DE112009002163B4

DE112009002163B4 - Manueller Roboterwerkzeug-Wechsler mit Wälzkörpern

Info

Publication number: DE112009002163B4
Application number: DE112009002163.8T
Authority: DE
Inventors: Daniel Allen Norton; Kenneth L. Potts
Original assignee: ATI Industrial Automation Inc
Current assignee: ATI Industrial Automation Inc
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2029-09-04
Also published as: WO2010028128A1; DE112009002163T5; US9724830B2; US20100059943A1

Abstract

Manuell betätigter Roboterwerkzeug-Wechsler, umfassend:eine erste Einheit (12, 14; 112, 114), die eingerichtet ist, um mit einem von einem Roboterarm oder einem Roboterwerkzeug gekoppelt zu werden;eine zweite Einheit (12, 14; 112, 114), die eingerichtet ist, um mit dem anderen von dem Roboterarm oder dem Roboterwerkzeug gekoppelt zu werden;wobei diejenige Einheit (14; 114), die für eine Kopplung mit dem Roboterarm eingerichtet ist, eingerichtet ist, um im Betrieb durch eine Bewegung in einer Kopplungsrichtung mit derjenigen Einheit (12; 112), die für eine Kopplung mit dem Roboterwerkzeug eingerichtet ist, zusammengefügt zu werden;eine Mehrzahl von Wälzkörpern (26; 126), die in einer der Einheiten (14; 114) gehalten werden;einen Kolben (16; 116), der in einer der Einheiten (14; 114) montiert ist, wobei der Kolben (16; 116) einen Gewindeschaft (30; 130) aufweist, der sich in Eingriff mit einem entsprechenden Gewindeloch (22) befindet, wobei der Kolben (16; 116) entlang einer Kolbenachse, die quer zu der Kopplungsrichtung ist, von einer entriegelten Position in eine verriegelte Position bewegbar ist, indem der Koben (16; 116) manuell gedreht wird, wobei der Kolben (16; 116) eine Nockenfläche (40; 140) mit mehreren Facetten umfasst, wobei die Nockenfläche (40; 140) eine Anfangskontaktfläche (42), eine Verriegelungsfläche (46) und eine zwischen der Anfangskontaktfläche (42) und der Verriegelungsfläche (46) angeordnete Sicherungsfläche (44) umfasst;wobei die Nockenfläche (40) ausgestaltet ist, um die Wälzkörper (26; 126) in einer der Einheiten (14; 114) zu berühren und um jeden Wälzkörper (26; 126) mit einer Kraft, welche von einem manuell auf den Kolben aufgebrachten Drehmoment abhängig ist, gegen eine Fläche (13; 113) der anderen Einheit (12; 112) zu drücken, wenn sich der Kolben (16; 116) in der verriegelten Position befindet, um die zwei Einheiten (12, 14; 112, 114) zusammenzukoppeln.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Robotik und insbesondere einen manuell betätigten Roboterwerkzeug-Wechsler, der versetzte Wälzkörper als einen Kopplungsmechanismus verwendet.
Hintergrund
Roboter werden weithin bei industriellen Montagestraßenanwendungen und anderen Produktionsanwendungen eingesetzt, um sich wiederholende Aufgaben hochgenau durchzuführen, ohne dass eine menschliche Betätigung, Wechselwirkung oder Überwachung erforderlich ist. Beispielsweise werden Roboter allgemein in der Automobilindustrie verwendet, um eine Anzahl von Aufgaben durchzuführen, wie beispielsweise Materialtransport, Schneiden, Schweißen und dergleichen.
