DE3400527A1 - Industrieroboter - Google Patents

Industrieroboter

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DE3400527A1
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Germany
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tool
lock
plug
coupling
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DE19843400527
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English (en)
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Willi 6054 Rodgau Ermert
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MASING KIRKHOF GmbH
Original Assignee
MASING KIRKHOF GmbH
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Publication of DE3400527A1 publication Critical patent/DE3400527A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B25J15/0491Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof comprising end-effector racks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30Features relating to electrodes
    • B23K11/31Electrode holders and actuating devices therefor
    • B23K11/318Supporting devices for electrode holders

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

  • Industrieroboter
  • Die Erfindung bezieht sich auf mit einem Werkzeug arbeitende Industrieroboter, wie z.B. Schweißroboter mit Punktschweißzange.
  • Die bisher bekannten Industrieroboter sind üblicherweise mit einem bestimmten Arbeitswerkzeug bestückt, das mit dem Arbeitsarm des Roboters mechanisch fest verbunden ist und von dort aus auch über Verbindungsschläuche, Kabel od.dgl.
  • mit den notwendigen Arbeitsmedien, insbesondere Wasser, Druckluft oder Drucköl und Strom, versorgt wird. Ein Auswechseln des Werkzeugs ist demgemäß zeit- und arbeitsaufwendig und kann nur erfolgen, wenn der Roboter für diese von Hand vorzunehmende Umrüstung stillgesetzt, dh. für längere Zeit aus dem Arbeitsprozeß ausgegliedert wird. Im Hinblick hierauf beschränkt sich ein Wechsel des Arbeitswerkzeugs im allgemeinen auf die unumgänglich notwendigen Fälle, so insnesondere auf den Fall des Austausches eines wartungs- bzw. reparaturbedürftig gewordenen Arbeitswerkzeugs gegen ein gleiches anderes Werkzeug. Wegen der mit einem Wechsel des Arbeitswerkzeugs verbundenen Schwierigkeiten sind die Industrieroboter bislang auch nur im Großserienbau rationell einsetzbar; eine Verwendung für mittlere oder kleinere Serien würde einen häufigeren Austausch von unterschiedlichen Arbeitswerkzeugen erforderlich machen.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für derartige Industrieroboter eine Konzeption zu finden, die einen schnellen und zuverlässigen,vom Roboter selbsttätig durchzuführenden Austausch von Arbeitswerkzeugen ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird dies im wesentlichen erreicht durch die im Patentanspruch 1 angegebene Gestaltung. Weitere Merkmale und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.
  • Die Erfindung schafft damit insgesamt e e Werkzeug-Wechseleinrichtung, die nicht nur einen vom Roboter selbst schnell und zuverlässig durchführbaren Werkzeugwechsel ermöglicht, sondern darüber hinaus auch weitere Vorteile bietet: Durch die im Inneren der Kupplungsvorrichtung untergebrachte Riegelmechanik wird es ausgeschlossen, die Verbindung zwischen Roboterarm und Werkzeug auf andere Weise und an anderer Stelle als in der Ablagevorrichtung zu lösen; außerdem ist sichergestellt, daß die Verbindung unabhängig vom Betriebszustand des Roboters bestehen bleibt, da sie rein mechanischer Art ist und demgemäß keiner Versorgung mit Energie bedarf. Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine gewichtsmäßig relativ leichte Ausführung der Kupplungsvorrichtung, so daß der Roboterarm neben dem ohnehin zu tragenden Gewicht des Werkzeugs keine wesentliche Mehrbelastung erfährt.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Industrieroboters mit einem mittels einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung verbundenen Arbeitswerkzeug, Fig. 2 eine Ansicht einer Ablagevorrichtung mit Werkzeug-Rastplätzen, Fig. 3 eine Stirnansicht der Ablagevorrichtung in Richtung des Pfeils III in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt durch die Kupplungsvorrichtung etwa nach Linie IV-IV in Fig. 1, Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch die Kupplungsvorrichtung, etwa nach Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 einen Vertikalschnitt nach Linie VI-VI in Fig. 4, Fig. 7 einen Teilschnitt nach Linie VII-VII in Fig. 4, Fig. 8 eine schematisierte Einzelansicht des Steckerteils der Kupplungsvorrichtung.
