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Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung für ein Werkzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, welche aus der DE-OS 27 49 603 hervorgeht.
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Bei der bekannten Haltevorrichtung hat die Aufnahmeeinrichtung eine zylindrische Außenform und einen mittigen Hohlraum, der von einer radial gerichteten, obenliegenden Anlageschulter begrenzt ist. Dabei befindet sich im Hohlraum der Aufnahmeeinrichtung eine rotationssymmetrische Trageinrichtung, deren radial abstehende Ringschulter in ihrer Ruhelage durch eine sich am Grund des Hohlraums abstützende Druckfeder gegen die Anlageschulter gepreßt wird. Ferner sind in die Aufnahmeeinrichtung zwei diametral gegenüberliegende und sich entsprechend der Ebene der Anlageschulter erstreckende, über diese jedoch mit halbem Durchmesser vorstehende Positionierstifte eingesetzt, die mit halbkreisförmigen, an der Ringschulter der Trageinrichtung ausgebildeten sowie radial verlaufenden Ausnehmungen formschlüssig zusammenwirken. Schließlich ist an einem über die Aufnahmeeinrichtung nach oben hinausragenden Fortsatz der Trageinrichtung ein den Schweißbrenner tragender Werkzeughalter angebracht, während an der unteren Stirnseite der Trageinrichtung der mit dem Sicherheitsschalter zusammenwirkende Winkelhebel federbelastet anliegt.
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Nachdem somit die Trageinrichtung in Ruhelage durch Federwirkung über die große Kreisringfläche ihrer Ringschulter gegen die Anlageschulter der Aufnahmeeinrichtung gepreßt wird und dabei auch die halbkreisförmigen Ausnehmungen der Ringschulter mit den Positionierstiften der Aufnahmeeinrichtung in formschlüssigem Eingriff stehen, muß beim Drehen der Trageinrichtung um ihre Rotationsachse neben einem hohen Reibschluß auch ein Formschluß überwunden werden. Hierdurch läßt sich die Trageinrichtung nur sehr schwergängig um ihre Rotationsachse drehen, was bei einem Kraftangriff am Schweißbrenner in der erwähnten Wirkrichtung ein verzögertes Ansprechen des Sicherheitsschalters zur Folge haben kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Haltevorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung derart auszubilden, daß ein leichtgängiges Betätigen des Sicherheitsschalters gewährleistet ist.
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Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dargelegten Merkmale vorgesehen.
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Da der Winkelhebel mit einem Hebelarm federbelastet an einer radialen Vertiefung der Aufnahmerichtung anliegt, während mit dem anderen Hebelarm ein Steuernocken zusammenwirkt, ist gewährleistet, daß sowohl bei einer Verschwenkung des Werkzeughalters als auch insbesondere bei einer Rotationsdrehung der Trageinrichtung der lange Hebelarm des Winkelhebels unter geringer Reibwirkung abwärts verlagert und dadurch der Sicherheitsschalter absolut zuverlässig und leichtgängig betätigt wird.
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Der im Aufnahmebolzen angeordnete Druckbolzen beaufschlagt in einfacher Weise den Winkelhebel, wobei auch die Vorspannung der den Druckbolzen belastenden Druckfeder vorteilhafterweise über eine sich am unteren Ende des Aufnahmebolzens befindende, leicht zugängliche Schraube verändert werden kann (Merkmal des Patentanspruches 2).
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Weitere Ausführungen der Erfindung sind in anderen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der Haltevorrichtung im Schnitt, wobei sich der Winkelhebel in Ruhelage befindet,
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Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1,
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Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1.
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Die in Fig. 1 dargestellte Haltevorrichtung 1 ist am freien Ende des Schwenkarms a eines nicht dargestellten, programmgesteuerten und mit einer Schweißeinrichtung versehenen Handhabungsautomaten festgeschraubt. Dabei dient die Haltevorrichtung 1 zum lagegenauen Halten eines Schutzgasschweißbrenners b; anstelle von diesem kann in der Haltevorrichtung 1 auch jedes andere Werkzeug vorgesehen werden.
