DE4207114A1 - Tool changing mechanism - with linear drive input transformed into translation and rotation of the output element - Google Patents
Tool changing mechanism - with linear drive input transformed into translation and rotation of the output elementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeug-Wechselvorrichtung, insbesondere für Lichtbogen-Schweißbrennerhälse welche auf einem Rotor zumindest zwei Aufnahmen für die Werk zeuge aufweist und bei der der Rotor auf einer in einem unverdrehbar gehaltenen Führungszylinder motorisch um ihre Längsachse verdrehbaren und zusätzlich mittels eines Linearantriebs in Axialrichtung verschiebbaren Führungs welle angeordnet ist.The invention relates to a tool changing device, especially for arc welding torch necks on a rotor at least two recordings for the work Has witness and in which the rotor on one in one Motor cylinder held non-rotatably their longitudinal axis rotatable and additionally by means of a Linear drive guide movable in the axial direction shaft is arranged.
Werkzeug-Wechselvorrichtungen der vorstehenden Art werden beispielsweise bei automatisch arbeitenden, elektrischen Lichtbogen-Schweißbrennern eingesetzt, um in bestimmten Abständen Brennerhälse automatisch wechseln zu können, da einzelne Teile des Brennerhalses durch den Schweißprozeß verschmutzen und/oder verschleißen. Bei solchen Werkzeug- Wechselvorrichtungen muß der die Brennerhälse aufnehmende Rotor zunächst eine Drehbewegung ausführen, um mit einem außerhalb des Schutzbereiches vom Wartungspersonal in ihn eingesetzten Brennerhals bis unterhalb des Schweißbren ners schwenken zu können. Danach muß der Rotor eine re lativ große Hubbewegung ausführen, um den Brennerhals in eine Brennerhalsaufnahme des Schweißbrenners einzusetzen. Zur Erzeugung dieser beiden Bewegungen haben die bekann ten Wechselvorrichtungen zwei Antriebe, nämlich einen für die Drehbewegung und einen für die Hubbewegung. Diese beiden Antriebe müssen von einer elektronischen Steuerung in der richtigen Reihenfolge nacheinander angesteuert werden. Zum Umsteuern der Bewegungen sind mehrere End schalter notwendig. Durch die beiden separaten Antriebe sind die bisher bekanntgewordenen Werkzeug-Wechselvor richtungen relativ aufwendig und dadurch teuer.Tool changing devices of the above type for example in the case of automatically working, electrical Arc welding torches used to be in certain Intervals to be able to change torch necks automatically because individual parts of the torch neck through the welding process pollute and / or wear. With such tool Exchange devices must be the one receiving the torch necks First perform a rotary movement to turn with a rotor out of the protection area from the maintenance personnel into it inserted torch neck to below the welding torch to be able to pan. Then the rotor must be a right make a relatively large stroke to keep the torch neck in insert a torch neck holder of the welding torch. They have known to generate these two movements ten change devices two drives, namely one for the rotary movement and one for the lifting movement. These Both drives must have an electronic control Controlled one after the other in the correct order will. There are several end positions for reversing the movements switch necessary. Through the two separate drives are the tool changes previously known directions relatively complex and therefore expensive.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Werkzeug- Wechselvorrichtung der eingangs genannten Art so auszu bilden, daß sie möglichst einfach gestaltet ist und zu ihrer Betätigung ein möglichst geringer steuerungstechni scher Aufwand erforderlich wird.The invention is based on the problem of a tool Exchange device of the type mentioned above form that it is as simple as possible and to their actuation, the lowest possible control technology effort is required.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung einer gekoppelten Hub- und Drehbewegung mittels des Linearantriebs eine Kulissenführung in der Mantelfläche der Führungswelle oder des Führungszylinders vorgesehen ist, in welche ein Führungsvorsprung des ge genüberliegenden Bauteiles eingreift.This problem is solved according to the invention in that to generate a coupled lifting and rotating movement by means of the linear drive a link guide in the Shell surface of the guide shaft or the guide cylinder is provided, in which a guide projection of the ge engages opposite component.
