DE202023101208U1

DE202023101208U1 - Werkzeugkopplungseinrichtung und Werkzeugkopplungseinrichtung-Set, Industrieroboter sowie Anlage zur Fertigung oder Handhabung von Werkstücken

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Publication number: DE202023101208U1
Application number: DE202023101208.6U
Authority: DE
Original assignee: IPR Intelligente Peripherien fuer Roboter GmbH
Current assignee: IPR Intelligente Peripherien fuer Roboter GmbH
Priority date: 2023-03-13
Filing date: 2023-03-13
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2033-03-14

Abstract

Werkzeugkopplungseinrichtung (10) mit den folgenden Merkmalen:
a. die Werkzeugkopplungseinrichtung (10) weist zwei Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) auf, von denen eine Kopplungsteileinrichtung (20A) bestimmungsgemäß am distalen Ende eines Roboterarms (110) eines Roboter (100) vorgesehen ist und von denen die andere Kopplungsteileinrichtung (90) bestimmungsgemäß an einem an den Roboterarm ankoppelbaren Werkzeug (120) vorgesehen ist, wobei die Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) zum Zwecke des Werkzeugwechsels voneinander abkoppelbar und aneinander ankoppelbarsind, und
b. eine erste Kopplungsteileinrichtung (20A) der beiden Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) verfügt über einen in einer Kopplungsrichtung (2) erstreckten Kopplungsstutzen (30) zum Einfahren in eine Kopplungsausnehmung (96) einer zweiten Kopplungsteileinrichtung (90) der beiden Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90), und
c. die erste Kopplungsteileinrichtung (20A) weist im Kopplungsstutzen (30) eine Mehrzahl von Kugelkanälen (32) auf, innerhalb derer jeweils ein Kugelkörper (34) als Verriegelungskörper angeordnet ist, wobei die Kugelkörper (34) zwischen einer radial ausgefahrenen Kopplungsstellung und einer radial eingefahrenen Freigabestellung beweglich sind, und
d. die erste Kopplungsteileinrichtung (20A) weist einen innenliegenden Betätigungskörper (40) auf, der gegenüber dem Kopplungsstutzen (30) verlagerbar ist und der in einer Kopplungsendlage die Mehrzahl von Kugelkörpern (34) in die radial ausgefahrene Kopplungsstellung drückt, und
e. die zweite Kopplungsteileinrichtung (90) weist mindestens eine Haltekante (98) an der Innenseite der Kopplungsausnehmung (96) auf, so dass bei in die Kopplungsausnehmung (96) eingefahrenem Kopplungsstutzen (30) und bei radial ausgefahrenen Kugelkörpern (34) die Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) verriegelt sind und eine Trennung der Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) unterbunden ist, und
f. die erste Kopplungsteileinrichtung (20A) weist einen Elektromotor(60) zurVerlagerungdes Betätigungskörpers (40) auf.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft Werkzeugkopplungseinrichtungen zur Ankopplung von Werkzeugen am Roboterarm eines Roboters sowie Werkzeugkopplungseinrichtung-Sets mit solchen Werkzeugkopplungseinrichtungen. Weiterhin betrifft die Erfindung auch einen Roboter mit einer entsprechenden Werkzeugkopplungseinrichtung sowie eine Fertigungs- oder Handhabungsanlage mit einer Mehrzahl von Robotern mit Werkzeugkopplungseinrichtungen.
Gattungsgemäße Werkzeugkopplungseinrichtungen finden Verwendung, um Werkzeuge schnell und mit wenig Aufwand wechseln zu können, also von einem Roboterarm eines Industrieroboters trennen zu können, um anschließend eines anderes Werkzeug am Roboterarm ankoppeln und verriegeln zu können bzw. um das entsprechende Werkzeug an einem Roboterarm eines anderen Roboters anzubringen.
Aus dem Stand der Technik sind sowohl pneumatische als auch manuell betätigte Werkzeugkopplungseinrichtungen bekannt. Allerdings finden zu diesem Zweck üblicherweise grundsätzlich unterschiedliche Werkzeugkopplungseinrichtungen Verwendung. Der Wechsel eines für eine pneumatisch gesteuerte Werkzeugkopplungseinrichtung vorgesehenen Werkzeugs an einen Roboter, der für den manuellen Werkzeugwechsel vorgesehen ist, geht daher üblicherweise mit einem großen Aufwand einher.
AUFGABE UND LÖSUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugkopplungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die wirtschaftlicher als bekannte Systeme betrieben werden kann, insbesondere indem die Flexibilität der Verwendung erhöht wird und damit die Zahl der vorzuhaltenden Werkzeuge verringert werden kann.
Erfindungsgemäß wird gemäß eine Werkzeugkopplungseinrichtung mit zwei Kopplungsteileinrichtungen vorgeschlagen. Eine der Kopplungsteileinrichtungen ist bestimmungsgemäß am distalen Ende eines Roboterarms eines Roboter vorgesehen, also dort befestigt, insbesondere mittels einer Schraubenverbindung. Die andere Kopplungsteileinrichtung ist bestimmungsgemäß an einem an den Roboterarm ankoppelbaren Werkzeug vorgesehen ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Greifer, ein spanendes Werkzeug oder einen Austragkopf für Flüssigkeiten handeln. Auch hier ist üblicherweise die Befestigung der Kopplungsteileinrichtung mit dem Werkzeug über eine Schraubenverbindung gelöst.
Grundsätzlich ist es dabei nicht erheblich, welche der Kopplungsteileinrichtungen am Werkzeug und welche am Roboterarm vorgesehen ist. Soweit im Weiteren diesbezüglich Festlegungen getroffen sind, sind diese als exemplarisch zu verstehen.
Die beiden Kopplungsteileinrichtungen einer erfindungsgemäßen Werkzeugkopplungseinrichtung sind zum Zwecke des Werkzeugwechsels voneinander abkoppelbar und aneinander ankoppelbar. Der Wechsel eines Werkzeugs ist dann geboten, wenn der betreffende Roboter mit einem anderen Werkzeug ausgerüstet werden soll oder wenn das betreffende Werkzeug an einem anderen Roboter verwendet werden soll. Auch die Wartung oder Reinigung des Werkzeugs kann einen Grund für eine zwischenzeitliche Entkopplung darstellen.
Zum Zwecke des einfachen Koppelns und Entkoppelns verfügen die Kopplungsteileinrichtungen über zusammenwirkende Kopplungsmittel. Eine erste der Kopplungsteileinrichtungen, bei der es sich um die roboterseitige oder die werkzeugseitige Kopplungsteileinrichtung handeln kann, verfügt über einen in einer Kopplungsrichtung erstreckten Kopplungsstutzen zum Zweck des Einfahrens in eine korrespondierende Kopplungsausnehmung der anderen zweiten Kopplungsteileinrichtung.
Um die beiden Kopplungsteileinrichtungen miteinander zu verriegeln und anschließend das Werkzeug mittels des Roboterarms führen zu können, weist die erste Kopplungsteileinrichtungeine Mehrzahl von Kugelkanälen am Kopplungsstutzen auf, in denen jeweils ein Kugelkörper als Verriegelungskörper angeordnet ist.
