DE3443444A1

DE3443444A1 - Werkzeughalter fuer einen industrieroboter

Info

Publication number: DE3443444A1
Application number: DE19843443444
Authority: DE
Inventors: Erik Västeraas Eriksson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1983-12-01
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1985-06-13
Also published as: SE8306630L; SE8306630D0; SE440201B; JPS60135155A; US4610075A

Description

7.11.1984 21 505. P

NACHGEF..JOKT

ASEA AB
S-721 83 Västeras/Schweden

Werkzeughalter für einen Industrieroboter

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für einen Industrieroboter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 .

Ein Werkzeughalter der vorgenannten Art erlaubt es, bei einem Roboter, einen einprogrammierten automatischen Austausch des Wekzeugs vorzunehmen, z.B. mit Rücksicht auf die Abnutzung des Wekzeugs nach Ablauf einer bestimmten Betriebszeit oder zum Austausch des Wekzeugs gegen ein Werkzeug anderer Art bei der Ausführung von zwei aufeinanderfolgenden Bearbeitungsvorgängen. Die Werkzeuge befinden sich in einem Werkzeugmagazin, und der Roboter setzt das eine Wekzeug am Wekzeugmagazin ab und entnimmt diesem ein anderes Werkzeug. Die Werkzeuge sind mit Werkzeugbefestigungsvorrichtung versehen oder verbunden, die einer Einspannvorrichtung am Werkzeughalter angepaßt sind.

Probleme mit solchen Werkzeughaltern und Werkzeugbefestigungsvorrichtungen für austauschbare Werkzeuge ergeben sich einerseits daraus, daß sie ein großes Gewicht haben, welches eine Teil der Tragkapazität des Roboters in Anspruch nehmen, und andererseits aus der Größe dieser Gegenstände, wodurch die Möglichkeiten an eine bestimmte Bearbeitungsstelle räumlich heranzukommen, beeinträchtigt werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter der eingangs genannten Art zu entwickeln, der sich durch einen kompakten, raumsparenden Aufbau auszeichnet und der das Werkzeug mit einer großen Kraft festhält. 5

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Werkzeughalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.

Gemäß der Erfindung wird der Werkzeughalter also mit einem Zylindergehäuse versehen, daß zweckmäßigerweise mit seiner Mantelseite an dem Werkzeugträger des Roboterhandgelenkes angeschlossen wird. Das Zylindergehäuse ist zweckmäßigerweise mit einer durchgehendes Zylinderbohrung versehen, die an den Enden des Zylindergehäuses mit Deckeln verschlossen ist.

In der Zylinderbohrung gleiten zwei Kolben, die durch ein Verbindungsteil fest miteinander verbunden sind. Die Kolben und das Verbindungsteil können eine einzige Einheit bilden. Das Verbindungsteil ist mit einem radialen, axial länglichen Schlitz versehen, der in axialer Richtung zwei Abschnitte von unterschiedlicher Breite aufweist. Der Abschnitt mit der kleineren Breite ist zu beiden Seiten des Schlitzes mit Flächen versehen, die im Verhältnis zu einer Axialebene durch den Kolben schräg verlaufen. Diese Flächen dienen dazu, mit einer Werkzeugbefestigungsvorrichtung des Werkzeugs zusammenzuwirken und bei einer Verschiebung der Kolben in der einen Richtung eine Haltekraft auf das zu der Werkzeugbefestigungsvorrichtung gehörende Werkzeug auszuüben.

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Der Werkzeughalter gemäß der Erfindung ermöglicht die Plazierung des Werkzeugs in einem kleinen Abstand von der Biegeachse des Roboterhandgelenks.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Figur 1 eine Ansicht des äußersten Teils eines Roboterhandgelenks mit einem Werkzeughalter nach der Erfindung und einem von diesem getragenen Werkzeug,

Figur 2 einen axialen Schnitt durch die Mittelebene des Werkzeughalters gemäß Figur 1 ,

Figur 3 einen radialen Schnitt längs der Linie A-A in Figur 2,

Figur 4 eine Ansicht im Sinne von Figur 2 von oben auf einen zu dem Werkzeughalter gehörenden Doppelkolben und die mit diesem zusammenwirkenden Teile der Werkzeugbefestigungsvorrichtung.

