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Bei
Handhabungsaufgaben mit geringen Nutzlasten aber sehr hohen Taktzahlen
werden derzeit häufig
Industrieroboter mit einer sogenannten Delta Kinematik verwendet.
Diese Roboter können ihren
Werkzeuganschluss (Greiferflansch) um vier Achsen bewegen. Angeboten
werden diese Roboter zum Beispiel von ABB (IRB 340) und SIG. Da
bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen die Objekte häufig mit
Vakuum gegriffen werden, sind die erhältlichen Roboter mit einer
Drehdurchführung
zum Greiferflansch ausgestattet.
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Diese
Drehdurchführungen,
im Besonderen die des ABB IRB 340 sind mit nur einem Kanal ausgestattet
und erfüllen
einige der beispielsweise in der Lebensmittelindustrie üblichen
Anforderungen nicht.
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Die
erhältlichen
Drehdurchführungen
würden
einer genauen Untersuchung bezüglich
der Hygiene nicht standhalten. Die verwendeten Materialien sind
teilweise nicht zulässig
und die Abdichtung des Vakuumkanals wird auf einer Seite durch die
Dichtringe der Rillenkugellager realisiert, so dass bei hohem Vakuum
Luft durch die Lager gezogen werden kann und mitgerissenes Fett
der Lager in den lebensmittelberührenden
Bereich gelangt. Die innenliegenden, umlaufenden Nuten sind rechteckig.
Dies begünstigt die
Ablagerung von Verschmutzungen.
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Ein
weiterer Nachteil der erhältlichen
Systeme ist die Anschraubmöglichkeit
für Greifer.
Vorgesehen ist nur ein Pneumatikgewinde ohne weitere Flanschfläche und
ohne brauchbare Verdrehsicherung.
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Der
im Schutzanspruch 1 zugrunde liegenden Erfindung liegt das Problem
zugrunde, eine modulare und auch nachträglich in der Kanalanzahl erweiterbare
Drehdurchführung
für Robotergreiferflansche
zu schaffen, die es ermöglicht
ein bis drei verschiedene Kanäle
für verschiedene
Medien vom Roboter zum Greifer zu übertragen und dabei die für die Lebensmittelverarbeitung
notwendigen Hygienestandards einzuhalten.
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Dieses
Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Mit
der Erfindung wird erreicht, dass am Robotergreiferflansch mehrere
Kanäle
für unterschiedliche
Medien und Drücke
durch einen frei drehbaren Anschlussflansch geführt werden, so das in der Anwendung
des Roboters mehrere Objekte nacheinander oder gleichzeitig in einem
Bewegungszyklus gegriffen werden können. Jedenfalls stehen dem
Roboteranwender ein bis drei getrennte Kanäle für unterschiedliche Medien und
auch unterschiedliche Drücke
zur Verfügung.
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Die
Erfindung begünstigt
die Reinigung der gesamten Anlage, trennt die Lagerung des Roboterflansches
von den durchgeführten
Medien und hält die
Lager unter Umgebungsdruck. Die Erfindung ermöglicht das Anschrauben von
verschiedenen Greifern mit einer definierten Verdrehsicherung über einen
Passstift sowie eine mittige Zentrierung über eine runde und zentrische
Kontur. Eine falsche Montage im Sinne einer falschen Zuordnung der
Anschlusskanäle
ist ebenfalls ausgeschlossen.
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Die
Erfindung unterstützt
durch den extremen Leichtbau und einen minimierten Bauraum die Verwendung
in Hochgeschwindigkeitsanwendungen. Durch die großen durchgeführten Querschnitte
sind hohe Strömungsgeschwindigkeiten
der Medien sowie geringe Leitungsreibungsverluste in der Drehdurchführung möglich.
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Die
Erfindung ermöglicht
in einer der möglichen
Konfigurationen auch den Einsatz von Robotergreifern, bei denen
eine Drehdurchführung
nicht benötigt
wird. Dabei werden gegenüber
den bisher käuflichen
Varianten eine Verringerung des Gewichtes sowie eine Verbesserung
der Schwerpunktlage des Greifers, nämlich näher an der Lagerung, erreicht.
