DE602004002835T2

DE602004002835T2 - Vorrichtung zur automatischen Aufnahme / Rückgabe eines Werkzeugs von einem / in einen Werkzeugstapel

Info

Publication number: DE602004002835T2
Application number: DE602004002835T
Authority: DE
Inventors: Pierre Navar
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: EP1541276B1; UA82321C2; JP2005186266A; ES2274401T3; RU2004136272A; FR2863519A1; DE602004002835D1; CA2489635C; EP1541276A1; US20050119096A1; US7081076B2; CA2489635A1; FR2863519B1; RU2342244C2; JP4195437B2

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Montieren und Demontieren von Werkzeugen an einem Automaten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe beispielsweise FR-2 823 142-A).
Werkzeuge, die an einem Roboterarm montiert sind, müssen regelmäßig ausgetauscht werden, wenn die Art des verwendeten Werkzeugs oder dessen Eigenschaften gewechselt werden sollen oder ganz einfach um ein verschlissenes Werkzeug durch ein neues zu ersetzen.
Bei der Art von Werkzeugen, die diese Erfindung betrifft, handelt es sich um solche mit axial verlaufender Öffnung zum Montieren auf einer Drehantriebswelle, und insbesondere um Bürsten und Schleifkörper.
In der heutigen Technik werden die unterschiedlichen Bezugswerkzeuge auf Gleitschienen gelagert, die. an ihrem unteren Ende mit einem V-Stück enden, um ein Werkzeug in einer geeigneten Position für das automatische Montieren an einem Roboterarm zu zentrieren. Am unteren Ende der Gleitschiene sind Sensoren angebracht, um die Position der Montageöffnung des Werkzeugs zu bestimmen.
Außerdem wird für jedes Bezugswerkzeug ein Platz zum Ablegen eines teilweise verschlissenen Werkzeugs und zum erneuten Aufnehmen dieses Werkzeugs vorgesehen, wobei dieser Platz ebenfalls mit Sensoren ausgerüstet ist, die Informationen über das Vorhandensein eines teilweise verschlissenen Werkzeugs und über seine Position liefern.
Diese bekannte Technik hat einige Nachteile:

– die Gleitschienen, die um 45° geneigt sind, sind ziemlich lang, um jeweils etwa zehn Werkzeuge halten zu können, und nehmen mit den entsprechenden Ablageplätzen zusammen viel Platz um den Automaten herum ein;
– die Anzahl der für jedes Bezugswerkzeug verwendeten Sensoren beträgt fünf oder sechs, was bei zehn verschiedenen Bezugswerkzeugen insgesamt etwa fünfzig bis sechzig Sensoren ausmacht. Da jeder Sensor mit einem Eingang des Automaten verbunden ist, muss dieser mit einer Eingang-/Ausgang-Erweiterungssteckkarte ausgerüstet werden, was ziemlich kostenaufwändig ist (üblicherweise zwei Tausend Euro);
– wenn es sich bei den Werkzeugen um Bürsten handelt, können diese je nach ihrer Weichheit mehr oder weniger verformt werden, und ihre Anlage an dem V-Stück der Gleitschiene reicht nicht immer aus, um sie präzise für ihre automatische Montage an einem Roboterarm zu positionieren. In diesem Fall misslingt der Vorgang des automatischen Montierens, und ein Bediener muss eingreifen.

Man hat so durch eine Analyse der Betriebszeit des Automaten festgestellt, dass die Wartezeit bei einem Werkzeugwechsel gleich oder größer ist als die Laufzeit, die bei einer Schleifbürste etwa sechs Minuten beträgt, so dass der Bediener ein Bearbeitungsprogramm an dem Automaten starten muss und dann erneut zu seinem Arbeitsplatz zurückkommen und Eingriffe von Hand vornehmen muss.
Eine der Aufgaben dieser Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen.