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Die Haltevorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer Aufnahmeeinrichtung 2 und einer von dieser getragenen Trageinrichtung 3. Dabei setzt sich die Aufnahmeeinrichtung 2 ihrerseits aus einem mit dem Schwenkarm a verschraubbaren Befestigungsflansch 4 und einer mit diesem verbundenen Tragplatte 5 zusammen, welche rechtwinklig zur Ebene des Befestigungsflansches 4 verläuft. Die Tragplatte 5 ist von einer kreisförmigen Ausnehmung 6 durchsetzt, die koaxial von einer auf der Tragplatte 5 festgeschraubten und von dieser nach oben abstehenden Aufnahmehülse 7 umgeben ist. Diese hat an ihrem Außenmantel eine dem Befestigungsflansch 4 diametral gegenüberliegende, halbkreisförmige Ausnehmung 8, welche sich von der oberen Stirnseite 7&min; der Aufnahmehülse 7 bis nahe zu deren unteren Stirnseite erstreckt.
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Die Trageinrichtung 3 besteht aus einem Tragflansch 10 und zwei im parallelem Abstand zueinander verlaufenden Tragwänden 11 und 12, die senkrecht zur Ebene des Tragflansches 10 angeordnet sind und von diesem nach oben abstehen. Dabei ist der Tragflansch 10 von einer mittigen Bohrung 13 durchsetzt, in die ein Aufnahmebolzen 14 eingesetzt ist; dieser hat an seinem oberen Ende einen radial gerichteten Flansch 14&min;, der sich in einer entsprechenden Ausnehmung 13&min; der mittigen Bohrung 13 befindet. Der Aufnahmebolzen 14 und damit die Trageinrichtung 3 ist über zwei nebeneinanderliegende und an der innen liegenden Wandung 15 der Aufnahmehülse 7 festsitzende Wälzlager 16 drehbar gelagert. Auf den unten liegenden Endabschnitt des Aufnahmebolzens 14 ist ein einen kleineren Durchmesser als die Ausnehmung 6 aufweisender Anlagering 17 geschraubt, der die beiden Wälzlager 16 gegen einen vom Tragflansch 10 axial abstehenden und eine oben liegende Bohrung 18 der Aufnahmehülse 7 durchsetzenden Fortsatz 10&min; preßt; dabei liegen die Außenringe der beiden Wälzlager 16 an der oberen, innen liegenden Stirnseite der Aufnahmehülse 7 bzw. an einer Anlageschulter der Tragplatte 5 an. Zwischen der oben liegenden Stirnseite 7&min; der Aufnahmehülse 7 und der zugewandten, unten liegenden Stirnseite des Tragflansches 10 ist ein Luftspalt c vorgesehen, so daß sich die Trageinrichtung 3sehr leichtgängig um ihre Rotationsachse d (erste Achse) drehen kann. Der Aufnahmebolzen 14 hat an seinem oben liegenden Endbereich eine zentrische Führungsbohrung 20 , an die sich eine radial erweiterte Längsbohrung 20&min; anschließt. In der Führungsbohrung 20 ist ein Druckbolzen 21 längs verschiebbar angeordnet, wobei an seinem unten liegenden Endbereich ein radial gerichteter Flansch 21&min; vorgesehen ist, der mit dem Grund der Längsbohrung 20&min; zusammenwirkt. In der Längsbohrung 20&min; befindet sich eine den Druckbolzen 21 beaufschlagende Druckfeder 22, deren Vorspannung durch eine am unteren Ende der Längsbohrung 20&min; vorgesehene Schraube 23 veränderbar ist. Diese trägt eine Kontermutter 24, welche an der unten liegenden Stirnseite des Aufnahmebolzens 14 angreift.