Vorzugsweise sind mindestens vier Kugelkanäle vorgesehen, die jeweils mit einem Kugelkörper versehen sind. Die Kugelkanäle sind vorzugsweise mit unterschiedlicher Ausrichtung ausgestaltet. Insbesondere vorzugsweise sind die Kugelkanäle über den rotationssymmetrischen Kopplungsstutzen verteilt und erstrecken sich radial nach außen, wobei die Kugelkanäle insbesondere vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
Die Kugelkörper sind in den Kugelkanälen verlagerbar zwischen einer ausgefahrenen Kopplungsstellung und einer eingefahrenen Freigabestellung. Zur Verlagerung der Kugelkörper weist die erste Kopplungsteileinrichtung einen innenliegenden Betätigungskörper auf. Dieser ist gegenüber dem Kopplungsstutzen und den Kugelkanälen beweglich und wirkt unmittelbar oder mittelbar auf die Kugelkörper. Wenn der Betätigungskörper in eine Kopplungsendlage verlagert ist, drückt und hält er die Kugelkörperjeweils nach außen in ihre ausgefahrene Kopplungsstellung und unterbindet ein Einfahren der Kugelkörper. Hierdurch ist ein verriegelter Zustand hergestellt.
Der Betätigungskörper weist vorzugsweise eine sich aufweitende Formgebung auf und insbesondere an seiner Außenseite rotationsswymmetrisch. Insbesondere kann der Betätigungskörper im Bereich einer Betätigungsfläche, die auf die Kugelkörper wirkt, die Form mindestens eines Konusabschnitts aufweisen.
Zum Zusammenwirken mit den Kugelkörpern weist die zweite Kopplungsteileinrichtung mindestens eine Haltekante an der Innenseite der Kopplungsausnehmung auf. Sind die Kugelkörper bei in die Kopplungsausnehmung eingefahrenem Kopplungsstutzen radial ausgefahren und durch den Betätigungskörper hier gesichert, so sichern die radial ausgefahrenen Kugelkörper zusammen mit der Haltekante den gekoppelten Zustand der Kopplungsteileinrichtungen und unterbinden eine Trennung der Kopplungsteileinrichtungen.
Um die Kopplungsteileinrichtungen wieder voneinander zu trennen, wird der Betätigungskörper aus der Kopplungsendlage heraus bewegt, so dass die Kugelkörper sich wieder in den Kugelkanälen nach innen bewegen können und der gesicherte Zustand wird hierdurch beendet. Die Kopplungsteileinrichtungen können nun wieder voneinander getrennt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung erfolgt die Verlagerung des Betätigungskörpers über einen Elektromotor. Dieser Elektromotor ist Teil der ersten Kopplungsteileinrichtung und ist mit dem Betätigungskörper mechanisch verbunden, um diesen in die verriegelnde Kopplungsendlage und aus dieser Kopplungsendlage heraus bewegen zu können.
Der Elektromotor kann in Art eines Linearaktors ausgebildet sein. Bevorzugt ist jedoch ein Elektromotor mit einer drehbaren Abtriebswelle, die über ein Getriebe mit dem Betätigungskörper gekoppelt ist. Insbesondere vorzuweise kann dieses Getriebe zur Umwandlung der Drehbewegung der Abtriebswelle in eine translative Bewegung ausgebildet sein, um unmittelbar den Betätigungskörper zu verlagern oder um ein translativ verlagerbares Steuerelement zu bewegen, dessen Bewegung unmittelbar oder mittelbar in die Bewegung des Betätigungskörpers u mgewa ndelt wird.
Das Getriebe stellt vorzugsweise bezogen auf eine Wirkrichtung vom Betätigungskörper zum Elektromotor eine Sicherung durch Selbsthemmung dar. Dies bedeutet, dass das Getriebe derart ausgebildet ist, dass eine auf den Betätigungskörper wirkende Kraftbeaufschlagung im Getriebe zu Selbsthemmung führt und somit nicht bis zum Elektromotor weitergegeben wird. Sofern der Elektromotor ausfällt, führt dies somit nicht dazu, dass der gesicherte Zustand der Kopplungsteileinrichtungen verlorengeht.
Insbesondere von Vorteil ist es, wenn das Getriebe eine Getriebeschnecke umfasst. Diese kann unmittelbar mit einem Innengewinde am Betätigungskörper oder mit dem genannten linearbeweglichen Zwischenelement in Eingriff stehen. Die Getriebeschnecke stellt eine vorteilhafte Möglichkeit dar, die oben genannte Selbsthemmung in Wirkrichtung vom Betätigungskörper zum Elektromotor bereitzustellen.
In einer bevorzugten Variante ist eine Federeinrichtung an der ersten Kopplungsteileinrichtung vorgesehen, mittels derer der Betätigungskörper permanent in Richtung seiner Kopplungsendlage gedrückt wird. Da der Elektromotor vorzugsweise auf einer der Betätigungsfläche gegenüberliegenden Seite des Betätigungskörpers zentrisch auf den Betätigungskörper wirkt, besteht die Federeinrichtung vorzugsweise aus einer Mehrzahl von Federelementen, die über den Umfang des Betätigungskörpers verteilt auf diesen wirken.
Die Federeinrichtung kann insbesondere dem Zweck dienen, im Falle eines Ausfalls des Elektromotors den gesicherten Zustand aufrechtzuerhalten. Somit ist Sicherheit auch im Falle einer Gestaltung des Getriebes und/oder des Elektromotors gewährleistet, bei der die oben genannte Selbsthemmung nicht gegeben ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist die Werkzeugkopplungseinrichtung nicht oder nicht ausschließlich mittels des genannten Elektromotors betätigbar, sondern weist einen außenliegenden Handbedienungshebel zur manuellen Betätigung auf.
Hier ist also vorgesehen, dass die Herstellung des gesicherten Zustandes und des freigegebenen Zustandes durch eine manuelle Betätigung des genannten Handbedienungshebels unmittelbar an der Werkzeugkopplungseinrichtung erfolgt. Dies stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit der Realisierung einer Werkzeugkopplungseinrichtung dar.
Der Handbedienungshebel ist vorzugsweise als schwenkbarer Handbedienungshebel ausgebildet. Der Handbedienungshebel ist vorzugsweise an der ersten Kopplungsteileinrichtung schwenkbar gelagert, vorzugsweise im Bereich einer Außenkontur. Insbesondere vorzugsweise erstreckt sich eine Schwenkachse, um die der Handbedienungshebel schwenkbar ist, parallel zur Kopplungsrichtung. Der Handbedienungshebel weist vorzugsweise eine gekrümmte oder abgewinkelte Form auf, so dass er sich platzsparend an die Außenseite eines Gehäuses der ersten Kopplungsteileinrichtung anlegt, wenn der Betätigungskörper sich in seiner Kopplungsendlage befindet. Durch Ausschwenken des Handbedienungshebels aus dieser Position nach außen kann der Betätigungskörper aus der Kopplungsendlage herausbewegt werden.
Auch bei dieser Variante mit einem Handbedienungshebel kann bei einer bevorzugten Gestaltung vorgesehen sein, dass eine Federeinrichtungan derersten Kopplungsteileinrichtungvorgesehen ist, mittels derer der Betätigungskörper permanent in Richtung seiner Kopplungsendlage kraftbeaufschlagt ist. Eine solche Federeinrichtung vermindert die Gefahr einer gefährlichen Fehlbedienung. Selbst wenn bei einem Werkzeugwechsel der Handbedienungshebel nicht bis in seine der Kopplungsendlage des Betätigungskörpers zugeordnete Stellung gedrückt wird, wirkt die Feder in diese Richtung und sorgt für eine sichere Kopplung zwischen den Kopplungsteileinrichtungen. Sofern eine Entkopplung der Kopplungsteileinrichtungen beabsichtigt ist, wird der Handbedienungshebel gegen die Kraft der Federeinrichtung aus seiner Endlage herausverlagert. Der Kraftaufwand für das Lösen der Kopplung ist demzufolge größer als der Kraftaufwand für das Koppeln der Kopplungsteileinrichtungen.