Durch diese Gestaltung kann der für die erforderliche Hubbewegung der Führungswelle erforderliche Linearantrieb zugleich dazu benutzt werden, vor dem eigentlichen Hub vorgang, bei dem das Werkzeug in eine Werkzeugaufnahme eingesetzt wird, die erforderliche Schwenkbewegung der Führungswelle und damit auch des Rotors auszuführen. Des halb wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein An trieb eingespart. Da die Kulissenführung die Bewegungs folge der Führungswelle steuert, kann die Steuerung des Linearantriebs sehr einfach ausgebildet sein.Through this design, the necessary for Linear motion required for the guide shaft can also be used before the actual stroke process in which the tool in a tool holder is used, the required pivoting movement of the Execute the guide shaft and thus the rotor. Des half is in the device according to the invention drove saved. Because the backdrop guide the movement follows the guide shaft controls, the control of the Linear drive can be very simple.
Konstruktiv besonders einfach ist die Werkzeug-Wechsel vorrichtung gestaltet, wenn die Kulissenführung in der Mantelfläche der Führungswelle verläuft und der Führungs vorsprung ein radial am Führungszylinder angeordneter Führungsbolzen ist.The tool change is particularly simple in design device designed when the backdrop guide in the The outer surface of the guide shaft runs and the guide projection a radially arranged on the guide cylinder Guide pin.
Um die Reibung zwischen dem Führungsvorsprung und der Wandung der Kulissenführung möglichst klein zu halten, könnte man auf den Führungsvorsprung drehbar einen Ring lagern, was jedoch eine entsprechend breite Kulissenfüh rung erforderte. Besonders schmal kann die Kulissenfüh rung ausgebildet sein, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Führungsbolzen mittels Wälzlager drehbar am Führungszylinder gehalten ist.To the friction between the guide tab and the To keep the wall of the slide guide as small as possible, you could turn a ring on the guide tab store, but what a correspondingly wide backdrop required. The scenery guide can be particularly narrow tion be formed if, according to a further development of the Invention of the guide pin by means of rolling bearings on Guide cylinder is held.
Bei der Gestaltung des Verlaufes der Kulissenführung kann man sich den jeweiligen Erfordernissen der Vorrichtung anpassen, dessen Werkzeug mit der erfindungsgemäßen Werk zeug-Wechselvorrichtung ausgetauscht werden soll. Für den Wechsel von Brennerhälsen eines von einem Roboter geführ ten Lichtbogen-Schweißbrenners hat es sich als vorteil haft erwiesen, wenn die Kulissenführung in sich geschlos sen auf der Mantelfläche der Führungswelle oder des Füh rungszylinders umläuft und aus einer festgelegten Anzahl von längeren, senkrechten Bereichen besteht, welche je weils über einen schräg nach oben verlaufenden Bereich, einem kurzen, senkrechten Bereichen und einem schräg nach unten verlaufenden Bereich miteinander verbunden sind und wenn an den jeweiligen Verzweigungsstellen die Scheitel punkte der einzelnen Bereiche zur Mittellinie der Kulis senführung einheitlich nach einer Seite hin versetzt sind. Bei einer solchen Kulissenführung kommt es durch die Auf- und Abbewegung der Führungswelle jeweils gegen Ende einer Abwärtsbewegung und zu Beginn einer Aufwärtsbewegung der Führungswelle zu einer Drehbewegung dieser Führungswelle. Der Rotor dreht sich deshalb immer dann, wenn er von dem Schneidbrenner entfernt ist und hat deshalb einen langen, geraden Hubweg, um den Brennerhals in die Brennerhalsaufnahme einzuschieben oder ihn dieser zu entnehmen. Durch den Versatz der Scheitelpunkte wird erreicht, daß die Führungswelle sich bei ihrer Hubbewegung zwangsläufig immer nur in eine Richtung drehen kann.When designing the course of the scenery guide can one looks at the respective requirements of the device adjust its tool with the work according to the invention Tool change device to be replaced. For the Change of torch necks one guided by a robot arc welding torch has proven to be an advantage proven imprisoned when the backdrop tour is self-contained sen on the outer surface of the guide shaft or the Füh cylinder and from a fixed number of longer, vertical areas, which each because of a sloping area a short, vertical area and an oblique after bottom area are interconnected and if the vertices at the respective branches points of the individual areas to the center line of the coolies Guide is uniformly offset to one side are. With such a guided tour, it comes through the up and down movement of the guide shaft against each other End of a downward movement and beginning of one Upward movement of the guide shaft to a rotary movement this guide wave. The rotor therefore always turns when it is removed from the cutting torch and has therefore a long, straight stroke around the torch neck or insert it into the torch neck holder refer to. Due to the offset of the vertices achieved that the guide shaft at her Lift movement inevitably only in one direction can turn.
