DE3843519A1 - Werkzeugmagazin fuer industrieroboter mit automatischem werkzeugwechsel - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Werkzeugmagazin nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein bekanntes Werkzeugmagazin dieser Gattung (DE-GM 87 05 711.5) hat ein allen Speicherplätzen gemeinsames ge­ stellfestes Trägersystem, welches zwei im Abstand übereinander ange­ ordnete, fest miteinander verbundende Tragplatten aufweist, die an zwei gegenüberliegenden Längsseiten mit zum Seitenrand hin offenen Schlitzen zur Aufnahme von Werkzeugen bzw. zylindrischen Werkzeug­ schäften versehen sind. Die Werkzeuge haben einen passend zwischen die Tragplatten einführbaren Ringbund zur Sicherung der axialen Lage nach dem Einstecken und werden in den Schlitzen durch ein allen Speicherplätzen gemeinsames Schiebersystem festgehalten, welches in eine die Schlitze übergreifende, die Ringbunde an den Werkzeugen ge­ gen prismatische Anschläge drückende Verriegelungsstellung überführ­ bar ist. Diese Ausführung eines Werkzeugmagazins hat den Vorteil, daß die eingesetzten und durch das Schiebersystem verriegelten Werk­ zeuge solange einwandfrei positioniert festgehalten werden, bis der Werkzeugschaft vom Roboterarm bzw. einem Handhabungsgerät erfaßt und festgehalten wird. Das bekannte Werkzeugmagazin kann jedoch ohne größere Umbauarbeiten und ohne Auswechseln aller wesentlichen Bau­ teile nicht auf andere Werkzeuge oder andere Werkzeugzusammenstel­ lungen umgerüstet werden, wenn die Schäfte der anderen Werkzeuge an­ ders ausgebildet sind. Außerdem wird beim Einsetzen und Entnehmen eines Werkzeugs die Verriegelung für alle anderen gespeicherten Werkzeuge vorübergehend aufgehoben.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ergibt in vorteilhafter Weise einen modularen Aufbau des Werkzeugmagazins, bei welchem jeder Speicherplatz für sich allein verändert bzw. einer bestimmten Werkzeugausführung angepaßt werden kann, ohne daß dabei die baulichen Gegebenheiten an den ande­ ren Speicherplätzen verändert werden müssen. Das Werkzeugmagazin kann daher mit verhältnismäßig geringem Aufwand an unterschiedliche Anwendungsfälle angepaßt bzw. umgerüstet werden. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß durch eine Linear- und/oder Rotationsbewegung des Werkzeugmagazins der jeweils in Frage kommende Speicherplatz in den Arbeitsbereich des Roboters bzw. eines zwischengeschalteten Handhabungsgerätes gebracht wird, oder es kann das Werkzeugmagazin feststehend angeordnet und die das Werkzeug aufnehmende Arbeitsspin­ del programmgesteuert über den jeweiligen Speicherplatz verfahrbar sein.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteil­ hafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.

Die den einzelnen Speicherplätzen zugeordneten Paletten lassen sich leicht ein- und ausbauen bzw. auswechseln, wenn sie im Magazinge­ stell durch federnd auslenkbare Rastmittel festgehalten sind. Zu diesem Zweck können sich die Paletten vorteilhaft je an mindestens drei an ihrem Umfang vorgesehenen Stellen am Magazingestell ab­ stützen, wobei an mindestens einer Stelle die Abstützung über die federnd auslenkbaren Rastmittel erfolgt. Die Paletten können in diesem Fall zunächst in Schräglage an den bzw. die vorzugsweise fe­ sten Abstützpunkte angesetzt und danach um diese als Schwenkpunkt in ihre vorschriftsmäßige Einbaulage gekippt werden, in welcher die an den anderen Abstützpunkten vorgesehenen Rastmittel in die Raststel­ lung gelangen. Das Festhalten der Paletten durch Rastmittel hat auch den weiteren Vorteil, daß im Kolisionsfall zum Schutz der Maschinen und Werkzeuge ein Ausklinken der Paletten ermöglicht wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die in den Paletten vorgesehenen Öffnungen für die eingesetzten Werkzeu­ ge, sowie die die Werkzeuge in den Öffnungen festhaltenden Rastmit­ tel so ausgebildet sind, daß die Werkzeuge sowohl von oben als auch von mindestens einer Seite her in die Öffnungen einführbar sind. Durch diese Maßnahmen lassen sich in manchen Anwendungsfällen die für den Werkzeugwechsel benötigten Wege und Rüstzeiten weiter ver­ kürzen.