Damit nach dem Verschwenken des Handbedienungshebels dieser trotz der Federkraft in seiner erreichten Stellung verbleibt, kann eine Arretierung vorgesehen sein.
Sowohl für die Gestaltung der ersten Kopplungsteileinrichtung mit Elektromotor als auch für die Gestaltung mit Handbedienungshebel gilt, dass diese vorzugsweise jeweils zunächst auf ein linearbewegliches Steuerelement wirken und dass die Bewegung dieses Steuerelements mittelbar über ein Umlenkgetriebe auf den Betätigungskörper wirkt, vorzugsweise auf einen der Betätigungsfläche des Betätigungskörpers gegenüberliegenden Bereich des Betätigungskörpers. Das linearbewegliche Steuerelement ist vorzugsweise geführt beweglich, wobei seine Bewegungsrichtung zur Bewegungsrichtung des Betätigungskörpers vorzugsweise einen Winkel größer 0°, insbesondere größer 10°, und vorzugsweise einen Winkel von 90° einschließt.
Insbesondere zwei Bauweisen für ein solches Umlenkgetriebe sind bevorzugt, wobei beide Bauweisen sowohl für eine Gestaltung mit Handbedienungshebel als auch für eine Gestaltung mit Elektromotor verwendbar sind: Bei einer ersten Bauweise ist das Umlenkgetriebe als Laschengetriebe ausgebildet. Hierbei ist eine starre Lasche als Zwischenelement vorgesehen, welches schwenkbeweglich sowohl am Steuerelement als auch am Betätigungskörper angebracht ist. Die Verlagerung des Steuerelements geht mit einer Verlagerung der dortigen Schwenkachse einher und somit mit einem Verkippen der Lasche, die dabei den Betätigungskörper verschiebt und damit schlussendlich die Kugelkörper sichert.
Wenn der Betätigungskörper seine Kopplungsendstellung erreicht, befindet sich die Lasche vorzugsweise in einer nicht oder nur noch geringfügig gegenüber der Bewegungsrichtung des Betätigungskörper angewinkelten Stellung. Dies bedeutet, dass eine gedachte Verbindunglinie zwischen den beiden Schwenkachsen der Lasche mit der genannten geradlinigen Bewegungsrichtung einen Winkel von weniger als 30° einschließt, vorzugsweise von weniger als 10°. Dies eignet sich sehr gut, um die oben beschriebene Selbsthemmung zu erzielen.
Bei einer zweiten Bauweise unter Verwendung eines Umlenkgetriebes ist vorgesehen, dass das Umlenkgetriebe eine Führungsfläche am Betätigungskörper aufweist, die gegenüber der Bewegungsrichtung des Steuerelements schräggestellt ist, insbesondere mit der Bewegungsrichtung des Steuerelements einen Winkel zwischen 5° und 40° einschließt, insbesondere vorzugsweise zwischen 5° und 30°. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Führungsfläche am Steuerelement vorgesehen sein, die gegenüber der Bewegungsrichtung des Steuerelements einen solchen Winkel aufweist.
Bei einer solchen Gestaltung ist demnach vorgesehen, dass die fortgesetzte Bewegung des Steuerelements den Betätigungskörper in Richtung der Kopplungsendlage und schlussendlich bis in die Kopplungsendlage drückt. Wird das Steuerelement in entgegengesetzte Richtung verlagert, so wird hierdurch die Bewegungsfreiheit des Betätigungskörpers wieder hergestellt und der Betätigungskörper kann unter Kraftbeaufschlagung durch die Kugelkörper aus der Kopplungsendlage herausgeschoben werden.
Die hier beschriebenen beiden Varianten der ersten Kopplungsteileinrichtung, also die Variante mit einem vorzugsweise schwenkbeweglichen Handbedienungshebel sowie die Variante mit einem Elektromotor können mit identisch dimensioniertem Kopplungsfortsatz gestaltet sein. Hierdurch wird es möglich, die zweite Kopplungsteileinrichtung, die vorzugsweise auf der Seite des Werkzeugs vorgesehen ist, wahlfrei mit beiden möglichen ersten Kopplungsteileinrichtungen zu koppeln.
Zusätzlich ist auch eine pneumatische Variante der ersten Kopplungsteileinrichtung denkbar, die ebenfalls den beschriebenen Kopplungsfortsatz und die Kugelkörper aufweist und die die Verlagerung des Betätigungskörpers mittels Luftdruck bis in die Kopplungsendlage gestattet. Eine einheitliche zweite Kopplungsteileinrichtung könnte mit allen drei Varianten der ersten Kopplungsteileinrichtung gekoppelt werden.
Dies bietet im betrieblichen Alltag ein hohes Maß an Flexibilität. So kann beispielsweise ein Roboter, bei dem häufige Werkzeugwechsel vorgesehen sind, die elektrische oder die pneumatische Variante verwenden, während an einem Roboter, der längerfristig das gleiche Werkzeug verwendet, die manuelle Variante mit Handbedienungshebel angemessen ist. Die Werkzeuge können einschließlich der jeweils an ihnen angebrachten zweiten Kopplungsteileinrichtung frei zwischen den unterschiedlichen Robotern ausgetauscht werden. Somit reduziert sich der Gesamtbedarf der verfügbar zu haltenden Werkzeuge in der Fertigung.
Die Erfindung betrifft daher darüber hinaus auch eine Anlage zur Fertigung oder Handhabung von Werkstücken unter Nutzung des beschriebenen Prinzips.
Die Anlage umfasst mindestens zwei Roboter, die jeweils mindestens einen Roboterarm aufweisen. Üblicherweise ist die Zahl der Roboter größer als zwei. Idealerweise sind alle Roboter der Anlage, die fallweise mit den gleichen Werkzeugen ausgerüstet werden in der nachfolgenden Art ausgestaltet.
Die mindestens zwei Roboterarme der mindestens zwei Roboter sind jeweils mit einer Kopplungsteileinrichtung versehen, die zur Ankoppelung mindestens eines Werkzeugs mit einer dritten Kopplungsteileinrichtung ausgebildet ist, so dass das mindestens eine Werkzeug hierüber an beiden Kopplungsteileinrichtungen der mindestens zwei Roboterarme ankoppelbar ist.
In der oben bereits beschriebenen Weise weisen die Kopplungsteileinrichtungen an den Roboterarmen jeweils einen Kopplungsstutzen mit einer Mehrzahl von Kugelkanälen auf, innerhalb derer jeweils ein Kugelkörper angeordnet ist, wobei die Kugelkörper zwischen einer radial ausgefahrenen Kopplungsstellung und einer radial eingefahrenen Freigabestellung beweglich sind.
Die Kopplungsteileinrichtungen an den Roboterarmen weisen jeweils einen innenliegenden Betätigungskörper auf, der gegenüber dem Kopplungsstutzen verlagerbar ist und der in einer Kopplungsendlage die Mehrzahl von Kugelkörpern in die radial ausgefahrene Kopplungsstellung drückt, so dass unter Zusammenwirken mit einer Haltekante an der Innenseite der Kopplungsausnehmung der Kopplungsteileinrichtung am Werkzeug die Kopplungsteileinrichtungen an den Roboterarmen im Wechsel mit dem mindestens einen Werkzeug gekoppelt werden können und dieses über die Kugelkörper verriegelt werden kann.
