter und Werkzeug austauschbar sind.In a preferred embodiment, the coupling connection has at least one media connection between the first coupling half and the second coupling half, via which media can be exchanged between the robot and the tool.

Die Medienverbindungen werden beim Zusammenfügen oder Trennen der beiden Kupplungshälften vorzugsweise automatisch miteinander verbunden. Es ist denkbar, dass die Medienführungen so ausgelegt sind, dass diese entlang der Höhenrichtung ineinander schiebbar sind um somit eine Medienverbindung zu realisieren.The media connections are preferably connected to one another automatically when the two coupling halves are joined or separated. It is conceivable that the media guides are designed in such a way that they can be slid into one another along the height direction in order to thus realize a media connection.

Über die Kupplungsverbindung übertragbare Medien könnten pneumatische und hydraulische Medien, sowie Elektrizität, der Datensignale sein. Pneumatische Medien könnten dabei vor allem Luft, oder andere Gase sein, wobei auch verschiedene Gasgemische übertragbar wären. Hydraulische Medien wären vor allem Öl, Wasser, oder andere flüssige Substanzen wie zum Beispiel Chemikalien oder Suspensionen. Elektrische Medien können vor allem Niederspannung oder Hochspannung in Form von Wechsel- oder Gleichstrom sein. Am meisten bevorzugt sind jedoch die Übertragung von 12V, 24V oder 48V Versorgungsspannung. Eine Signalübertragung beispielsweise in Form eines BUS-Systems ist ebenfalls denkbar.Media that can be transmitted via the clutch connection could be pneumatic and hydraulic media, as well as electricity, or data signals. Pneumatic media could be primarily air or other gases, with different gas mixtures being transferrable. Hydraulic media would primarily be oil, water or other liquid substances such as chemicals or suspensions. Electrical media can be primarily low voltage or high voltage in the form of alternating or direct current. However, most preferred are the transmission of 12V, 24V or 48V supply voltage. Signal transmission, for example in the form of a BUS system, is also conceivable.

Während eines Schließvorgangs der Kupplungsverbindung ist es denkbar, dass der Kolben erst betätigt wird, sobald eine Medienverbindung und insbesonders eine vom Roboter detektierbare Datenverbindung zum Werkzeug über die Datenverbindung besteht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die zweite Kupplungshälfte so in der ersten Kupplungshälfte angeordnet ist, dass die Kupplungsverbindung schließbar ist.During a closing process of the clutch connection, it is conceivable that the piston is only actuated as soon as there is a media connection and in particular a data connection to the tool that can be detected by the robot via the data connection. This ensures that the second coupling half is arranged in the first coupling half in such a way that the coupling connection can be closed.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erste Kupplungshälfte mindestens eine erste Planfläche und die zweite Kupplungshälfte mindestens eine zweite Planfläche auf, wobei die erste Planfläche und die zweite Planfläche im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung aufeinander liegen.In a preferred embodiment, the first coupling half has at least one first plane surface and the second coupling half has at least one second plane surface, the first plane surface and the second plane surface lying on top of one another when the coupling connection is in the closed state.

