DE19637547A1 - Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung, umfassend zwei Kupplungshälften, die durch zumindest ein Paar V-förmig zusammenlaufender Pendelstützen verbunden sind, wobei die Pendelstützen und die Kupplungshälften durch Gelenke verbunden sind.

Eine solche Kupplung ist aus der Landmaschinentechnik bekannt. Sie dient zur Festlegung von Arbeitsgeräten an Ackerschleppern und bedient sich zweier Pendelstützen, die von starrer Länge sind. Zum Ankuppeln eines Arbeitsgerätes ist es daher erforderlich, mit dem Ackerschlepper sehr präzise auf ein abgelegte Gerät zuzufahren oder eine manuelle Nachjustierung das Gerätes vorzunehmen, was beides auf menschlicher Sensorik und Einflußnahme beruht. Die bekannte Kupplung ist daher in Anwendungsfällen unbrauchbar, in denen die zu verbindenden Teile dejustiert sind und eine menschliche Kontrolle und Nachjustierung der zu verbindenden Teile während des Ankuppelvorganges nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs genannte Art derart weiterzuentwickeln, daß sich eine verbesserte Möglichkeit ergibt, dejustierte Teile unter Vermeidung menschlicher Eingriffe sicher zu verbinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kupplung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplung ist es vorgesehen, daß wenigstens eine Pendelstütze eines jeden Paars der Pendelstützen unter der Einwirkung von Zug und/oder Druckkräften P1 längenveränderlich ist und daß eine motorisch angetriebene Einrichtung vorgesehen ist, durch die vorausgegangene Längenveränderungen der Pendelstütze(n) mit einer Kraft P2 rückstellbar ist (sind). Das aufzunehmende Maschinenteil läßt sich hierdurch trotz seiner Dejustierung problemlos aufnehmen und in eine relative Lage bringen, in der es mit dem tragenden Untergrund und/oder anderen Einrichtungen nicht mehr in Verbindung steht. Die vorausgegangene Längenänderung der Pendelstütze kann in einer derartigen Lage rückgängig gemacht und das aufgenommene Maschinenteil zu der tragenden Einrichtung in eine neutrale Position gebracht mit der Folge, daß das weitere Handling und ein gegebenenfalls erwünschtes, erneutes Ablegen ganz neutral und an einer genau vorher bestimmbaren Stelle erfolgen können. Für eine Verwendung in vollautomatisierten Fertigungs- und Montagestraßen ist das von großem Vorteil.

Ausführungen mit nur einem V-förmig zusammen laufenden Paar von Pendelstützen müssen wenigstens eine Pendelstütze haben, die unter der Einwirkung von Zug-/oder Druckkräften längenveränderlich ist. Der Freiheitsgrad eine solchen Kupplung ist dementsprechend beschränkt und Anwendungsfällen vorbehalten, in denen das genügt.

In den meisten meisten Anwendungsfällen ist es demgegenüber erforderlich, einen größeren Freiheitsgrad zur Verfügung zu haben. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es dafür vorgesehen, daß beide Pendelstützen eines jeden Paares unter der Einwirkung von Zug-/oder Druckkräften längenveränderlich sind und daß motorisch angetriebene Einrichtungen vorgesehen sind, durch die vorausgegangene Längenveränderungen rückstellbar sind.

In Verbindung mit der Kupplung gelangt vielfach eine automatische Fangeinrichtung zur Anwendung, durch die ein aufzunehmendes Werkstück oder Werkzeug gezielt aufgenommen und abgelegt werden kann. Solche Fangeinrichtungen bedienen sich zumeist der Verwendung von Federschnappverschlüssen, die zur Betätigung eine gewisse Gegenkraft erfordern. Um ihre Verwendung zu ermöglichen, ist es vorgesehen, daß die Kupplung eine Hilfseinrichtung enthält, durch die der Wert der Zug-/oder Druckkräfte P1 einen bestimmten Mindestwert überschreiten muß, um eine Längenveränderung zu bewirken. Die Hilfseinrichtung kann gegebenenfalls so gestaltet sein, daß der Wert P1 verstellbar ist. Die Anwendungsbreite der Kupplung wird hierdurch weiter vergrößert.