In den Figuren bezeichnet 1 den äußersten Teil des Handgelenkes eines Roboters und 2 einen Werkzeugträger, der an dem Handgelenk auf einem drehbaren Wellenzapfen 3 befestigt ist. An dem Werkzeugträger ist ein Werkzeughalter 4 mit nicht dargestellten Bolzen befestigt. Der Werkzeughalter 4 enthält ein Zylindergehäuse 5 mit einer Zylinderbohrung 6, die an ihren Enden mit Deckeln 7 und 8 verschlossen ist. In der Zylinderbohrung 6 gleiten Kolben 10 und 11, die durch ein Zwischenteil 12 miteinander verbunden sind. Die Kolben und das Zwischenteil bestehen aus einem Stück, und das Zwischenteil ist durch Herausarbeitung von Material zwischen den Kolben hergestellt- In dem Zwischenteil ist ein sich in seiner Längsrichtung axial und in seiner Tiefe radial

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erstreckender Schlitz 13 vorhanden, der zwei Breiten hat. Der Teil 13a hat eine größere Breite als der Teil 13b. Die Flächen 14 an den Seiten des Teils 13b verlaufen schräg zu einer Axialebene durch die Kolben. Die Räume 15 und 16 zwischen dem Deckel 8 und dem Kolben 10 und zwischen dem Deckel 9 und dem Kolben 11 stehen über die Leitungen 17 bzw. 18 und nicht dargestellte Betätigungsventile mit einer nicht dargestellten Treibmittelquelle, normalerweise einer Druckluftquelle, in Verbindung. Durch die Einleitung von Treibmittel in einen der Räume 15 oder 16 werden die Kolben 10 und 11 in der gewünschten Richtung verschoben.

Der Werkzeughalter 4 ist für leicht austauschbare Werkzeuge vorgesehen. In den Figuren wird schematisch ein druckluftangetriebenes Werzeug 20 mit einer rotierenden Feile 21, beispielsweise zur Entgratung eines Werkstücks, dargestellt. Das Werkzeug 20 wird durch eine dem Werkzeughalter 4 angepaßte Werkzeugbefestigungsvorrichtung 22 getragen. Diese enthält einen Zentriering 23, der in eine Zentriervertiefung 2 4 in dem Zylindergehäuse 5 eingreift, und einem Justierzapfen 25, der mit einem Justierloch 26 zur Fixierung des Werkzeuges 20 in der richtigen Winkellage im Verhältnis zu dem Werkzeughalter 4 zusammenwirkt. Ferner gehört zur Werkzeugbefestigungsvorrichtung 22 ein Zapfen 27, der zweckmäßi-5 gerweise einen rechteckigen Querschnitt hat und der an seinem äußeren Ende mit einem querverlaufenden Stift 28 versehen ist, dessen Länge größer als die Breite des Schlitzteiles 13b ist. Alternativ kann der Zapfen an seinem Ende mit einem verbreiterten Teil ausgeführt sein, dessen Breite größer als die des Schlitzteils 13b ist. Der Stift 28 kommt in kraftübertragenden Kontakt mit den auf beiden Seiten des Stützteiles 13b vorhandenen schrägen Flächen 14, wenn der Raum 16 unter Druck gesetzt und der Kolben 11 dadurch im Sinne der Figuren 2 und 4 nach links verschoben wird. Durch die Neigung der Flächen 14 im Verhältnis zur Waagerechten in Figur 2 erhält man eine Keilwirkung, so daß

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die Werkzeugbefestigungsvorrichtung 22 mit großer Kraft gegen das Zylindergehäuse 5 gezogen wird.