Es ist denkbar, dass sowohl die erste Kupplungshälfte, als auch die zweite Kupplungshälfte jeweils mehrere Planflächen aufweisen, wobei vorzugsweise zu jeder Planfläche der ersten Kupplungshälfte eine entsprechende Planfläche an der zweiten Kupplungshälfte angeordnet ist und diese Planflächen im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung aufeinander liegen. Die Planflächen sind vorzugsweise eben und parallel zur Verfahrensebene ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsform könnten die Planflächen auch windschief zur Verfahrensebene angeordnet sein. Durch eine windschiefe Anordnung der Planflächen bezüglich der Verfahrensebene wäre die Position, in welcher die zweite Kupplungshälfte um die Längsachse rotiert, in die erste Kupplungshälfte einführbar. Zusätzlich könnten über windschief zueinander angeordnete Planflächen in Kombination mit den Verriegelungsbolzen auch Radialkräfte um die Längsachse aufgenommen werden.It is conceivable that both the first half of the coupling and the second half of the coupling each have a plurality of flat surfaces, with a corresponding flat surface preferably being arranged on the second coupling half for each flat surface of the first coupling half and these flat surfaces lying on top of one another in the closed state of the coupling connection. The planar surfaces are preferably flat and formed parallel to the process plane. In an alternative embodiment, the planar surfaces could also be arranged skewed to the process level. By arranging the planar surfaces skewed with respect to the process plane, the position in which the second coupling half rotates about the longitudinal axis could be introduced into the first coupling half. In addition, radial forces around the longitudinal axis could also be absorbed via flat surfaces arranged skew to one another in combination with the locking bolts.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erste oder zweite Kupplungshälfte mindestens eine Aussparung und die jeweils andere Kupplungshälfte mindestens einen Bolzen auf, welcher im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung entlang der Höhenrichtung in die Aussparung eingeführt ist, um Radialkräfte um die Längsachse zu übertragen.In a preferred embodiment, the first or second coupling half has at least one recess and the other half of the coupling has at least one bolt which, when the coupling connection is closed, is inserted into the recess along the vertical direction in order to transmit radial forces about the longitudinal axis.

Vorzugsweise sind die Bolzen und Aussparungen an den Planflächen der ersten und zweiten Kupplungshälften angebracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind zwei Bolzen an einer ersten Planfläche angeordnet und zwei Aussparungen in der Planfläche der jeweils anderen Kupplungshälfte angeordnet, welche der Planfläche mit den Bolzen im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung bezüglich der Höhenrichtung gegenüberliegt.Preferably, the bolts and recesses are attached to the flat surfaces of the first and second coupling halves. In a particularly preferred embodiment, two bolts are arranged on a first flat surface and two recesses are arranged in the flat surface of the respective other coupling half, which is opposite the flat surface with the bolts in the closed state of the coupling connection with regard to the vertical direction.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further goals, advantages, features and possible applications of the present invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. All the features described and/or illustrated form the subject matter of the present invention, either alone or in any meaningful combination, even independently of their summary in the claims or their back-reference.

Dabei zeigt:

1 eine Kupplungsverbindung im geschlossenen Zustand
2 eine Schnittansicht aus der Draufsicht einer ersten Kupplungshälfte
3 eine erste Kupplungshälfte im geöffneten Zustand
4 eine zweite Kupplungshälfte im geöffneten Zustand

It shows:

1 a coupling connection in the closed state
2 a sectional view from the top view of a first coupling half
3 a first coupling half in the open state
4 a second coupling half in the open state

1 zeigt eine Kupplungsverbindung 10 im geschlossenen Zustand, wobei die erste Kupplungshälfte 10a und die zweite Kupplungshälfte 10b in diesem Zustand formfest miteinander verbunden sind. In 1 ist zu sehen, dass die erste und zweite Kupplungshälfte 10a und 10b entlang der Höhenrichtung H teilweise ineinander geführt sind und sich somit in der Höhenrichtung H teilweise überlappen. 1 shows a coupling connection 10 in the closed state, the first coupling half 10a and the second coupling half 10b being rigidly connected to one another in this state. In 1 It can be seen that the first and second coupling halves 10a and 10b are partially guided into one another along the vertical direction H and thus partially overlap in the vertical direction H.

Die Längsrichtung L verläuft vorzugsweise parallel zur Höhenrichtung H als Rotationsachse mittig durch die Kupplungsverbindung 10, wobei die erste und zweite Kupplungshälfte 10a und 10b im wesentlichen Zylinderförmig um die Längsachse rotierend ausgeführt sind.The longitudinal direction L preferably runs parallel to the height direction H as the axis of rotation centrally through the coupling connection 10, the first and second coupling halves 10a and 10b being designed to rotate essentially cylindrically about the longitudinal axis.

In 1 ist weiterhin die Verfahrensebene V zu sehen, welche durch die Seitenansicht der Kupplungsverbindung 10 als orthogonal zu Höhenrichtung H verlaufende Linie dargestellt ist. Die Verfahrensebene V ist bezüglich der Höhenrichtung H so angeordnet, dass sie mittig durch die Verriegelungsbolzen 1 und vorzugsweise auch bezüglich der Höhenrichtung H mittig durch die Koppelstangen 3 verläuft.In 1 The process level V can also be seen, which is represented by the side view of the coupling connection 10 as a line running orthogonally to the vertical direction H. The process level V is arranged with respect to the height direction H in such a way that it runs centrally through the locking bolts 1 and preferably also with respect to the height direction H centrally through the coupling rods 3 .