Um die beträchtlichen Kosten eines Industrieroboters über eine Vielzahl von Aufgaben zu amortisieren, ist der Roboterarm typischerweise separat von vielfältigen Roboterwerkzeugen vorgesehen, die abnehmbar an dem Ende des Roboterarms angebracht werden. Um diese Mehrzahl von Werkzeugen zu erleichtern, kann ein Werkzeugwechsler, der „Master-“ und „Werkzeug-“ Einheiten umfasst, zwischen einem Roboterarm und jedem Werkzeug, das daran angebracht werden kann, angeordnet werden. Der Roboterarm endet typischerweise in einer Master-Einheit. Eine entsprechende Werkzeugeinheit ist mit jedem Werkzeug verbunden, das an dem Roboterarm angebracht werden kann. Ein mechanischer Kopplungsmechanismus in dem Werkzeugwechsler verriegelt die Master- und Werkzeugeinheiten sicher miteinander, solange das Werkzeug an dem Roboterarm verwendet wird, und gibt bei Beendigung der Aufgaben des Werkzeugs das Werkzeug von dem Roboterarm frei. In einer Produktions-Fertigungs-Umgebung können Roboterwerkzeug-Wechsler kraftbetätigt, beispielsweise durch einen Elektromotor, durch pneumatischen Druck oder dergleichen, und softwaregesteuert sein. Die Steuersoftware des Roboterarms wechselt dann Werkzeuge wie erforderlich aus, so dass die Ausfallzeit verringert wird.
Jedoch kann in zahlreichen Anwendungen, beispielsweise wenn sich Roboteraufgaben nur mit geringer Häufigkeit ändern oder wenn Werkzeuge nur in dem Fall eines Werkzeugausfalls gewechselt werden oder wenn es keine Möglichkeit gibt, Luft oder Energie für den Betrieb eines Werkzeugwechslers bereitzustellen, ein manuell betätigter Werkzeugwechsler einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger als ein automatischer sein. Ein manueller Werkzeugwechsler sollte einfach zu bedienen sein und sollte Sicherheitsmerkmale umfassen, die eine unbeabsichtigte Entkopplung der Master- und Werkzeugeinheiten verhindern.
Die US 2007/ 0 235 949 A1 offenbart einen Roboterwerkzeug-Wechsler mit einer Master-Einheit und einer Werkzeugeinheit. Ein Kolben ist beweglich in der Master-Einheit gelagert und ist zwischen einer verriegelten Position und einer entriegelten Position bewegbar.
Die DE 37 06 946 A1 beschreibt eine Wechselflansch-Einheit mit einem Grundteil und einem Wechselteil, der lösbar mit dem Grundteil verbindbar ist. Einer der beiden Teile weist einen Zapfen und der andere eine komplementäre Ausnehmung auf, so dass sich bei einem Eingriff des Zapfens in die Ausnehmung eine formschlüssige Anlage der beiden Teile ergibt. Der andere Teil weist eine Bohrung auf, in die eine Kolbenstange mit einer kegelförmigen Einschnürung eingesetzt ist, die in einer Einschnürrichtung vorgespannt ist. In eine weitere Bohrung ist eine Kugel eingesetzt, die an der kegelförmigen Einschnürung der Kolbenstange und in einer Ausnehmung in dem Zapfen anliegt.
Zusammenfassung
Es wird ein manuell betätigter Roboterwerkzeug-Wechsler nach Patentanspruch 1 angegeben. Die abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsbeispiele.
Ein manuell betätigter Roboterwerkzeug-Wechsler umfasst Master- und Werkzeugeinheiten, die jeweils eingerichtet sind, um mit einem verschiedenen von einem Roboterarm und einem Roboterwerkzeug verbunden zu werden. Der Werkzeugwechsler umfasst eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die in einer der Einheiten gehalten werden, und einen Kolben, der in einer der Einheiten montiert ist und in einer Axialrichtung beweglich ist. Der Kolben umfasst eine Nockenfläche mit mehreren Facetten, wobei die Nockenfläche eine Anfangskontaktfläche, eine Verriegelungsfläche und eine zwischen der Anfangskontaktfläche und der Verriegelungsfläche angeordnete Sicherungsfläche umfasst. Wenn sich der Kolben in einer verriegelten Position in dem Werkzeugwechsler befindet, ist die Nockenfläche ausgestaltet, um die Wälzkörper in einer der Einheiten zu berühren und um jeden Wälzkörper gegen eine Fläche der anderen Einheit zu drücken, um die Master- und Werkzeugeinheiten zusammenzukoppeln.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht eines manuell betätigten Roboterwerkzeug-Wechslers.
2 ist eine Perspektivansicht der Master- und Werkzeugeinheiten, die den manuell betätigten Roboterwerkzeug-wechsler bilden.