Dazu wird mit ihr eine Vorrichtung zum automatischen Montieren und Demontieren von Werkzeugen an einem Automaten vorgeschlagen, die Mittel zum Lagern einer Anzahl identischer Werkzeuge und Mittel zum Zentrieren eines Werkzeugs in einer Position zur automatischen Montage an dem Automaten umfasst, wobei jedes Werkzeug eine axial verlaufende Öffnung zum Montieren auf einer an dem Automaten vorgesehenen Werkzeugdrehantriebswelle enthält, wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel zum Lagern eine Ablagefläche für einen Stapel Werkzeuge sowie Mittel zum Zentrieren des Stapels Werkzeuge umfassen, welche von einer zylinderförmigen Stange gebildet werden, die axial bewegbar ist und sich in den axial verlaufenden Öffnungen der Werkzeuge des Stapels in Eingriff befindet, wobei diese Ablagefläche eine Durchgangsöffnung für die oben genannte Antriebswelle enthält, die sich auf der Achse des Stapels Werkzeuge befindet und durch einen Schlitz mit einem Rand der Ablagefläche verbunden ist, so dass die Werkzeugdrehantriebswelle in der Öffnung der Ablagefläche und in der axial verlaufenden Öffnung des untersten Werkzeugs des Stapels in Eingriff gebracht werden kann, wobei die zylinderförmige Zentrierstange zurückgeschoben wird, und dann in diesem Schlitz quer verschoben werden kann, um dieses Werkzeug aus den Mitteln zum Lagern herauszuziehen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die gestapelten Werkzeuge mittels der in ihren axial verlaufenden Öffnungen in Eingriff befindlichen Stange mit Präzision auf der Ablagefläche zentriert, und zwar unabhängig von möglicherweise bestehenden Verformungen dieser Werkzeuge auf Grund ihrer Weichheit (im Falle der Bürsten). Durch dieses Zentrieren wird die Gefahr eines Scheiterns der automatischen Montage an dem Automaten beseitigt. Außerdem beansprucht die Vorrichtung durch das Lagern der Werkzeuge in senkrechten Stapeln viel weniger Raum um den Automaten herum.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Ablagefläche der Werkzeuge in Stapelrichtung der Werkzeuge gleitend angebracht und ist mit einem Sensor zur Messung ihres Verschiebens sowie mit einer zweiten Ablagefläche für Werkzeuge verbunden, welche sich unter der ersten befindet und im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie diese hat. Die Beweglichkeit der ersten Ablagefläche ermöglicht es einerseits, das Vorhandensein eines Werkzeugs auf der Antriebswelle zu überprüfen, und andererseits, das Vorhandensein von Werkzeugen in den Lagermitteln zu überprüfen, und schließlich einen Raum zur Aufnahme eines teilweise verschlissenen Werkzeugs zwischen der ersten und der zweiten Ablagefläche zu bilden, wobei es der Sensor auch ermöglicht, das Vorhandensein eines teilweise verschlissenen Werkzeugs in diesem Aufnahmeraum zu überprüfen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung genügt ein einziger Sensor, der dazu bestimmt ist, die Verschiebungen der ersten Ablagefläche zu messen, um den Automaten über die korrekte Montage eines Werkzeugs auf der Drehantriebswelle, über das Vorhandensein von neuen Werkzeugen in den Lagermitteln und über das Vorhandensein eines teilweise verschlissenen Werkzeugs zwischen den beiden Werkzeugablageflächen zu informieren.
Wenn zehn erfindungsgemäße Vorrichtungen um den Automaten herum angeordnet sind, können die entsprechenden zehn Sensoren mit dem Automaten verbunden werden, ohne dass dieser mit einer Eingang-/Ausgang-Erweiterungssteckkarte ausgerüstet werden müsste. Dies erbringt einen bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Montieren und Demontieren von Werkzeugen an einem Automaten wie beispielsweise einem Roboterarm durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie in Anspruch 1 definiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch das Demontieren eines teilweise verschlissenen Werkzeugs und das Wiederaufnehmen des teilweise verschlissenen Werkzeugs und besteht darin,

– dieses Werkzeug unter die erste Ablagefläche zu bringen, und
– die erste Ablagefläche für Werkzeuge mittels des an der Antriebswelle montierten Werkzeugs dahingehend zu schieben, dass sie sich von der zweiten Werkzeugablagefläche entfernt, und
– die Antriebswelle in einer Richtung zu verschieben, die parallel zu den Ablageflächen verläuft, um das Werkzeug zwischen diese Ablageflächen zu bringen, und
– die Antriebswelle in einer von dem Stapel Werkzeuge wegführenden Richtung zu verschieben, um sie aus dem teilweise verschlissenen Werkzeug herauszuziehen und dieses Werkzeug zwischen den beiden Ablageflächen zurückzulassen.

Außerdem genügt eine geringe Anzahl von räumlichen Positionen der Antriebswelle, die zuvor bestimmt und gespeichert werden, um die Verschiebungen des Roboterarms für das automatische Montieren und Demontieren von neuen Werkzeugen und teilweise verschlissenen Werkzeugen zu programmieren.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, wobei
1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Perspektivansicht zeigt,
2 bis 5 in schematischen Seitenansichten die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Montagevorgang eines Werkzeugs zeigen,
10 bis 13 in schematischen Seitenansichten die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Demontagevorgang eines teilweise verschlissenen Werkzeugs zeigen,
14 schematisch die Stellungen zeigt, die die programmierte Bahn der Antriebswelle des Roboters bei dem erfindungsgemäßen Verfahren definieren,
15 und 16 in schematischen Ansichten eine Antriebswelle eines Automaten und Mittel zur Ausrichtung auf eine Linie mit den Zentriermitteln der erfindumgsgemäßen Vorrichtung zeigen,
17 in einer schematischen, vergrößerten Axialschnittansicht einen Teil der Zentriermittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
18 bis 22 in schematischen Seitenansichten die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Montagevorgang eines Werkzeugs zeigen, wobei die Vorrichtung mit dem System von 17 ausgerüstet ist.