Für Werkzeuge mit einem genormten Steilkegelschaft, der mit einer Ringnut in einem Ringbund versehen ist, ergibt sich eine kompakte Ausführung der Paletten und ein sicheres Erfassen der eingesetzten Werkzeuge, wenn die Paletten eine U-förmige Gestalt haben, mit ihren Schenkeln und ihrem Steg die Öffnung für das Werkzeug an drei Seiten begrenzen und an jedem Schenkel ein in die Ringnut des eingesetzten Werkzeugs passend eingreifendes Rastsegment gegen Federkraft radial auslenkbar lagern.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebilde­ ten Speicherplatzes eines Werkzeugmagazins, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Palette des Speicherplatzes nach Fig. 1, die Fig. 3 und 4 in verkleinerter Darstellung Draufsichten auf unterschiedlich aus­ gebildete Magazingestelle, Fig. 5 eine Seitenansicht eines Werk­ zeugmagazins mit drehbarem Magazingestell samt Antrieb und Fig. 6 eine Seitenansicht einer Anordnung mit dreh- und linear verschieb­ barem Magazingestell.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Werkzeugmagazin hat ein Magazingestell 10, welches an den Spei­ cherplätzen mit paarweise gegenüberliegenden Tragarmen 12 (Fig. 3 und 4) versehen ist, die zwischen sich je eine Aufnahme 14 bilden. In die Aufnahmen 14 sind plattenförmige Paletten 16 in der nach­ stehend noch näher beschriebenen Weise lösbar eingesetzt, die als Träger für jeweils ein im Magazin gespeichertes, mit strichpunk­ tierten Linien angedeutes Werkzeug 18 dienen. Das Werkzeug 18 hat beim gewählten Ausführungsbeipiel einen genormten Steilkegelschaft 20, der mit einem Ringbund 22 versehen ist, welcher am Umfang eine durch schräge Flanken 24 begrenzte Ringnut 26 aufweist.

Die Paletten 16 haben eine U-förmige Gestalt und demgemäß zwei Schenkel 28, 30, die über einen Steg 32 miteinander verbunden sind. Die Schenkel 28, 30 und der Steg 32 begrenzen an drei Seiten eine Öffnung 34, in welche das Werkzeug 18 mit seinem Ringbund 22 ein­ führbar ist. Die Einführung kann sowohl von der Seite her in Rich­ tung des Pfeiles A in Fig. 2 als auch von oben her erfolgen, wenn das Werkzeug 18 unterhalb des Ringbundes 22 keine über diesen radial hervorstehende Teile hat.

Zum griffbereiten Festhalten des in die Öffnung 34 einer Palette 16 eingesetzten Werkzeugs dienen zwei sich diametral gegenüberliegende Rastsegmente 36, von denen ein jedes in einem durch Schrauben 38 an einem der Schenkel 28, 30 befestigten Gehäuse 40 gegen die Kraft ei­ ner im Gehäuse 40 untergebrachten Rastfeder radial nach außen ver­ schiebbar gelagert ist. Die Rastsegmente 36 sind bezüglich ihrem Krümmungsradius und ihrer Querschnittsform der Ringnut 26 des Werk­ zeugs 18 angepaßt. Die Flächen an den oberen und unteren Seiten der Rastsegmente 36 sind derart im Winkel zu der Verschiebeachse der Rastsegmente 36 angeordnet, daß diese beim Einsetzen und Heraus­ nehmen des Werkzeugs 18 radial nach außen in das Gehäuse 40 hinein verdrängt werden und danach in die Ringnut 26 einschnappen bzw. nach dem Herausnehmen des Werkzeugs eine entsprechende Ausgangsstellung einnehmen.

Jede Palette 16 wird im Magazingestell 10 durch zwei feststehende Lagerbolzen 42 und zwei federnd auslenkbare Rastbolzen 44 festgehal­ ten. Die feststehenden Lagerbolzen 42 greifen an den Stellen 42 a und 42 b (Fig. 2) am Schenkel 30 der Palette 16 an, während die federnd auslenkbaren Rastbolzen 44 am anderen Schenkel 28 an den Stellen 44 a und 44 b angreifen. Die Lagerbolzen 42 und die Rastbolzen 44 liegen je an einer Stützfläche in der rückwärtigen Stirnseite 46 der Gehäu­ se 40 an. Zum Einsetzen der Palette 16 in die Aufnahme 14 des Ma­ schinengestells 10 wird die Palette zunächst in Schräglage an die feststehenden Lagerbolzen 42 angesetzt und danach in der Richtung des Pfeiles B in Fig. 1 um die Lagerbolzen 42 verschwenkt, bis die Rastbolzen 44 in die Stützflächen am Gehäuse 40 einschnappen.