  • Wie zunächst aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich, ist für einen mit einem Arbeitswerkzeug 1a bestückten Industrieroboter 2, der von beliebiger Bauart sein kann, eine Ablagevorrichtung 3 vorgesehen, die sich z.B. seitlich neben dem Fertigungsbereich des Roboters befindet, und zwar in einem solchen Abstand, daß der Roboter mit seinem Arm 2' bei entsprechender Bewegung die Ablagevorrichtung erreichen und mit dieser zusammenwirken kann. An der Ablagevorrichtung 3 sind mehrere - im gezeichneten Ausführungsbeispiel lediglich zwei - Rastplätze 4,5 für Arbeitswerkzeuge ausgebildet. Jedem Rastplatz ist ein besonderes Betätigungsorgan 6 bzw. 7 zugeordnet. Der eine Rastplatz 4 ist unbesetzt und bereit, ein Arbeitswerkzeug des Roboters aufzunehmen, während der andere Rastplatz 5 mit einem anderen Arbeitswerkzeug 1b besetzt ist. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist das am Roboter 2 befindliche Arbeitswerkzeug 1a eine als X-Zange ausgebildete Punktschweißzange, während das im Rastplatz 5 der Ablagevorrichtung 3 befindliche Arbeitswerkzeug 1b eine als C-Zange ausgebildete Punktschweißzange ist.
  • Anstelle dieser beiden verschiedenen Schweißwerkzeuge 1a,1b können aber auch andere Arbeitswerkzeuge, z.B. Bohrmaschinen, Schleifmaschinen o.ä. vorgesehen werden. Es können also gleiche, gleichartige oder auch verschiedenartige Arbeitswerkzeuge zur Anwendung kommen, wenn dies für einen Mehrzweckeinsatz des Roboters gewünscht wird und die Ablagevorrichtung mit einer entsprechenden Anzahl von Rastplätzen bestückt ist, ebenso wie auch die Einrichtung zum bloßen Austausch reparaturbedürftiger Werkzeuge ausgelegt sein und Anwendung finden kann.
  • Für ein Zusammenwirken des Roboters 2 mit der Ablagevorrichtung 3 zum Lösen eines Arbeitswerkzeugs und/oder zum Bestücken mit einem anderen Werkzeug ist zwischen dem Arbeitswerkzeug und dem Arm des Roboters eine zugleich auch sämtliche Versorgungsleitungen (z.B. für Luft, Wasser u. Strom) trennende oder anschließende Kupplungsvorrichtung 8 vorgesehen, deren Einzelheiten insbesondere aus Fig. 4 und 5 ersichtlich sind. Diese Kupplungsvorrichtung 8 ist im Prinzip nach Art einer Steckverbindung ausgebildet, die in der Ablagevorrichtung 3 durch eine entsprechende Axialbewegung des Roboterarms 2' gelöst oder zusammengefügt wird.
  • Die Kupplungsvorrichtung 8 umfaßt ein Steckerteil 9 und ein Buchsenteil 10, wobei das Steckerteil vorzugsweise am Arm 2' des Roboters 2 und das Buchsenteil jeweils an den Arbeitswerkzeugen 1a,lb ... fest angebracht sind, gegebenenfalls jeweils unter Zwischenschaltung eines Adapterstücks 9',10'.