Es wird zunächst Bezug auf 1 genommen, in der schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist.
Diese Vorrichtung ist im Wesentlichen dazu bestimmt, neue Werkzeuge wie beispielsweise Bürsten oder Schleifkörper zu lagern, und sie ist so angebracht, dass sie das automatische Montieren und Demontieren dieser Werkzeuge an einem mit einer Werkzeugdrehantriebswelle ausgerüsteten Roboterarm ermöglicht.
Sie umfasst Mittel zum Lagern, die eine vertikale Strebe 1 aufweisen, welche mit geeigneten Mitteln am Boden oder an einer Mauer befestigt ist und an der eine horizontale Ablage 3 in Gabelform befestigt ist, die zwei parallele Schenkel 4 aufweist, die sich von der vertikalen Strebe 1 aus in der gleichen Richtung erstrecken und in einem Abstand voneinander getrennt angeordnet ist, der kleiner ist als der Durchmesser der Werkzeuge, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelagert werden sollen, und größer ist als der Durchmesser der Welle des Roboterarms, an dem diese Werkzeuge montiert werden sollen, wie aus dem Folgenden deutlicher hervorgeht.
Eine weitere, ebenfalls gabelförmige Ablage 5 ist an der vertikalen Strebe 1 unterhalb der feststehenden Ablage 3 senkrecht gleitend angebracht und weist zwei parallele Schenkel 6 auf, die an ihrem der vertikalen Strebe 1 zugekehrten Ende durch eine Querstange 7 miteinander verbunden sind.
Die horizontalen Schenkel 6 sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der im Wesentlichen gleich dem ist, der die Schenkel 4 der feststehenden Ablage 3 voneinander trennt, und ihre Länge ist größer als die der Schenkel 4, so dass sie sich an der von der vertikalen Strebe 1 abgewandten Seite über die Schenkel 4 hinaus erstrecken.
Die Querstange 7 der ersten Ablagefläche 5 wird an einer vertikalen Schiene 8 gleitend geführt, wobei diese an einer entsprechenden Seite der vertikalen Strebe 1 befestigt oder ausgebildet ist und sich von der zweiten, feststehenden Ablagefläche 3 aus nach oben erstreckt.
Die erste Ablagefläche 5 ist dazu bestimmt, einen Stapel Werkzeuge 10 zu tragen, wie in 2 und den nachfolgenden dargestellt, wobei diese Werkzeuge identisch sind und senkrecht übereinander gestapelt werden, wobei das unterste Werkzeug im Stapel auf den beiden Schenkeln 6 der Ablage 5 ruht, die ihrerseits in Anlage auf den beiden Schenkeln 4 der zweiten, feststehenden Ablagefläche 3 ist, so dass die axial verlaufenden Öffnungen dieser Werkzeuge, die deren Montage an der Welle des Roboterarms ermöglichen, sich zwischen den beiden Schenkeln 4 der zweiten, feststehenden Ablagefläche 3 und zwischen den beiden Schenkeln 6 der ersten Ablagefläche 5 befinden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner Mittel zum Zentrieren der gestapelten Werkzeuge auf der ersten Ablagefläche 5 auf, wobei diese Zentriermittel eine zylinderförmige Stange 11 umfassen, die sich über der ersten Ablagefläche 5 erstreckt und an ihrem oberen Ende von einem horizontalen Arm 12 gehalten wird, der auf der vertikalen Schiene 8 der Strebe 1 verschiebbar geführt wird.
Eine vertikale Stange 13, die eine Strebe oder Distanzleiste bildet, erstreckt sich von dem horizontalen Arm 12 aus in Richtung der Querstange 7 der ersten Ablagefläche 5, um die Verschiebung des Arms 12 nach unten zu begrenzen, so dass das untere Ende der zylinderförmigen Stange 11 sich in deren unterster Stellung im Wesentlichen auf Höhe der Oberseite der Schenkel 6 der ersten Ablagefläche 5 befindet.
