DE3605590A1 - Vorrichtung zur kupplung eines montagewerkzeuges, wie greifer oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kupplung eines Montagewerkzeuges, wie Greifer oder dergleichen, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorichtung hinsichtlich der Einsatzbereitschaft des Montagewerkzeuges sowie seiner arbeitsgerechten Zuordnung optimal auszubilden, die bei zugleich einfacher, gebrauchsstabiler Ausgestaltung sowie kompakter, gedrungener Bauform.

Gelöst ist diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung.

Die Unteransprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Zufolge solcher Ausgestaltung ist eine gattungsgemäße Vorrichtung von erhöhtem Gebrauchswert erzielt: Der Vorzug liegt vor allem in der Bereithaltung mehrerer Montagewerkzeuge an zentraler Stelle des Roboterarmendes. Der Wechsel des Montagewerkzeugs kann im Zuge der programmierten Eigensteuerung umgehend, d. h. ohne Rückgriff in ein Magazin erfolgen. Zufolge des rotationssymmetrischen Aufbaues des Revolverkopfes entstehen nur Bruchteile von Sekunden an Leerzeiten. Die Kupplung mit dem Roboterarm läßt sich schnell, sicher sowie stabil realisieren. Hierzu weist der Revolverkopf-Träger eine Einstecköffnung für das Roboterarmende auf. Auch die räumliche Aufteilung ist optimal zufolge spitzwinklig zur Einstecköffnungsachse liegender Revolverkopf- Drehachse. In letzterer erstreckt sich der die Revolverbewegung bewirkende Einstellmotor. Die jeweilige Winkelstellung ist durch eine Revolverkopf- Verriegelungseinrichtung definiert. Ein vor allem belastungs- sowie hebelgünstige Zuordnung der Montagewerkzeuge ist weiter dadurch erreicht, daß jeweils die in Arbeitsposition gebrachte Montagewerkzeug- Aufnahme in koaxialer Stellung zur Einstecköffnungsachse liegt. Im Zuge der Revolverkopfbewegung treten in dieser Weise auch die anderen Montagewerkzeug- Aufnahmen in die entsprechend achsenkongruente Stellung. Die entsprechend günstige Konstellation der relativ zueinander drehbaren revolverkopfbildenden Teile läßt eine recht gedrungene Bauform erzielen; dementsprechend wird auch ein geringes Eigengewicht der Vorrichtung erzielt. In diesem Zusammenhang liegt eine günstige Ausgestaltung dadurch vor, daß sich die Verlängerungen der Einstecköffnungsachse, der Revolverkopf-Drehachse und sämtlicher Montagewerkzeug-Aufnahmeachsen in einem Punkt schneiden. Dieser Schnittpunkt liegt zweckmäßig im Revolverkopf- Zentrum. Der Hinterkopfpunkt bleibt so klar gegliedert den Antriebs- und Tragelementen vorbehalten, während auf das "Gesicht" die räumlich günstigst einander benachbarten Aufnahmen entfallen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist weiter durch eine Rutschkupplung vor der Stirnfläche des Revolverkopfes gegeben. Dies vermeidet überhöhte Beanspruchungen. Überdies erweist es sich als vorteilhaft, daß im Bereich der Drehfuge zwischen Revolverkopf-Träger und Revolverkopf eine die Revolverkopf-Stellung abfragende Kodierscheibe angeordnet ist. Das ganze wirkt mit einem Programm-Computer zusammen. Konkret ist die Revolverkopf-Verriegelungseinrichtung von einem druckmittelgesteuerten Stößel gebildet, welcher, im Revolverkopf-Träger sitzend, über die Drehfuge tretend in die Kodierscheibe eintritt. Letztere weist entsprechende Eingriffsvertiefungen auf. Das Ablesen der Kodierscheibe geschieht mittels Näherungsinitiatoren, welche mit Eisenkernen zusammenwirken und die angesteuerte Stellung in Form einer Rückmeldung an eine Überwachungsstelle leiten. Weiter erweist es sich als vorteilhaft, daß die Revolverkopf- Drehachse eine 45°-Stellung zur Einstecköffnungsachse einnimmt. Dies ermöglicht eine räumlich gute Aufteilung der antreibenden und haltenden Mittel im relativ kleinen Träger. Das Arbeitsmedium, bspw. Druckluft, wird über eine zentrale Druckmittelzufuhr im Bereich der Einstecköffnung zugebracht. Dadurch kommen freiliegende Versorgungsleitungen in Fortfall. Der Greifer- oder Werkzeugantrieb erfolgt durch mindestens zwei im Revolverkopf-Träger vorgesehene, spitzwinklig und symmetrisch zur Einstecköffnungsachse sowie revolverkopfseitig konvergierend liegende druckmittelbetätigbare Stößel, deren drehfugenseitige Aufnahmeöffnungen in jeder Drehstellung des Revolverkopfes koaxial fluchtend liegen zu einem Einfahrraum des Revolverkopfes, welcher Einfahrraum in Verbindung steht mit den als Einsteckhöhlungen ausgebildeten Montagewerkzeug-Aufnahmen. Schließlich bringt die Erfindung noch in Vorschlag, daß der Schnittpunkt der konvergierenden Stößel auf der Verlängerung der Einstecköffnungsachse liegt. Dies bringt gleichberechtigte Antriebs- bzw. Betätigungsverhältnisse für alle in diesen Schnittpunkt gesteuerten Montagewerkzeuge, da die Revolver- Drehachse den Einfahrraum zentral kreuzt. Der Schnittpunkt liegt unterhalb der Revolverkopf-Drehachse. Die gedachte Flächenebene der Stößelachsen schneidet also diese Drehachse.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Revolverkopf in weitestgehend schematisierter Wiedergabe, am Ende eines Roboterarmes sitzend,