Weiterhin zeigt 1 die Federn 2, welche den Kolben 8 entgegen der Höhenrichtung H und in Richtung der zweiten Kupplungshälfte 10b drücken. Dabei wird der Kolben 8 im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung 10 entgegen der Höhenrichtung H gegen einen Anschlag 9 gedrückt, welcher sich vorzugsweise an dem Ende der ersten Kupplungshälfte 10a angeordnet ist, welches in Richtung der zweiten Kupplungshälfte 10b zeigt.Furthermore shows 1 the springs 2, which press the piston 8 against the vertical direction H and in the direction of the second coupling half 10b. In the closed state of the coupling connection 10, the piston 8 is pressed counter to the vertical direction H against a stop 9 which is preferably arranged at the end of the first coupling half 10a which points in the direction of the second coupling half 10b.

Durch die Verkuppelung von Kolben 8 und Verriegelungsbolzen 1 über die Koppelstangen 3, sind sie Verriegelungsbolzen 1 vorzugsweise von der Längsachse L weg und in die Aussparung 4 der zweiten Kupplungshälfte 10b gedrückt. Wie in der Schnittansicht in 1 zu sehen, befindet sich die Aussparung 4 der zweiten Kupplungshälfte 10b als kreisförmig um die Längsachse L ausgeformte Nut an dem Ende der zweiten Kupplungshälfte 10b, welches in der Höhenrichtung H im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung 10 in Richtung der ersten Kupplungshälfte 10a zeigt.By coupling the piston 8 and the locking bolt 1 via the coupling rods 3, the locking bolt 1 is preferably pressed away from the longitudinal axis L and into the recess 4 of the second coupling half 10b. As in the sectional view in 1 As can be seen, the recess 4 of the second coupling half 10b is a groove shaped in a circle around the longitudinal axis L at the end of the second coupling half 10b, which points in the vertical direction H in the closed state of the coupling connection 10 in the direction of the first coupling half 10a.

Die zweite Kupplungshälfte 10b ist in dem Bereich, in welchem sich die beiden Kupplungshälften 10a und 10b überschneiden vorzugsweise als Hohlzylinder ausgeformt, welcher im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung 10 in der Höhenrichtung H über einen Teil der ersten Kupplungshälfte 10a gestülpt ist. Die Verfahrensebene V schneidet dadurch vorzugsweise den Kolben 8, die Koppelstangen 3 und die Verriegelungsbolzen 1.In the area in which the two coupling halves 10a and 10b intersect, the second coupling half 10b is preferably formed as a hollow cylinder which, in the closed state of the coupling connection 10, is slipped over part of the first coupling half 10a in the vertical direction H. As a result, the process level V preferably intersects the piston 8, the coupling rods 3 and the locking bolts 1.

1 zeigt weiterhin, wie eine bevorzugte Ausführung an Planflächen 5 der ersten und zweiten Kupplungshälften 10a und 10b im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung 10 aufeinander liegen. Dabei weist jede der Kupplungshälften 10a und 10b vorzugsweise jeweils mindestens eine Planfläche auf, welche beim ineinander Führen der beiden Kupplungshälften 10a und 10b entlang der Höhenrichtung H einen Anschlag darstellen, über welchen die Kupplungshälften 10a und 10b vorzugsweise gegeneinander gedrückt sind. 1 10 further shows how a preferred embodiment rests on top of one another on planar surfaces 5 of the first and second coupling halves 10a and 10b when the coupling connection 10 is in the closed state. Each of the coupling halves 10a and 10b preferably has at least one flat surface which, when the two coupling halves 10a and 10b are guided into one another along the height direction H, represents a stop over which the coupling halves 10a and 10b are preferably pressed against one another.