Die Rastkraft der Rastbolzen 44 ist so bemessen, daß die zum Heraus­ ziehen bzw. -drücken der Palette 16 aus ihrer in Fig. 1 darge­ stellten Einbaulage benötigte Kraft größer ist als die Kraft, die der Roboterarm bzw. ein Handhabungsgerät beim Herausnehmen bzw. Ein­ setzen des Werkzeugs 18 auf die Palette 16 ausüben muß. Im Kolli­ sionsfall ist ein Ausklinken der Palette 16 möglich, wodurch sich ein erhöhter Maschinenschutz ergibt.

Das Werkzeugmagazin kann beispielsweise gemäß Fig. 3 als Reihenma­ gazin mit einem gestreckten Maschinengestell 10 a oder gemäß Fig. 4 als Rundmagazin mit einem runden Magazingestell 10 b ausgeführt sein. In beiden Fällen ist das Magazingestell 10 a bzw. 10 b an jedem Spei­ cherplatz mit zwei Tragarmen 12 versehen, zwischen welche die Palet­ ten 16 in der vorbeschriebenen Weise einsetzbar sind. Das Rundmaga­ zin kann gemäß Fig. 5 mit einem durch einen Antriebsmotor 50 rotie­ rend angetriebenen Maschinengestell 10 b und mit Abfrageschalter 52 versehen sein, die mit eingesetzten Werkzeugen 18 zusammenarbeiten. Das in Fig. 5 dargestellte Werkzeugmagazin kann gemäß Fig. 6 auch auf einem Linearschlitten 54 angeordnet und dadurch zusätzlich von einer Ruheposition in eine Arbeitsposition verfahrbar sein.

Claims (6)

1. Werkzeugmagazin für Industrieroboter mit automatischem Werkzeug­ wechsel, mit an Speicherplätzen vorgesehenen Öffnungen in platten­ förmigen Trägern, in die je ein Werkzeug einsetzbar ist und in denen das eingesetzte Werkzeug durch eine Sperrvorrichtung bis zur Ent­ nahme in einer definierten Lage griffbereit festgehalten ist, da­ durch gekennzeichnet, daß für jeden Speicherplatz eine in ein Maga­ zingestell (10) lösbar eingesetzte, die Öffnung (34) für das Werk­ zeug (18) bzw. einen Werkzeugschaft (20, 22) aufweisende Palette (16) vorgesehen ist, und daß die Sperrvorrichtung federnd auslenk­ bare Rastmittel (36) aufweist, die beim Einsetzen und Entnehmen des Werkzeugs (18) selbsttätig in eine Sperrstellung und eine Freigabe­ stellung gelangen.

2. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Speicherplätzen vorgesehenen Paletten (16) im Magazingestell (10) durch federnd auslenkbare Rastmittel (44) festgehalten sind.

3. Magazin nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Paletten (16) je an mindestens drei an ihrem Umfang vorgesehenen Stellen (42 a, b, 44 a, b) am Magazingestell (10) abstützen, wobei an mindestens einer Stelle die Abstützung über die federnd auslenkbaren Rastmittel (44) erfolgt.

4. Magazin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in den Paletten (16) vorgesehenen Öffnungen (34) für die eingesetzten Werkzeuge (18), sowie die die Werkzeuge (18) in den Öffnungen (34) festhaltenden Rastmittel (36) so ausgebildet sind, daß die Werkzeuge sowohl von oben als auch von mindestens ei­ ner Seite her in die Öffnungen (34) einführbar sind.

5. Magazin nach Anspruch 4, für Werkzeuge, die an ihrem Umfang mit einer Ringnut versehen sind, insbesondere Werkzeuge mit genormtem Steilkegelschaft, dadurch gekennzeichnet, daß die Paletten (16) eine U-förmige Gestalt haben, mit ihren Schenkeln (28, 30) und ihrem Steg (32) die Öffnung (34) für das Werkzeug an drei Seiten begrenzen und an jedem Schenkel (28, 30) ein in die Ringnut (26) des eingesetzten Werkzeugs (18) passend eingreifendes Rastsegment (36) gegen Feder­ kraft radial auslenkbar lagern.

6. Magazin nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastsegemente (36) in auf den Schenkeln (28, 30) der Paletten (16) befestigten Gehäusen (40) verschiebbar gelagert sind, welche auch die Rastfedern der Rastsegmente (36) aufnehmen und an ihren rückwärtigen Stirnseiten (46) mit Rastflächen für am Magazingestell (10) federnd auslenkbar gelagerte Rastbolzen (44) bzw. fest angeord­ nete Lagerelemente (42) versehen sind, welche zum Festhalten der Paletten (16) am Maschinengestell (10) dienen.