  • Das am Roboter befindliche Steckerteil 9 umfaßt eine Kupplungsplatte 11, die zentrisch einen rechtwinklig von ihr vorstehenden Riegelbolzen 12 trägt. Das am Werkzeug befindliche Buchsenteil 10 umfaßt eine Kupplungsplatte 13, die im Innern mit einem den Riegelbolzen 2 in sich aufnehmenden und axial verriegelnden Sperrschloß 14 versehen ist Die Kupplungsplatte 11 des Steckerteils 9 trägt außer dem Riegelbolzen 12 zwei seitlich daneben angeordnete Einsteckbolzen 15 und 16, die in entsprechende Aufnahmekammern 17 und 1 der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 einführbar sind und die Fixierung beider Kupplungsplatten 11,13 in zur Achse des Riegelbolzens 12 radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung bewirken.
  • Wie insbesondere aus Fig. 8 und 5 ersichtlich, ist die axiale Erstreckung der von der Kupplungsplatte 11 des Steckerteils 9 rechtwinklig vorstehenden Einsteckbolzen 15,16 gegenüber der des Riegelbolzens 12 abgestuft jeweils um soviel kleiner, daß beim Zusammenführen der beiden Kupplungsplatten 11,13 zunächst der Riegelbolzen 12 mit seinem konisch ausgeführten vorderen Bereich 19 seines Kopfes 20 in die Aufnahmeöffnung 21 der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 eindringt, und zwar soweit, bis auch der sich anschließende zylindrische Bereich 22 des Kopfes 20 in die Aufnahmeöffnung 21 eingedrungen und damit eine erste Zentrierung beider Kupplungsplatten 11,13 herbeigeführt ist, wie dies in Fig. 8 durch die mit a bezeichnete erste Zentrierungsebene angedeutet ist.
  • Erst danach dringt beim weiteren Zusammenfügen der Kupplungsplatten 11,13 der Einsteckbolzen 15 in die entsprechende Aufnahmekammer 17 des Buchsenteils 10 ein und stellt mit seinem sich an ein ebenfalls konisches Einsteckende 23 anschließenden zylindrischen Schaft 24 eine zweite Zentrierung beider Kupplungsplatten 11,13 her, wie dies in Fig. 8 durch die mit b bezeichnete zweite Zentrierungsebene angedeutet ist.
  • Und erst nach Erreichen dieser Doppelzentrierung dringt dann der zweite Einsteckbolzen 16 in seine Aufnahmekammer 18 im Buchsenteil ein und bewirkt mit seinem zylindrischen Basisteil 25 in Verbindung mit dem zylindrischen Basisteil 26 des Riegelbolzens 12 und dem ersten Einsteckbolzen 15 eine dritte Zentrierung beider Kupplungsplatten 11,13, wie dies in Fig. 8 durch die mit c bezeichnete dritte Zentrierungsebene für den Zustand der vollständigen Zusammenfügung von Steckerteil 9 und Buchsenteil 10 veranschaulicht ist. Erst in diesem Zustand ist der Riegelbolzen 12 mit seiner zylindnschen Riegelausnehmung 27 soweit in das Sperrschloß 14 eingedrungen, daß dessen Riegel 28 in die Riegelausnehmung einklinken können, womit die axiale Verriegelung der Kupplungsvorrichtung insgesamt hergestellt ist.
  • Im Hinblick darauf, daß sich etwaige Bewegungsungenauigkeiten des Roboterarms 2' im allgemeinen nur auf etwa + 0,5 mm belaufen, während zwischen dem Riegelbolzen 12 und den beiden Einsteckbolzen 15,16 einerseits und den entsprechenden Aufnahmen 17,18,21 im Buchsenteil 10 sowie den Riegeln 28 des Sperrschlosses 14 andererseits eine Paßgenauigkeit von + 0,01 mm vorgesehen wird, läßt sich die einwandfreie Funktion der Kupplungsvorrichtung sicherstellen: Der Roboterarm 2' mit dem freien Steckerteil 9 läßt sich an das Buchsenteil 10 eines in der Ablagevorrichtung 3 befindlichen Werkzeugs so gezielt heranführen, daß der Riegelbolzen 12 mit dem konischen vorderen Bereich 19 seines Kopfes 20 in jedem Fall in die Aufnahmeöffnung 21 des Buchsenteils 10 eindringt und damit dann selbsttätig die erste Zentrierung zwischen Steckerteil und Buchsenteil herbeiführt. Mittels der anschließend in der oben beschriebenen Weise nacheinander in ihre Aufnahmekammern 17,18 gelangenden Einsteckbolzen 15,16 wird unter weiterer Selbstzentrierung eine mehrfach tragende, exakte formschlüssige Verbindung zwischen Steckerteil 9 und Buchsenteil 10 der Kupplungsvorrichtung 8 herbeigeführt und gleichzeitig damit das Werkzeug mit dem Roboter verriegelt.