Die Hubbewegung der Führungswelle kann auf beliebige Weise erzeugt werden. Besonders einfach ist es, wenn die Führungswelle um ihre Längsachse drehbar auf einem Quer joch befestigt ist und der Linearantrieb durch zwei Kol ben-Zylinder-Einheiten gebildet ist, deren Kolbenstangen an gegenüberliegenden Seiten der Führungswelle mit dem Querjoch verbunden sind.The stroke movement of the guide shaft can be on any Generated way. It is particularly easy if the Guide shaft rotatable about its longitudinal axis on a cross yoke is attached and the linear drive by two Kol ben-cylinder units is formed, the piston rods on opposite sides of the guide shaft with the Querjoch are connected.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be schrieben. Diese zeigt inThe invention allows numerous embodiments. For there is a further clarification of their basic principle of shown in the drawing and will be below wrote. This shows in
Fig. 1 eine Vorderansicht einer Werkzeug-Wechsel vorrichtung nach der Erfindung, Fig. 1 is a front view of a tool-changing device according to the invention,
Fig. 2 eine geschnitten dargestellte Seitenan sicht der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 2 is a cut view of the device shown Seitenan according to Fig. 1,
Fig. 3 eine Abwicklung einer Kulissenführung der Werkzeug-Wechselvorrichtung. Fig. 3 is a development of a link guide of the tool changing device.
Die Fig. 1 zeigt eine ortsfest zu montierende Tragplatte 1, auf der ein Führungszylinder 2 angebracht ist. Durch diesen Führungszylinder 2 führt axial verschiebbar und verdrehbar eine Führungswelle 3, welche an ihrem unteren Ende einen Rotor 4 trägt, der bei diesem Ausführungsbei spiel als ein einfacher Balken ausgebildet ist, welcher an seinen beiden Enden jeweils eine Aufnahme 5 hat, in die jeweils ein nicht gezeigter Schweißbrennerhals ein gesetzt werden kann. Fig. 1 shows a stationary mounting plate 1 on which a guide cylinder 2 is attached. Through this guide cylinder 2 leads axially displaceable and rotatable, a guide shaft 3 , which carries at its lower end a rotor 4 , which in this embodiment is designed as a simple bar, which has a receptacle 5 at both ends, in each of which welding neck, not shown, can be inserted.
Die Führungswelle 3 ist nahe ihres oberen Endes in einem Lager 6 verdrehbar, jedoch relativ zum Lager unverschieb lich gehalten. Dieses Lager 6 ist fest mit einem Querjoch 7 verbunden, an welchem die Enden zweier Kolbenstangen 8, 9 von Kolben-Zylinder-Einheiten 10, 11 angreifen, die ih rerseits fest mit der Tragplatte 1 verbunden sind. The guide shaft 3 is rotatable near its upper end in a bearing 6 , but is held immovably Lich relative to the bearing. This bearing 6 is fixedly connected to a transverse yoke 7 , on which the ends of two piston rods 8 , 9 of piston-cylinder units 10 , 11 engage, which in turn are firmly connected to the support plate 1 .
Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 läßt erkennen, daß auf der Führungswelle 2 eine Kulissenführung 12 vorgese hen ist, in die ein Führungsvorsprung 13 greift, bei dem es sich um einen mittels Wälzlager 14, 15 drehbar und ra dial ausgerichtet am Führungszylinder 2 gehaltenen Zapfen handelt.The sectional view of FIG. 2 shows that on the guide shaft 2, a link guide 12 is hen vorgese, in which a guide projection 13 engages, which is a rotatably by means of rolling bearings 14 , 15 and ra dial aligned on the guide cylinder 2 held pin .
Wenn das Querjoch 7 durch Druckbeaufschlagung der in Fig. 1 gezeigten Kolben-Zylinder-Einheiten 10, 11 eine Hubbewegung ausführt und deshalb die Führungswelle 3 eine entsprechende Hubbewegung macht, dann führt sie infolge des noch zu beschreibenden Verlaufs der Kulissenführung 12 nahe ihrer tiefsten Stellung zugleich eine Drehbewe gung aus. Deshalb ist in Fig. 2 strichpunktiert darge stellt, daß in unterster Stellung der Rotor 4 gegenüber der in durchgezogenen Linien gezeigten Stellung um 90° verdreht ist.If the transverse yoke 7 executes a lifting movement by pressurizing the piston-cylinder units 10 , 11 shown in FIG. 1 and therefore the guide shaft 3 makes a corresponding lifting movement, then at the same time it leads close to its lowest position due to the course of the guide 12 to be described a rotary motion. Therefore, in Fig. 2 dash-dot Darge provides that in the lowest position, the rotor 4 is rotated by 90 ° relative to the position shown in solid lines.
Es sei nunmehr zunächst angenommen, daß die Aufnahme 5 im Arbeitsbereich eines elektrischen Schweißbrenners über einen auszuwechselnden Schweißbrennerhals greift und au ßerhalb des Arbeitsbereiches in der gegenüberliegenden Aufnahme 5a ein neuer Schweißbrennerhals von Hand einge setzt wurde. Wird nun das Querjoch 7 abwärts bis in seine tiefste Stellung bewegt, dann bewegt sich der Rotor 4 zunächst ohne Drehung abwärts und zieht dabei den aus zu wechselnden Brennerhals vom Schweißbrenner. Gegen Ende des abwärts gerichteten Hubs verdreht sich der Rotor 4 um 90° und gelangt in die strichpunktiert dargestellte Stellung. Steuert man nun die Hubrichtung der Führungs welle 3 um, dann dreht sich der Rotor 4 im gleichen Dreh sinn wiederum um 90°. Hierdurch gelangt der neue Brenner hals unterhalb des Schweißbrenners und der alte Brenner hals aus dem Arbeitsbereich heraus. Durch Fortsetzung des aufwärts gerichteten Hubs wird anschließend der neue Brennerhals in den Schweißbrenner eingeschoben. It is now first assumed that the receptacle 5 in the working area of an electric welding torch engages over a welding torch neck and outside of the working area in the opposite receptacle 5 a a new welding torch neck has been inserted by hand. If the transverse yoke 7 is now moved down to its lowest position, the rotor 4 first moves downward without rotation and thereby pulls the torch neck to be replaced from the welding torch. Towards the end of the downward stroke, the rotor 4 rotates by 90 ° and reaches the position shown in broken lines. If you now control the stroke direction of the guide shaft 3 , then the rotor 4 rotates in the same direction again by 90 °. This will get the new torch neck below the welding torch and the old torch neck out of the work area. By continuing the upward stroke, the new torch neck is then inserted into the welding torch.