Bei einem einprogrammierten Austausch des Werkzeuges, zum Beispiel mit Rücksicht auf den Verschleiß des Werzeuges oder zur Durchführung zweier Arbeitsvorgänge, die verschiedene Werkzeuge erfordern, fährt der Roboter das benutzte Werkzeug zu einem Werkzeugmagazin, um es dort abzusetzen. Zu diesem Zweck wird der Zylinderraum 16 entleert und der Zylinderraum 15 unter Druck gesetzt, so daß der Kolben von links nach rechts verschoben wird und die Werkzeugbefestigungsvorrichtung 22 gelöst wird. Der Zapfen 27 mit dem Stift 28 kann nun durch den breiteren Teil 13a des Schlitzes 13 herausgezogen werden. Der Roboter holt dann ein neues Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin. Sobald der Roboter den Werkzeughalter in der richtigen Lage relativ zur Werkzeugbefestigungsvorrichtung des neuen Werkzeugs gebracht hat, wobei der Zapfen 2 7 in den breiteren Teil 13a des Schlitzes 13 hineinragt, wird der Zylinderraum 1 5 geleert und der Raum 1 6 wieder unter Druck gesetzt, wobei das Wekzeug fixiert und im Werkzeughalter arretiert wird.

In dem Werkzeughalter 4 sind Anordnungen zum automatischen Anschluß der Werkzeugbefestigungsvorrichtung 2 2 und des Wekzeuges 20 an eine Druckluftquelle vorhanden. An das Zylindergehäuse 5 ist eine Leitung 30 für Druckluft angeschlossen. In dem Zylindergehäuse ist ein Kanal 31 vorhanden, der an der Kontaktfläche zwischen dem Gehäuse 5 und der Werkzeugbefestigungsvorrichtung 22 mündet, und zwar direkt 0 vor einem Kanal 32, der mit dem Werkzeug 20 in Verbindung steht. In dem Zylindergehäuse 5 ist um die Mündung des Kanals 31 herum ein Dichtungsring 3 3 angeordnet. Alternativ kann der Dichtungsring an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung 2 2 befestigt sein. Abhängig von der Art des Wekzeuges können mehrere Anschlüsse zur Übertragung von Druckluft zum Werkzeug notwendig sein. Vorzugsweise wird der Werkzeug-

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INACHecr

halter mit zwei oder vier Anschlüssen versehen, von denen einer oder mehrere benutzt werden.

Durch Anordnung einer Druckfeder im Zylinderraum 16, die den 5 Kolben 11 beaufschlagt, kann die Arretierwirkung bei einem Energieausfall aufrechterhalten werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Werkzeughalters erhöht wird.

Claims

. .. 7-31-.1984 ": " '■ .21 3:Q5 P Patentansprüche | NACHGSREICHT

1. Werkzeughalter für einen Industrieroboter, der auf dem Werkzeugträger (2) des Roboters anbringbar ist und der mit der an einem Arbeitswerkzeug (20) vorhandenen Werkzeugbefe^stigungsvorrichtung (22) zusammenwirkt, dadurch

5gekennze ichnet, daß der Werkzeughalter (4) ein Zylindergehäuse (5) enthält, in welchem zwei über ein Verbindungsteil (12) miteinander verbundene Kolben (10, 11) gleiten, daß das Verbindungsteil (12) einen sich axial erstreckenden und durch das Verbindungsteil hindurchgehenden Schlitz (13) aufweist, welcher Schlitz in axialer Richtung zwei unterschiedlich breite Teile (13a, 13b) hat, daß der Abschnitt des Verbindungsteils mit dem schmaleren Schlitzteil (13b) Flächen (14) aufweist, die im Verhältnis zu einer Axialebene durch die Kolben (10, 11) schräg verlaufen und die mit der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (22) zusammenwirken.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichnet, daß die beiden Kolben (10, 11) und das Verbindungsteil (12) aus einem Stück hergestellt sind.

3. Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (12) eine Ausfräsung aufweist, die an dem schmaleren Teil (13b) des Schlitzes (13) die im Verhältnis zu der Axialebene der Kolben (10, 11) schrägen Flächen (14) auf jeder Seite des Schlitzes (13) bildet.

4. Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindergehäuse mit Anordnung (31, 32, 33) versehen ist zur Übertragung von Betätigungsluft zu einem mit dem Halter (22) verbundenen Werkzeug (20).

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5. Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Flächen (14) Anlageflächen für einen Stift (28) oder ein verbreitertes Teil an einem zu einer Werkzeugbefestigungsvorrichtung gehörenden Zapfen (27) bildet, der sich durch den Schlitz des Zwischenteils (12) hindurch erstreckt.