  • Angesichts des passungsgenauen Formschlusses der zusammengefügten Teile 9,10 der Kupplungsvorrichtung 8 lassen sich die Einsteckbolzen 15,16 auch als Anschluß-Endstücke von Leitungen für Versorgungsmedien, insbesondere Luft und Wasser, und die jeweiligen Aufnahmekammern 17,18 im Buchsenteil 10 als entsprechende Steckmuffen mit abgedichteten Sammelräumen zur Aufnahme und Weiterleitung und gegebenenfalls auch Rückleitung des betreffenden Versorgungsmediums ausbilden. So dient z.B. der eine Einsteckbolzen 15 der Zuführung von Luft und der andere Einsteckbolzen 16 der Zu- und Rückführung von Kühlwasser zum bzw. vom Arbeitswerkzeug.
  • Wie insbesondere aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist der der Luftzuführung dienende Einsteckbolzen 15 zentrisch mit einer Durchgangsbohrung 29 versehen, an deren roboterseitiges Ende 29'die Luftzuführleitung angeschlossen, z.B. eingeschraubt, ist. Die zugehörige Aufnahmekammer 17 in der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 bildet im Bereich ihres Bodens eine bei 30 abgedichtete Sammelkammer 31. aus, von der aus die durch die Bohrung 29 des Einsteckbolzens 15 zugeführte Luft über einen Anschluß 32 dem Arbeitswerkzeug zugeleitet wird. Eine Luft-Rückführung ist nicht erforderlich, da die dem Werkzeug zugeführte Druckluft dort jeweils nach Verrichtung ihrer Arbeit entweicht.
  • Der andere, der Zu- und Rückführung von Kühlwasser dienenede Einsteckbolzen 16 weist ebenfalls eine zentrische Durchgangsbohrung 33 auf, an deren roboterseitiges Ende 33'eine Wasserzuführleitung angeschlossen, z.B. angeschraubt, ist.
  • Auch hier bildet die Aufnahmekammer 18 in der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 im Bereich ihres Bodens eine bei 34 abgedichtete Sammelkammer 35 aus, von der aus das durch die Bohrung 33im Einsteckbolzen 16 zugeführte Kühlwasser über einen Kühlwasser-Vorlaufanschluß 36 dem Arbeitswerkzeug zugeleitet wird. Der Einsteckbolzen 16. ist außerdem mit einer oder mehreren axialen Sackbohrungen 37 versehen, die vom freien Einsteckende aus angebracht und dann nach dort hin verschlossen sind, z.B. mittels Stopfen 38. In der Aufnahmekammer 18 ist ferner ein den Einsteckbolzen 16 umgebender, bei 39 nach außen und durch die schon erwähnte Dichtung 36 auch gegenüber dem Wasservorlauf-Sammelraum 35 abgedichteter Ringraum 40 vorgesehen, in dem die vom Arbeitswerkzeug kommende Kühlwasser-Rücklaufleitung 41 mündet. über im Einsteckbolzen 16 im Bereich' des Ringraums 40 angebrachte, mit den axialen Sackbohrungen 37 in Verbindung stehende Querbohrungen 42 gelangt das rücklaufende Kühlwasser durch weitere Querbohrungen 43 im Einsteckbolzen in eine in der Kupplungsplatte 11 des Steckerteils 9 ausgebildete und jeweils bei 44 und 45 abgedichtete Ringkammer 46, an die die roboterseitige Kühlwasser-Rücklaufleitung 47 angeschlossen ist.