3 ist eine Draufsicht der Master-Einheit des manuell betätigten Roboterwerkzeug-Wechslers, wobei sich der Kolben in der entriegelten Position befindet.
4 ist eine Draufsicht der Master-Einheit des manuell betätigten Roboterwerkzeug-Wechslers, wobei sich der Kolben in der verriegelten Position befindet.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Nockenfläche mit mehreren Facetten.
6 ist eine Perspektivansicht der Master- und Werkzeugeinheiten eines manuell betätigten Roboterwerkzeug-Wechslers mit mehreren Wälzkörpern und einem Kolben mit mehreren Nockenflächen.

Detaillierte Beschreibung
1 stellt einen manuell betätigten Roboterwerkzeug-Wechsler 10 in einem gekoppelten Zustand dar. Der Werkzeugwechsler 10 umfasst eine Werkzeugeinheit 12, die eingerichtet ist, um mit einem Roboterwerkzeug verbunden zu werden, und eine Master-Einheit 14, die eingerichtet ist, um mit einem Roboterarm verbunden zu werden. Ein Kolben 16 ist beweglich in der Master-Einheit 14 montiert und ist in 1 in einer verriegelten Position dargestellt.
2 stellt den Roboterwerkzeug-Wechsler 10 in einem entkoppelten Zustand dar, wobei sich der Kolben 16 in einer entriegelten Position befindet und wobei die Werkzeugeinheit 12 von der Master-Einheit 14 getrennt ist. Die Master-Einheit 14 umfasst eine Basisplatte 18 und ein mit der Basisplatte 18 verbundenes Gehäuse 20. Der Kolben 16 ist in dem Gehäuse 20 über einen Gewindeschaft 30 montiert, der sich in Eingriff mit einer entsprechend gewindeten Bohrung 22 befindet. Durch Drehung des Kolbens 16 um seine Achse, entweder durch Hand, wobei der Kopf 32 ergriffen wird, oder unter Verwendung eines Werkzeugs, beispielsweise eines Sechskantschlüssels, das in eine Öffnung 34 eingeführt wird, bewegt sich der Kolben 16 durch die Wirkung des Gewindes 30 und der Gewindebohrung 22 linear entlang seiner Achse relativ zu dem Gehäuse 20. Das Gehäuse 20 umfasst zusätzlich eine oder mehrere Öffnungen 24, durch die (in 2 nicht dargestellte) Wälzkörper teilweise hervorragen, wenn sich der Kolben 16 in einer verriegelten Position befindet, um die Werkzeugeinheit 12 mit der Master-Einheit 14 zu koppeln. Diese Kopplung tritt auf, wenn die Wälzkörper gegen eine Leiste 13 in der Werkzeugeinheit 12 gedrückt werden. Ein oder mehrere Ausrichtungselemente 36 an der Basisplatte 18 werden von (in 2 nicht dargestellten) entsprechenden Ausrichtungselementhohlräumen in der Werkzeugeinheit 12 aufgenommen, um eine Ausrichtung zwischen den Master- und Werkzeugeinheiten 14, 12 sicherzustellen.
3 stellt die Master-Einheit 14 dar, wobei sich der Kolben 16 in einer entriegelten Position befindet, und wobei Wälzkörper 26 - bei diesem Ausführungsbeispiel Kugeln - in das Gehäuse 20 zurückgesetzt sind. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die Wälzkörper 26 Zylinder oder andere Formen umfassen, die für ein Abrollen eingerichtet sind. In der entriegelten Position kann sich die Werkzeugeinheit 12 frei auf die Master-Einheit 14 oder von der Master-Einheit 14 bewegen.