Die zylinderförmige Stange 11 hat einen etwas geringeren Durchmesser als die axial verlaufende Öffnung der Werkzeuge 10, so dass diese aufgestapelt und dabei präzise auf der Achse der Stange 11 zentriert werden können. Die Genauigkeit dieser Zentrierung liegt beispielsweise in der Größenordnung von einem bis zwei Millimetern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht das Lagern eines Stapels von – in dem dargestellten Beispiel – vier Werkzeugen 10 auf der ersten Ablagefläche 5, wobei diese Anzahl auch höher sein kann und durch die Länge der Zentrierstange 11 sowie durch die entsprechende Abmessung der vertikalen Strebe 1 oberhalb der zweiten, feststehenden Ablagefläche 3 bestimmt wird.
Die auf der ersten Ablagefläche 5 gestapelten Werkzeuge 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel neue Werkzeuge.
Das Ergreifen eines dieser Werkzeuge durch einen Roboterarm ist schematisch in den 2 bis 5 dargestellt.
In 2 wird ein Roboterarm 16 eines Automaten, der eine Welle 15 zum Montieren und Drehen eines Werkzeugs 10 dergestalt unter die feststehende Ablage 3 gebracht, dass die Welle 15 senkrecht nach oben gerichtet ist und mit der Achse der Zentrierstange 11 der Werkzeuge 10 auf einer Linie liegt.
Die Werkzeuge 10 bilden einen Stapel, der mit ihren axial verlaufenden Öffnungen, durch die sich die Stange 11 erstreckt, deren unteres Ende sich in Höhe der Unterseite des untersten Werkzeugs 10 des Stapels befindet, präzise auf der ersten Ablagefläche 5 zentriert ist.
Im folgenden Schritt, der in 3 dargestellt ist, ist der Roboterarm 16 senkrecht nach oben verschoben worden, damit das obere Ende der Welle 15 zwischen den horizontalen Schenkeln der Ablagen 3 und 5 eingreift und sich innerhalb der axial verlaufenden Öffnung des untersten Werkzeugs 10 des Stapels befindet. In dieser Stellung ist die Zentrierstange 11 der erfindungsgemäßen Vorrichtung vom oberen Ende der Welle 15 nach oben zurückgeschoben worden, und das untere Ende der Stange 11 befindet sich an der Grenzfläche zwischen dem untersten Werkzeug 10 des Stapels und dem in dem Stapel unmittelbar darüber befindlichen Werkzeug.
Die Welle 15 weist in einem Abstand von ihrem oberen Ende, der gleich der Dicke eines Werkzeugs 10 ist, einen ringförmigen Randansatz 17 auf. In der Stellung von 3 liegt dieser ringförmige Randansatz 17 an der Unterseite des Werkzeugs 10 an, und das Ende der Welle 15 befindet sich an der Grenzfläche zwischen den beiden untersten Werkzeugen 10 des Stapels.
Der nächste Schritt besteht darin, wie in 4 gezeigt, den Roboterarm 16 parallel zu den Schenkeln der Ablagen 3 und 5 horizontal zu verschieben, um aus dem Stapel das Werkzeug 10 herauszuziehen, das am Ende der Welle 15 sitzt. Bei diesem Herausziehen wird die Zentrierstange 11 von dem am Ende der Welle 15 sitzenden Werkzeug 10 freigegeben und fällt auf die Höhe der ersten Ablagefläche 5 zurück, sodann senken sich, wie in 5 gezeigt, die in dem Stapel verbleibenden Werkzeuge 10 ihrerseits auf die erste Ablagefläche 5 ab, wobei sie durch die Stange 11 zentriert bleiben.
Es kann nun, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben, eine Prüfung vorgenommen werden, ob am Ende der Welle 15 ein Werkzeug 10 vorhanden ist.
In 6 wurde der Roboterarm 16 nach unten verschoben und dergestalt zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung zurückgeführt, dass sich das an der Welle 15 sitzende Werkzeug 10 unter den freien Enden der Schenkel 6 der ersten Ablagefläche 5 befindet, wobei sich diese freien Enden jenseits der freien Enden der Schenkel 4 der zweiten, feststehenden Ablagefläche 3 befinden, wie bereits angegeben.
Sodann wird der Roboterarm 16 nach oben verschoben, wie in 7 dargestellt. Im Falle, dass ein Werkzeug 10 am Ende der Welle 15 sitzt, kommt dieses Werkzeug in Anlage an der Unterseite der Enden der Schenkel 6 und verschiebt die Ablage 5 nach oben, wobei es sie von der feststehenden Ablage 3 entfernt. Diese Verschiebung kann mittels eines Sensors 18 gemessen werden, der zu diesem Zweck an der vertikalen Strebe 1 angebracht ist und in 1 zu sehen ist. Dadurch wird einerseits das Vorhandensein eines Werkzeugs 10 an der Welle 15 des Roboterarms bestätigt und ferner im Nachhinein bestätigt, dass mindestens ein neues Werkzeug in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelagert war, als der Roboterarm 16 die Bewegungen zum Ergreifen des Werkzeugs, wie in den 2 bis 6 dargestellt, ausgeführt hat.