  • Durch an den beiden Einsteckbolzen 15,16 roboterseitig vorgesehene elektromagnetische Sperrventile 48,49, die nur öffnen, wenn sich die Riegel 28 der Sperrschlosses 14 in ihrer den Riegelbolzen 12 verriegelnden Stellung befinden, läßt sich erreichen, daß der Zufluß von Luft und Wasser durch die Kupplungsvorrichtung beim öffnen des Sperrschlosses unterbrochen wird; ebenso läßt sich auch der Kühlwasser-Rücklauf durch ein der Rücklaufleitung 41 am Buchsenteil 10 zugeordnetes Ventil (nicht dargestellt) sperren, so daß insgesamt beim Trennen der Kupplungsvorrichtung weder Luft noch nennenswertes Leckwasser austritt.
  • Mittels der Kupplungsvorrichtung 8 wird ferner auch die Versorgung des Werkzeugs mit Arbeits- und Steuerstrom herbeigeführt oder unterbrochen. Hierzu sind in oder an den beiden Kupplungsplatten 11,13, zweckmäßig im Bereich oberhalb des Riegelbolzens 12 und der Einsteckbolzen 15,16, elektrische Steckvorrichtungen 50,51 vorgesehen, die beim axialen Zusammenfügen beider Kupplungsplatten nach deren Zentrierung in Eingriff miteinander kommen und damit entsprechende elektrisch leitende Verbindungen herstellen. Im Ausführungsbeispiel sind die Steckvorrichtungen 50,51 aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung lediglich in Fig. 4 und 6 dargestellt, und zwar als auf den Oberseiten der Kupplungsplatten 11,13 befestigte Teile, wobei die eine Steckvorrichtung 50 zur Übertragung des Arbeitsstroms (z.B. des Primärstroms für den Transformator) des Werkzeugs vorgesehen ist, während die andere Steckvorrichtung 51 zur Verbindung der diversen elektrischen Steuerleitungen dient.
  • Insgesamt wird somit durch die Kupplungsvorrichtung 8 eine gemeinsame, sämtliche Versorgungsmedien einschließende Trenn-bzw. Verbindungsstelle zwischen Roboter und Arbeitswerkzeug geschaffen.
  • Das im Innern des Buchsenteils 10, nämlich zentrisch in dessen Kupplungsplatte 13 festgelegte Sperrschloß 14 zur Verriegelung des vom Steckerteil 9 vorstehenden Riegelbolzens 12 umfaßt zwei im Abstand voneinander gehaltene Schloßplatten 52,53, zwischen denen die beiden Riegel 28 verschiebebeweglich geführt und gehalten sind. Die beiden Riegel 28 sind jeweils von Druckfedern 54,55 beaufschlagt, welche die Riegel gegeneinander drücken und in Schließstellung halten, wie aus Fig. 4 und 5 erkennbar. Dabei stützen sich die beiden Riegel 28 mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen gegeneinander ab, und zwar nn uiiter Bildung einer von zwei halbkreisförmigen Ausnehmungen 56,57 begrenzten Kreisöffnung 58, die koaxial zur zentrischen Aufnahme 21 für den Riegelbolzen 12 soweit in das Innere der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 zurückversetzt ist, daß sie den Riegelbolzen in ganz eingeführtem Zustand im Bereich seiner Riegelausnehmung 27 umfaßt und diesen damit axial arretiert. Anschrägungen an den die Öffnung 58 umgebenden Flächen der Riegel 28 und an den die Riegelausnehmung 27 am Riegelbolzen 12 axial begrenzenden Flächen stellen dabei eine axial exakte, spielfreie Arretierung des Riegelbolzens 12 im Sperrschloß 14 sicher.
  • Zwischen den Schloßplatten 52,53 sind zwei Schwenkhebel 59,60 gelagert, und zwar bei 61 bzw. 62, die mit ihren Enden jeweils in einen in den schiebebeweglichen Riegeln 28 vorgesehenen Durchbruch 63 bzw. 64 greifen und mit ihren anderen, zweckmäßig mit einer Rolle 65 bzw. 66 bestückten freien Enden gegeneinander beweglich sind. Mit einem geeigneten Schlüssel, z.B.