Die Fig. 3 läßt erkennen, wie die Kulissenführung 12 den zuvor erläuterten Bewegungsablauf erzeugt. Der Führungs vorsprung 13 befindet sich in der dargestellten Stellung, in der die Führungswelle 3 ihre oberste Position ein nimmt, am unteren Ende eines senkrechten, relativ langen Bereiches 16 der Kulissenführung 12. Bewegt sich die Füh rungswelle 3 abwärts, dann greift nach einem der Länge dieses Bereiches 16 entsprechenden Hub ein schräg nach oben verlaufender Bereich 17 und anschließend ein kurzer, senkrecht nach oben führender Bereich 18 über den Füh rungsvorsprung 13, so daß die Führungswelle 3 zunächst zusätzlich zu ihrer Hubbewegung eine Drehbewegung um bei diesem Ausführungsbeispiel 90° ausführt und sich an schließend noch ein kurzes Stück ohne Drehung abwärts be wegt. Dreht man dann die Hubrichtung um, dann dreht sich die Führungswelle 3 infolge eines schräg nach unten füh renden Bereiches 19 der Kulissenführung 12 im selben Drehsinn wie bei der Aufwärtsbewegung weiter und ver schiebt sich anschließend infolge eines weiteren senk rechten, langen Bereiches 20 ohne Drehung. Dem Bereich 20 schließen sich mit den Bereichen 17, 18, 19 entsprechende Bereiche 17a, 18a, 19a an, wobei ein Teil des Bereiches 19a im rechten und der andere Teil des Bereiches 19a im linken Teil der Fig. 3 gezeigt ist.The Fig. 3 can be seen how the connecting link guide 12 generates the motion sequence previously discussed. The guide projection 13 is in the position shown, in which the guide shaft 3 takes its uppermost position, at the lower end of a vertical, relatively long area 16 of the link guide 12th If the guide shaft 3 moves downwards, then after a stroke corresponding to the length of this area 16 , an obliquely upwardly extending area 17 and then a short, vertically upwardly extending area 18 over the guide projection 13 , so that the guide shaft 3 initially additionally to their stroke movement performs a rotary movement by 90 ° in this embodiment and then moves down a short distance without rotation. If you then turn the stroke direction, then the guide shaft 3 rotates as a result of an obliquely downward leading area 19 of the link guide 12 in the same direction of rotation as in the upward movement and then shifts as a result of another vertical right, long area 20 without rotation. The area 20 is followed by the areas 17 , 18 , 19 corresponding areas 17 a, 18 a, 19 a, with part of the area 19 a shown in the right part and the other part of the area 19 a in the left part of FIG. 3 is.
Um auszuschließen, daß es bei der Hubbewegung der Füh rungswelle 3 zu einer Rückdrehung der Führungswelle 3 kommen kann, sind die Scheitelpunkte 21, 22, 23, 24 der Bereiche 19a, 17; 17, 19; 19, 17a und 17a, 19a gegenüber dem jeweiligen senkrechten Bereich 16, 18, 20, 18a ein heitlich in Fig. 3 gesehen nach links versetzt.To exclude the possibility that it approximately shaft 3 to a reverse rotation during the lifting movement of the guide shaft may Füh 3, the apexes 21, 22, 23, 24 of the regions 19 a, 17; 17 , 19 ; 19 , 17 a and 17 a, 19 a compared to the respective vertical region 16 , 18 , 20 , 18 a a seen in Fig. 3 offset to the left.
BezugszeichenlisteReference list
1 Tragplatte
2 Führungszylinder
3 Führungswelle
4 Rotor
5 Aufnahme
6 Lager
7 Querjoch
8 Kolbenstange
9 Kolbenstange
10 Kolben-Zylinder-Einheit
11 Kolben-Zylinder-Einheit
12 Kulissenführung
13 Führungsvorsprung
14 Wälzlager
15 Wälzlager
16-20 Bereich
21-24 Scheitelpunkt 1 support plate
2 guide cylinders
3 guide shaft
4 rotor
5 recording
6 bearings
7 transverse yoke
8 piston rod
9 piston rod
10 piston-cylinder unit
11 piston-cylinder unit
12 guided tour
13 Leadership
14 rolling bearings
15 rolling bearings
16-20 range
21 - 24 vertex
Claims (5)
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4207114C2 (en) | 2003-10-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8141 | Disposal/no request for examination | ||
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