Falls kein Werkzeug 10 an der Welle 15 des Roboterarms vorhanden ist, wird das obere Ende der Welle zwischen den Schenkeln 6 der Ablage 5 verschoben, ohne letztere anzuheben, und der der Ablage 5 zugeordnete Sensor stellt keinerlei Verschieben der Letzteren nach oben fest. Dadurch wird bestätigt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung kein Werkzeug 10 enthalten hat, wenn der Roboterarm die in den 2 bis 5 dargestellten Verschiebungen durchgeführt hat, und es wird die Vorrichtung erzeugt ein Warnsignal für den Bediener.
Wenn ein an der Welle 15 des Roboterarms sitzendes Werkzeug 10 abmontiert werden muss, solange es nur teilweise verschlissen ist, wird es zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung zurückgeführt und in folgender Weise gelagert, wie unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 beschrieben:
Die beiden ersten, in den 6 und 7 dargestellten Schritte sind die soeben beschriebenen, bei denen der Roboterarm 16 das teilweise verschlissene Werkzeug 10' unter die freien Enden der Schenkel der Auflage 5 führt und dann nach oben verschoben wird, damit das Werkzeug 10' in Anlage an den Schenkeln der Auflage 5 kommen und diesen nach oben schiebt, wobei es sie um eine Strecke, die größer ist als die Dicke des Werkzeug 10', von der feststehenden Ablage 3 entfernt.
Der nachfolgende, in 8 dargestellte Arbeitsschritt besteht darin, den Roboterarm 16 horizontal zu verschieben, um das Werkzeug 10' im Wesentlichen auf der Achse der Zentrierstange 11 zu führen, dabei aber zwischen die Ablagen 3 und 5. Sodann wird der Roboterarm 16 vertikal nach unten verschoben, um das obere Ende der Welle 15 aus der Mittelöffnung des zwischen den Ablagen 3 und 5 festgehaltenen Werkzeugs 10' zu ziehen.
So kann ein teilweise verbrauchtes Werkzeug in der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgelegt werden, ohne es unter die neuen Werkzeuge zu mischen, die auf der Ablage 5 gestapelt sind.
Dieses teilweise verbrauchte Werkzeug ist dazu bestimmt, von dem Roboterarm 16 vorrangig vor den neuen Werkzeugen 10, die auf der Ablage 5 gestapelt sind, aufgenommen zu werden.
Dazu geht man vor, wie in den 10 bis 13 dargestellt. In 10 wird der Roboterarm 16 dergestalt unter die feststehende Ablage 3 verschoben, dass die Welle 15 vertikal nach oben gerichtet ist und mit der Zentrierstange 11 der Werkzeuge 10 auf einer Linie liegt.
In dem nachfolgenden, in 11 dargestellten Arbeitsschritt wird der Roboterarm 16 vertikal nach oben verschoben, damit das obere Ende der Welle 15 zwischen den horizontalen Schenkeln der Ablage 5 eingreift und sich innerhalb der axial verlaufenden Öffnung des teilweise verbrauchten Werkzeugs 10' befindet. Der Roboterarm 16 schiebt nun die Ablage 5 vermittels des Werkzeugs 10' leicht nach oben, um das Herausziehen dieses Werkzeugs aus den Lagermitteln zu erleichtern.
Der nachfolgende Arbeitsschritt besteht darin, wie in 12 dargestellt, den Roboterarm 16 parallel zu den Schenkeln der Ablagen 3 und 5 horizontal zu verschieben, um das Werkzeug 10' herauszuziehen, das am Ende der Welle 15 sitzt.
Es kann nun in gleicher Weise, wie oben unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben, eine Prüfung vorgenommen werden, ob das Werkzeug 10' am Ende der Welle 15 vorhanden ist.
Die räumlichen Positionen der Welle 15 können zuvor bestimmt und gespeichert werden, um die Verschiebungen des Roboterarms 16 zu programmieren, die das automatische Montieren und Demontieren von Werkzeugen 10 ermöglichen.
Es genügt, sechs Positionen zu bestimmen und zu speichern, die in 14 dargestellt sind und die drei tiefgelegene Positionen 21, 22 und 23 sowie drei hochgelegene Positionen 24, 25 und 26 umfassen, welche auf einer rechtwinkeligen Bahn verteilt und paarweise vertikal miteinander fluchtend angeordnet sind. Mit diesen sechs Positionen können alle Verschiebungen des Roboterarms, um die oben beschriebenen Bewegungen auszuführen, programmiert werden.