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Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, haben die beiden Tragwände 11 und 12 an ihrem dem Befestigungsflansch 4 gegenüberliegenden Randbereich und nahe dem Tragflansch 10 jeweils eine Aufnahmebohrung 25, die rechtwinklig sowie miteinander fluchtend zur Ebene der Tragwände 11, 12 angeordnet sind. In den Aufnahmebohrungen 25 befindet sich ein Schwenkbolzen 26, auf dem seinerseits ein Winkelhebel 27 über eine sich zwischen den Tragwänden 11 und 12 erstreckende Nabe 27&min; schwenkbar gelagert ist. Der Winkelhebel 27 besteht aus einem sich in seiner Ruhelage etwa parallel zum Tragflansch 10 erstreckenden langen Hebelarm 28 und einem rechtwinklig zu diesem verlaufenden kurzen Hebelarm 29. Im Mittelbereich der Längserstreckung des langen Hebelarms 28 ist über einen Lagerbolzen 30 eine Auflagerolle 31 drehbar gelagert, welche von seiner Seitenwange 28&min; absteht. Ferner ist am freien Endbereich des zur Aufnahmehülse 7 weisenden kurzen Hebelarms 29 eine Anlagerolle 32 drehbar gelagert, welche etwa den gleichen Radius wie die halbkreisförmige Ausnehmung 8 hat. Da der Druckbolzen 21 in Ruhelage des Winkelhebels 27 durch die Wirkung der Druckfeder 22 gegen die Unterseite des langen Hebelarms 28 gedrückt wird - wobei zwischen dem radial gerichteten Flansch 21&min; und dem zugewandten Grund der Längsbohrung 22&min; ein ausreichend großer Luftspalt vorgesehen ist - wird die Anlagerolle 32 durch Federwirkung in die halbkreisförmige Ausnehmung 8 der Aufnahmehülse 7 gepreßt (Fig. 1 und 4). Schließlich hat der lange Hebelarm 28 an seinem freien Ende an einem Fortsatz 28&min;&min; eine rechtwinklig zu seiner Längserstreckung verlaufende Steuerschulter 34, an die sich eine im Winkel von etwa 45° schräg nach oben und außen verlaufende, also von ihr abstehende Steuerschräge 34&min; anschließt; an diese schließt sich schließlich eine Steuerbahn 35 an, welche mit ihr einen Winkel von etwa 120° einschließt (Fig. 1). Am seitlichen, unteren Randbereich der Tragwand 11 ist ein Sicherheitsschalter 36 befestigt, der eine längsverschiebbare Kontaktrolle 36&min; aufweist. Diese liegt in der in Fig. 1 dargestellten Ruhelage des Winkelhebels 27 federbelastet an der Steuerschulter 34 - angrenzend an die Steuerschräge 34&min; - an, wobei ein elektrischer Kontakt zum Verlagern des Schwenkarms a des Handhabungsautomaten besteht. Wenn jedoch der lange Hebelarm 28 des Winkelhebels 27 abwärts geschwenkt wird - wie im folgenden erläutert wird - so wird die Kontaktrolle 36&min; des Sicherheitsschalters 36 in Pfeilrichtung f verlagert und dieser damit betätigt, wodurch der elektrische Kontakt über eine entsprechende elektrische Schaltung des Handhabungsautomaten zum Verlagern von dessen Schwenkarm a unterbrochen ist.
