DE3310070A1 - Quick coupling for grippers of industrial robots - Google Patents
Quick coupling for grippers of industrial robotsInfo
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Abstract
Description
Schnellj<upplung für Greifer von IndustrieroboternQuick coupling for grippers of industrial robots
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellkupplung für Greifer von Industrierobotern mit einem mit dem Greifer und einem mit dem Roboterarm verbundenen Kupplungsteil.The invention relates to a quick coupling for grippers from Industrial robots with one connected to the gripper and one connected to the robot arm Coupling part.
Zur Beschleunigung der Arbeitsvorgänge ist es vorteilhaft, wenn der Greifer des Roboters einfach und schnell gegen einen anderen Greifer, von z.B. anderen Abmessungen oder anderer Cestaltung, ausgetauscht werden kann.To speed up the work processes, it is advantageous if the Gripper of the robot easily and quickly against another gripper, e.g. from another Dimensions or other design, can be exchanged.
Hierzu sollte die Kupplung zwischen Roboterarm und Greifer so gestaltet sein, daß die Verriegelung ohne Eingriff von Hand selbsttätig durch Roboterbewegungen durchgeführt werden kann.For this purpose, the coupling between the robot arm and the gripper should be designed in this way be that the lock without manual intervention automatically by robot movements can be carried out.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, eine konstruktiv einfache und zuverlässige Schnellkupplung für den Greifer zu schaffen, mit der eine selbsttätige Ankupplung des Greifers an den Roboterarm möglich ist.The object of the present invention is accordingly to provide a to create a structurally simple and reliable quick-release coupling for the gripper, with which an automatic coupling of the gripper to the robot arm is possible.
Diese Aufgabe wird crfindungsgemäß durch fol<jcnde Mcrkmale gelöst: a) in einem mit dem Roboterarm verbundenen hohlzylindrischen Kupplungsträger sind - über den Umfang verteilt -Kugeln radial verschiebbar geführt, b) ein den Kupplungsträger konzentrisch umgebender Kupplungsmantel ist im Bereich der Kugeln mit exzentrischen Laufflächen am Innenumfang versehen und c) die durch die exzentrischen Lauffleielen bei einer Relativdrehung von Kupplungsträger zu Kupplungsmantel radial nach innen verschobenen Kugeln vcrriegeln den Kupplungsträger mit den in ihn eingeführten und von ihm umfaßten Greiferkupplungsteil.According to the invention, this object is achieved by the following features: a) are in a hollow cylindrical coupling carrier connected to the robot arm - Distributed over the circumference -Balls guided in a radially displaceable manner, b) on the coupling carrier The concentrically surrounding clutch jacket is eccentric in the area of the balls Provided running surfaces on the inner circumference and c) by the eccentric Radial wear and tear during a relative rotation from the clutch carrier to the clutch shell inwardly displaced balls lock the coupling carrier with the balls inserted into it and gripper coupling part comprised by it.
Mit Vorteil dient dabei zur Relativdrehung von Kupplungsträger zu Kupplungsmantel eine vorgespannte Drehfeder, deren Verriegelung durch eine Drehbewegung des Kupplungsträgers, d.h. des Roboterarms, bei festgelegtem Außenmantel auslösbar ist.It is advantageously used for the relative rotation of the coupling carrier Coupling shell a pretensioned torsion spring, which is locked by a rotary movement of the coupling carrier, i.e. the robot arm, can be triggered with a fixed outer jacket is.
Zur Verriegelung der Drehfeder im geöffneten Zustand der Kupplung können federnde Druckstücke im Kupplungsmantel vorgesehen sein, die in Vertiefungen des Kupplungsträgers eingreifen.For locking the torsion spring when the clutch is open resilient pressure pieces can be provided in the coupling shell, which are in recesses engage the coupling carrier.
Die Kupplung läßt sich bei festgelegtem Greifer und Außenmantel auf einfache Weise durch Verdrehen des Kupplungsträgers in Richtung einer Vorspannung der Dreh feder bis zum Einrasten der Druckstücke wieder lösen.The coupling can be opened with a fixed gripper and outer jacket simple way by turning the coupling carrier in the direction of a preload Loosen the torsion spring until the pressure pieces engage.