Die Kopplungsteileinrichtungen an den Roboterarmen weisen mindestens zwei Varianten der insgesamt drei Varianten von Kopplungsteileinrichtungen auf, also der Variante mit Elektromotor zur Verlagerung des Betätigungskörpers, der Variante mit Handbedienungshebel zur Verlagerung des Betätigungskörpers und derVariante mit pneumatischer Verlagerung des Betätigungskörpers.
Neben der Anlage, in der mindestens zwei Kopplungsteileinrichtungen mit unterschiedlicher Betätigungsart Verwendung finden, betrifft die Erfindung auch ein Werkzeugkopplungseinrichtungs-Set, welches die erforderlichen Kopplungsteileinrichtungen für eine solche Anlage umfasst.
Ein solches Werkzeugkopplungseinrichtungs-Set weist mindestens drei Kopplungsteileinrichtungen auf, von denen mindestens zwei Kopplungsteileinrichtungen bestimmungsgemäß am distalen Ende eines Roboterarms angebracht werden und von denen eine weitere Kopplungsteileinrichtung bestimmungsgemäß an einem an den Roboterarm ankoppelbaren Werkzeug angebracht wird.
Die Kopplungsteileinrichtungen zur bestimmungsgemäßen Verwendung am Ende des Roboterarms verfügen jeweils über einen Kopplungsstutzen der bereits beschriebenen Art zum Einfahren in eine Kopplungsausnehmung der weiteren Kopplungsteileinrichtung, über die hier vorgesehenen Kugelkanäle in denen jeweils ein Kugelkörper vorgesehen ist, sowie über einen innenliegenden Betätigungskörper, der gegenüber dem Kopplungsstutzen verlagerbar ist und der in einer Kopplungsendlage die Mehrzahl von Kugelkörpern in die radial ausgefahrene Kopplungsstellung drückt.
Die dritte Kopplungsteileinrichtung des erfindungsgemäßen Werkzeugkopplungseinrichtungs-Sets stellt das Gegenstück zu den beiden genannten Kopplungsteileinrichtungen dar. Diese dritte Kopplungsteileinrichtung weist eine Kopplungsausnehmung sowie mindestens eine Haltekante zum Zusammenwirken mit den Kugelkörpern auf, wobei die Kugelkörper der mindestens zwei zuvor genannten Kopplungsteileinrichtungen mit dieser Haltekante zusammenwirken, um den gekoppelten und verriegelten Zustand herzustellen.
Wie bereits im Kontext der erfindungsgemäßen Fertigungsanlage oder Handhabungsanlage erläutert, sind die mindestens zwei Kopplungsteileinrichtungen zur bestimmungsgemäßen Verwendung am Ende des Roboterarms für unterschiedliche Arten der Betätigung ausgebildet, wobei eine der Kopplungsteileinrichtungen zur Betätigung mittels eines Elektromotors und eine der Kopplungsteileinrichtungen zur manuellen Betätigung ausgebildet ist oder wobei eine der Kopplungsteileinrichtungen zur Betätigung mittels eines Elektromotors und eine der Kopplungsteileinrichtungen zur pneumatischen Betätigung ausgebildet ist oder wobei eine der Kopplungsteileinrichtungen zur manuellen Betätigung und eine der Kopplungsteileinrichtungen zur pneumatischen Betätigung ausgebildet ist.
Figurenliste
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend an-hand der Figuren erläutert sind.

1 zeigt einen Roboter mit einem über eine Werkzeugkopplungseinrichtung angekoppelten und verriegelten Werkzeug.
2 bis 5 zeigen eine Kopplungsteileinrichtung einer Werkzeugkopplungseinrichtung mit elektrischer Betätigung sowie eine Abwandlung hiervon.
6 bis 9 zeigen eine Kopplungsteileinrichtung einer Werkzeugkopplungseinrichtung für die manuelle Betätigung sowie eine Abwandlung hiervon.
10 und 11 zeigen eine Kopplungsteileinrichtung einer Werkzeugkopplungseinrichtung mit pneumatischer Betätigung.
12 und 13 zeigen eine Gegen-Kopplungsteileinrichtung, die mit den Kopplungsteileinrichtungen der 2 bis 11 koppelbar und hieran verriegelbar ist.
14 und 15 zeigen zwei Kopplungsteileinrichtungen im gekoppelten und verriegelten Zustand.
16 bis 18 zeigen verschiedene Sets aus den Kopplungsteileinrichtungen der 2 bis 15.
19 zeigt eine Fertigungsstraße mit mehreren Robotern mit Werkzeugkopplungseinrichtungen der vorbeschriebenen Art.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt einen Industrieroboter 100, der über einen um mehrere Achsen beweglichen Roboterarm 110 verfügt, an dessen Ende ein Werkzeug 120 vorgesehen ist, vorliegend exemplarisch ein Bohrwerkzeug 120 mit einem Bohrer 122.
Das Werkzeug 120 ist mittels einer Werkzeugkopplungseinrichtung 10 am Roboterarm 110 angebracht, wobei diese Werkzeugkopplungseinrichtung 10 eine roboterarmseitige Kopplungsteileinrichtung 20A und eine werkzeugseitige Kopplungsteileinrichtung 90 aufweist. Während des Betriebs sind die Kopplungsteileinrichtungen 20A, 90 gekoppelt und verriegelt.
Wird ein anderes Werkzeug benötigt, so gestattet die Werkzeugkopplungseinrichtung 10 einen einfachen Wechsel. Durch einen im Weiteren noch erläuterten Entriegelungsvorgang gelangen die Kopplungsteileinrichtungen 20A, 90 in einen entriegelten Zustand, in dem das Werkzeug mitsamt der Kopplungsteileinrichtung 90 vom Roboterarm 110 und dessen Kopplungsteileinrichtung 20A gelöst werden kann. Das Abnehmen des Werkzeugs 120 kann manuell erfolgen. Bevorzugt ist allerdings, dass der Roboterarm 110 in den Bereich eines nicht dargestellten Werkzeugmagazins bewegt wird, das Werkzeug 120 in einer Aufnahme platziert und dann dort die Entriegelung und Trennung erfolgt.
2 bis 4 zeigen eine erste Variante einer roboterarmseitigen Kopplungsteileinrichtung 20A. Diese Kopplungsteileinrichtung 20A weist ein Gehäuse 22 auf, welches an seiner Oberseite über eine Anlagefläche 24verfügt. Zentrisch auf dieser Anlagefläche 24 ist ein zylindrischer Kopplungsstutzen 30 vorgesehen, der sich in einer Kopplungsrichtung 2 über die umgebende Anlagefläche 24 erhebt. Neben dem zentrischen Kopplungsstutzen 30 weist die Kopplungsteileinrichtung 20A auch zwei Ausrichtstifte 26 auf, die sich von der Anlagefläche 24 in Kopplungsrichtung erstrecken.
Die Wandung des Kopplungsstutzens 30 ist von insgesamt acht Kugelkanälen 32 durchdrungen, in denen jeweils ein Kugelkörper 34 angeordnet ist. Die Kugelkörper 34 sind in radialer Richtung beweglich in den Kugelkanälen 32 angeordnet. In der dargestellten ausgefahrenen Stellung befinden sich die Kugelkörper 34 in ihrer äußeren Endlage und überragen in diesem Zustand die Außenkontur des Kopplungsstutzens 30. In ihrer eingefahrenen Stellung sind die Kugelkörper 34 demgegenüber nach innen verlagert, so dass sie die Außenkontur des Kopplungsstutzens 30 nicht überragen oder in verringertem Maße überragen.