Die beiden Kupplungshälften 10a und 10b sind in der dargestellten Position in 1 vorzugsweise bezüglich der Längsachse L spiegelsymmetrisch aufgebaut, sodass die Kupplungsverbindung 10 vorzugsweise zumindest in zwei Positionen der Kupplungshälften 10a und 10b zueinander schließbar ist.The two coupling halves 10a and 10b are in the illustrated position 1 preferably constructed with mirror symmetry with respect to the longitudinal axis L, so that the coupling connection 10 can preferably be closed relative to one another in at least two positions of the coupling halves 10a and 10b.

Die 1 weist ebenfalls eine weitere Schnittebene A auf, welche parallel zur Verfahrensebene V angeordnet ist und die Kupplungsverbindung 10 in der Position bezüglich der Höhenrichtung H schneidet, welche in 2 dargestellt ist.The 1 also has a further cutting plane A, which is arranged parallel to the process plane V and intersects the coupling connection 10 in the position with respect to the height direction H, which in 2 is shown.

2 zeigt entsprechend die Schnittansicht der Kupplungsverbindung 10 aus einer Draufsicht, welches einer perspektivischen Richtung entgegen der Höhenrichtung entspricht. Im Vergleich zu 1 ist in 2 nur die erste Kupplungshälfte 10a dargestellt, wobei sowohl in 1, als auch in 2 der geschlossene Zustand der Kupplungshälfte 10a dargestellt ist. 2 10 correspondingly shows the sectional view of the coupling connection 10 from a top view, which corresponds to a perspective direction opposite to the height direction. Compared to 1 is in 2 only the first coupling half 10a is shown, both in 1 , as well as in 2 the closed state of the coupling half 10a is shown.

In 2 ist besonders die Verteilung der Verriegelungsbolzen 1 um die Längsachse L herum ersichtlich, wobei die Längsachse L perspektivisch bedingt nur als Punkt im Zentrum des Kolbens 8 dargestellt ist. In 2 sind insgesamt 6 Verriegelungsbolzen 1 dargestellt, welche vorzugsweise parallel zur dargestellten Ansichtsebene A von der Längsachse weg, oder zu dieser hin bewegbar sind. Die Verriegelungsbolzen 1 werden dabei vorzugsweise vom Kolben 8 über die Koppelstangen 3 angetrieben, wobei der Kolben 8 perspektivisch bedingt bei seiner Bewegung in die Sichtebene hinein oder hinaus fahren würde.In 2 the distribution of the locking bolts 1 around the longitudinal axis L is particularly evident, with the longitudinal axis L only being shown as a point in the center of the piston 8 for perspective reasons. In 2 A total of 6 locking bolts 1 are shown, which can be moved away from or towards the longitudinal axis, preferably parallel to the viewing plane A shown. The locking bolts 1 are preferably driven by the piston 8 via the coupling rods 3, with the piston 8 moving into or out of the viewing plane depending on the perspective.

In 2 sind vor allem die Medienverbindungen 11 gut sichtbar, welche vor allem hydraulische, pneumatische oder elektrische Medien zwischen den beiden Kupplungshälften 10a und 10b austauschen. Diese Medienverbindungen 11 sind vorzugsweise zwischen den Verriegelungsbolzen 1 angeordnet. Es ist ersichtlich, dass durch eine Positionierung der Medienverbindungen 11 entsprechend 2 die beiden Kupplungshälften 10a und 10b nur einer Position zueinander miteinander koppelbar sind. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Medienverbindungen 11 zumindest so ausgeführt sind, dass diese eine Koppelung der beiden Kupplungshälften 10a und 10b zumindest in zwei Positionen zueinander ermöglichen. Entsprechende Positionen zueinander sind vorzugsweise durch eine Rotation zumindest einer der beiden Kupplungshälften 10a und 10b um die Längsachse L zu erreichen.In 2 Above all, the media connections 11 are clearly visible, which mainly exchange hydraulic, pneumatic or electrical media between the two coupling halves 10a and 10b. These media connections 11 are preferably arranged between the locking bolts 1 . It can be seen that by positioning the media connections 11 accordingly 2 the two coupling halves 10a and 10b can only be coupled to one another in one position. However, it is also conceivable that the media connections 11 are at least designed in such a way that they enable the two coupling halves 10a and 10b to be coupled in at least two positions relative to one another. Corresponding positions relative to one another can preferably be achieved by rotating at least one of the two coupling halves 10a and 10b about the longitudinal axis L.