4 stellt die Master-Einheit 14 dar, wobei sich der Kolben 16 in einer verriegelten Position befindet, und wobei die Wälzkörper 26 teilweise von den Öffnungen 24 in den Seiten des Gehäuses 20 hervorragen. Die Wälzkörper 26 werden durch eine Nockenfläche 40 mit mehreren Facetten nach außen durch die Öffnungen 24 gedrückt, während der Kolben 16 von einer entriegelten Position zu einer verriegelten Position vorrückt (in der Darstellung von 3 und 4 nach links). Die Öffnungen 24 weisen bevorzugt wenigstens an ihrer äußersten Oberfläche eine Größe auf, die geringfügig kleiner als der Durchmesser der Wälzkörper 26 ist, so dass die Wälzkörper 26 in dem Gehäuse 20 zurückgehalten werden. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 24 konkav, übereinstimmend mit der Krümmung der Wälzkörper 24. Wenn sich jeder Wälzkörper 24 in einer Richtung nach außerhalb des Gehäuses 20 vorwärtsbewegt, berührt er eine Leiste 13 in der Werkzeugeinheit 12 (die am deutlichsten in 2 ersichtlich ist) und wird gegen diese gedrückt, wodurch die Werkzeugeinheit 12 mit der Master-Einheit 14 gekoppelt wird.
5 stellt Details der Nockenfläche 40 mit mehreren Facetten und ihre Wechselwirkung mit den Wälzkörpern 26 dar. Wenn sich der Kolben 16 von der entriegelten Position (siehe 3) in Richtung der verriegelten Position (siehe 4) bewegt, berührt eine Anfangskontaktfläche 42 die Wälzkörper 26. Die Anfangskontaktfläche 42 ist kegelförmig, oder relativ zu der Achse des Kolbens 16 geneigt, in einer Richtung, die die Wälzkörper 26 radial nach außen (und aus dem Gehäuse 20) drückt, wenn der Kolben 16 in Richtung der verriegelten Position vorrückt. An dem anderen Ende der Nockenfläche 40 mit mehreren Facetten drückt eine Verriegelungsfläche 46 die Wälzkörper 26 fest gegen die Leiste 13 in der Werkzeugeinheit 12, um die Werkzeugeinheit 12 mit der Master-Einheit 14 zu koppeln, wenn sich der Kolben in der verriegelten Position befindet. Die Verriegelungsfläche 46 ist kegelförmig und ist in derselben Richtung relativ zu der Achse des Kolbens 16 geneigt wie die Anfangskontaktfläche 42, obwohl sie einen anderen Neigungswinkel aufweisen kann. Man beachte, dass, obwohl 5 zur Erleichterung der Erläuterung eine Nockenfläche 40 und drei verschiedene Positionen des Wälzkörpers 26 darzustellen scheint, in Realität die Wälzkörper 26 gegen eine Bewegung in der Axialrichtung des Kolbens fixiert sind. 5 stellt somit tatsächlich Relativpositionen der Nockenfläche 40 (und die Radialposition der Wälzkörper 26) dar, während sich der Kolben 16 zwischen unterschiedlichen Positionen bewegt.
Zwischen der Anfangskontaktfläche 42 und der Verriegelungsfläche 46 ist eine Sicherungsfläche 44 angeordnet. Entsprechend wird, wenn der Kolben so positioniert ist, dass die Wälzkörper 26 die Sicherungsfläche berühren, gesagt, dass er sich in einer Sicherungsposition befindet. Die Sicherungsposition des Kolbens 16 befindet sich zwischen den verriegelten und entriegelten Positionen und liegt, wie unten erläutert wird, sehr nahe an der verriegelten Position. Die Sicherungsfläche 44 ist nicht relativ zu der Achse des Kolbens 16 in derselben Richtung wie die Anfangskontaktfläche 42 und die Verriegelungsfläche 46 geneigt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sicherungsfläche 44 zylinderförmig um die Achse des Kolbens 16. Das heißt, die Sicherungsfläche 44 ist parallel zu der Achse und ist nicht relativ zu der Achse in einer Richtung geneigt. Der Zweck der Sicherungsfläche 44 ist es, eine unbeabsichtigte Entkopplung des Werkzeugwechslers 10 zu verhindern.