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Mögliche Konfigurationen
der Erfindung sind folgende:
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- Konfiguration 1: Greiferflansch ohne Drehdurchführung
- Konfiguration 2: Greiferflansch mit einer Drehdurchführung
- Konfiguration 3: Greiferflansch mit zwei Drehdurchführungen
- Konfiguration 4: Greiferflansch mit drei Drehdurchführungen
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der 1 bis 7 erläutert. Es
zeigen:
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1 die
Konfiguration 1
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2 die
Konfiguration 2
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3 die
Konfiguration 3
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4 die
Konfiguration 4
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5 die
Konfiguration 4 in einer Schnittdarstellung
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6 ein
Modul der Drehdurchführungswelle
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7 ein
Modul der Drehdurchführungswelle
von der anderen Seite
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Im
Detail wird die beispielhafte Baugruppe in 5 gezeigt
und erklärt.
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In
der 1 ist die Konfiguration des Greiferflansches ohne
Drehdurchführung
dargestellt, bestehend aus der hier beispielhaft gewählten Roboterflanschplatte
(1), ähnlich
der Flanschplatte des ABB IRB 340 Industrieroboters, die mitsamt
ihrer Lagerung durch zwei Rillenkugellager und weiteren Teilen unverändert beibehalten
werden kann, und der Drehdurchführungswelle
(2) mit der Anschlussfläche
für Greifer
sowie der zentralen Gewindebohrung zur Befestigung von Greifern
oder anderen Werkzeugen und der Bohrung für einen Passstift zur Verdrehsicherung
und dem Schutz vor falscher Stellung des Greifers oder Werkzeuges
nach der Montage. Ebenfalls ist eine unverdeckte zentrische runde
Kontur vorhanden, anhand derer die zentrische Aufnahme des Greifers
oder des Werkzeugs sichergestellt wird.
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In 2 ist
die Konfiguration des Greiferflansches mit einer einkanaligen Drehdurchführung gezeigt,
die in Konfiguration 1 verwendeten Teile werden hier unverändert und
an gleicher Position übernommen.
Zusätzlich
werden mehrere Teile angebaut.
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In 3 ist
die Konfiguration des Greiferflansches mit einer zweikanaligen Drehdurchführung gezeigt,
die in Konfiguration 2 verwendeten Teile werden hier unverändert übernommen.
Zusätzlich
werden mehrere Teile angebaut beziehungsweise als modulare Erweiterung
dazwischengesetzt.
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In 4 ist
die Konfiguration des Greiferflansches mit einer dreikanaligen Drehdurchführung gezeigt,
die in Konfiguration 3 verwendeten Teile werden hier unverändert übernommen.
Zusätzlich
werden mehrere Teile angebaut beziehungsweise als modulare Erweiterung
dazwischengesetzt.
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In 5 ist
die Konfiguration des Greiferflansches mit einer dreikanaligen Drehdurchführung im Schnitt
durch das Zentrum gezeigt. Die Baugruppe ist an die beispielhaft
verwendete Roboterflanschplatte (1) durch eine Überwurfmutter
(4), die das erste feststehende Gehäuseteil (17) über einen
Bund gegen die Roboterflanschplatte presst, angebaut.
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Das
zentrale, vom Roboter angetriebene, Wellenstück (2) ist durch die
zwei Rillenkugellager (3) gelagert und besitzt mehrere
axiale Bohrungen (5) die als Kreismuster um das Zentrum
angebracht sind. Es besitzt zusätzlich
eine Bohrung, mit der die Drehlage des nächsten Wellenstückes (26) über einen
Passstift festgelegt wird sowie eine mittige Gewindebohrung (18),
in welche die zentrale Schraube (9) geschraubt wird, mit
der alle eingesetzten Wellenabschnitte (25 und 26)
und der Abschlussdeckel (12) zusammengehalten werden. Die
Wellenabschnitte selbst sind untereinander immer in der Drehlage
zueinander durch Passstifte festgelegt.
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Das
erst Gehäuseteil
(17) besitzt am Bund eine Passbohrung (19) zur
Sicherung der Drehlage. Desweiteren sind eine oder mehrere radial
angeordnete Bohrungen (6) angebracht, die den Raum vor den
Lagern mit der Umgebungsluft der Baugruppe verbinden. Stirnseitig
sind drei oder jedenfalls mehrere Gewindebohrungen (20)
angebracht, in welche die Befestigungsschrauben (7) der
weiteren angebauten Gehäuseteile
geschraubt werden. Zur Abdichtung der einzelnen Kanäle gegeneinander
sowie des ersten Kanals gegen den Bereich der Lagerung werden Dichtringe
eingesetzt, die auf Laufringen (15) laufen, die auf den
Wellenstücken
aufgepresst sind.