Zur Montage eines neuen Werkzeugs 10 oder eines teilweise verbrauchten Werkzeugs 10' auf der Welle 15 bewegt letztere sich also durch die Positionen 21, 26 und 24.
Zur Prüfung, ob das Werkzeug 10' an der Welle 15 vorhanden ist, bewegt diese sich durch die Positionen 22 und 25.
Und zur Demontage eines teilweise verbrauchten Werkzeugs 10' von der Welle 15 schließlich bewegt letztere sich durch die Positionen 22, 25, 26 und 21.
Ferner zeigt 14 eine Ausführung, bei der die vertikale Stange 13, die die Abwärtsbewegung der Stange 11 nach unten begrenzt, zwischen dem horizontalen Arm 12 und einem an der Schiene 8 oder an der Strebe 1 befestigten Anschlag 27 angebracht ist.
Die 15 und 16 zeigen eine Art von Welle, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann.
Die zylinderförmige Welle 15 weist an ihrem Ende einen ringförmigen Randansatz 17 auf, an dem Befestigungsmittel für das Werkzeug 10 angebracht sind, die mindestens zwei Spannbacken 31 umfassen, welche, bezogen auf die Achse der Welle 15, einander radial gegenüberliegend angeordnet sind, und vorzugsweise drei Spannbacken 31 umfassen, welche auf der Umfangslinie des ringförmigen Randansatzes 17 im Abstand von 120° verteilt angeordnet sind.
Die Spannbacken 31 sind um ein kegelstumpfförmiges Organ 32 herum angeordnet, welches am Ende der Welle 15 axial verschiebbar ist und das quer erfolgende Auseinanderspreizen der Spannbacken 31 zur Befestigung des Werkzeugs 10 durch Festklemmen steuert.
Jede Spannbacke weist einen zylindrischen Rand 33 zum einführen in die axial verlaufende Öffnung eines Werkzeugs sowie einen ringförmigen Randansatz 34 als Anschlag an dem Werkzeug auf.
Das kegelstumpfförmige Organ 32 ist mit einem axialen Zapfen 35 an seiner Endseite ausgeführt, wobei dieser Zapfen abgerundet geformt sein kann, wie in den 15 und 16 dargestellt. Dieser Zapfen 35 ist dazu bestimmt, in eine kleine, axiale, konische Vertiefung 36 an der unteren Endseite der Stange 11 einzugreifen, um die Ausrichtung der Welle 15 auf die Stange 11 zu verbessern.
In 17 sind Mittel dargestellt, die das Herausziehen eines Werkzeugs 10 eines Stapels aus den Lagermitteln erleichtern. In dieser Figur ist die Stange 11 röhrenförmig und weist an ihrem unteren Ende einen Mikro-Zylinder 40 auf, beispielsweise ein Luftdruckzylinder, der am Boden 41 der Stange 11 angebracht ist und durch eine Schlauchleitung 42 gespeist wird. Eine Zylinderstange 43 des Mikro-Zylinders erstreckt sich durch eine radiale Öffnung 44 der Stange 11 und ragt aus dieser heraus, wenn der Mikro-Zylinder gespeist wird. Wenn der Mikro-Zylinder auf Auslass eingestellt wird, wird die Zylinderstange 43 ins Innere der Zentrierstange 11 zurückgezogen. Die Position des Mikro-Zylinders 40 wird entlang der Achse der Stange 11 bestimmt, damit die Zylinderstange 43 sich in Höhe des vorletzten Werkzeugs des Stapels befindet, wenn sich die Stange 11 in tiefer Position befindet. Im Folgenden wird die Arbeitsweise dieses Mikro-Zylinders beschrieben.
In 18 wird der Roboterarm 16 eines Automaten, der eine Welle 15 zum Montieren und Drehen eines Werkzeugs 10 dergestalt unter die feststehende Ablage 3 gebracht, dass die Welle 15 senkrecht nach oben gerichtet ist und mit der Achse der Zentrierstange 11 der Werkzeuge 10 auf einer Linie liegt.
Das Speisen des Mikro-Zylinders bewirkt das radiale Austreten der Zylinderstange 43, die das vorletzte Werkzeug des Stapels an der Stange 11 blockiert.
Im folgenden Schritt, der in 19 dargestellt ist, ist der Roboterarm 16 senkrecht nach oben verschoben worden, damit das obere Ende der Welle 15 zwischen den horizontalen Schenkeln der Ablagen 3 und 5 eingreift und sich innerhalb der axial verlaufenden Öffnung des untersten Werkzeugs 10 des Stapels befindet. In dieser Stellung ist die Zentrierstange 11 der erfindungsgemäßen Vorrichtung vom oberen Ende der Welle 15 nach oben zurückgeschoben worden und hat das vorletzte Werkzeug 10 des Stapels angehoben, um es axial von dem letzten Werkzeug 10, das an der Welle sitzt, zu entfernen.