Wenn sich der Kolben 16 in der verriegelten Position befindet, übt die Verriegelungsfläche 46 eine radiale Kraft nach außen auf jeden Wälzkörper 26 aus, die durch einen Kraftvektor senkrecht zu der Verriegelungsfläche 46 dargestellt werden kann. Umgekehrt übt jeder Wälzkörper 26 eine nach innen gerichtete radiale Kraft auf den Kolben 16 aus, ebenfalls in einer Richtung senkrecht zu der Verriegelungsfläche 46. Da die Verriegelungsfläche 46 relativ zu der Achse des Kolbens 16 geneigt ist, wirkt eine Komponente dieser radialen Kraft nach innen entlang der Achse des Kolbens 16, so dass der Kolben 16 in Richtung der entriegelten Position (d.h. bei der Darstellung von 5 nach unten) gedrückt wird. Falls der Kolben 16 nicht in der verriegelten Position fixiert ist, ist es möglich, dass eine Bewegung und Vibration des Werkzeugwechslers 10 es dieser Kraftkomponente erlaubt, eine Drehung des Kolbens 16 und eine Bewegung in Richtung der entriegelten Position zu verursachen. Dies würde die Kraft verringern, mit der die Wälzkörper 26 gegen die Leiste 13 in Werkzeugeinheit 12 gedrückt werden, wodurch ein unerwünschtes „Spiel“ oder eine Relativbewegung zwischen der Werkzeugeinheit 12 und der Master-Einheit 14 eingeführt wird. Schließlich kann die Kraft den Kolben 16 so weit in Richtung der entriegelten Position drücken, dass sich die Werkzeugeinheit 12 von der Master-Einheit 14 lösen kann, was ein nicht hinnehmbares Sicherheitsrisiko darstellt.
Die Sicherungsfläche 44, die zwischen der Verriegelungsfläche 46 und der Anfangskontaktfläche 42 angeordnet ist, ist relativ zu der Achse des Kolbens 16 nicht in derselben Richtung wie die anderen zwei Flächen geneigt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sicherungsfläche 44 zylinderförmig oder parallel zu der Achse des Kolbens 16. Wenn sich der Kolben 16 zu der Sicherungsposition bewegt, berühren die Wälzkörper 26 die Sicherungsfläche 44 und nicht die verriegelte Fläche 46. In dieser Position steht die Kraft, die von jedem Wälzkörper 26 gegen den Kolben 16 ausgeübt wird, senkrecht zu der Sicherungsfläche 44. Da die Sicherungsfläche 44 parallel zu der Achse des Kolbens 16 ist, kann die Radialkraft nach innen den Kolben 16 nicht in eine der Richtungen entlang seiner Achse drücken. Demgemäß wird die Werkzeugeinheit 12 mit der Master-Einheit 14 gekoppelt bleiben, bis der Kolben manuell bis zu der entriegelten Position betätigt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Sicherungsfläche 44 eine Erhöhung oder Rückhaltefläche 44A, die entgegengesetzt zu der Verriegelungsfläche 46 angeordnet ist, d.h. benachbart zu der Anfangskontaktfläche 42. Die Rückhaltefläche 44A sichert den Kolben 16 zusätzlich in der Sicherungsposition. Für eine Bewegung über die Rückhaltefläche 44A müssen sich die Wälzkörper 26 geringfügig nach außen bewegen, was eine aktive Betätigung des Kolbens 16 erfordert, um ihn weiter in Richtung der entriegelten Position zu bewegen. Bei einem (in den Figuren nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel kann die Sicherungsfläche 44 eine kegelförmige Fläche umfassen, die relativ zu der Achse des Kolbens 16 leicht geneigt ist, aber in einer Richtung entgegengesetzt zu der Neigung der Anfangskontaktfläche 42 und der Verriegelungsfläche 46. Bei allen diesen Ausführungsbeispielen ist die Sicherungsfläche 44 bevorzugt benachbart zu einer relativ kurzen Verriegelungsfläche 46, verglichen mit der Anfangskontaktfläche 42, angeordnet - in anderen Worten ist die Sicherungsposition des Kolbens 16 bevorzugt nahe an der verriegelten Position -, so dass sich die Wälzkörper 26 nur wenig in dem Gehäuse 20 aus ihrer Lage in der verriegelten Position zurückbewegen.