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Wie in den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist in den Tragwänden 11 und 12 über jeweils eine Lagerbohrung 38 eine Lagerwelle 39 gelagert, deren die zweite Achse e bildende Mittelachse senkrecht zur Rotationsachse d der Trageinrichtung 3 verläuft und sich mit der Rotationsachse din Verlängerung schneidet; ferner erstreckt sich die Lagerwelle 39 achsparallel zum Schwenkbolzen 26 und liegt oberhalb von diesem. Auf der Lagerwelle 39 ist ein Werkzeughalter 40 über eine Nabe 40&min; drehbar gelagert. Der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Brennerhalter für den Schutzgasschweißbrenner b dienende Werkzeughalter 40 ist mit einem sich zum Winkelhebel 27 erstreckenden Steuernocken 41 klemmverbunden, der hierfür eine Durchgangsbohrung 42 und einen sich von dieser nach außen erstreckenden Schlitz 43 sowie eine nicht dargestellte, rechtwinklig zu diesem verlaufende Schraube aufweist. Für eine zuverlässige Betätigung des Sicherheitsschalters 36 ist der Steuernocken 41 derart auf dem Werkzeughalter 40 festgeklemmt, daß letzterer mit der Rotationsachse d der Trageinrichtung 3 einen nach außen offenen spitzen Winkel α(~50°) einschließt. An seiner Unterseite hat der Steuernocken 41 eine nach unten offene, firstförmige Ausnehmung 44, deren beide Flanken 44&min; und 44&min;&min; symmetrisch zur Rotationsachse d der Trageinrichtung 3 verlaufen und in Ruhelage des Winkelhebels 27 an der Auflagerolle 31 von dessen langem Hebelarm 28 anliegen. Schließlich hat der Werkzeughalter 40 an seinem freien Endbereich einen Anschraubwinkel 45, der eine Durchgangsbohrung 46 aufweist. Am Anschraubwinkel 45 ist eine den Schutzgasschweißbrenner b mit Klemmwirkung umfassende Klemmeinrichtung 47 festgeschraubt; diese weist hierfür einen die Durchgangsbohrung 46 mit großem Radialspiel durchsetzenden Schraubenschaft 47&min; auf, wobei zwei Muttern 48 an der Oberseite und Unterseite des Anschraubwinkels 45 angreifen.
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Im Steuernocken 41 und in der diesem benachbart liegenden Tragwand 11 ist jeweils eine Paßbohrung 50 bzw. 51 angeordnet (Fig. 2). Ferner befindet sich eine Paßbohrung 52 im Tragflansch 10 und eine Paßbohrung 53 in der Aufnahmehülse 7 (Fig. 1 und 3). In Ruhelage des Winkelhebels 27fluchtet die Paßbohrung 50 mit der Paßbohrung 51 und die Paßbohrung 52 mit der Paßbohrung 53, so daß nach Anordnen eines Fixierstiftes 54 in den Paßbohrungen 50, 51 der Steuernocken 41 und damit der Werkzeughalter 40 mit der Trageinrichtung 3 drehfest festgelegt ist. Diese kann ihrerseits mit der Aufnahmeeinrichtung 2 durch Anordnen eines Fixierstiftes 55 in den Paßbohrungen 52 und 53 drehfest festgelegt werden. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn der freie Endabschnitt des Schutzgasschweißbrenners b am Handhabungsautomaten maßgenau positioniert werden muß. Hierfür werden die Muttern 48 des Schraubenschaftes 47&min; der Klemmeinrichtung 47 und/oder die quer zum Schlitz 43 des Steuernockens 41 verlaufende Schraube gelöst und nach dem Einrichten von Steuernocken 41, Werkzeughalter 40 und Klemmeinrichtung 47 wieder festgezogen; aufgrund dessen ist das zwischen dem Schraubenschaft 47&min; und der Durchgangsbohrung 46 vorgesehene Radialspiel relativ groß.
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Es ist denkbar, dem Winkelhebel 27 oder dem Werkzeughalter 40 zur Wegmessung einen Induktionsschalter zuzuordnen, wodurch die Haltevorrichtung 1 als ein Sicherheitselement bei Montage- oder Fügevorgängen oder dergleichen verwendet werden kann.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 1 ist folgende (Fig. 1, 3 und 4):
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Wenn beim Verschwenken des Schwenkarms a des Handhabungsautomaten der sich an der Haltevorrichtung 1 befindende Werkzeughalter 40, die Klemmeinrichtung 47 oder der von dieser getragenen Schutzgasschweißbrenner b gegen ein starres, also maschinenfestes Hindernis gestoßen wird, können die Teile zusammen um die zweite Achse e in den Pfeilrichtungen g oder g&min; (Fig. 1) und/oder um die Rotationsachse d der Trageinrichtung 3 in den Pfeilrichtungen h oder h&min; (Fig. 3 und 4) verschwenkt werden; in letztgenannten Pfeilrichtungen wird die Trageinrichtung 3 natürlich auch verschwenkt, wenn deren Tragwände 11 und 12 gegen ein starres Hindernis stoßen.