Der nächste Schritt besteht darin, wie in 20 gezeigt, den Roboterarm 16 parallel zu den Schenkeln der Ablagen 3 und 5 horizontal zu verschieben, um aus dem Stapel das unterste, an der Welle 15 sitzende Werkzeug 10 herauszuziehen. Bei diesem Herausziehen reibt dieses Werkzeug 10 nicht über das vorletzte Werkzeug des Stapels, das durch die Stange 11 und den Mikro-Zylinder 40 in Abstand gehalten wird. Sodann senkt sich die Stange 11, wie in 21 dargestellt ist, der Mikro-Zylinder 40 wird auf Auslass eingestellt und gibt den Stapel Werkzeuge frei, welcher auf die Ablage 5 zurückfällt, wie in 22 dargestellt.
Bei einer (nicht dargestellten) Ausführungsvariante ist die Zentrierstange 11 an dem horizontalen Arm 12 um eine horizontale Achse, die im rechten Winkel zu der Stange 11 und zu dem Arm 12 verläuft, schwenkbar angebracht, um beim Herausziehen des untersten Werkzeugs 10 des Stapels um diese Achse herum in einer Schwenkbewegung mitgenommen werden zu können, wenn bei diesem Herausziehen auf die Stange 11 eine Kraft ausgeübt wird, die größer als ein vorbestimmter Wert ist (beispielsweise mittels eines Sicherungsstifts befestigt). Auf diese Weise wird ein versehentliches Abreißen der Stange 11 vermieden. Es sind Mittel wie beispielsweise ein Sensor vorgesehen, damit durch das Schwenken der Stange 11 ein Warnsignal für den Bediener ausgelöst wird.

Claims

Vorrichtung zum automatischen Montieren und Demontieren von Werkzeugen (10) an einem Automaten (16), die Mittel (1) zum Lagern einer Anzahl identischer Werkzeuge (10) und Mittel (11) zum Zentrieren eines Werkzeugs (10) in einer automatischen Montageposition an dem Automaten (16) umfasst, wobei jedes Werkzeug (10) eine axial verlaufende Öffnung zum Montieren auf einer an dem Automaten (16) vorgesehenen Werkzeugdrehantriebswelle (15) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (1) zum Lagern eine Ablagefläche (5) für einen Stapel Werkzeuge (10) sowie Mittel zum Zentrieren des Stapels Werkzeuge (10) umfassen, welche von einer zylinderförmigen Stange (11) gebildet werden, die axial bewegbar ist und sich in den axial verlaufenden Öffnungen der Werkzeuge (10) des Stapels in Eingriff befindet, wobei die Ablagefläche (5) eine Durchgangsöffnung für die Werkzeugdrehantriebswelle (15) enthält, die sich auf der Achse des Stapels Werkzeuge (10) befindet und durch einen Schlitz mit einem Rand der Ablagefläche (5) verbunden ist, so dass die Werkzeugdrehantriebswelle (15) in der Öffnung der Ablagefläche (5) und in der axial verlaufenden Öffnung des untersten Werkzeugs (10) des Stapels in Eingriff gebracht werden kann, wobei die zylinderförmige Zentrierstange (11) zurückgeschoben wird, und dann in diesem Schlitz quer verschoben werden kann, um dieses Werkzeug (10) aus den Mitteln (1) zum Lagern herauszuziehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierstange (11) in axialer Verschiebung zur Ablagefläche (5) für die Werkzeuge (10) geführt wird, wobei ihre Verschiebung zu dieser Fläche (5) hin durch Anschlagmittel (13) begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel (13) eine Strebe oder Distanzleiste umfassen, die zwischen einem Arm (12), an dem die Zentrierstange (11) sitzt, und der Ablagefläche (5) der Werkzeuge (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagefläche (5) der Werkzeuge (10) in Stapelrichtung der Werkzeuge gleitend angebracht ist und mit Mitteln (3), die deren Verschiebung in der vom Stapel Werkzeuge (10) abgekehrten Richtung begrenzen, zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (1) zum Lagern eine zweite Ablagefläche (3) umfassen, die parallel zur ersten Ablagefläche (5) liegt und sich unter dieser befindet, wobei sie mit ihr eine Lagerungsaufnahme für ein teilweise verschlissenes Werkzeug (10') umgrenzt, wobei diese zweite Ablagefläche (3) eine axial verlaufende Durchgangsöffnung für die Werkzeugdrehantriebswelle (15) enthält, die durch einen Schlitz mit einem Rand dieser zweiten Ablagefläche (3) verbunden ist, wobei die axial verlaufenden Öffnungen und die Schlitze der beiden Ablageflächen (3, 5) im Wesentlichen gleich und aufeinander ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Sensor (18) zur Messung der Verschiebung der ersten Ablagefläche (5) gegenüber der zweiten Werkzeugablagefläche (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (10) Bürsten oder Schleifkörper sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende der Zentrierstange (11) Zentriermittel (36) zum Zentrieren auf dem Ende der Werkzeugdrehantriebswelle (15) enthält.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierstange (11) einen radial verlaufenden Finger (43) aufweist, der dazu gedacht ist, zwischen den beiden untersten Werkzeugen (10) des Stapels in Eingriff gebracht und durch ein Mittel (40) wie beispielsweise einen Pneumatikzylinder verschoben zu werden.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierstange (11) an dem horizontalen Arm (12) um eine senkrecht zu der Stange (11) und zu dem Arm (12) verlaufende horizontale Achse schwenkbar angebracht ist.