Vorteilhafterweise werden neben der mechanischen Verbindung zwischen Creifer und Roboterarm gleichzeitig auch die pneumatischen und elektrischen Anschlüsse mit hergestellt. Hicrzu können z.U. im Kupplungstruer Durchgangskanäle für Druckluft vorgesellen sein, die im angekuppelten Zustand Ventilöffnungen im Greifer gegenüberliegen.In addition to the mechanical connection between Creifer and robot arm also provide the pneumatic and electrical connections at the same time made with. For this purpose, e.g. Through channels for compressed air in the coupling structure be presented, which are opposite valve openings in the gripper in the coupled state.
Zur elektrischen Verbindung können Drehkontaktstifte dienen, die am Greifer angeordnet sind und mit entsprechenden Gegenkontakten auf dem Kupplungsträger zusammenwirken.Rotary contact pins can be used for electrical connection Grippers are arranged and with corresponding mating contacts on the coupling carrier cooperate.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen: Figur 1 das Prinzip eines Gelenkroboters, Figuren 2, 3 Längsschnitte durch den Greifer, soweit die Kupplung betroffen ist, Figur 4 den Kupplungstrüger in der Draufsicht, Figuren 5, 6 Schnittc längs der Linicn V bzw. VI in Figur 4, Figur 7 den Kupplungsmantel, Figur 8 einen Schnitt längs der Linie Villin Figur 7, Figur 9 eine Vergrößerung eines Details Z nach Figur 7, und Figur 10 die für die elektrische Kontaktierung verwendeten Drehkontaktstifte.Based on an embodiment shown in the drawing the invention explained in more detail; show it: Figure 1 the principle of a Articulated robot, Figures 2, 3 longitudinal sections through the gripper, as far as the coupling is concerned, Figure 4 the coupling bracket in plan view, Figures 5, 6 section c along the lines V and VI in FIG. 4, FIG. 7 the coupling jacket, FIG. 8 a Section along the line Villin FIG. 7, FIG. 9 an enlargement of a detail Z according to FIG. 7 and FIG. 10 the rotary contact pins used for electrical contacting.
Der in Figur 1 schematisch dargestellte Industriegelenkroboter hat sechs Gelenke 1 bis 6, durch die jeweils Drehungen in sechs Achsen möglich sind. Wie ersichtlich, ist der Roboter am Ende des Armes mit den Gelenken 1 bis 6 über eine Kupplung 11 mit einem Greifer 7 verbunden.The industrial articulated robot shown schematically in Figure 1 has six joints 1 to 6, each of which allows rotation in six axes. As can be seen, the robot is at the end of the arm with joints 1 to 6 over a coupling 11 is connected to a gripper 7.
Die Druckluftzuleitungen 8 für den pneumatischen Linearantrieb der in der Greifebene bewegbaren Greiferfinger 10 laufen vom Gelenk 3 über eine Kupplung 11 zum Greifer. Stößt der Greifer 7 ungewollt an ein Hindernis, so bricht die mechanische Verbindung zwischen Greifer 7 und Gelenk 6 des Roboterarms an einer im Bereich der Kupplung 11 liegenden gestrichelt angedeuteten Sollbruchstelle 9.The compressed air supply lines 8 for the pneumatic linear drive of the Gripper fingers 10 movable in the gripping plane run from the joint 3 via a coupling 11 to the gripper. If the gripper 7 unintentionally hits an obstacle, the mechanical one breaks Connection between gripper 7 and joint 6 of the robot arm on one in the area of Coupling 11 lying predetermined breaking point 9, indicated by dashed lines.
Die Schnellkupplung 1 1 7wiqnh;>n RnhntDrnrm h Gelenk dienenden Soli bruch ring mit Einschnührung 1 mii lem Gt fer 7 verschraubt isE,und aus dem Inil dem Gelenk 6 des Roboterarms verbundenen Kupplungst.reiger 14 und dem ihn konzentrisch umgebenden KuppLunruslllantel 15.The quick coupling 1 1 7wiqnh;> n RnhntDrnrm h joint serving Soli fracture ring with constriction 1 is screwed to the Gt fer 7, and from the Inil the joint 6 of the robot arm, which is connected to the coupling lever 14 and which is concentric with it surrounding KuppLunruslllantel 15.