Der manuell betätigte Werkzeugwechsler nach der vorliegenden Erfindung ist skalierbar. 5 stellt ein Ausführungsbeispiel des Werkzeugwechslers 100 zum Koppeln eines Roboterarms mit einem größeren und/oder schwereren Roboterwerkzeug als der Werkzeugwechsler 10 von 1-4 dar. Der Werkzeugwechsler 100 umfasst eine Werkzeugeinheit 112 und eine Master-Einheit 114. Die Master-Einheit 114 umfasst eine Basisplatte 118 und ein Gehäuse 120. Ein Kolben 116 ist in dem Gehäuse 120 beweglich montiert und ist über ein Gewinde 130 in einer Axialrichtung beweglich. Eine Mehrzahl (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei) von Nockenflächen 140 mit mehreren Facetten an dem Kolben 116 sind mit einer entsprechenden Mehrzahl von Wälzkörpern 126 gekoppelt. Die Wälzkörper 126 werden gezwungen, sich durch entsprechende Öffnungen 124 teilweise aus dem Gehäuse 120 heraus zu erstrecken, wenn sich der Kolben 116 von einer entriegelten Position zu der in 6 dargestellten verriegelten Position bewegt. In der verriegelten Position befinden sich die Wälzkörper 126 in Eingriff mit Leisten 113 und drücken gegen diese, wodurch die Werkzeugeinheit 112 mit der Master-Einheit 114 verriegelt wird. Jede der Nockenflächen 140 mit mehreren Facetten umfasst eine Anfangskontaktfläche 142, eine Sicherungsfläche 144 und eine Verriegelungsfläche 146, wie oben unter Bezugnahme auf 5 erörtert.
Der Werkzeugwechsler 100 von 6 umfasst weiterhin einen Verriegelungsmechanismus 150, um zu verhindern, dass sich der Kolben 116 unbeabsichtigt aus der verriegelten Position zurückbewegt. Eine federbelastete Sperre 152 wird in das Gehäuse des Verriegelungsmechanismus 150 niedergedrückt, wenn der Kolben 116 von einer entriegelten Position zu der verriegelten Position vorrückt. Wenn sich der Kolben 116 in der verriegelten Position befindet, wird die Sperre 152 gelöst und erhebt sich benachbart zu dem Kopf 132. In dieser Position blockiert die Sperre 152 den Kolben 116 gegen eine weitere Bewegung in Richtung der entriegelten Position (d.h. bei der Darstellung von 6 nach rechts).
An den Werkzeugeinheiten 12, 112 und Master-Einheiten 14, 114 können (nicht dargestellte) Servicetransfermodule angebracht sein, so dass sich die Servicetransfermodule zusammenfügen, wenn die Master- und Werkzeugeinheiten 14, 114, 12, 112 zusammengekoppelt werden, um für den Transfer von Betriebsmitteln, wie von Elektrizität, Datensignalen, Pneumatik, Fluid und dergleichen zu sorgen. Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, können die Master- und Werkzeugeinheiten 14, 114, 12, 112 alternativ oder zusätzlich in ihren jeweiligen Gehäusen Servicetransfereinrichtungen umfassen. Beispielsweise stellt das US-Patent Nr. 5,211,501 an Nakamura et al., das durch Bezugnahme hier mit aufgenommen wird, einen Koppler für ein Roboterwerkzeug dar, der eine integrierte Transfereinrichtung für ein Pneumatikfluid aufweist.

