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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.
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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.
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Die
Betätigung
erfolgt üblicherweise
durch pneumatisch oder hydraulisch betriebene Greifer, die an den
Halteschienen befestigt sind.
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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.
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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.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellwechselsystem
derart weiterzuentwickeln, dass die Rüstzeiten reduziert werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Für das Vereinfachen
eines genauen Zusammensteckens können
an der Fügefläche zwischen
dem Roboterteil und dem Greiferteil Zentrierstifte vorgesehen sein.
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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.
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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.
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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.
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Das
erfindungsgemäße Schnellwechselsystem
ist in den Figuren anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht
und im Folgenden detailliert beschrieben. Es zeigen:
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1: eine perspektivische
Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Schnellwechselsystems im auseinandergenommenen Zustand,
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2: eine Draufsicht auf die
Roboterplatte,
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3: eine Seitenansicht der
Roboterplatte gemäß 2 und
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4: einen halbseitigen Längsschnitt
durch die Roboterplatte gemäß 2.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zwischen
den Spannbacken 3 und 4 und der Roboterplatte
sind Druckfedern 15, 16 eingesetzt, um ein einfaches
Lösen der
Klemmwirkung der Spannbacken sicherzustellen.
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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.
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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.
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- 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