Die Kugelkörper 34 dienen dem Zwecke der Verriegelung der Kopplungsteileinrichtung 20A mit der Kopplungsteileinrichtung 90. Befinden sich die Kugelkörper 34 in der radial äußeren Endlage und sind dort gesichert, so ist hierdurch ein verriegelter Zustand hergestellt. Sind die Kugelkörper 34 dagegen radial innen oder radial eindrückbar, so ist dies der entriegelte Zustand, in dem die Kopplungsteileinrichtung 20A, 90 voneinander getrennt werden können.
Um die Kugelkörper 34 zum Zwecke der Verriegelung in ihre radial außenliegende Stellung zu bringen und dort zu sichern, ist innerhalb des Kopplungsstutzens 30 ein Betätigungskörper 40 vorgesehen, der in einer Bewegungsrichtung 2 parallel zur Kopplungsrichtung 2 verlagerbar ist. Der Betätigungskörper 40 weist eine rotationssymmetrische Betätigungsfläche 42 auf, die sich in zwei Konusabschnittsflächen 42A, 42B mit unterschiedlichem Neigungswinkel gegenüber der Bewegungsrichtung 2 untergliedert.
Wird der Betätigungskörper 40 bezogen auf die Ausrichtung der 2 und 3 nach oben verlagert, so drückt er die Kugelkörper 34 radial nach außen bis in die durch die Formgebungder Kugelkanäle 32 definierte radial äußeren Endlage, in der die Kugelkörper die Außenkontur des Kopplungsstutzens 30 radial überragen und dadurch in nachfolgend noch beschriebener Weise die Verriegelung erzielt wird.
Die Verlagerung des Betätigungskörpers 40 in Verlagerungsrichtung 2 erfolgt im Falle der Variante 20A der 2 bis 4 mittels eines Elektromotors 60. Dieser Elektromotor 60 ist in einem radial nach außen hervorragenden Gehäuse angeordnet, welches am Gehäuse 22 befestigt ist. Seine Abtriebswelle 62 weist von dort radial nach innen in Richtung des Betätigungskörpers 40. An der Abtriebswelle 62 ist eine Getriebeschnecke 52 eines Getriebes 50 drehfest angebracht, auf die eine Mutter 54 aufgeschraubt ist. Diese Mutter 54 bildet ein linearbewegliches Steuerelement 54, welches mittels des Elektromotors 60 bezogen auf 3 horizontal verlagerbar ist.
Das Steuerelement 54 wiederum wirkt mit dem Betätigungskörper 40 zusammen. Wie insbesondere anhand der 3 und 4 zu ersehen ist, weist der Betätigungskörper 40 eine Durchbrechung auf, an deren Innenseite Führungsnuten mit schräggestellten Führungsflächen 58 vorgesehen sind. Das Steuerelement 54 greift in diese Führungsnuten ein und kann hierdurch durch lineare Verlagerung eine Verlagerung des Betätigungskörpers 40 bewirken.
Die Führungsflächen 58 sind vorzugsweise derart angewinkelt, dass eine Verlagerung des Steuerelements 54 nicht durch eine Kraftbeaufschlagung durch den Betätigungskörper 40 erzielt werden kann. Selbst wenn die Kugelkörper 34 mit hoher Kraft nach innen gedrückt werden und wenn in Reaktion hierauf der Betätigungskörper 40 nach unten gedrückt wird, so wird mittels Selbsthemmung verhindert, dass das Steuerelement 54 hierdurch horizontalverlagert wird. Versagt also der Elektromotor 60, so wird die Werkzeugkopplungseinrichtung 10 im verriegelten Zustand gehalten.
5 zeigt eine alternative Version, bei der die Steigung der Führungsflächen 58 größer ist und somit je nach Materialwahl keine Selbsthemmung erzielt wird. Stattdessen ist bei dieser Gestaltung jedoch eine Federeinrichtung 49 vorgesehen, die eine Mehrzahl von Federn umfasst, mittels derer der Betätigungskörper 40 in seine obere Endlage gedrückt wird. Versagt bei einer solche Gestaltung der Elektromotor oder bricht ein anderweitiges Element der Kopplungsteileinrichtung, so wird von dieser Federeinrichtung der Betätigungskörper 40 in seiner verriegelnden Stellung gehalten.
Bei der Gestaltung der Kopplungsteileinrichtung gemäß 6 bis 8 ist die Grundbauweise der Kopplungsteileinrichtung 20B ähnlich der der 2 bis 4. Auch hier weist die Kopplungsteileinrichtung 20B ein Gehäuse 22 auf, welches an seiner Oberseite über eine Anlagefläche 24 und Ausrichtstifte 26 sowie insbesondere den in Kopplungsrichtung erstreckten Kopplungsstutzen 30 verfügt. Dieser ist wiederum von Kugelkanälen 32 durchdrungen, in denen einzelne Kugelkörper 34 positioniert sind. Wiederum ist ein Betätigungskörper 40 vorgesehen, der in einer vertikalen Bewegungsrichtung 2 verlagerbar ist und in seiner oberen Kopplungsendlage die Kugelkörper 34 radial nach außen drückt und damit einen verriegelten Zustand herstellt.
Die Verlagerung des Betätigungskörpers 40 erfolgt im Falle dieser Gestaltung jedoch manuell. Hierfür ist an der Außenseite des Gehäuses 22 ein Handbedienungshebel 70 vorgesehen. Der Handbedienungshebel 70 ist um eine Schwenkachse 4 schwenkbar an der Außenseite des Gehäuses 22 angelenkt. Erweist eine gekrümmte Formgebung auf, so dass er im anliegenden Zustand der 6 die Außenmaße der Kopplungsteileinrichtung 20B kaum vergrößert.
Der angelegte Zustand der 6 ist jener Zustand, in dem der Betätigungskörper 40 in seiner verriegelnden Kopplungsendlage positioniert ist. Die Bewegungsübertragung vom Handbedienungshebel 70 auf den Betätigungskörper 40 erfolgt ähnlich dem Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 über ein Steuerelement 54, welches in einer Bewegungsrichtung 6 quer zur Bewegungsrichtung 2 des Betätigungskörpers 40 innerhalb des Gehäuses 22 verlagerbar ist. Mit dem Handbedienungshebel 70 ist das Steuerelement 54 über ein Ausgleichsglied 55 verbunden. Mit dem Betätigungskörper 40 ist das Steuerelement 54 über eine Steuerlasche 56 verbunden. Diese Steuerlasche 56 ist um eine bezogen auf die Figuren horizontale Schwenkachse schwenkbar am Steuerelement 54 angebracht und mit dem gegenüberliegenden Ende an einem Kopplungskörper 46 des Betätigungskörpers 40 um eine ebenfalls horizontale Schwenkachse schwenkbar angebracht. Der Kopplungskörper 46 ist mittels einer eine Außenschale 45 des Betätigungskörpers 40 durchdringenden Schraube an der Außenschale 45 befestigt.
Wird der Handbedienungshebel 70 aus seiner Position der 6 nach außen verschwenkt, so zieht er über das Ausgleichsglied 55 das Steuerelement 54 nach außen. Hierdurch verlagert sich auch die dortige Schwenkachse der Steuerlasche 56, welche daher mittelbar auch den Betätigungskörper 40 nach unten zieht. Konsequenz dessen ist, dass die Kugelkörper nicht mehr länger in die äußere radiale Endlage gezwungen werden und somit die Verriegelung entfällt.
Im verriegelten Zustand der 7 ist ähnlich der vorangegangenen Gestaltung eine Selbsthemmung gegeben. Wird im dem in 7 dargestellten Zustand beispielsweise durch Bruch des Ausgleichsgliedes 55 die mechanische Verbindung zum Handbedienungshebel 70 verloren, so könnte eine nach unten auf den Betätigungskörper 40 wirkende Kraft diesen dennoch nicht in relevantem Maße verlagern, da die mit der Bewegungsrichtung 2 fluchtende Ausrichtung der Steuerlasche 56 dem entgegenstünde.
9 zeigt, dass dennoch denkbar ist, eine Kopplungsteileinrichtung 20B ähnlich der 5 mit einer Federeinrichtung 49 auszustatten. Diese Federeinrichtung 49 erfüllt die Funktion, den Betätigungskörper 40 in Richtung seiner verriegelnden Endlage zu drücken. Hierdurch wird die Gefahr verringert, dass eine manuelle Verriegelung über den Handbedienungshebel 70 unvollständig und damit fehlerhaft erfolgt.
Die 10 und 11 zeigen eine weitere Variante der Kopplungsteileinrichtung 20C. Diese dritte Variante verfügt übereinstimmend mit den anderen beiden Varianten über ein Gehäuse 22 mit einer Anlagefläche 24, die von Ausrichtstiften 26 sowie einem Kopplungsstutzen 30 überragt wird. Der Kopplungsstutzen 30 weist an gleicher Stelle die bereits genannten Kugelkanäle 32 mit darin enthaltenen Kugelkörpern 34 auf. Wiederum ist innerhalb des Kopplungsstutzens 30 ein Betätigungskörper 40 verlagerbar angeordnet.
Die Verlagerung des Betätigungskörpers 40 erfolgt in diesem Falle allerdings pneumatisch. An der Außenseite des Gehäuses 22 sind zwei Druckluftanschlüsse 80A, 80B vorgesehen, die mit zwei Kolbenkammern 82A, 82B im Gehäuse in Verbindungstehen. Diese beiden Kolbenkammern 82A, 82B sind beidseitig eines Kolbenabschnitts 48 angeordnet, der Teil des Betätigungskörpers 40 ist. Da bei dieser Gestaltung eine mechanische Anbindung an ein Steuerelement 54 nicht erforderlich ist, kann stattdessen an der Unterseite des Betätigungskörpers 40 eine Federeinrichtung 49 in Form einer zentrischen Schraubendruckfeder angeordnet sein. Diese Schraubendruckfeder drückt den Betätigungskörper40 permanent nach oben in jene Endlage, in der die Kugelkörper34 nach außen gedrückt sind und dementsprechend der verriegelte Zustand hergestellt ist.
Soll die Kopplungsteileinrichtung 20C entkoppelt werden, so erfolgt dies darüber, dass die Kolbenkammer 82A über den Druckluftanschluss 80A mit Luftdruck beaufschlagt wird. Bei ausreichend hohem Druck reicht dieser aus, um den Betätigungskörper 40 gegen die Kraft der Federeinrichtung 49 nach unten zu verlagern, so dass die Kugelkörper 34 dann wieder radial nach innen bewegt werden können und der verriegelte Zustand hierdurch gelöst wird.
Die 12 und 13 zeigen die gegenüberliegende zweite Kopplungsteileinrichtung 90. Diese ist mit allen drei beschriebenen Varianten 20A, 20B, 20C der ersten Kopplungsteileinrichtungkoppelbar und verriegelbar.
Die Kopplungsteileinrichtung 90 weist übereinstimmend mit den Kopplungsteileinrichtungen 20A, 20B, 20C ein Gehäuse 92 auf, welches bezogen auf die Ausrichtung der 12 und 13 an seiner Unterseite über eine Anlagefläche 94 verfügt. Die Kopplungsteileinrichtung 90 verfügt weiterhin über eine zentrische Kopplungsausnehmung 96, welche in diesem Falle aus Durchbrechung ausgebildet ist. An der Innenseite dieser Kopplungsausnehmung 96 ist eine Haltekante 98 vorgesehen.
Wie 14 exemplarisch anhand der dritten Variante 20C der ersten Kopplungsteileinrichtung zeigt, kommen im gekoppelten Zustand die Anlageflächen 24, 94 der Kopplungsteileinrichtungen 20C, 90 aneinander in flächige Anlage. Der Kopplungsstutzen 30 der ersten Kopplungsteileinrichtung 20C erstreckt sich in die Kopplungsausnehmung 96 und die Kugelkörper 34 hintergreifen die Haltekante 98, so dass ein verriegelter Zustand hergestellt ist. Ohne eine Verlagerung des Betätigungskörpers 40 ist ausgehend vom gekoppelten und verriegelten Zustand der 14 und 15 keine Trennung der Kopplungsteileinrichtungen 90, 20C möglich.
Die zweite Kopplungsteileinrichtung 90 ist in der in 13 dargestellten Art auch mit den anderen ersten Kopplungsteileinrichtungen 20A, 20B koppelbar und verriegelbar. Dies bedeutet, dass ein Werkzeug 120, welches mit einer Kopplungsteileinrichtung 90 ausgerüstet ist, im betrieblichen Alltag je nach Bedarfssituation an Roboterarme 110 manuell, pneumatisch oder elektrisch ankoppelbar ist, je nach Art der Kopplungsteileinrichtung 20A, 20B, 20C, die am Roboterarm 110 vorgesehen ist.
Auf dieser Grundlage stellen die Sets 200 der 16 bis 18 Sets dar, die in der Praxis zweckmäßig Verwendung finden können. Auch wenn die Sets 200 in den Figuren jeweils nur eine Kopplungsteileinrichtung jeder Art zeigen, so können jeweils auch mehrere solcher Kopplungsteileinrichtungen 90, 20A, 20B, 20C in einem zusammengehörenden Set umfasst sein.
Die Sets der 16 und 17 stellen jeweils Sets mit einer elektrischen bzw. pneumatischen Kopplungsteileinrichtung 20A, 20C sowie mit einer manuellen Kopplungsteileinrichtung20B dar. Ein solches Set eignet sich insbesondere in Anwendungsfällen, in denen einige Roboter nahezu durchgehend mit dem gleichen Werkzeug ausgerüstet sind, so dass hier eine manuelle Werkzeugkopplungseinrichtung 10 ausreichend ist, während daneben auch Roboter Verwendung finden, bei denen häufige Werkzeugwechsel vorgesehen sind, so dass hier die pneumatische oder die elektrische Variante 20A, 20C der roboterseitigen Kopplungsteileinrichtung von Vorteil ist. Alle Kopplungsteileinrichtungen 20A, 20B, 20C können jeweils mit der gleichen werkzeugseitigen Kopplungsteileinrichtung 90 gekoppelt und verriegelt werden.
Das Set der 18 umfasst sowohl die elektrische Variante einer Kopplungsteileinrichtung 20A als auch die pneumatische Variante einer Kopplungsteileinrichtung 20C, die jeweils mit der gleichen werkzeugseitigen Kopplungsteileinrichtung 90 gekoppelt werden können. Die gemeinsame Verwendung von Kopplungsteileinrichtungen 20A, 20C zur elektrischen oder pneumatischen Kopplung und Verriegelung kann zweckmäßig sein, wenn verschiedene Robotertypen Verwendung finden, die auch hinsichtlich der Verfügbarkeit von elektrischen Anschlüssen oder Druckluftversorgung unterschiedlich geartet sind.
19 zeigt exemplarisch einen Ausschnitt aus einer Fertigungsstraße 300 mit einem Fertigungsband 310, an dem eine Mehrzahl von Robotern 100 mit Roboterarmen 110 angeordnet ist. Die Roboter 100 weisen jeweils unterschiedliche Kopplungsteileinrichtungen 20A, 20B, 20C entsprechend der vorangegangenen Beschreibung auf. Weiterhin weisen die Roboter 100 jeweils unterschiedliche Werkzeuge 120A, 120B, 120C auf.
Da die Werkzeuge 120A, 120B, 120C jeweils mit baugleichen Kopplungsteileinrichtungen 90 versehen sind, sind sie grundsätzlich untereinander austauschbar. Jeder der Roboter der 17 kann also mit jedem der Werkzeuge 120A, 120B, 120C gekoppelt und verriegelt werden.

Claims

Werkzeugkopplungseinrichtung (10) mit den folgenden Merkmalen: a. die Werkzeugkopplungseinrichtung (10) weist zwei Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) auf, von denen eine Kopplungsteileinrichtung (20A) bestimmungsgemäß am distalen Ende eines Roboterarms (110) eines Roboter (100) vorgesehen ist und von denen die andere Kopplungsteileinrichtung (90) bestimmungsgemäß an einem an den Roboterarm ankoppelbaren Werkzeug (120) vorgesehen ist, wobei die Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) zum Zwecke des Werkzeugwechsels voneinander abkoppelbar und aneinander ankoppelbarsind, und b. eine erste Kopplungsteileinrichtung (20A) der beiden Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) verfügt über einen in einer Kopplungsrichtung (2) erstreckten Kopplungsstutzen (30) zum Einfahren in eine Kopplungsausnehmung (96) einer zweiten Kopplungsteileinrichtung (90) der beiden Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90), und c. die erste Kopplungsteileinrichtung (20A) weist im Kopplungsstutzen (30) eine Mehrzahl von Kugelkanälen (32) auf, innerhalb derer jeweils ein Kugelkörper (34) als Verriegelungskörper angeordnet ist, wobei die Kugelkörper (34) zwischen einer radial ausgefahrenen Kopplungsstellung und einer radial eingefahrenen Freigabestellung beweglich sind, und d. die erste Kopplungsteileinrichtung (20A) weist einen innenliegenden Betätigungskörper (40) auf, der gegenüber dem Kopplungsstutzen (30) verlagerbar ist und der in einer Kopplungsendlage die Mehrzahl von Kugelkörpern (34) in die radial ausgefahrene Kopplungsstellung drückt, und e. die zweite Kopplungsteileinrichtung (90) weist mindestens eine Haltekante (98) an der Innenseite der Kopplungsausnehmung (96) auf, so dass bei in die Kopplungsausnehmung (96) eingefahrenem Kopplungsstutzen (30) und bei radial ausgefahrenen Kugelkörpern (34) die Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) verriegelt sind und eine Trennung der Kopplungsteileinrichtungen (20A, 90) unterbunden ist, und f. die erste Kopplungsteileinrichtung (20A) weist einen Elektromotor(60) zurVerlagerungdes Betätigungskörpers (40) auf.
Werkzeugkopplungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 mit dem folgenden Merkmal: a. der Elektromotor (60) weist eine Abtriebswelle (62) auf, die über ein Getriebe (50) mit dem Betätigungskörper (40) gekoppelt ist, so dass eine Drehbewegung der Abtriebswelle (62) eine lineare Bewegung des Betätigungskörpers (40) bewirkt.
Werkzeugkopplungseinrichtung nach Anspruch 2 mit dem folgenden Merkmal: a. das Getriebe (50) umfasst eine Getriebeschnecke (52), die mit einem linearbeweglichen Steuerelement (54) in Eingriff steht.
Werkzeugkopplungseinrichtung (10) mit den folgenden Merkmalen: a. die Werkzeugkopplungseinrichtung (10) weist zwei Kopplungsteileinrichtungen (20B, 90) auf, von denen eine Kopplungsteileinrichtung (20B) bestimmungsgemäß am distalen Ende eines Roboterarms (110) eines Roboter (100) vorgesehen ist und von denen die andere Kopplungsteileinrichtung (90) bestimmungsgemäß an einem an den Roboterarm ankoppelbaren Werkzeug (120) vorgesehen ist, wobei die Kopplungsteileinrichtungen (20B, 90) zum Zwecke des Werkzeugwechsels voneinander abkoppelbar und aneinander ankoppelbarsind, und b. eine erste Kopplungsteileinrichtungen (20B) verfügt über einen in einer Kopplungsrichtung (2) erstreckten Kopplungsstutzen (30) zum Einfahren in eine Kopplungsausnehmung (96) einerzweiten Kopplungsteileinrichtung (90), und c. die erste Kopplungsteileinrichtung (20B) weist im Kopplungsstutzen (30) eine Mehrzahl von Kugelkanälen (32) auf, innerhalb derer jeweils ein Kugelkörper (34) als Verriegelungskörper angeordnet ist, wobei die Kugelkörper (34) zwischen einer radial ausgefahrenen Kopplungsstellung und einer radial eingefahrenen Freigabestellung beweglich sind, und d. die erste Kopplungsteileinrichtung (20B) weist einen innenliegenden Betätigungskörper (40) auf, der gegenüber dem Kopplungsstutzen (30) verlagerbar ist und der in einer Kopplungsendlage die Mehrzahl von Kugelkörpern (34) in die radial ausgefahrene Kopplungsstellung drückt, und e. die zweite Kopplungsteileinrichtung (90) weist mindestens eine Haltekante (98) an der Innenseite der Kopplungsausnehmung (96) auf, so dass bei in die Kopplungsausnehmung (96) eingefahrenem Kopplungsstutzen (30) und bei radial ausgefahrenen Kugelkörpern (34) die Kopplungsteileinrichtungen (20B, 90) verriegelt sind und eine Trennung der Kopplungsteileinrichtungen (20B, 90) unterbunden ist, und f. die erste Kopplungsteileinrichtung (20B) weist einen außenliegenden Handbedienungshebel (70) zur manuellen Betätigung auf.
Werkzeugkopplungseinrichtung (10) nach Anspruch 4 mit dem folgenden Merkmal: a. der Handbedienungshebel (70) ist als schwenkbarer Handbedienungshebel ausgebildet.
Werkzeugkopplungseinrichtung (10) nach Anspruch 5 mit dem folgenden Merkmal: a. der Handbedienungshebel (70) ist um eine zur Kopplungsrichtung (2) parallelen Schwenkachse (4) schwenkbeweglich.
Werkzeugkopplungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den folgenden weiteren Merkmalen: a. die erste Kopplungsteileinrichtung (20A, 20B) weist ein linearbewegliches Steuerelement (54) auf, welches mittels des Handbedienungshebels (70) oder mittels des Elektromotors (60) in einer Steuerelementbewegungsrichtung (6) verschiebbar ist, und b. das Steuerelement (54) wirktüberein Umlenkgetriebe (50) auf den Betätigungskörper (40).
Werkzeugkopplungseinrichtung (10) nach Anspruch 7 mit dem folgenden weiteren Merkmal: a. das Umlenkgetriebe (50) ist ein Laschengetriebe mit einer Steuerlasche (56), die schwenkbeweglich am Steuerelement (54) und am Betätigungskörper (40) angebracht ist.
Werkzeugkopplungseinrichtung (10) nach Anspruch 7 mit den folgenden weiteren Merkmalen: a. das Umlenkgetriebe (50) umfasst eine Führungsfläche (58) am Betätigungskörper (40), die gegenüber der Steuerelementbewegungsrichtung (6) schräggestellt ist, insbesondere mit der Steuerelementbewegungsrichtung (6) einen Winkel zwischen 5° und 40° einschließt, und b. das linearbewegliche Steuerelement (54) liegt an der Führungsfläche (58) an, so dass der Betätigungskörper (40) durch Verlagerung des Steuerelements (54) mittelbar der Betätigungskörper (40) verlagert wird.
Werkzeugkopplungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden weiteren Merkmale: a. es sind mindestens vier, vorzugsweise mindestens sechs Kugelkanäle (32) vorgesehen, in denen jeweils ein Kugelkörper (34) angeordnet ist, und/oder b. die Kugelkanäle (32) weisen unterschiedliche Ausrichtungen auf und sind vorzugweise über den Umfang des Kopplungsstutzens (30) gleichmäßig verteilt.
Werkzeugkopplungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit dem folgenden weiteren Merkmal: a. es ist eine Federeinrichtung (49) vorgesehen, mittels derer der Betätigungskörper (40) in Richtungseiner Kopplungsendlage gedrückt wird.
Industrieroboter (100) mit den folgenden Merkmalen: a. der Industrieroboter (100) weist einen Roboterarm (110) auf, und b. an einem distalen Ende des Roboterarms (110) ist ein Werkzeug (120; 120A, 120B, 120C) vorgesehen, welches mittels einer Werkzeugkopplungseinrichtung (10) befestigt und verriegelt ist, und c. die Werkzeugkopplungseinrichtung (10) ist nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet.
Anlage zur Fertigung oder Handhabung von Werkstücken mit den folgenden Merkmalen: a. die Anlage umfasst mindestens zwei Roboter (100), die jeweils mindestens einen Roboterarm (110) aufweisen, und b. die mindestens zwei Roboterarme (110) sind jeweils mit einer Kopplungsteileinrichtung (20A, 20B, 20C) versehen, die zur Ankoppelung mindestens eines Werkzeugs (120A, 120B, 120C) mit einer dritten Kopplungsteileinrichtung (90) ausgebildet ist, so dass das mindestens eine Werkzeug (120A, 120B, 120C) an beiden Kopplungsteileinrichtungen (20A; 20B, 20C) der mindestens zwei Roboterarme (110) ankoppelbar ist, und c. die Kopplungsteileinrichtungen (20A, 20B, 20C) an den Roboterarmen (110) weisen jeweils einen Kopplungsstutzen (30) miteinerMehrzahlvon Kugelkanälen (32) auf, innerhalbderer jeweils ein Kugelkörper (34) angeordnet ist, wobei die Kugelkörper (34) zwischen einer radial ausgefahrenen Kopplungsstellung und einer radial eingefahrenen Freigabestellung beweglich sind, und d. die Kopplungsteileinrichtungen (20A, 20B, 20C) an den Roboterarmen (110) weisen jeweils einen innenliegenden Betätigungskörper (40) auf, der gegenüber dem Kopplungsstutzen (30) verlagerbar ist und der in einer Kopplungsendlage die Mehrzahl von Kugelkörpern (34) in die radial ausgefahrene Kopplungsstellung drückt, und e. die Kopplungsteileinrichtung (90) am Werkzeug weist mindestens eine Haltekante (98) an der Innenseite der Kopplungsausnehmung (96) auf, so dass bei in die Kopplungsausnehmung (96) eingefahrenem Kopplungsstutzen (30) und bei radial ausgefahrenen Kugelkörpern (34) die Kopplungsteileinrichtungen (20B, 90) verriegelt sind und eine Trennung der jeweiligen Kopplungsteileinrichtungen (20B, 20A, 90) unterbunden ist, und f. die mindestens zwei Kopplungsteileinrichtungen (20A, 20B, 20C) an den Roboterarmen (110) sind für unterschiedliche Arten der Betätigung ausgebildet, wobei - mindestens eine Kopplungsteileinrichtung (20A) zur Betätigung mittels eines Elektromotors und eine der Kopplungsteileinrichtungen (20B) zur manuellen Betätigung ausgebildet ist, oder - mindestens eine Kopplungsteileinrichtung (20A) zur Betätigung mittels eines Elektromotors und eine der Kopplungsteileinrichtungen (20C) zur pneumatischen Betätigung ausgebildet ist, oder - mindestens eine Kopplungsteileinrichtung (20B) zur manuellen Betätigung und eine der Kopplungsteileinrichtungen (20C) zur pneumatischen Betätigung ausgebildet ist.
Werkzeugkopplungseinrichtung-Set (200) mit den folgenden Merkmalen: a. das Werkzeugkopplungseinrichtungs-Set (200) weist mindestens drei Kopplungsteileinrichtungen (20A, 20B, 20C, 90) auf, von denen mindestens zwei Kopplungsteileinrichtungen (20A, 20B, 20C) bestimmungsgemäß am distalen Ende eines Roboterarms (110) vorgesehen sind und von denen eine weitere Kopplungsteileinrichtung (90) bestimmungsgemäß an einem an den Roboterarm (110) ankoppelbaren Werkzeug (120) vorgesehen ist, und b. die Kopplungsteileinrichtungen (20A, 20B, 20C) zur bestimmungsgemäßen Verwendung am Ende des Roboterarms (110) verfügen jeweils über einen Kopplungsstutzen (30) zum Einfahren in eine Kopplungsausnehmung (96) der weiteren Kopplungsteileinrichtung (90), und c. die Kopplungsteileinrichtungen (20A, 20B, 20C) zur bestimmungsgemäßen Verwendung am Ende des Roboterarms (110) weisen jeweils einen Kopplungsstutzen (30) mit einer Mehrzahl von Kugelkanälen (32) auf, innerhalb derer jeweils ein Kugelkörper (34) angeordnet ist, wobei die Kugelkörper (34) zwischen einer radial ausgefahrenen Kopplungsstellung und einer radial eingefahrenen Freigabestellung beweglich sind, und d. die Kopplungsteileinrichtungen (20A, 20B, 20C) zur bestimmungsgemäßen Verwendung am Ende des Roboterarms (110) weisen jeweils einen innenliegenden Betätigungskörper (40) auf, der gegenüber dem Kopplungsstutzen (30) verlagerbar ist und der in einer Kopplungsendlage die Mehrzahl von Kugelkörpern (34) in die radial ausgefahrene Kopplungsstellung drückt, und e. die weitere Kopplungsteileinrichtung (90) weist mindestens eine Haltekante (98) an der Innenseite der Kopplungsausnehmung (96) auf, so dass bei in die Kopplungsausnehmung (96) eingefahrenem Kopplungsstutzen (30) und bei radial ausgefahrenen Kugelkörpern (34) die Kopplungsteileinrichtungen (20B, 90) verriegelt sind und eine Trennung der jeweiligen Kopplungsteileinrichtungen (20B, 20A, 90) unterbunden ist, und f. die mindestens zwei Kopplungsteileinrichtungen (20A, 20B, 20C) zur bestimmungsgemäßen Verwendung am Ende des Roboterarms (110) sind für unterschiedliche Arten der Betätigung ausgebildet, wobei - eine der Kopplungsteileinrichtung (20A) zur Betätigung mittels eines Elektromotors (60) und eine der Kopplungsteileinrichtung (20B) zur manuellen Betätigung ausgebildet ist, oder - eine der Kopplungsteileinrichtungen (20A) zur Betätigung mittels eines Elektromotors (60) und eine der Kopplungsteileinrichtungen (20C) zur pneumatischen Betätigung ausgebildet ist, oder - eine der Kopplungsteileinrichtungen (20B) zur manuellen Betätigung und eine der Kopplungsteileinrichtungen (20C) zur pneumatischen Betätigung ausgebildet ist.