DE10326239A1

DE10326239A1 - Schnellwechselsystem

Info

Publication number: DE10326239A1
Application number: DE2003126239
Authority: DE
Inventors: Franz Schwope
Original assignee: ASS Maschinenbau GmbH
Current assignee: ASS Maschinenbau GmbH
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: DE10326239B4

Abstract

Um bei einem Schnellwechselsystem zum Erfassen und Transportieren von Werkstücken, bestehend aus einer mit einem Roboterarm verbindbaren Roboterplatte (1), einer mit der Roboterplatte (1) lösbar verbindbaren Greiferplatte (2), wobei zwischen der Roboterplatte (1) und der Greiferplatte (2) eine Fügefläche ausgebildet ist, einer Spannvorrichtung mit Spannmitteln zum lösbaren Verbinden der Greiferplatte (2) an der Roboterplatte (1) und mindestens einem elektrischen und/oder pneumatischen Anschlusselement, die Rüstzeiten für die Montage der Greiferplatte (2) an der Roboterplatte (1) zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass die Greiferplatte (2) auf die Roboterplatte (1) steckbar ist, dass die Spannvorrichtung Mittel aufweist, um die Greiferplatte (2) beim Spannen an die Roboterplatte (1) zu pressen, und dass das Anschlusselement jeweils zwei miteinander korrespondierende Bauteile aufweist, die in Einbaulage eine Wirkverbindung eingehen (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schnellwechselsystem, insbesondere ein Greiferschnellwechselsystem, zum Erfassen und Transportieren von Werkstücken bestehend aus einem mit einem Roboterarm verbindbaren Roboterteil, einem mit dem Roboterteil lösbar verbindbaren Greiferteil, wobei zwischen dem Roboterteil und dem Greiferteil eine Fügefläche ausgebildet ist, einer Spannvorrichtung mit Spannmitteln zum lösbaren Verbinden des Greiferteils an dem Roboterteil und mindestens einem elektrischen und/oder pneumatischen Anschlusselement.

Ein derartiges Schnellwechselsystem ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 296 16 332 von Herrn Franz Schwope bekannt. Das Schnellwechselsystem wird dort als Haltevorrichtung bezeichnet. Derartige Haltevorrichtungen für Greifelemente werden bei der Verarbeitung von Werkstücken, insbesondere bei teilweise oder vollständig automatisierten Arbeitsabläufen eingesetzt. Üblicherweise sind zwei oder mehr Halteschienen an der Halteplatte befestigt. An den Halteschienen können verschiedenartige Greifer- oder Saugsysteme zum Halten der Werkstücke angeordnet sein.

Die Betätigung erfolgt üblicherweise durch pneumatisch oder hydraulisch betriebene Greifer, die an den Halteschienen befestigt sind.

Für die erforderliche Sensorik sind ferner elektrische Leitungen nötig, die an die Greifer oder Sauger angekoppelt sind. Sowohl die Pneumatik als auch die Elektrik muss jeweils beim Wechseln des Schnellwechselsystems, also beim Entfernen des Greiferteils aus dem Roboterteil, gelöst werden. Da üblicherweise mehrere Anschlusselemente vorgesehen sind, ist dieses mit unter recht zeitaufwändig und somit ein wesentlicher Kostenbestimmungsfaktor für die Rüstkosten.

Allgemein soll das Greiferteil schnell und einfach an dem Roboterteil befestigbar und wieder von diesem lösbar sein. Das Roboterteil ist deshalb mit mehreren, seitlich anliegenden und paarweise einander gegenüberliegenden Spannbacken versehen, zwischen denen das Greiferteil mit den darauf befestigten Profilschienen einspannbar ist. Üblicherweise ist das Greiferteil mit abgeschrägten seitlichen Kanten ausgebildet, das heißt, es weist eine in Einbaulage breitere Unterfläche auf und eine in Einbaulage, im Verhältnis zur unteren Fläche schmalere, obere Fläche auf, sodass die Seitenflächen schräg ausgebildet sind. Die Spannbacken weisen komplementär zu den Schrägen der Seitenflächen des Halteteils ausgebildete Schrägen auf, sodass das Halteteil für die Montage seitlich in den Spannbacken nach Art einer Schwalbenschwanzführung einschiebbar ist und durch Anziehen der Spannbacken sowohl kraft- als auch formschlüssig dem Roboterteil fixierbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellwechselsystem derart weiterzuentwickeln, dass die Rüstzeiten reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Greiferteil auf das Roboterteil aufsteckbar ist, dass die Spannvorrichtungen so ausgebildet sind, dass sie das Greiferteil beim Spannen an das Roboterteil anpressen und dass das die Anschlusselemente jeweils zwei miteinander korrespondierende Bauteile aufweist, die in Einbaulage eine Wirkverbindung einge hen.