  • einer sich an den Innenflächen konisch verjüngenden Gabel 67, die durch einen in der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 vorgesehenen schlitzförmigen Durchbruch 68 zwischen die Schloßplatten 52,53 einführbar ist, lassen sich die beiden Schwenkhebel 59,60 mit ihren freien Enden gegeneinander verschwenken bzw. zusammendrücken, womit die anderen, in den Durchbrüchen 63,64 der Riegel 28 befindlichen Enden der Hebel 59,60 sich nach außen spreizen. Dadurch werden die Riegel 28 entgegen der Druckkraft der Federn 54,55 voneinander weg nach außen bewegt und öffnen damit die Verriegelung, so daß der Riegelbolzen 12 axial aus dem Sperrschloß 14 zwischen den geöffneten Riegeln 28 hindurch aus dem Buchsenteil 10 nach außen herausgezogen werden kann. Ebenso läßt sich umgekehrt das Einführen und Verriegeln des Riegelbolzens 12 im Sperrschloß 14 des Buchsenteils 10 vornehmen, indem zunächst die Riegel 28 über die vom Schlüssel 67 betätigten Hebel 59,60 geöffnet gehalten werden und dann die Verriegelung bei ganz eingeführtem Riegelbolzen durch Entfernen des Schlüssels erfolgt. Es ist jedoch auch eine Ausführung möglich, bei der der Kopf 20 des Riegelbolzens 12 an seinem Einsteckbereich 19 so weit konisch abgeschrägt ist, daß er beim Zusammenfügen der Kupplungsplatten 11,13 in die Riegelöffnung 56 eindringen kann und unter dem Einfluß der Eindrückkraft selbsttätig die beiden Riegel 28 entgegen dem Druck der Federn 54,55 auseinanderspreizt und für den Durchgang seines Kopfes 20 öffnet, bis diese dann in die dahinter befindliche Riegelausnehmung 27 einfallen bzw. einrasten.
  • Mit jedem der Riegel 28 ist ein Schaltstift 69,70 starr verbunden, der jeweils aus dem Bereich der beiden Schloßplatten 52,53 herausgeführt ist und aus schlitzförmigen Durchbrüchen 71,72 in der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 in den Bereich von auf der Kupplungsplatte 13 fest angebrachten Näherungs- oder Endschaltern 73 ragt, die von den Schaltstiften 69,70 je nach ihrer Stellung betätigt werden-Bei Erreichen der Offenstellung oder Geschlossenstellung der Riegel 28 des Sperrschlosses 14 werden somit Impulse erzeugt, die über die Steckvorrichtung 51 für die Steuerleitungen dem Roboter und/oder anderen Steuereinheiten zugeleitet werden können, so z.B. auch den oben erwähnten Sperrventilen 48,49 für die Wasser- und Luftversorgung des Werkzeugs.