Nach einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die eine vorausgegangene Längenänderung rückstellende Kraft P2 ebenfalls veränderbar ist. Hierdurch wird sicher gestellt, daß Schäden an einem aufgenommenen Werkstück durch eine zu schnelle Rückführung einer längenveränderten Pendelstützen auf ihren ursprünglichen Wert vermieden werden.

Hinsichtlich der konkreten Ausbildung der längenveränderlichen Pendelstütze bestehen vielfältige Möglichkeiten. Nach einem ersten Vorschlag ist es vorgesehen, daß die längenveränderliche Pendelstütze durch eine selbsthemmende Gewindespindel gebildet ist, die in einer Mutter aufgenommen ist. Unter der Einwirkung von Zug-/und Druckkräften P1 ergibt sich bei einer solchen Ausführung eine Relativverdrehung der Pendelstütze in der Mutter. Der Grad der Selbsthemmung kann gegebenenfalls einstellbar sein, beispielsweise durch eine verstellbare Reibeinrichtung, die zwischen den relativ verdrehbaren Teilen angeordnet und nach Art einer Backenbremse oder Scheibenbremse gestaltet ist. Die Rückstellung wird durch eine gegensinnige Relativverdrehung mittels eines motorischen Antriebs bewirkt. Das Gewinde kann bei solchen Ausführungen mehrgängig ausgebildet sein.

Nach einem anderen Vorschlag ist es vorgesehen, daß die längenveränderliche Pendelstütze durch zwei in Reihe geschaltete, mittels eines druckbeaufschlagbaren Strömungsmittels betätigbare Kolben-/Zylindereinheiten gebildet ist, von denen die eine nur verkürzbar und die andere nur längbar ist. Die Ausgangslage der Kolben in den beiden Zylindereinheiten wird bei einer solchen Ausführung zweckmäßig durch einen mechanischen Anschlag bestimmt, beispielsweise durch den Zylinderboden oder den Zylinderdeckel. Die Rückführung in die Ausgangslage kann dadurch besonders schnell und unkompliziert durch eine Drucksteigerung erfolgen.

Das Betriebsmittel der motorischen Einrichtung ist an sich ohne Bedeutung für die Erfindung. Es wird maßgeblich durch den speziellen Anwendungsfall bestimmt sowie durch die Verfügbarkeit. Die Verwendung einer elektrischen Spannung oder von Druckluft hat sich besonders bewährt.

Im einfachsten Anwendungsfall kann es genügen, nur ein einziges Paar V-förmig zusammenlaufender Pendelstützen zur Verfügung zu haben. Demgegenüber resultiert vielfach ein besseres Handling und eine verbesserte Führung eines aufgenommenes Werkstücks oder Aggregates, wenn mehrere Paare von Pendelstützen vorhanden sind, d. h. wenigstens zwei Paare. Diese können die beiden Kupplungshälften parallel zueinander liegend, hintereinander liegend oder in einer sich überkreuzenden Anordnung verbinden.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn mehrere Paare von Pendelstützen die Kupplungshälften in einer ringförmigen Anordnung verbinden, die eine gemeinsame Achse umschließt. Diese muß wenigstens drei Paare von Pendelstützen umfassen, wenn im dreidimensionalen Raum unabhängig von der jeweiligen Lage des Werkstücks eine präzise Führung erforderlich ist. Zweckmäßig sollten auch bei einer solchen Ausführung sämtliche Pendelstützen von einer übereinstimmenden, mittleren Länge sein. Die Einhaltung dieser Bedingung ist aber nicht absolut erforderlich und es sind Anwendungsfälle denkbar, in denen davon abgewichen werden muß.

Die mit der erfindungsgemäßen Kupplung erzielten Vorteile bestehen neben einem einfachen und robusten Aufbau vor allem darin, daß große Dejustierungen aufzunehmender Werkstücke problemlos und unter Vermeidung von Betriebsstörungen ausgeglichen werden können. Für den komplikationslosen Betrieb vollautomatischer Fertigungslinien, in denen automatische Handlingseinrichtungen und Werkstückmanipulatoren zur Anwendung gelangen ist das besonders hilfreich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Kupplung,

Fig. 2 eine Ausführung, bei der zwei Kupplungshälften durch drei Paare von Pendelstützen verbunden sind, die ringförmig verteilt sind.