Im Gegensatz zu den bekannten Schnellwechselsystemen, bei welchen das Greiferteil in die Schwalbenschwanzführung des Roboterteils seitlich eingeschoben und dann mit den Spannbacken eingeklemmt wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Schnellwechselsystem das Greiferteil auf das Roboterteil aufgesteckt und durch die Spannvorrichtung in Einbaulage auf das Roboterteil so aufgepresst wird, dass das Greiferteil und das Roboterteil an der Fügefläche fest aneinander anliegen. Entscheidend für die erfindungsgemäße Funktionsweise ist, dass beim Aufsetzen des Greiferteils auf das Roboterteil die Bauteile der Anschlusselemente so ineinander gefügt werden, dass diese in Werkverbindung treten. Für die Übertragung von fluiden Medien muss diese Wirkverbindung mediendicht sein. Jedes Anschlusselement besteht demnach aus zwei Bauteilen, von denen jeweils eines an dem Roboterteil und das korrespondierend andere an dem Greiferteil positioniert ist.

Vorzugsweise weisen die Mittel der Spannvorrichtung zwei Spannbacken auf, welche zwei gegenüberliegende Seiten des Roboterteils und des Greiferteils in Einbaulage umgreifen und beim Spannen das Greiferteil und das Roboterteil gegeneinander pressen. Zu diesem Zweck können die Seitenkanten des Roboterteils und des Greiferteils zumindest abschnittsweise zur Bildung von Auflaufflächen abgeschrägt sein und die Spannbacken sind mit einer trapezförmigen Ausnehmung versehen, die mit den Schrägen der Teile entsprechende Auflaufschrägen aufweist. Bei einer vereinfachten Ausführungsform kann auch nur ein Bauteil (Greifer- oder Roboterteil) mit Auflaufschrägen versehen sein, um den erforderlichen Anpressdruck zu erhalten.

Das elektrische Anschlusselement kann beispielsweise ein Stecker umfassen, der zwei zusammensteckbare Steckerelemente aufweist. Von diesen Steckerelementen ist dann eins an dem Roboterteil vorgesehen und das andere Steckerelement ist an dem Greiferteil positioniert. Das pneumatische Anschlusselement kann einen O-Ring umfassen, der in einer in der Fügefläche des Roboterteils oder des Greiferteils ausgebildeten Ausnehmung sitzt. Gegen diesen O-Ring liegt dann in Einbaulage die Öffnung des gegenüberliegenden Teils für dem Durchgang der Druckluft so an, dass dieser Durchgang durch den O-Ring mediendicht abgedichtet wird.

Für das Vereinfachen eines genauen Zusammensteckens können an der Fügefläche zwischen dem Roboterteil und dem Greiferteil Zentrierstifte vorgesehen sein.

Die Spannmittel umfassen vorzugsweise einen Schubstangenspanner, durch dessen Betätigung die Spannbacken gegen die Auflaufflächen des Roboterteils und des Greiferteils gepresst werden. Besonders vorteilhaft ist diesen Schubstangenspanner so auszubilden, dass dieser gleichzeitig auf beide gegenüberliegenden Spannbacken wirkt, also für die Befestigung der beidseitigen Spannbacken nur die Betätigung eines Schubstangenspanners erforderlich ist. Hierzu ist eine sich durch das Greiferteil oder das Roboterteil erstreckende Schubstange vorgesehen, welche die Kraft von dem Schubstangenspanner auf die gegenüberliegende Spannbacke überträgt. In einer vereinfachten Ausführungsform können die Spannbacken auch jede individuell durch einen Kniehebelspanner, durch Schrauben oder andere Spannmittel bewirkt werden, wie zum Beispiel eine in das Roboterteil oder in das Greiferteil eindrehbare Knebelschraube. Auch können pneumatisch oder hydraulisch arbeitende Kraftzylinder für eine automatisierte Betätigung eingesetzt werden.

Vorzugsweise sind die Spannbacken fest an dem Roboterteil montiert, sodass die Schubstange, die als Verbindungselement zwischen den beiden gegenüberliegenden Spannbacken wirkt, sich durch die Platte des Roboterteils erstreckt. Zur Realisierung eines einfachen Rückstellens der Spannbacken beim Lösen können zwischen den Spannbackeninnenflächen und dem Roboterteil als Rückstellfedern fungierende Druckfedern angeordnet sein.