  • Zum Lösen des über die Kupplungsvorrichtung 8 mit dem Roboter 2 beispielsweise verbundenen Arbeitswerkzeugs 1a wird das Werkzeug der Ablagevorrichtung 3 zugeführt und dort so weit nach unten abgesenkt, daß an den Seiten der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 wrgesehene Führungsansätze 74 in am Rastplatz 4 ausgebildete Vertikalführungen 75 eingleiten, die das Werkzeug 1a bzw. dessen Kupplungsplatte 13 zwischen sich aufnehmen und tragend abgestützt positionieren, wie dies in Fig. 2 und 3 für das Werkzeug 1b dargestellt ist. In den Vertikalführungen 75 befindliche und von den eingefahrenen Führungsansätzen 74 der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 betätigte Endschalter (nicht dargestellt} betätigen ihrerseits zunächst außen an den Vertikalführungen 75 angebrachte Spannvorrichtungen 76, mit denen die Führungsansätze in den Vertikalführungen verspannt und gegen ein Anheben nach oben gesichert werden. In Folgeschaltung hiermit wird sodann das unterhalb des Rastplatzes 4 in der Ablagevorrichtung 3 befindliche, vorzugsweise als pneumatischer Arbeitszylinder ausgebildete Betätigungsorgan 7 beaufschlagt, dessen Kolbenstange den Schlüssel 67 zum Öffnen des Sperrschlosses 14 trägt. Der Schlüssel 67 fährt von unten in den Durchbruch 68 der Kupplungsplatte 13 ein, drückt die Hebel 59,60 zusammen und bringt damit die Riegel 28 in die Offenstellung. Die auf die Führungsansätze 74 an der Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 drückenden Spanner 76 sorgen dabei dafür, daß die Kupplungsplatte 13 des Buchsenteils 10 und damit das gesamte Arbeitswerkzeug in der fixierten Raststellung verbleibt. Sind die Riegel 28 des Sperrschlosses 14 in ihre Offenstellung verschoben und ist über die Schaltstifte 69,70 und die hiervon betätigten Endschalter 73 ein entsprechender Steuerimpuls gegeben worden, wird der Arm 2' des Roboters 2 mit seinem Steckerteil 9 in axialer Richtung zurückbewegt und löst sich damit unter gleichzeitiger Trennung und Schließung aller Versorgungsleitungen vom Werkzeuge womit die Kupplungsvorrichtung 8 getrennt ist.
  • Der Roboter 2 ist nun frei, sich an einem anderen vorgegebenen Rastplatz der Ablagevorrichtung 3, z.B. am Rastplatz 5, mit einem neuen Werkzeug, z.B. dem Werkzeug 1b, zu bestücken.
  • Dabei wird das Steckerteil 9 der Kupplungsvorrichtung 8 vom Roboterarm 2' axial gegen das wiederum mit dem entsprechenden Buchsenteil 10 der Kupplungsvorrichtung 8 ausgestattete Werkzeug 1b im Rastplatz 5 gedrückt, bis nach der erfolgten Selbstzentrierung der Riegelbolzen 12 im Sperrschloß 14 verriegelt ist. Dann öffnen die Spanner 76 und das fest mit dem Roboter 2 verbundene andere Werkzeug kann aus den Vertikalführungen 75 seines Rastplatzes in der Ablagevorrichtung 3 nach oben ausgehoben und dann vom Roboter entsprechend der vorgegebenen Programmsteuerung zum Arbeitseinsatz gebracht werden.
  • Zur gewichtsmäßig leichten Ausführung der Kupplungsvorrichtung 8 bestehen zweckmäßig die Kupplungsplatten 11,13 (einschl. der Adapterstücke 9',10') und die Einsteckbolzen 15,16 aus Leichtmetall; nur der Riegelbolzen 12, das Sperrschloß 14 mit seinen Teilen und etwaige Randeinfassungen der Aufnahmeöffnungen im Buchsenteil 10 sollten zweckmäßig aus Stahl bestehen.
  • Es versteht sich, daß der Gegenstand der Erfindung nicht auf das in der Zeichnung dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Vielmehr sind im Rahmen der einzelnen Patentansprüche und ihrer Kombinationen auch anderwetige Ausführungen oder Modifikationen hinsichtlich konstruktiver Einzelheiten ohne weiteres denkbar und möglich.
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Claims (11)

  1. Patentansprüche: 1. Mit einem Werkzeug arbeitender Industrieroboter, z.B.
    Schweißroboter mit Punktschweißzange, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (la,lb,...) mit dem Roboter (2) über eine zugleich auch sämtliche Versorgungsleitungen anschließende oder trennende Kupplungsvorrichtung (8) mit interner Riegelmechanik (12,14) verbunden ist, die in einer mehrere Werkzeug-Rastplätze (4,5) aufweisenden Ablagevorrichtung (3) betätigbar ist.