3 und 4 zeigen die Kupplungshälften 10a und 10b getrennt voneinander in einem geöffneten Zustand der Kupplungsverbindung 10. 3 and 4 show the coupling halves 10a and 10b separately from one another in an open state of the coupling connection 10.

3 zeigt dabei die erste Kupplungshälfte 10a in einem geöffneten Zustand. Im Vergleich zu 1 ist der Kolben 8 in diesem Zustand entgegen der Höhenrichtung H verfahren, was vorzugsweise durch das Füllen eines Hohlraums 12 mit einem hydraulischen oder pneumatischen Medium erreicht wird, wobei der Hohlraum 12 bezüglich der Höhenrichtung H unterhalb des Kolbens 8 angeordnet ist. Der Hohlraum 12 entspricht damit einem Raum im Zylinder, in welchem auch der Kolben 8 geführt ist. 3 shows the first coupling half 10a in an open state. Compared to 1 In this state, the piston 8 is moved counter to the vertical direction H, which is preferably achieved by filling a cavity 12 with a hydraulic or pneumatic medium, the cavity 12 being arranged below the piston 8 with respect to the vertical direction H. The cavity 12 thus corresponds to a space in the cylinder in which the piston 8 is also guided.

Vorzugsweise wird zum Verfahren des Kolbens 8 Luft in den Hohlraum 12 gepresst, wobei der Druck in dem Hohlraum 12 eine Kraft auf den Kolben 8 auswirken muss, die größer ist als die Druckkraft der Federn 2 auf den Kolben 8 zuzüglich seines Eigengewichts. Das System ist vorzugsweise so ausgelegt, dass beim Wegfallen der Medienzufuhr in den Hohlraum 12 der Kolben 8 automatisch entgegen der Höhenrichtung H durch die Federn 2 gegen den Anschlag 9 gedrückt wird.Air is preferably pressed into the cavity 12 to move the piston 8, with the pressure in the cavity 12 having to exert a force on the piston 8 which is greater than the compressive force of the springs 2 on the piston 8 plus its own weight. The system is preferably designed in such a way that when the medium supply to the cavity 12 ceases, the piston 8 is automatically pressed against the stop 9 counter to the vertical direction H by the springs 2 .

Die Federn befinden sich in einem geöffneten Zustand der Kupplungsverbindung 10, wie er in 3 dargestellt ist, vorzugsweise in einem maximal gestauchten Zustand.The springs are in an open state of the coupling connection 10, as shown in 3 is shown, preferably in a maximally compressed state.

Durch das Verfahren des Kolbens 8 in der Höhenrichtung H werden auch die am Kolben 8 befestigten Koppelstangen 3 bewegt und dadurch ebenfalls die Verriegelungsbolzen 1 zur Längsachse hin oder von dieser weg bewegt.By moving the piston 8 in the vertical direction H, the coupling rods 3 fastened to the piston 8 are also moved and thereby the locking bolts 1 are also moved towards or away from the longitudinal axis.

Durch die Position des Kolbens 8 in 3 sind die Koppelstangen 3 in einem Winkel α bezüglich der Verfahrensebene V angeordnet. Durch diese Stellung der Koppelstangen 3 ist die, entlang der Höhenrichtung H und auf die Verfahrensebene V projizierte Länge der Koppelstangen 3 kleiner, als in 1. Der Unterschied der auf die Verfahrensebene V projizierten Länge der Koppelstange 3 zwischen 1 und 2 entspricht dem Betrag, um welchen die Verriegelungsbolzen 1 zwischen geöffnetem und geschlossenem Zustand der Kupplungsverbindung 10 bewegt werden. Es ist denkbar, dass der Betrag, um welchen die Verriegelungsbolzen 1 bewegt werden demnach mit zunehmendem Winkel α zwischen Koppelstangen 3 und Verfahrensebene V zunimmt.Due to the position of the piston 8 in 3 the coupling rods 3 are arranged at an angle α with respect to the process plane V. Due to this position of the coupling rods 3, the length of the coupling rods 3 projected along the height direction H and onto the process plane V is smaller than in 1 . The difference in the projected length of the coupling rod 3 on the process level V between 1 and 2 corresponds to the amount by which the locking bolts 1 are moved between the open and closed state of the coupling connection 10. It is conceivable that the amount by which the locking bolts 1 are moved accordingly increases with an increasing angle α between the coupling rods 3 and the process plane V.