Die mit einer mittigen Abdeckung 16 versehen Kupplungsscheibe 12 ist ein ringförmiges Drehteil mit konisch zulaufendem und mit halbrunden Kerben versehenen Außenmantel 17. Der Kupplungsträger 14 ist ebenfalls ein rotationssymmetrisches Drehteil in Form eines abgestuften dickwandigen Rohres mit zum Gelenk 6 hin abnehmendem Durchmesser. Im oberen Teil 18 des Kupplungsträgers 14, der in seinem Innendurchmesser der Kupplungsscheibe 12 angepaßt ist, sind in Ausnehmungen 19 am Umfang (vgl.The clutch disc 12 is provided with a central cover 16 an annular rotating part with conical and semicircular notches Outer jacket 17. The coupling carrier 14 is also a rotationally symmetrical one Rotary part in the form of a stepped thick-walled tube with decreasing towards the joint 6 Diameter. In the upper part 18 of the coupling carrier 14, which in its inner diameter the clutch disc 12 is adapted, are in recesses 19 on the circumference (see.
z.B. Figuren 4 bis 6) radial beweglich Kugeln 20 geführt.e.g. Figures 4 to 6) radially movably guided balls 20.
Der untere Teil 21 ist mittels am Umfang verteilter Zylinderschrauben 22 in den axialen Durchgangsbohrungen 23 mit dem Gelenk 6 verschraubt.The lower part 21 is by means of cylinder screws distributed around the circumference 22 screwed to the joint 6 in the axial through bores 23.
Der den Kupplungsträger 14 dicht konzentrisch umgebende Kupplungsmantel 15, der ebenfalls ein rotationssymmetri sches Drehteil ist, ist im Oberteil 24 am Innenumfang im Bereich der Kugeln 20 mit in Umfangsrichtung liegenden, exzentrisch eingearbeiteten Laufbahnen 25 mit Vertiefungen 26 (vgl. Figur 9) versehen und trägt im Unterteil 27 eine vorgespannte Dreh feder 28 in Form einer Schraubenfeder. Diese Dreh feder 28 stützt sich auf der einen Seite an einem in einem Durchgang 29 sitzenden Bolzen 30 im Mantel 15 ab und auf der anderen SeiLe an einem der im Gelenk 6 festgelegten l.agerbolzen 31. I~crner sind in Bohrungen 32 des Kupplungsmantels 15 noch mehrere federnde Druckstücke in Form von mit Federn 33 belasteten Kugeln 34 vorgesehen, die in Ausnehmungen 35 am Außenumfang des Kupplungsträgers 14 eingreifen.The clutch jacket surrounding the clutch carrier 14 in a tightly concentric manner 15, which is also a rotationally symmetrical rotary part, is in the upper part 24 on Inner circumference in the area of the balls 20 with lying in the circumferential direction, eccentric incorporated raceways 25 provided with depressions 26 (see FIG. 9) and carries in the lower part 27 a prestressed torsion spring 28 in the form of a helical spring. These Rotary spring 28 is supported on one side on a seated in a passage 29 Bolt 30 in the jacket 15 from and on the other rope at one of the fixed in the joint 6 1. Bearing bolts 31 are still several in bores 32 of the coupling jacket 15 resilient pressure pieces in the form of balls 34 loaded with springs 33 are provided, which engage in recesses 35 on the outer circumference of the coupling carrier 14.
Es sei z.B. angenommen, daß der Greifer 7 nicht angekuppelt ist. In diesem Fall soll der Außenmantel 15 mittels der Dreh feder 28 gegenüber dem Gelenk 6 und damit dem Kupplungsträger 14 in Unfangs-richtung vorgespannt sein, wobei das Zurückfedern entgegen der Vorspannung durch dic e in cien Ausneiimu;orjen 35 federl)ellìtel. eingreifenden Kugeln veI'iiindert wird. Die j in den r.sdialell Ausnehmungen 19 geführten Kugeln 20 liegen im Regelfall an der Vcrticfung 26 der Laufbahn 25 im Außenmantel 15 an. Cegen das Herausfallen nach innen sind die Kugeln 20 durch einen Sprengring 36 gehindert.It is assumed, for example, that the gripper 7 is not coupled. In In this case, the outer jacket 15 is to spring 28 relative to the joint by means of the torsion 6 and thus the coupling carrier 14 be biased in the circumferential direction, the Spring back against the preload by dic e in cien Ausneiimu; orjen 35 federl) ellìtel. engaging balls is reduced. The j in the r.sdialell recesses 19 guided balls 20 are usually on the Vcrticfung 26 of the raceway 25 in Outer jacket 15 on. Cegen falling out inwardly, the balls 20 are through a Snap ring 36 prevented.