  2. 2. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (8) eine fest am Roboterarm (2') und eine fest am Werkzeug (1a,1b,...) angebrachte Kupplungsplatte (11,13)umfaßt,von denen die eine als Steckerteil (9) und die andere als Buchsenteil (10) ausgebildet ist, so daß beide nach Art einer Steckvorrichtung miteinander verbindbar bzw. voneinander lösbar sind.
  3. 3. Roboter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Steckerteil (9) bildende Kupplungsplatte (11) zumindest einen zentrisch angeordneten,vorstehenden Riegelbolzen (12) trägt, während die das Buchsenteil (10) bildende Kupplungsplatte (13) im Inneren mit einem den Riegelbolzen in sich aufnehmenden und axial verriegelnden Sperrschloß (14) versehen ist.
  4. 4. Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Steckerteil (9) bildende Kupplungsplatte (11) seitlich neben dem Riegelbolzen (12) weitere, in entsprechende Aufnahmekammern (17,18) der das Buchsenteil (10)bildenden Kupplungsplatte (13) einführbare Einsteckbolzen (15,16) zur weiteren Zentrierung und Fixierung beider Kupplungsplatten (11,13) trägt.
  5. 5. Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung der Einsteckbolzen (15,16) gegenüber der des Riegelbolzens (12) abgestuft jeweils um soviel kleiner ist, daß beim Zusammenführen der beiden Kupplungsplatten (11,13) zunächst durch den Riegelbolzen (12) eine koaxiale Selbstzentrierung beider Kupplungsplatten erfolgt und erst danach der oder die Einsteckbolzen (15,16) unter Herstellung einer jeweils weiteren Zentrierung in ihre Aufnahmekammern (17,18) eindringen, in deren Einsteck-Endstellung der Riegelbolzen mittels des Sperrschlosses (14) verriegelbar ist.
  6. 6. Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Einsteckbolzen (15,16) als Anschluß-Endstücke von Leitungen für Versorgungsmedien (z.B.
    für Luft und Wasser) ausgebildet sind und die jeweilige Aufnahmekammer (17,18) mit abgedichteten Sammelräumen (30,35, 39,46) zur Aufnahme und Weiterleítung und gegebenenfalls Rückleitung des betreffenden Versorgungsmediums versehen ist.
  7. 7. Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Einsteckbolzen (15,16) vom Sperrschloß (14) aus gesteuerte Sperrventile (48,49) zur Durchflußunterbrechung der Versorgungsmedien zugeordnet sind.
  8. 8. Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Steckerteil (9) ausgebildete Kupplungsplatte (11) fester Bestandteil des Roboterarms (2') und die als Buchsenteil (10) ausgebildete Kupplungsplatte (13) mit dem internen Sperrschloß (14) fester Bestandteil des Werkzeugs (1a,1b,...) ist.
  9. 9. Roboter nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagevorrichtung (3) für jedes Werkzeug (1a,1b,...) einen dieses in Führungen (75) aufnehmenden und verriegelnden Rastplatz (4,5,...) mit jeweils einem zur Betätigung des Sperrschlosses (14)vorgesehenen , als Arbeitszylinder ausgebildeten Betätigungsorgan (6,7,...) aufweist.
  10. 10. Roboter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrschloß (14) im Inneren der als Buchsenteil (10) ausgebildeten Kupplungsplatte (13) bewegliche, unter der Kraft von Federn (54,55) stehende Riegel (28) umfaßt, die mittels eines von dem jeweiligen Betätigungsorgan (6,7,...) durch einen Durchbruch (68) in der Kupplungsplatte (13) einführbaren Schlüssels (67) entgegen der Federkraft in eine Freigabestellung bewegbar sind.
  11. 11. Roboter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Riegeln (28) des Sperrschlosses (14) Schaltfinger (69,70) zur Betätigung von an der Kupplungsplatte (13) angebrachten elektrischen Schaltern (73) zur Impulsgabe an die Steuereinheit des Roboters und/oder an eine Steuereinheit der Ablagevorrichtung (3) vorgesehen sind.
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