Die Verriegelungsbolzen 1 bewegen sich dabei vorzugsweise entlang der Verfahrensebene V, wobei die Verfahrensebene V in 3 nur teilweise der Verfahrensebene V aus 1 gleicht. Zur besseren Darstellung der zugrunde liegenden mechanischen Prinzipien ist die Verfahrensebene V aus 1 in 3 Komponentenfest dargestellt. Dadurch verläuft die Verfahrensebene nicht als grade Linie, sondern ist in Bezug auf die veränderte Position von Kolben 8 und Koppelstangen 3 ebenfalls verändert. Die Verfahrensebene V schneidet die Koppelstangen 3 und den Kolben 8 in 3 in denselben Punkten wie in 1, wobei durch den Positionsunterschied von Kolben 8 und Koppelstangen 3 auch die Verfahrensebene V einen veränderten Verlauf aufweist.The locking bolts 1 preferably move along the procedural plane V, with the procedural plane V in 3 only partly from the process level V 1 equals. Process level V is off to better illustrate the underlying mechanical principles 1 in 3 Component fixed shown. As a result, the process level does not run as a straight line, but is also changed in relation to the changed position of the piston 8 and the coupling rods 3 . The process plane V intersects the connecting rods 3 and the piston 8 in 3 in the same points as in 1 , whereby due to the difference in position of the piston 8 and the coupling rods 3, the process level V also has a different course.

Durch die Anbringung der Koppelstangen 3 am Kolben 8 und an den Verriegelungsbolzen 1 entsteht eine Anordnung, welche dem Kniehebelprinzip gleicht. Dadurch verfahren der Kolben 8 und die Verriegelungsbolzen 1 vorzugsweise stets senkrecht zueinander.By attaching the coupling rods 3 to the piston 8 and to the locking bolt 1, an arrangement is created which is similar to the toggle lever principle. As a result, the piston 8 and the locking bolt 1 preferably always move perpendicularly to one another.

Es ist auch denkbar, dass die Verriegelungsbolzen 1 und der Kolben 8 nicht senkrecht zueinander verlaufen, wobei vorzugsweise die Verriegelungsbolzen 1 in einem Winkel bezüglich der Verfahrensebene V verlaufen würden.It is also conceivable that the locking bolts 1 and the piston 8 do not run perpendicularly to one another, with the locking bolts 1 preferably running at an angle with respect to the process plane V.

In 3 sind weiterhin die Planflächen 5a der ersten Kupplungshälfte zu sehen, welche im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung 10 vorzugsweise auf den in 4 abgebildeten Planflächen 5b der zweiten Kupplungshälfte 10b aufliegen.In 3 the planar surfaces 5a of the first coupling half can also be seen, which in the closed state of the coupling connection 10 preferably rest on the in 4 mapped planar surfaces 5b rest on the second coupling half 10b.

Wie in 3 dargestellt, sind auf zumindest einer der ersten Planflächen 5a mindestens ein Bolzen 6 angeordnet, welcher im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung 10 vorzugsweise in mindestens eine Aussparung 7 in einer der zweiten Planflächen 5b der zweiten Kupplungshälfte 10b entlang der Höhenrichtung H eingeführt ist.As in 3 shown, at least one bolt 6 is arranged on at least one of the first flat surfaces 5a, which in the closed state of the coupling connection 10 is preferably inserted into at least one recess 7 in one of the second flat surfaces 5b of the second coupling half 10b along the vertical direction H.

4 zeigt eine zweite Kupplungshälfte 10b der Kupplungsverbindung 10, welche im Vergleich zu 1 getrennt von der ersten Kupplungshälfte dargestellt ist. 4 shows a second coupling half 10b of the coupling connection 10, which compared to 1 is shown separately from the first coupling half.