Die in Fig. 1 gezeigte Kupplung umfaßt zwei Kupplungshälften 1, 2, die die durch ein Paar 3 V-förmig zusammenlaufender Pendelstützen 4 verbunden sind, wobei die Pendelstützen 4 und die Kupplungshälften 1, 2 durch Gelenke 5 verbunden sind. Die beiden Pendelstützen 4 sind unter der Einwirkung von Zug und/oder Druckkräften P1 beide längenveränderlich ausgebildet, wobei eine motorisch angetriebene Einrichtung vorgesehen ist, durch die vorausgegangene Längenveränderungen der Pendelstützen 4 mit einer Kraft P2 rückstellbar sind.

Die motorische angetriebene Einrichtungen sind in die beiden längenveränderlichen Pendelstützen 4 integriert. Sie werden bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils durch zwei in Reihe geschaltete, mittels eines druckbeaufschlagbaren Strömungsmittels betätigbare Kolben-/Zylindereinheiten gebildet, von denen die eine 4.1 nur verkürzbar und die andere 4.2 nur längbar ist. In der neutralen Länge der Pendelstützen 4 befinden sich die jeweiligen Kolben in eine Anschlagposition am Boden bzw. am Deckel der jeweiligen Zylindereinheit. Sie sind auf der Gegenseite mit Druckluft beaufschlagbar, deren Druck hinreichend groß ist, um die Anschlagposition während der bestimmungsgemäßen Verwendung zu fixieren. Die Kupplung ist während ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung in den Kraftfluß eines nicht gezeigten Manipulatorarmes integriert. Zu diesem Zweck ist die eine Kupplungshälfte 2 an einem Manipulatorarm fixiert, während die andere Kupplungshälfte 1 ein Werkzeug trägt.

Zum Aufnehmen eines Werkstückes wird der Druck in den Kolben- /Zylindereinheiten soweit abgesenkt, daß sich unter der Einwirkung von durch das Handling bedingten Zug- und/oder Druckkräften eine Längenveränderung der Pendelstützen 3, 4 ergibt. Ausgehend von einem ursprünglichen Druck von 6 bar kann der diesbezügliche Wert beispielsweise 2 bar betragen. Wird dementsprechend die Kraft P1 beim Auftreffen des Werkzeuges auf das Werkstück überschritten, dann resultiert über eine Längenänderung der jeweiligen Pendelstütze 3, 4 eine entsprechende Ausweichbewegung des Werkzeuges, wodurch dieses beispielsweise in der Lage ist, in eine seitlich versetzte Aufnahmebohrung des Werkstückes hineinzugleiten, ohne daß sich eine Überlastung oder Unterbrechung der Bewegung des Manipulatorarms ergibt oder eine Beschädigung des Werkstückes oder des Werkzeuges. Dennoch ist die Andrückkraft hinreichend groß, um eine automatische, lagerichtige Verriegelung des Werkstückes an dem Werkzeug zu gewährleisten. Trotz seiner dejustierten Lage kann das Werkstück folglich komplikationslos aufgenommen und von seiner Unterlage entfernt werden. Ist danach eine freie und ungebundene Lage des Werkstücks erreicht, dann werden die Kolben-/Zylindereinheiten 4.1, 4.2 der Pendelstützen wiederum mit ihrem ursprünglichen Druck von 6 bar beaufschlagt, mit der Folge, daß die jeweiligen Kolben in ihre Ausgangslage zurückkehren und die Pendelstützen 3, 4 ihre ursprüngliche Länge wieder erlagen. Das aufgenommene Werkstück wird dadurch, bezogen auf den Manipulatorarm, in eine neutrale Lage überführt, was sein präzises weiteres Handling ermöglicht und gegebenenfalls seine Ablage in einer präzise vorherbestimmten Stellung und Lage.

Die vorstehend erläuterte Kupplung gewährleistet quer zur Richtung der V-förmig zusammenlaufenden Pendelstützen keinerlei Führung des aufgenommenen Werkstückes, wodurch die Anwendung auf wenige Spezialfälle beschränkt ist.