Fig. 2 den Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 die Ansicht in Pfeilrichtung A in Fig. 2.

Die am Ende 1 eines mehrere Gelenke aufweisenden Roboterarmes sitzende Vorrichtung besitzt einen Revolverkopf-Träger 2 mit darauf drehbar gelagertem Revolverkopf 3.

Zur Befestigung des besagten Endes 1 weist der Revolverkopf-Träger 2 im Bereich eines ihm angeformten, mehrkäntigen Stutzens 4 eine zylindrische Einstecköffnung 5 auf. Zufolge eines auf einer Teillänge der Einstecköffnung 5 berücksichtigten Längsschlitzes 6 ist eine Art Schelle realisiert. Im Längsschlitzbereich setzen parallel verlaufende, im wesentlichen radial nach auswärts gerichtete Backen 7 an, die mittels einer sie quer durchsetzenden Schraube 8 unter Reduzierung der Öffnungsweite gegeneinander verspannbar sind. Die Einstecköffnung ist als Sackbohrung realisiert.

Der Revolverkopf-Träger 2 ist überdies zentral gehöhlt bzw. durchbrochen. Die entsprechende zylindrische Ausdrehung 9 nimmt einen Einstellmotor 10 auf. Es kann sich hier um einen Elektrogetriebemotor handeln. Letzterer steckt in einer Büchse 11, welche, nicht ganz bis zum Boden der Ausdrehung 9 reichend, am entgegengesetzten Ende einen Ringflansch 12 ausbildet. Diesen durchsetzende Halteschrauben 13 legen die Büchse 11 am Revolverkopf-Träger 2 fest.

Die in Richtung des Revolverkopfes 3 weisende Abtriebswelle 14 des Einstellmotors 10 durchsetzt eine zentrale Öffnung im Boden der topfförmigen Büchse 11. Die Abtriebswelle 14 ist lösbar mit einer Zwischenwelle 15 verbunden. Letztere steht über ein Gelenk 16 mit der koaxial anschließenden Welle 17 einer Rutschkupplung 18 in Verbindung. Die Rutschkupplung 18 erstreckt sich vor der planen Stirnfläche 3′ des Revolverkopfes 3 und ragt mit einem Endabschnitt in eine konzentrische Ausnehmung 19 des Revolverkopfes 3. Die Rutschkupplung 18 ist mittels der Handhabe 20 auf die gewünschte Bremswirkung einstellbar.

Sinn und Zweck des Einstellmotors 10 ist es, den eine Anzahl von Aufnahmen 21 für nicht dargestellte Montagewerkzeuge etc. aufweisenden Revolverkopf 3 in die jeweilige Arbeitsposition zu drehen. Die jeweilige betriebsgerechte Arbeitsstellung ist sodann anschlagdefiniert.

Um bei möglichst hoher Anzahl an Montagewerkzeug-Aufnahmen 21 trotzdem eine räumlich günstige Arbeitsposition zu erhalten, erstreckt sich die Einstecköffnungsachse x-x im spitzen Winkel Alpha von 45° zur Revolverkopf- Drehachse y-y.

Die Montagewerkzeug-Aufnahmen 21 liegen, rotationsmäßig betrachtet, in gleichem Winkelabstand zueinander. Es sind insgesamt sechs solcher Aufnahmen 21 am Revolverkopf 3 realisiert. Letztere gehen von Facettenflächen 22 entsprechender Anzahl des Revolverkopfes 3 aus. Deutlich wird die besagte Facettierung aus Fig. 1.