Zum Ankuppeln des in einer nicht dargestellten Halterung gehaltenen Greifers 7 wird der Kupplunysträger 14 axial auf die Kupplungsscheibe 12 aufgeschoben, wobei eine eventuell störende Kugel 20 radial durch eine entsprechende Fase an der Kupplungsscheibe 12 nach innen gedrückt wird. Nach dem Einschieben ist der Außenmantel 15 z.B. durch einen Anschlag 37 gegen Vcrdrehen in einer Drehrichtung festgelegt. Wird jetzt das Gelenk 6 und damit der Kupplungsträger 14 etwas um seine Längsachse gedreht, und zwar in der blockierten Drehrichtung des Außenmantels 15, so werden die Kugeln 34 aus den Vertiefungen 35 gedrückt,und damit die Verrastung der Drehfeder 28 gelöst. Hierdurch führt der Außenmantel 15 in seiner freien Drehrichtung eine schlagartige Relativdrehung zum Kupplungsträger 14 mit seinen Kugeln 20 aus.For coupling the held in a bracket, not shown With the gripper 7, the coupling carrier 14 is pushed axially onto the coupling disc 12, a possibly interfering ball 20 radially through a corresponding chamfer on the Clutch disc 12 is pressed inward. After inserting the outer jacket 15 e.g. by a stop 37 against turning in one direction of rotation. Now the joint 6 and thus the coupling carrier 14 is somewhat about its longitudinal axis rotated, in the blocked direction of rotation of the outer shell 15, so are the balls 34 are pressed out of the recesses 35, and thus the locking of the torsion spring 28 solved. As a result, the outer jacket 15 leads in its free direction of rotation sudden relative rotation to the coupling carrier 14 with its balls 20.
Infolge der exzentrisch eingearbeiteten Laufbahnen 25 am Innenumfang, die sich von den Vertiefungen 26 an immer mehr dem Kupplungsträger 14 annähern, werden die Kugeln 20 nach innen auf den konischen, mit halbrunden Kerben versehenen Außenmantel 17 der Kupplungsscheibe 12 gedrückt, so daß Kupplungsscheibe 12 und Kupplungsträger 14 miteinander über die Kugeln 20 verriegelt sind. Das selbsttätige öffnen dieser KuoDlunn ii während des Re- Zum Lösen der Kupplung 11 wird der Außonmantcl 5 gegen Verdrehen gcsicllcrt und dus (;olonk 6 und duinj L tier Kupplungsträger 14 mit dem Greifer 7 so lange entgegen der Schließkraft der Dreh feder 28 verdreht, bis die Verrastung über die federbelasteten Kugeln 34 wieder wirksam ist. Damit ist auch die Drehfeder wieder ausreichend vorgespannt. Ferner sind in diesem Zustand dann auch die Kugeln 20 auf ihrer Rückseite nicht mehr abgestützt und damit die Verriegelung zwischen Kupplungsscheibe 12 und Kupplungsträger 14 aufgehoben. Kupplungsträger 14 und Kupplungsscheibe 12 können nun in Längsrichtung durch entsprechende Bewegung des Roboterarms voneinander getrennt werden, wobei die Kugeln 20 in ihre Ausgangsstellung zurückgeschoben werden.As a result of the eccentrically incorporated raceways 25 on the inner circumference, which approach more and more the coupling carrier 14 from the depressions 26, the balls 20 are inwardly provided on the conical, semicircular notches Outer jacket 17 of the clutch disc 12 pressed so that clutch disc 12 and Coupling carriers 14 are locked to one another via the balls 20. The automatic open this KuoDlunn ii during the re- To release the clutch 11 the outer shell 5 is locked against twisting and dus (; olonk 6 and duinj L tier coupling carrier 14 with the gripper 7 so long against the closing force of the Rotary spring 28 twisted until the locking on the spring-loaded balls 34 again is effective. This means that the torsion spring is also sufficiently pretensioned again. Further the balls 20 are then no longer supported on their rear side in this state and thus the lock between clutch disc 12 and clutch carrier 14 is canceled. Coupling carrier 14 and clutch disc 12 can now be carried out in the longitudinal direction by corresponding Movement of the robot arm can be separated from each other, with the balls 20 in their Starting position are pushed back.