Claims

Manuell betätigter Roboterwerkzeug-Wechsler, umfassend: eine erste Einheit (12, 14; 112, 114), die eingerichtet ist, um mit einem von einem Roboterarm oder einem Roboterwerkzeug gekoppelt zu werden; eine zweite Einheit (12, 14; 112, 114), die eingerichtet ist, um mit dem anderen von dem Roboterarm oder dem Roboterwerkzeug gekoppelt zu werden; wobei diejenige Einheit (14; 114), die für eine Kopplung mit dem Roboterarm eingerichtet ist, eingerichtet ist, um im Betrieb durch eine Bewegung in einer Kopplungsrichtung mit derjenigen Einheit (12; 112), die für eine Kopplung mit dem Roboterwerkzeug eingerichtet ist, zusammengefügt zu werden; eine Mehrzahl von Wälzkörpern (26; 126), die in einer der Einheiten (14; 114) gehalten werden; einen Kolben (16; 116), der in einer der Einheiten (14; 114) montiert ist, wobei der Kolben (16; 116) einen Gewindeschaft (30; 130) aufweist, der sich in Eingriff mit einem entsprechenden Gewindeloch (22) befindet, wobei der Kolben (16; 116) entlang einer Kolbenachse, die quer zu der Kopplungsrichtung ist, von einer entriegelten Position in eine verriegelte Position bewegbar ist, indem der Koben (16; 116) manuell gedreht wird, wobei der Kolben (16; 116) eine Nockenfläche (40; 140) mit mehreren Facetten umfasst, wobei die Nockenfläche (40; 140) eine Anfangskontaktfläche (42), eine Verriegelungsfläche (46) und eine zwischen der Anfangskontaktfläche (42) und der Verriegelungsfläche (46) angeordnete Sicherungsfläche (44) umfasst; wobei die Nockenfläche (40) ausgestaltet ist, um die Wälzkörper (26; 126) in einer der Einheiten (14; 114) zu berühren und um jeden Wälzkörper (26; 126) mit einer Kraft, welche von einem manuell auf den Kolben aufgebrachten Drehmoment abhängig ist, gegen eine Fläche (13; 113) der anderen Einheit (12; 112) zu drücken, wenn sich der Kolben (16; 116) in der verriegelten Position befindet, um die zwei Einheiten (12, 14; 112, 114) zusammenzukoppeln.
Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, wobei die Anfangskontaktfläche (42) und die Verriegelungsfläche (46) kegelförmig und relativ zu der Kolbenachse geneigt sind, so dass sie die Wälzkörper (26; 126) radial nach außen drücken, wenn der Kolben (16; 116) von der entriegelten Position zu der verriegelten Position vorrückt.
Werkzeugwechsler nach Anspruch 2, wobei die Sicherungsfläche (44) relativ zu der Kolbenachse nicht in derselben Richtung wie die Anfangskontaktfläche (42) und die Verriegelungsfläche (46) geneigt ist.
Werkzeugwechsler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherungsfläche (44) um die Kolbenachse zylinderförmig geformt ist.
Werkzeugwechsler nach Anspruch 4, wobei der Kolben (16; 116) eine Sicherungsposition zwischen der verriegelten Position und der entriegelten Position einnehmen kann, wobei in der Sicherungsposition des Kolbens (16; 116) die Wälzkörper (26; 126) die Sicherungsfläche (44) berühren, und wobei die Sicherungsfläche (44) eine daran vorgesehene Rückhaltefläche (44A) umfasst, die zwischen der Sicherungsfläche (44) und der Anfangskontaktfläche (42) angeordnet ist, wobei die Rückhaltefläche (44A) ausgestaltet ist, um einer Bewegung des Kolbens (16; 116) von der Sicherungsposition in Richtung der entriegelten Position wenigstens teilweise Widerstand zu leisten.
Werkzeugwechsler nach Anspruch 5, wobei die Rückhaltefläche eine Erhöhung (44A) umfasst, die benachbart zu der Anfangskontaktfläche (42) angeordnet ist.
Werkzeugwechsler nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Sicherungsfläche (44) relativ zu der Kolbenachse in der entgegengesetzten Richtung wie die Anfangskontaktfläche (42) und die Verriegelungsfläche (46) geneigt ist.
Werkzeugwechsler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (116) eine Mehrzahl von Nockenflächen (140) mit mehreren Facetten umfasst, wobei die Nockenflächen (140) ausgestaltet sind, um eine entsprechende Mehrzahl von Wälzkörpern (126) gegen eine Fläche (113) zu drücken, um die erste Einheit (112) und zweite Einheit (114) zusammenzukoppeln.
Werkzeugwechsler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher einen Verriegelungsmechanismus (150) umfasst, der ausgestaltet ist, um den Kolben (116) in der verriegelten Position zu sichern.
Werkzeugwechsler nach Anspruch 9, wobei der Verriegelungsmechanismus (150) eine federbelastete Sperre (152) umfasst, die ausgestaltet ist, um eine Bewegung des Kolbens (116) in Richtung der entriegelten Position körperlich zu blockieren.