Wie Fig. 2 entnehmbar, erstrecken sich die trägerseitigen Verlängerungen der Montagewerkzeug-Aufnahmenachsen z-z ebenfalls spitzwinklig zur Revolverkopf-Drehachse y-y. Auch hier liegt ein Winkel beta von 45° zugrunde. Insgesamt ergibt sich so eine Achsenkonstellation dahingehend, daß sich die Verlängerung der Einstecköffnungsachse x-x, die Verlängerung der Revolverkopf-Drehachse y-y und die Verlängerungen der Montagewerkzeug-Aufnahmeachsen z-z sämtlich in einem gemeinsamen Punkt P schneiden. Dieser Punkt liegt praktisch im Zentrum des Roboterkopfes.

Hieraus ergibt sich, daß jeweils eine der sechs Montagewerkzeug-Aufnahmen 21 in koaxialer Stellung zur Einstecköffnungsachse x-x, d. h. deren Verlängerung, liegt.

Bestimmt ist die betriebsgerechte Arbeitsposition durch das Montagewerkzeug oder dergleichen betätigende Stößel 24, 25. Letztere sind druckmittelbetätigt. Sie durchsetzen den Revolverkopf-Träger 2 und nehmen einen spitzwinkligen, in Richtung des Revolverkopfes 3 konvergierenden Verlauf. Im Winkelinnenraum liegt der die Einstellöffnung 5 formende Abschnitt des Trägers 2. In Scheitelnähe kreuzen Abtriebs- und Zwischenwelle 14, 15. Die auch hier gewählte spitzwinklige Lage zur Einstecköffnungsachse x-x ergibt sich aus Fig. 3. Die Winkelebene bzw. Neigungslage fällt dagegen mit dem Winkel Alpha zusammen. Ebenenmäßig den Punkt P schneidend, liegt der Schnittpunkt P′ der konvergierenden Stößel 24, 25 auf der Verlängerung der Einstecköffnungsachse x-x, aber räumlich deutlich unterhalb der in Fig. 2 horizontal verlaufenden Revolverkopf- Drehachse y-y.

In diesen Wirkungsbereich des Schnittpunktes P′ reicht auch der Rücken der nicht näher dargestellten Montagewerkzeuge. Unter Berücksichtigung der Lage der frei aus dem Revolverkopf-Träger 2 vorstehenden Köpfe der in je einer Aufnahmeöffnung des Trägers 2 geführten Stößel 24, 25 ist das Zentrum des Revolverkopfes 3 relativ großräumig ausgedreht, so daß ein die Drehbewegung des Revolverkopfes 3 nicht störender Einfahrraum 26 vorliegt. Der Einfahrraum 26 steht mit den als zylindrische Einsteckhöhlungen für die Montagewerkzeuge ausgebildeten Aufnahmen 21 in Verbindung. Zur Festlegung des darin eingesteckten Montagewerkzeug- Fußes dienen radial ausgerichtete Madenschrauben 21′.

Rückwärtig des Einfahrraumes 26 erstreckt sich eine zentrale, zylindrische Lagerhöhlung 27. In letztere ragt vom freien Ende her ein ebenfalls zylindrischer Stutzen 28 des Revolverkopf-Trägers 2. Dazwischen liegen, paarig angeordnet, Kugellagerringe 29, welche beiderends von Halteringen 30, 31 lagesichernd übergriffen sind. Der vom revolverkopfseitigen Ende her zugeordnete Ring erhält seine Fixierung über in den Träger 2 eingedrehte Halteschrauben 32. Der andere, externe Haltering 31 ist als Schraubring realisiert. Er findet sein Gegengewinde auf einem die Kugellagerringe 29 peripher axial übergreifenden Kragen 33 des Revolverkopfes 3.

Auf den Kragen 33 ist eine Kodierscheibe 34 aufgesteckt und durch nicht näher dargestellte Mittel befestigt. Die Kodierscheibe 34 reicht bis zum Umfangsrand des Revolverkopfes 3. Sie erstreckt sich im Bereich der Drehfuge zwische Revolverkopf-Träger 2 und dem Revolverkopf 3. Die Kodierscheibe tastet die jeweilige Drehposition des Revolverkopfes ab. Sie wirkt dazu mit einem Näherungsinitiator 35 zusammen, welcher über eine Leitung 36 mit der zentralen Steuerstelle verbunden ist.