Verfahren zum automatischen Montieren und Demontieren von Werkzeugen (10) an einem Automaten (16) durch Einsatz der Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, die Antriebswelle (15) des Automaten (16) in eine vorbestimmte Position auf der Achse (6) des Stapels Werkzeuge (10) zu bringen, die Antriebswelle (15) entlang der Achse (6) zu verschieben, um sie in der axialen Öffnung des untersten Werkzeugs (10) in Eingriff zu bringen, wobei die zylinderförmige Zentrierstange (11) zurückgeschoben wird, und die Antriebswelle (15) in einer parallel zur Ablagefläche (5) verlaufenden Richtung zu verschieben, um das Werkzeug (10) von den Mitteln (1) zum Lagern zu lösen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es, um ein teilweise verschlissenes Werkzeug (10') abzulegen, das an der Antriebswelle (15) montiert ist, darin besteht, dieses Werkzeug (10') unter die erste Ablagefläche (5) zu bringen, und die erste Ablagefläche (5) für Werkzeuge (10) mittels des an der Antriebswelle (15) montierten Werkzeugs (10') dahingehend zu schieben, dass sie sich von der zweiten Werkzeugablagefläche (3) entfernt, und die Antriebswelle (15) in einer Richtung zu verschieben, die parallel zu den Ablageflächen (3, 5) verläuft, um das Werkzeug (10') zwischen diese Ablageflächen (3, 5) zu bringen, und die Antriebswelle (15) in einer von dem Stapel Werkzeuge (10) wegführenden Richtung zu verschieben, um sie aus dem teilweise verschlissenen Werkzeug (10') herauszuziehen und dieses Werkzeug (10') zwischen den beiden Ablageflächen (3, 5) zurückzulassen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es, um ein teilweise verschlissenes Werkzeug (10') wieder aufzunehmen, darin besteht, die Antriebswelle (15) des Roboters in eine vorbestimmte Position unter den beiden Ablageflächen (3, 5) für Werkzeuge (10) zu bringen, die Antriebswelle (15) auf der Achse (6) zu verschieben, um sie an dem teilweise verschlissenen Werkzeug (10') in Eingriff zu bringen, und die Antriebswelle (15) in einer Richtung zu verschieben, die parallel zu den Ablageflächen (3, 5) verläuft, um das Werkzeug (10') von diesen Ablageflächen (3, 5) zu lösen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es, um das Vorhandensein eines Werkzeugs (10) an der Antriebswelle (15) zu kontrollieren, darin besteht, die erste Ablagefläche (5) für Werkzeuge (10) mit Hilfe des an der Antriebswelle (15) des Roboters montierten Werkzeugs (10) zu verschieben und diese Verschiebung mittels eines Sensors (18) zu messen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, vorab sechs Stellungen der Antriebswelle (15) gegenüber den Mitteln (1) zum Lagern zu bestimmen, und zwar drei obere Stellungen in einem und demselben Bereich und drei untere Stellungen in einem und demselben Bereich, die über eine rechtwinklige Bahn verteilt und vertikal paarweise aufeinander ausgerichtet sind, und die Antriebswelle (15) zu verschieben, indem sie für das Montieren eines Werkzeugs (10) an der Antriebswelle (15), für die Kontrolle des Vorhandenseins des Werkzeugs (10) an der Antriebswelle (15) und für das Ablegen und Wiederaufnehmen eines teilweise verschlissenen Werkzeugs (10') zwischen den Ablageflächen (3, 5) für Werkzeuge (10) durch diese Stellungen geführt wird.