Neben der mechanischen Kupplung wird gleichzeitig selbsttätig auch die elektrische und pneumatische Kupplung von Greifer 7 und Roboter vorgenommen. Beim Zusammenkuppeln wird ein im Greifer 7 gelegenes Ventil 38 durch Verschieben seines axial geführten Ventilsitzes 39 geöffnet, so daß die durch die zugeordneten Leitungen 40 im Kupplungsträger 14 strömende Druckluft über das den Leitungsenden gegenüberliegende Ventil 38 zum Greiferantrieb gelangen kann. Ebenso werden auch noch weitere pneumatische Leitungen angekuppelt.In addition to the mechanical coupling, it is also automatic at the same time the electrical and pneumatic coupling of gripper 7 and robot is made. During coupling, a valve 38 located in the gripper 7 is opened by sliding it its axially guided valve seat 39 opened so that the associated Lines 40 in the coupling carrier 14 flowing compressed air over the line ends opposite valve 38 can reach the gripper drive. Likewise will be too further pneumatic lines are coupled.
Zur gleichzeitigen elektrischen Kupplung sind ferner im Greifer 7 in einem Drehkuntakttragcr 42 Drehkontaktstifte 43 in Axialrichtung angeordnet. Diese Drchkontaktstifte treffen beim Kuppeln auf entsprechende Kontakte 44 auf, die sich in einem am Kupplungsträger 14 befestigten Kontakttrager 45 befinden. Die Drehkontaktstifte 43 sind mit einer Kulissenführung 46 (vgl. z.B. Figur 10) versehen, so daß bei der axialen Relativbewegung der Spitze 47 zum im Kontakt träger 42 gehaltenen Mantel 48 geichzeitig eine sicheren elektrischen Kontakt. Drehkontaktstifte sind an sich bekannt. Vorzugsweise kommen sie zum Einsatz bei der Prüfung von Leiterplatten.For the simultaneous electrical coupling, there are also in the gripper 7 in a Drehkuntakttragcr 42 rotary contact pins 43 arranged in the axial direction. These contact pins meet corresponding contacts 44 during coupling, which are located in a contact carrier 45 fastened to the coupling carrier 14. the Rotary contact pins 43 are provided with a link guide 46 (see e.g. Figure 10), so that during the axial relative movement of the tip 47 to the carrier 42 held in the contact Coat 48 one at the same time safe electrical contact. Rotary contact pins are known per se. They are preferably used when testing printed circuit boards.
Der vorstehend geschilderte Erfindungsgedanke läßt sich hinsichtlich der Kupplung auch in verschiedener Weise abwandeln, z.B. ist es möglich, Kupplungsmantel und Kupplungaträger am Greifer und Kupplungsscheibe am Roboterarm anzuordnen oder Kupplungsmantel und Kupplungsscheibe zu vertauschen, so daß bei einer Relativdrehung von Mantel zu Träger die Kugeln nach außen gegen den Mantel und Träger umfassenden Greiferteil gedrückt würden.The inventive concept described above can be related to The coupling can also be modified in various ways, e.g. it is possible to use coupling casing and to arrange the coupling carrier on the gripper and the coupling disc on the robot arm or To swap clutch jacket and clutch disc, so that with a relative rotation encompassing the balls outward against the jacket and carrier from jacket to carrier Gripper part would be pressed.
8 Patentansprüche 10 Figuren8 claims 10 figures
Claims (8)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19833310070 DE3310070A1 (en) | 1983-03-21 | 1983-03-21 | Quick coupling for grippers of industrial robots |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19833310070 DE3310070A1 (en) | 1983-03-21 | 1983-03-21 | Quick coupling for grippers of industrial robots |
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Family
ID=6194095
Family Applications (1)
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| DE19833310070 Granted DE3310070A1 (en) | 1983-03-21 | 1983-03-21 | Quick coupling for grippers of industrial robots |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MANUTEC GESELLSCHAFT FUER AUTOMATISIERUNGS- UND HA |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: SIEMENS AG, 1000 BERLIN UND 8000 MUENCHEN, DE |
|
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |