DE3306576A1

DE3306576A1 - Magazin fuer industrieroboter-werkzeuge

Info

Publication number: DE3306576A1
Application number: DE19833306576
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Boley; Herbert Dipl.-Ing. Gzik; Günter Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Schiele
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1984-09-06

Description

Magazin für Industrieroboter-Werkzeuge Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmagazin zum automatischen Ablegen bzw. Einwechseln von Werkzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es gibt bereits Einrichtungen zum automatischen Einwechseln von Werkzeugen am frei beweglichen Ende des Armes von Industrierobotern. Die bisher ausgeführten Werkzeugmagazine, die in Verbindung mit der Werkzeugwechselvorrichtung einen automatischen Wechsel ermöglichen, sind an den Werkzeugaufnahmen starr ausgeführt. Bei 6-achsigen Industrierobotern (3 Geräte-Hauptachsen und 3 Handachsen) ist an einer beliebigen Stellung im Arbeitsraum jede Orientierung des Werkzeuges am Roboterarm realisierbar und somit die Programmierung des Ablege- bzw. Einwechselpunktes am Werkzeugmagazin - allerdings mit einem großen Zeitaufwand - im Prinzip möglich. Bei 5-achsigen Industrierobotern (3 Geräte-Hauptachsen und 2 Handachsen) ist die Orientierung des Werkzeuges nicht beliebig möglich. Damit stellt die Programmierung des Wechselpunktes am Werkzeugmagazin einen ganz erheblichen Aufwand dar.
Bei ungenau gearbeitetem Werkzeugmagazin ist ein Wechselvorgang nur noch durch Einfahrhilfen oder ähnliches realisierbar, was wiederum erstens Kostennachteile aufweist und außerdem die Nachgiebigkeit des Industrieroboters oder des Werkzeugs erfordert.
Ein entscheidender Nachteil ist dabei, daß bei der Programmierung des Wechselpunktes bei konventionellen Vorrichtungen Vom Bediener nicht erkannt werden kann, ob der Industrieroboter (5- oder 6-achsig) beim Kontakt mit dem Magazin unter Last steht, also einen gewissen Schleppabstand aufweist. Einfahrhilfen gewährleisten dann evtl. ein sicheres Ablegen, keineswegs aber wieder ein genaues Greifen. Nur sehr aufwendig gestaltete Wechselvorrichtungen können zudem Toleranzen beim Greifvorgang kompensieren.
Erwünscht sind Lösungen zum Einwechseln und Magazinieren von Industrieroboter-Werkzeugen, die industrieroboterseitig mit geringen Massen auskommen und außerdem eine einfache und schnelle Programmierung erlauben. Darüber hinaus sollen auftretende Geometrieänderungen während des Betriebs - etwa verursacht durch Modifikationen am Werkzeug oder durch Kollision des Industrieroboters - mit geringem Aufwand korrigiert werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Werkzeugmagazin derart weiterzubilden, daß ein flexibler Einsatz in einem industriell genutzten System bei geringem Aufwand für den Maschinenbediener möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1: Das Prinzip des Werkzeugmagazins nach der Erfindung Figur 2: Das Detail der Werkzeugaufnahme am Werkzeugmagazin Figur 3: Das Detail der Grobpositionierung des Werkzeugs im Werkzeugmagazin Figur 4: Wie Figur 3, jedoch nach der Feinpositionierung durch Verschieben und Arrettieren der Aufnallmeelemente Figur 5: Wie Figur 1, jedoch mit mehr als 3 (im dargestellten Fall 4) Aufnahmepunkten am Werkzeugmagazin Figur 6: Wie Figur 2, jedoch mit seitlicher Begrenzung durch Einfahrschrägen In Figur 1 ist das Prinzip der Vorrichtung dargestellt. Auf der Magazingrundplatte 1 sind Aufnahmebügel 2 befestigt. Diese weisen am oberen Teil des Bügels (im Falle des Anspruchs 1) je drei rechteckige Aussparungen 3a, 3b je Werkzeug auf. An mindestens zwei der Aussparungen 3a sind Aufnahmeelemente 4 angeschraubt, die am oberen Ende eine dreieckige Aussparung aufweisen. In Figur 2 ist erkennbar, daß durch vertikale Langlöcher an den Aufnahmeelementen 4 eine freie Beweglichkeit in vertikaler Richtung a und eine beschränkte Verdrehbarkeit um die Schraubenachsen b gegeben ist.
Anstelle dieser Langlöcher sind auch Führungen mit Einstellschrauben möglich. Ein weiteres Verfahren hierbei wäre noch die Möglichkeit des Einsatzes von Motoren, welche durch Schalter betätigt und abgestellt werden.
Beim Programmieren des geometrischen Punktes für den Werkzeugwechsel sind die Schrauben an den Aufnahmeelementen 4 gelöst, wodurch sich diese Aufnahmeelemente 4 in der untersten Stellung befinden. Das am Industrieroboter angeflanschte Werkzeug wird mit seinen Ablageelementen 5a, 5b in den Bereich der entsprechenden rechteckigen Aussparungen 3a, 3b der dem betreffenden Werkzeug zugeordneten Aufnahmebügel 2 eingefahren und damit grob positioniert.
Figur 3 zeigt den Zustand der Grobpositionierung An der Aussparung 3b, die in diesem Fall ohne bewegliches Aufnahmeelement 4 als Aufnahmefläche dient, liegt das Ablageelement 5b der Werkzeugwechselvorrichtung 6 auf, während die anderen Ablageelemente 5a frei in die rechteckigen Aussparungen ragen.
Wie in Figur 4 dargestellt, werden die beweglichen Aufnahmeelemente 4 nach der Grobpositionierung (z.B. manuell) soweit verschoben, bis jedes an beiden Flanken die Ablageelemente 5a der Werkzeugwechselvorrichtung 6 berührt. Nach dem Arretieren der Aufnahmeelemente 4 ist die Feinpositionierung beendet, die bestehende geometrische Raumposition des Werkzeugs kann als Wechselposition in die Robotersteuerung eingegeben werden.
In Figur 5 ist das Prinzip des Werkzeugmagazins nach Anspruch 2 dargestellt. Die Verwendung von mehr als drei Aufnahmen pro Werkzeug kann bei schweren oder weit ausladenden Werkzeugen von Vorteil sein. In diesem Fall müssen mindestens drei Aufnahmen mit beweglichen Aufnahmeelementen 4 versehen sein. Die Nachteile der statisch überbestimmten Lösungen mit mehr als drei Aufnahmen kommen wegen der Verschiebbarkeit der Aufnahmeelemente 4 nicht zum Tragen.
Figur 6 zeigt das Prinzip des Werkzeugmagazins nach Anspruch 3 bzw. 4. Nach Anspruch drei sind die Aufnahmebügel 2 verschiebbar angebracht. Nach Anspruch 4 sind die Aufnahmeelemente 4 jeweils nach außen durch eine Einfahrschräge 7 begrenzt.
Ist eine der Aufnahmen ohne bewegliches Auflageelement 4 ausgeführt, so kann diese ebenfalls nach außen mit einer Einfahrschräge versehen sein.
Die Vorteile, die sich durch die Erfindung ergeben, sind folgende: a) Durch die Ausbildung der Werkzeugaufnahmen 4 am Werkzeugmagazin als bewegliche Elemente kann die Programmierung des geometrischen Wechselpunktes in Grob- und Feinpositionierung aufgespalten werden, wobei die Grobpositionierung durch den Industrieroboter und die Feinpositionierung manuell oder durch Fremdenergie durchgeführt wird. Damit wird dieser Vorgang insbesondere bei 5-achsigen Industrierobotern wesentlich vereinfacht und zeitlich verkürzt. Aufwendige Einfahrhilfen für die Werkzeugwechselvorrichtung entfallen bzw. beschränken sich auf Einfahrschrägen. Inbesondere sind keine, die Tragfähigkeit des Industrieroboters einschränkenden Maßnahmen am Arm des Industrieroboters notwendig. Die Lösung stellt eine kostengünstige Alternative dar, die im Zusammenhang mit den erzielbaren Zeitvorteilen bei der Programmierung zu einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit eines Industrieroboter-Arbeitsplatzes führt.
b) Bei Änderung des programmierten Wechselpunktes ist eine geometrische Korrektur einfach durchführbar.
c) Bei der Ausführung des Werkzeugmagazins nach Anspruch 3 bzw.
4 gelten dieselben Vorteile wie bei der Ausführung nach Anspruch 1, jedoch ist das Werkzeug bei der Ausführung nach Anspruch 4 in zwei Freiheitsgraden der Ablageebene fixiert, wodurch kein Verschieben des Werkzeugs durch manuellen Eingriff mehr möglich ist.

Claims

Patentansprüche 1.)Werkzeugmagazin, bestehend.aus einer Grundplatte (1), Aufnahmebügeln (2) sowie drei Aufnahmeelementen (3a, 3b) pro Werkzeug, von denen mindestens zwei verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Aufnahmeelemente (4) nach einer Grobpositionierung des Werkzeugs im Bereich der Aussparungen (3a, 3b) verstellbar sind und zur Feinpositionierung mit den werkzeugseitigen Ablageelementen (5a, 5b) justiert und fixiert werden.
2. Werkzeugmagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als drei Aufnahmen (3a, 3b) pro Werkzeug vorhanden sind.
3. Werkzeugmagazin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebügel (2) nicht fest mit der Grundplatte (1) verbunden, sondern in einer oder zwei Richtungen verschiebbar angebracht sind.
4. Werkzeugmagazin nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeelemente (4) jeweils nach außen mit Einfahrschrägen (7) begrenzt sind.
5. Werkzeugmagazin nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung nicht manuell, sondern mit Hilfe von Fremdenergie automatisch erfolgt.
6. Werkzeugmagazin nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Aufnahmebügel (2) andere, ähnliche Funktionselemente verwendet werden