Entscheidend ist, dass beim Lösen der Spannbacken diese soweit auseinander gehen, dass das Greiferteil einfach und schnell von dem Roboterteil abgezogen werden kann. Beim Abziehen werden die Anschlusselemente voneinander gelöst. Nun kann ein neues Greiferteil mit bedarfsgerecht angepassten Greiferelementen aufgesetzt werden. Vorzugsweise sind das Roboterteil und das Greiferteil als plattenförmige Elemente aus Aluminium ausgebildet.

Das erfindungsgemäße Schnellwechselsystem ist in den Figuren anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht und im Folgenden detailliert beschrieben. Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schnellwechselsystems im auseinandergenommenen Zustand,
2: eine Draufsicht auf die Roboterplatte,
3: eine Seitenansicht der Roboterplatte gemäß 2 und
4: einen halbseitigen Längsschnitt durch die Roboterplatte gemäß 2.
Das Greiferschnellwechselsystem besteht demnach im Wesentlichen aus einer Roboterplatte 1, auf welche die Greiferplatte 2 so aufsteckbar ist, dass die Roboterplatte 1 und die Greiferplatte 2 im eingebauten Zustand mit ihren Fügeflächen bündig aneinander anliegen.
An den sich gegenüberliegenden Längsseiten der Roboterplatte 1 sind die Klemmbacken 3 und 4 angeordnet. Diese sind durch einen Schubstangenspanner 5 so vorspannbar, dass beim Anziehen die Greiferplatte 2 gegen die Roboterplatte 1 gepresst wird.
An dem Greiferschnellwechselsystem sind mehrere pneumatische Anschlusselemente an der Querseite vorgesehen. Dargestellt sind nur die Eingangslöcher in die Roboterplatte 1. Die von den Anschlusselementen an die Roboterplatte übertragene Druckluft, wird über in der Roboterplatte vorgesehene Kanäle 11 und quer zu diesen Kanälen verlaufenden Ausgängen an die Fügefläche der Roboterplatte 1 übertragen. In der Fügefläche sind Ausnehmungen zur Aufnahme von O-Ringen 12 ausgebildet. Im zusammengesteckten Zustand liegen die Fügeflächen von Greiferplatte 1 und Roboterplatte so aneinander an, dass korrespondierend ausgebildete Leitungsöffnungen an der Fügefläche der Greiferplatte 2 innerhalb der Löcher der O-Ringe 12 liegen und somit eine mediendichte Verbindung der Kanäle in der Roboterplatte 1 und der Greiferplatte 2 hergestellt wird, um ein hydraulisches oder pneumatisches Medium von der Roboterplatte 1 auf die Greiferplatte zu übertragen. An der Greiferplatte 2 sind wiederum entsprechende Kanäle ausgebildet, welche das Medium zu entsprechenden Anschlusselementen führen.
Das elektrische Anschlusselement ist als 9-25 poliger Stecker 6 ausgebildet. Dieser besteht aus einem weiblichen Steckerelement 61, das am oberen Ende der Roboterplatte 1 positioniert ist und einem männlichen Steckerelement 62, das an der Greiferplatte 2 befestigt ist. Das männliche Steckerelement 61 und das weibliche Steckerelement 62 sind so positioniert, dass diese beim Aufsetzen der Greiferplatte 2 auf die Roboterplatte 1 an der Fügestelle ineinander gesteckt werden und somit eine elektrische Verbindung zwischen den Platten hergestellt wird.
An der Greiferplatte 2 sind zwei Zentrierstifte 21 und 22 ausgebildet, die in korrespondieren ausgebildete Bohrungen 13 und 14 an der Roboterplatte 1 einsteckbar sind.
Die Spannbacken 3, 4 weisen zu der Roboterplatte 1 und der Greiferplatte 2 zugewandte Spannflächen mit einer trapezförmi gen Geometrie auf. Dabei laufen die seitlichen Spannflächen der Spannflächen nach außen aufeinander verjüngend zu.
Die Greiferplatte 2 ist über etwa die Hälfte der Länge mit Auflaufschrägen 23, 24 ausgebildet, die mit den Spannflächen der Spannbacken 3, 4 korrespondieren. Beim Verspannen der Spannbacken 3, 4 schieben sich die schrägen Spannflächen der Spannbacken 3, 4 so auf die Auflaufschrägen 23, 24 der Greiferplatte, dass die Greiferplatte 2 fest auf die Fügefläche der Roboterplatte 1 gepresst wird. Hierbei werden die elektrischen und pneumatischen Anschlusselemente miteinander in Eingriff gebracht.
Zum Verspannen der in Längsrichtung in Backenausnehmungen an der Roboterplatte 1 und der Greiferplatte 2 vorgesehene Spannbacken 3 und 4 wird ein bekannter Schubstangenspanner 5 eingesetzt. Dieser Schubstangenspanner wirkt durch eine sich durch die Roboterplatte 1 erstreckende Schubstange 51 gleichzeitig auf beide Spannbacken 3 und 4. Beim Anziehen des Spannhebels 52 werden die Spannbacken 3 und 4 gleichmäßig gegen das Roboterteil 1 und das Greiferteil 2 gepresst.
Zwischen den Spannbacken 3 und 4 und der Roboterplatte sind Druckfedern 15, 16 eingesetzt, um ein einfaches Lösen der Klemmwirkung der Spannbacken sicherzustellen.
Die Spannbacken 3 und 4 sind über Führungen in der Greiferplatte 1 geführt. Diese Führungen bestehen aus in die Spannbacken eingedrehte Schrauben mit unterhalb des Schraubenkopfes angeordneten scheibenförmigen Führungsplatten 17, 18, die vorzugsweise aus POM gefertigt sind, um eine leichte Gleitführung mit den aus Aluminium bestehenden Spannbacken zu realisieren. Diese Führungsscheiben 17, 18 greifen in Einbaulage in seitliche Führungsnuten 3, 4 der Spannbacken ein. An dem inneren Ende der Führungsnuten sind ein Absätze vorgesehen, die gegen die Führungsscheiben anschlagen, um den Versatz der Spannbacken 3, 4 nach außen zu beschränken.
Alternativ zu der abgebildeten Ausführungsform können die Spannbacken an der Greiferplatte befestigt sein. Ferner können bei größeren Vorrichtungen auf jeder Seite mehrere zueinander beabstandete Spannbacken vorgesehen sein. Schließlich können sowohl an der Greiferplatte als auch an der Roboterplatte entsprechende Auflaufschrägen ausgebildet sein, die mit entsprechend ausgebildeten Spannbacken zusammenwirken, um ein gleichmäßiges Anpressen der Platten gegeneinander zu realisieren.