Fig. 2 zeigt demgegenüber eine Ausführung in schematischer Darstellung, die in beliebiger Lage im dreidimensionalen Raum verwendet werden kann, ohne das unkontrollierbare Relativbewegungen des aufgenommenen Teiles zu erwarten sind. Sie besteht aus den beiden Kupplungshälften 1, 2, welche identisch ausgebildet sind und die Form von sechseckig begrenzten Platten haben. Sie sind mittig mit einer Durchbrechung versehen, durch die bei Bedarf Kabel, Druckluftschläuche u.ä. hindurchgeführt werden können. Die beiden Kupplungshälften 1, 2 sind um 60° gegeneinander verdreht und im Bereich ihrer äußeren Seitenflächen 7 mit unsymmetrisch verteilten, senkrecht eindringenden Gelenkbohrungen 6 versehen, die zur gelenkigen Festlegung dreier Paare 3 von Pendelstützen 4 dienen, die die Kupplungshälften 1, 2 in gleichmäßigen Umfangsabständen in einer ringförmigen Anordnung zig-zack-förmig verlaufend verbinden. Die Seitenflächen 7 sind, abgesehen von der paarweise symmetrischen Anordnung, in übereinstimmender Weise mit den Gelenkbohrungen 7 versehen. Die Ausbildung und Funktion der Pendelstützen kann den Darlegungen zu Fig. 1 entsprechen. Sämtliche Pendelstützen sind von übereinstimmender Ausbildung und Länge, was die Herstellung wesentlich vereinfacht. Sie umschließen gemeinsam eine nicht gezeigte Achse, die die beiden Mittelpunkte der Kupplungshälften 1, 2 verbindet.

Anstelle sechseckig ausgebildeter Kupplungshälften 1, 2 können bedarfsweise auch flanschartig rund ausgebildete Ausführungen zur Anwendung gelangen oder hiervon abweichende Gestaltungen.

Claims (15)

1. Kupplung, umfassend zwei Kupplungshälften (1, 2), die durch zumindest ein Paar (3) V-förmig zusammenlaufender Pendelstützen (4) verbunden sind, wobei die Pendelstützen (4) und die Kupplungshälften (1, 2) durch Gelenke (5) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Pendelstütze (4) eines jeden Paars (3) unter der Einwirkung von Zug und/oder Druckkräften P1 längenveränderlich ist und daß eine motorisch angetriebene Einrichtung vorgesehen ist, durch die vorausgegangene Längenveränderungen der Pendelstützen (4) mit einer Kraft P2 rückstellbar sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Pendelstützen (4) eines jeden Paars (3) unter der Einwirkung von Zug und/oder Druckkräften längenveränderlich sind und daß motorisch angetriebene Einrichtungen vorgesehen sind, durch die vorausgegangene Längenveränderungen rückstellbar sind.

3. Kupplung nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die längenveränderlichen Pendelstützen (4) mit einer Hilfseinrichtung versehen ist, die einer Längenveränderung eine Kraft P2 entgegensetzt.

4. Kupplung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft P1 veränderbar ist.

5. Kupplung nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine vorausgegangene Längenänderung rückstellende Kraft P2 veränderbar ist.

6. Kupplung nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die längenveränderliche Pendelstütze (4) durch eine nicht selbsthemmende Gewindespindel gebildet ist, die in einer Mutter aufgenommen ist.

7. Kupplung nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die längenveränderliche Pendelstütze (4) durch zwei in Reihe geschaltete, mittels eines druckbeaufschlagbaren Strömungsmittel betätigbare Kolben-/Zylindereinheiten gebildet ist, von denen die eine verkürzbar und die andere längbar ist.

8. Kupplung nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die motorisch angetriebene Einrichtung durch eine elektrischen Spannung und/oder durch Druckluft betätigbar ist.

9. Kupplung nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshälften (1, 2) durch wenigstens zwei Paare (3) Pendelstützen (4) verbunden sind.

10. Kupplung nach wenigstes einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare (3) von Pendelstützen (4) die Kupplungshälften (1, 2) in einer sich überkreuzenden Anordnung verbinden.

11. Kupplung nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare (3) von Pendelstützen (4) die Kupplungshälften (1, 2) in einer ringförmigen Anordnung verbinden.

12. Kupplung Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Anordnung zumindest drei Paare (3) von Pendelstützen (4) umfaßt.

13. Kupplung nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelstützen (4) und die Kupplungshälften durch Kugelgelenke (5) verbunden sind.

14. Kupplung nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß alle Pendelstützen (4) von einer übereinstimmenden, mittleren Länge sind.

15. Industrieroboter, mit dem wenigstens ein Werkzeug durch eine Kupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14 verbunden ist.