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Diese
Laufringe bilden durch einen geringen Überstand auch die Kontur, anhand
derer das jeweils möglicherweise
folgende Wellenstück
zentriert wird.
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Das
Gehäuseteil
für den
ersten Drehdurchführungskanal
(21) besitzt eine runde Aussparung als Ringkanal, entsprechend
(11), der von außen über ein
bis im wesentlichen drei Gewindebohrungen für beispielsweise Schlauchanschlussadapter
mit dem gewünschten
Medium versorgt werden kann. Um die Anschlussadapter besser anschrauben
zu können
sind die Bereiche um die Gewindebohrung außen abgeflacht. Zusätzlich besitzt
das Gehäusestück axiale
Durchgangsbohrungen, durch welche die Befestigungsschrauben (7)
geführt
werden. Eine weitere Aussparung nimmt jeweils einen Dichtring, der
in der Ausführung ähnlich dem
Dichtring (16) ist, auf.
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Wird
eine Drehdurchführung
mit nur einem Kanal aufgebaut, so wird der Abschlussdeckel des Gehäuses (27)
bereits auf das Wellenstück
für den ersten
Kanal (26) gesetzt.
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Die
weiteren optional einbaubaren Gehäuseteile (22) besitzen
im wesentlichen die gleichen Elemente und dienen der gleichen Funktion
wie das erste Gehäuseteil.
Die Anschlussflächen
sind jeweils einheitlich, so dass ein modularer Aufbau von einem Kanal
bis hin zu mehreren, im Beispiel drei, getrennten Kanälen möglich ist.
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Das
Wellenstück
für den
ersten Kanal (26) ist mit im wesentlichen drei um das Zentrum
angeordneten Ausfräsungen
(8) versehen, die jedoch nicht ganz durch das Teil stoßen sondern
axial abgeschlossen enden. Am Umfang wird eine umlaufende Vertiefung angebracht,
welche mit der Aussparung an dem Gehäuseteil zusammen den umlaufenden
Ringkanal, entsprechend (11) für das jeweilige Medium bildet.
In eine dieser Ausfräsungen
(8) werden eine oder mehrere radiale Bohrungen (14)
zur Verbindung des gehäuseseitigen
Ringkanals mit einer der axialen Weiterführung des jeweiligen Mediums
dienenden Ausfräsung
(8), angebracht.
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Die
Wellenstücke
(25), die für
die optionalen weiteren Kanäle
eingesetzt werden können,
sind ähnlich
dem ersten Wellenstück
(26) aufgebaut, wobei hier allerdings von den im wesentlichen
drei um das Zentrum angeordneten Ausfräsungen, entsprechend (8),
jeweils zwei durchgehend sind und eine einen axialen Abschluss bildet.
Die radialen Öffnungen, ähnlich (14)
werden in der einseitig abgeschlossenen Ausfräsung angebracht. Die optionalen
Wellenstücke
werden immer so übereinander
gesetzt, dass die abgeschlossenen Ausfräsungen gegeneinander um einen
axialen Kanal, hier im Beispiel 120°, versetzt sind.
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Das
Abschlussstück
der Welle der Drehdurchführung
(12) besitzt eine oder mehrere Bohrungen oder ähnliche
Durchbrüche
(13), die jeweils mit einem Absatz (24), zum Einlegen
beispielsweise eines O-Ringes
zur Abdichtung, versehen sein können.
Mittig ist eine Bohrung für
die zentrale Befestigungsschraube (9) der Wellenstücke vorgesehen. Weitere
Gewindebohrungen (28) zum Anschluss des gewünschten
Greifers oder Werkzeuges sind im vorgegebenen Muster angebracht.
Die Fläche
des Abschlussstückes
dient zusammen mit der abgesetzten Kontur am Umfang der definierten
Anbringung von Greifern oder Werkzeugen.
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Das
in 6 und 7 dargestellte Wellenstück, dass
für jeden
weiteren Kanal, das heißt
hier im Beispiel den zweiten und dritten Kanal ist mit einer Ausnahme
gleich dem vorher beschriebenen ersten Wellenstück ausgeführt. Die Ausnahme sind die
axial durchgehenden Ausfräsungen
(10) der, im Beispiel zwei, nicht radial durch Bohrungen
oder Ausfräsungen
(14) mit einem Ringkanal verbundenen Ausfräsungen.
An beiden Stirnseiten sind Bohrungen für Passstifte, wie als (29)
beispielhaft gezeigt, als Verdrehsicherung angebracht.