Die zweite Kupplungshälfte 10b ist bevorzugt zumindest überwiegend als Hohlzylinder ausgebildet, wobei die Rotationsachse der zweiten Kupplungshälfte 10b vorzugsweise der Längsachse L entspricht.The second coupling half 10b is preferably designed at least predominantly as a hollow cylinder, with the axis of rotation of the second coupling half 10b preferably corresponding to the longitudinal axis L.

In 4 ist besonders die Aussparung 4 zu erkennen, in welche im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung 10 die Verriegelungsbolzen 1 der ersten Kupplungshälfte 10a eingreifen. Die Aussparung ist vorzugsweise als Nut oder Kontur an dem Ende der zweite Kupplungshälfte 10b angeordnet, welches im geschlossenen Zustand der Kupplungsverbindung 10 in der Höhenrichtung H zur ersten Kupplungshälfte 10a zeigt.In 4 the recess 4 can be seen in particular, into which the locking bolts 1 of the first coupling half 10a engage in the closed state of the coupling connection 10 . The recess is preferably arranged as a groove or contour on the end of the second coupling half 10b, which in the closed state of the coupling connection 10 points in the vertical direction H to the first coupling half 10a.

Die Aussparung 4 liegt vorzugsweise im Inneren der, an dieser Stelle als Hohlzylinder ausgeformten zweiten Kupplungshälfte. Die Aussparung könnte dabei auch durch eine Verdickung der Wandstärke des Hohlzylinders in dem Bereich zustande kommen. Der zugrunde liegende Effekt ist vorzugsweise, dass der Innendurchmesser des Hohlzylinders an der oberen Kante zunimmt, sodass diese Kontur von den Verriegelungsbolzen 1 im geschlossenen Zustand hintergriffen werden kann und dadurch ein Ablösen der zweiten Kupplungshälfte 10b von der ersten Kupplungshälfte 10 entlang der Höhenrichtung H verhindert wird.The recess 4 is preferably located inside the second half of the coupling, which is shaped as a hollow cylinder at this point. The recess could also come about by thickening the wall thickness of the hollow cylinder in the area. The underlying effect is preferably that the inner diameter of the hollow cylinder increases at the upper edge, so that this contour can be reached from behind by the locking bolt 1 in the closed state, thereby preventing the second coupling half 10b from detaching from the first coupling half 10 along the vertical direction H .

In 4 ist weiterhin die Anordnung der Medienverbindungen 11 ersichtlich, welche bereits in 2 aus der Draufsicht dargestellt sind. Die Medienverbindungen heben sich vorzugsweise zumindest teilweise in der Höhenrichtung H von einer der zweiten Planflächen 5b ab. Dadurch können sie vorzugsweise entlang der Höhenrichtung H in die erste Kupplungshälfte eingeführt werden.In 4 the arrangement of the media connections 11 can also be seen, which has already been shown in 2 are shown from the top view. The media connections preferably stand out at least partially in the vertical direction H from one of the second planar surfaces 5b. As a result, they can preferably be introduced along the vertical direction H into the first coupling half.

Vorzugsweise ist die zweite Kupplungshälfte 10b werkzeugseitig befestigt und günstiger in der Herstellung, sodass ein Roboter mit unterschiedlichen Werkzeugen kostengünstig gebaut und betrieben werden kann.The second coupling half 10b is preferably fastened on the tool side and is cheaper to manufacture, so that a robot can be built and operated inexpensively with different tools.