1: Roboterplatte
11: Kanal
12: O-Ring
13: Bohrung
14: Bohrung
15: Druckfeder
16: Druckfeder
17: Führung
18: Führung
2: Greiferplatte
21: Zentrierstift
22: Zentrierstift
23: Auflaufschräge
24: Auflaufschräge
3: Spannbacke
31: Spannfläche
4: Spannbacke
5: Schubstangenspanner
51: Schubstange
52: Spannhebel
6: Stecker
62: männliches Steckelement
61: weibliches Steckerelement
17: Führungsscheibe
18: Führungsscheibe

Claims

Schnellwechselsystem, insbesondere ein Greiferschnellwechselsystem zum Erfassen und Transportieren von Werkstücken mit – einem Roboterteil, das mit einem Roboterarm verbindbar ist, – einem Greiferteil, das mit dem Roboterteil lösbar verbindbar ist, – einer zwischen dem Roboterteil und dem Greiferteil ausgebildeten Fügefläche, – einer Spannvorrichtung mit Spannmitteln zur lösbaren Verbindung des Greiferteils an dem Roboterteil und – mindestens einem elektrischen und/oder pneumatischen Anschlusselement, dadurch gekennzeichnet , dass das Greiferteil auf das Roboterteil steckbar ist, dass die Spannvorrichtung Mittel aufweist, um das Greiferteil beim Spannen an das Roboterteil pressen und dass das Anschlusselement jeweils zwei miteinander korrespondierende Bauteile aufweist, die in Einbaulage eine Wirkverbindung eingehen.
Schnellwechselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel der Spannvorrichtung mindesten zwei Spannbacken mit trapezförmigen Spannflächen umfasst, die das Roboterteil und das Greiferteil in Einbaulage umgreifen.
Schnellwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Anschlusselement als Stecker mit zwei zusammensteckbaren Steckerelement ausgebildet ist, von denen ein Steckerelement an dem Roboterteil vorgesehen ist und das andere Steckerelement dem Greiferteil angeordnet ist.
Schnellwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatische Anschlusselement einen O-Ring (12) umfasst, der in einer in der Fügefläche dem Roboterteil oder dem Greiferteil ausgebildeten Ausnehmung sitzt.
Schnellwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Fügefläche mindestens ein Zentrierstift (21, 22) vorgesehen ist.
Schnellwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Spannmittel einen Schubstangenspanner (5) umfassen.
Schnellwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (3, 4) über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind.
Schnellwechselsystem nach einem der vorhergehenden Ansprühe, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Spannbacken und dem Roboter- oder Greifer teil eine Rückstellfeder (15) angeordnet ist.