Die Kodierscheibe 34 wirkt überdies mit einer Revolverkopf-Verriegelungseinrichtung 37 zusammen. Bestandteil derselben ist ein Riegelbolzen 38. Dieser sitzt federbelastet in einer Riegelausnehmung 39. Jeder der sechs auf einem mehrseitigen Pyramidenstumpf verteilt angeordneten Aufnahmen 21 ist eine solche Riegelausnehmung 39 zugeordnet. Der stößelartige Riegelbolzen 39 setzt sich auf der dem Revolverkopf 3 abgewandten Seite in einen Steuerkolben 40 fort. Im Anschluß daran befindet sich auf dem freien Kolbenschaft eine Schraubengang-Druckfeder 41, die am freien Ende ihre trägerseitige Abstützung findet. Durch Einbringen eines das revolverkopfseitige Ende des Steuerkolbens 40 beaufschlagende Druckmittel wird die Entriegelung bewirkt und anschließend über den Einstellmotor 10 das nächste Werkzeug in die ausgewählte, betriebsbereite Stellung gefahren, d. h. in die koaxiale Stellung zur Einstecköffnungsachse x-x.

Die Steuerung der beiden Stößel 24, 25 geschieht ebenfalls druckmittelveranlaßt. Die Stößel bilden dazu an nach auswärts führenden Schaftenden ebenfalls Steuerkolben 42 aus. Dort geschieht die Beaufschlagung durch das Drukmittel aber von der dem Revolverkopf 3 abgewandten Seite her, während hier die Schraubengang-Druckfedern 43 die Rückführung in die zurückgezogene Grundstellung bewirken.

Hinter den Kolben 42 sitzen Druckluftanschlüsse 44, die über einen nicht näher dargestellten Ringanschluß gesteuert gespeist werden. Die Druckmittelzufuhr geschieht zentral, und zwar im Bereich der Einstecköffnung 5. Hier nimmt die vom Boden dieser Einstecköffnung 5 ausgehende, zu einem Hauptanschluß 45 führende Leitung 46 ihren Anfang. Der Arm selbst enthält intern die hier nicht näher dargestellte Versorgungsleitung.

Das der Revolverkopf-Verriegelungseinrichtung 37 zugedachte Anschlußstück ist mit 46 bezeichnet und sitzt an einer dieses mit dem Träger 2 verbindenden Konsole 47. Sämtliche Druckluftventile besitzen Stecker 48 für Steuerungs-Elektrozuleitungen.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Kupplung eines Montagewerkzeuges, wie Greifer oder dergleichen, an dem Ende eines Roboterarms, gekennzeichnet durch einen eine Einstecköffnung (5) für das Roboterarmende (1) besitzenden Revolverkopf-Träger (2) mit spitzwinklig (Winkel Alpha) zur Einstecköffnungsachse (x-x) liegender, mit einem Einstellmotor (10) gekuppelter Revolverkopf-Drehachse (y-y) und einer Revolverkopf-Verriegelungseinrichtung (37) derart, daß jeweils eine von mehreren Montagewerkzeug- Aufnahmen (21) in koaxialer Stellung zur Einstecköffnungsachse (x-x) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verlängerung der Einstecköffnungsachse (x-x), die Verlängerung der Revolverkopf-Drehachse (y-y) und die sämtlicher Montagewerkzeug- Aufnahmeachsen (z-z) in einem Punkt (P) schneiden.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rutschkupplung (18) vor der Stirnfläche (3′) des Revolverkopfes (3).

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Drehfuge zwischen Revolverkopf- Träger (2) und Revolverkopf (3) eine die Revolverkopf-Stellung abfragende Kodierscheibe (34) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Revolverkopf-Verriegelungseinrichtung (37) von einem druckmittelgesteuerten Stößel (38) gebildet ist, welcher, im Revolverkopf-Träger (2) sitzend, über die Drehfuge tretend in die Kodierscheibe (34) eintritt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine 45°-Stellung der Revolverkopf-Drehachse (y-y) zur Einstecköffnungsachse (x-x).

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zentrale Druckmittelzufuhr im Bereich der Einstecköffnung (5).

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei im Revolverkopf-Träger (2) vorgesehene, spitzwinklig und symmetrisch zur Einstecköffnungsachse (x-x) sowie revolverkopfseitig konvergierend verlaufende, druckmittelbetätigbare Stößel (24, 25), deren drehfugenseitige Aufnahmeöffnungen in jeder Drehstellung des Revolverkopfes (3) koaxial fluchtend liegen zu einem Einfahrraum (26) des Revolverkopfes (3), welcher Einfahrraum (26) in Verbindung steht mit den als Einsteckhöhlungen ausgebildeten Montagewerkzeug- Aufnahmen (21).

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt (P′) der konvergierenden Stößel (25, 26) auf der Verlängerung der Einstecköffnungsachse (x-x) liegt.