BezugszeichenlisteReference List

11: Verriegelungsbolzenlocking bolt
22: Federnfeathers
33: Koppelstange zwischen Kolben und VerriegelungsbolzenCoupling rod between piston and locking pin
44: Aussparung des UnterteilsRecess of the lower part
55: Planflächenflat surfaces
5a5a: Planfläche der ersten KupplungshälfteFlat surface of the first half of the coupling
5b5b: Planfläche der zweiten KupplungshälfteFlat surface of the second coupling half
66: Bolzen für radiale KraftaufnahmeBolts for radial force absorption
77: Aussparung für die KraftaufnahmeRecess for power absorption
88th: KolbenPistons
99: Anschlag von Kolbenstop of pistons
1010: Kupplungsverbindungcoupling connection
10a10a: erste Kupplungshälftefirst coupling half
10b10b: zweite Kupplungshälftesecond coupling half
1111: Medienverbindungmedia connection
1212: Hohlraum neben dem Kolben cavity next to the piston
HH: Höhenrichtungheight direction
VV: Verfahrensebeneprocedural level
LL: Längsachselongitudinal axis
AA: Schnittebenecutting plane

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 29922796 U1 [0002]

Claims

Coupling connection (10) for robots, via which a dimensionally stable connection can be established between a robot and at least one tool, with at least a first coupling half (10a) being arranged on the robot side and at least a second coupling half (10b) being arranged on the tool side, and the first and second coupling halves (10a , 10b) can be releasably connected to one another, characterized in that the first coupling half (10a) has at least one piston (8) and at least one locking bolt (1) attached to this piston (8) via a coupling rod (3), the piston (8) for coupling with the second coupling half (10b) in a vertical direction (H) and thereby the locking bolts (1) parallel to a process plane (V), which is orthogonal to the vertical direction (H), in a recess (4) the second coupling half (10b) can be inserted.

Coupling connection (10) after claim 1 , characterized in that a longitudinal axis (L) runs parallel to the height direction (H) centered through the piston (8), the coupling connection (10) being essentially cylindrical around the longitudinal axis (L).

Coupling connection (10) after claim 2 , characterized in that a plurality of locking bolts (1) are arranged in a circle around the longitudinal axis (L) in the process plane (V) and are each fastened to the piston (1) via a coupling rod (3).

Coupling connection (10) according to at least one of the preceding Claims 1 - 3 , characterized in that the first coupling half (10a) and the second coupling half (10b) in a closed state of the coupling connection (10) at least partially along the vertical direction (H) are guided into each other.

Coupling connection (10) after claim 4 , characterized in that the recess (4) is an internal groove in the second coupling half (10b) arranged in a circle around the longitudinal axis (L), which in the closed state of the coupling connection (10) encloses the first coupling half (10a) in a circle, so that the locking bolts (1) engage in them.

Coupling connection (10) according to at least one of the preceding Claims 1 - 5 , characterized in that when the piston (8) moves along the height direction (H), the locking bolts (1) move proportionally to this movement in the process plane (V) with respect to the piston (8).

Coupling connection (10) according to at least one of the preceding Claims 1 - 6 , characterized in that in the closed state of the coupling connection (10) the piston (8) is pressed against a stop (9) by at least one spring (2) counter to the vertical direction (H), the coupling rods (3) preferably being in the Process level (V) lie.

Coupling connection (10) after claim 7 , characterized in that the piston (8) is pressed in an open state of the coupling connection (10) by pneumatics in the vertical direction (H) and against the force of the spring (2), so that the coupling rods (3) are at an angle (α ) to the process level (V) are arranged.

Coupling connection (10) after claim 8 , characterized in that the locking bolts (1) in the process plane (V) are arranged closer to the piston (8) by the angle (α) in the open state of the coupling connection (10) than in the closed state.

Coupling connection (10) according to at least one of the preceding Claims 1 - 9 , characterized in that the coupling connection (10) has at least one media connection (11) between the first coupling half (10a) and the second coupling half (10b), via which media can be exchanged between the robot and the tool.

Coupling connection (10) according to at least one of the preceding Claims 1 - 10 , characterized in that the first coupling half (10a) has at least one first flat surface (5a) and the second coupling half (10b) has at least one second flat surface (5b), the first flat surface (5a) and the second flat surface (5b) being closed State of the coupling connection (10) are on top of each other.

Coupling connection (10) according to at least one of the preceding Claims 1 - 11 , characterized in that the first or second coupling half (10a, 10b) has at least one recess (7) and the respective other coupling half (10a, 10b) has at least one bolt (6) which in the closed state of the coupling connection (10) along is introduced into the recess (7) in the height direction (H) in order to transmit radial forces about the longitudinal axis (L).