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Beim Verschwenken von Werkzeughalter 40 (wobei dessen schräge Anordnung, in dem spitzen Winkel α sehr vorteilhaft ist), Klemmeinrichtung 47 oder Schutzgasschweißbrenner b in Pfeilrichtung g oder g&min; wird der Steuernocken 41 um die zweite Achse e in Pfeilrichtung k bzw. k&min; verschwenkt, wobei die Flanke 44&min;&min; bzw. 44&min; der firstförmigen Ausnehmung 44 die Auflagerolle 31 beaufschlagt. Hierdurch wird der lange Hebelarm 28 des Winkelhebels 27 gegen die Wirkung der Druckfeder 22 zum Tragflansch 10 hin verschwenkt, so daß die am freien Ende des langen Hebelarms 28 vorgesehene Steuerschräge 34&min; die Kontaktrolle 36&min; des Sicherheitsschalters 36 beaufschlagt und diese in Pfeilrichtung f verschiebt; somit wird der mit der Notunterbrechung des Handhabungsautomaten in Verbindung stehende elektrische Kontakt zum Verschwenken des Schwenkarms a zuverlässig und zwangsgesteuert unterbrochen. Nachdem die Kontaktrolle 36&min; die zwischen der Steuerschräge 34&min; und der Steuerbahn 35 liegende Eckkante passiert hat, liegt sie an der Steuerbahn 35 an.
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Wenn der Werkzeughalter 40, die Klemmeinrichtung 47, der Schutzgasschweißbrenner b oder auch die Tragwände 11 und 12 derart gegen ein starres Hindernis stoßen, daß sie die Trageinrichtung 3 um ihre Rotationsachse d in Pfeilrichtung h oder h&min; verschwenken, so gleitet die sich am kurzen Hebelarm 29 befindende Anlagerolle 32 zwangsgeführt über einen am Übergangsbereich zum Außenmantel der Aufnahmehülse 7 liegenden Vorsprung 8&min; und liegt schließlich federbelastet am Außenmantel an. Hierdurch wird der kurze Hebelarm 29 gegen die Wirkung der Druckfeder 22 radial nach außen und damit der lange Hebelarm 28zum Tragflansch 10 hin verlagert, so daß der Sicherheitsschalter 36 gleichermaßen wie vorstehend geschildert betätigt wird. Dieser wird natürlich vollkommen gleichartig auch dann betätigt, wenn die den Schutzgasschweißbrenner b tragenden Teile oder dieser in den Pfeilrichtungen g, g&min; geschwenkt und gleichzeitig in den Pfeilrichtungen h, h&min; gedreht werden.
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Schließlich wird der Schwenkarm a vom Hindernis weggeführt oder dieses entfernt und sodann der Schutzgasschweißbrenner b manuell in seine Ausgangslage zurückgeführt. Dabei schwenkt der Winkelhebel 27 durch den Druckbolzen 21 federbelastet in seine Ruhelage zurück, wobei die Kontaktrolle 36&min; an der Steuerschulter 34 und die firstförmige Ausnehmung 44 auf der Auflagerolle 31 anliegt, während die Anlagerolle 32 wieder in die halbkreisförmige Ausnehmung 8 eingreift. Somit nimmt der Schutzgasschweißbrenner b exakt und wiederholgenau seine ursprüngliche Raumlage ein. Durch die am Winkelhebel 27 vorgesehene Auflagerolle 31 und Anlagerolle 32 ist der Reibungswiderstand sehr gering, so daß der Sicherheitsschalter 36 sehr leichtgängig betätigt werden kann, wobei auch dessen Auslösekraft in allen Richtungen sehr gering ist und durch Änderung der Vorspannung der Druckfeder 22 eingestellt werden kann.