NL192508C

NL192508C - Automatische inrichting voor het verwisselen van gereedschap voor industriële robots.

Info

Publication number: NL192508C
Application number: NL8701411A
Authority: NL
Original assignee: Comau Spa
Priority date: 1986-07-16
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1997-09-02
Also published as: NL8701411A; GB2192608B; ATA152887A; DE3717765C2; FR2601614A1; GB2192608A; DE3717765A1; SU1572404A3; IT8667574A0; BE1000093A7; AT387743B; IT1193450B; SE468418B; GB8711867D0; US4763401A; JPH0794074B2; NL192508B; SE8702666L; JPS6330183A; SE8702666D0

Description

1 192508

Automatische inrichting voor het verwisselen van gereedschap voor industriële robots

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een automatische inrichting voor het verwisselen van gereedschap voor industriële robots die zijn voorzien van een arm, een vasthoudorgaan dat wordt 5 ondersteund door de arm die het gereedschap draagt, een koppelingsflens die een vorm bezit die in wezen complementair is ten opzichte van die van het vasthoudorgaan en waaraan een gereedschap is bevestigd, een veelheid van beweegbare samenwerkingstanden die radiaal geplaatst zijn ten opzichte van het vasthoudorgaan en ten opzichte daarvan verschuifbaar zijn, vangmiddelen die behoren bij de flens en die complementair zijn ten opzichte van de beweegbare samenwerkingstanden, aandrijfmiddelen die zich op het 10 vasthoudorgaan bevinden en die behoren bij de beweegbare samenwerkingstanden teneinde de flens vast te klemmen aan het orgaan of daarvan los te maken.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0.150.232. Deze Europese octrooiaanvrage heeft betrekking op een industriële robot die is voorzien van een arm waaraan een gereedschap bevestigbaar is. De aankoppeling van het gereedschap vindt plaats via twee aansluitplaten, 15 waarvan de één aan de arm is bevestigd en de ander aan het gereedschap. De aan de arm bevestigde aansluitplaat is voorzien van radiaal naar buiten beweegbare spanklauwen. De aan het werktuig bevestigde aansluitplaat is voorzien van spanschoenen, waarvan de vorm complementair is aan die van de spanklauwen om in gekoppelde toestand daarmee samen te werken.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde inrichting van de aan het 20 begin aangegeven soort.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de vangmiddelen een veelheid bevestigings-hulpstukken omvatten in de vorm van haken die een vorm hebben die complementair is ten opzichte van die van de samenwerkingstanden en die axiaal uitsteken ten opzichte van de flens, en doordat het vasthoudorgaan een veelheid axiale groeven omvat die zijn aangebracht op zijn zijoppervlak ter plaatse van 25 de beweegbare tanden, welke groeven complementair zijn ten opzichte van de vastzethulpstukken van de flens. Met de inrichting volgens de uitvinding wordt een klemconstructie met een betere klemming tussen arm en gereedschap verkregen, welke klemconstructie bovendien hogere krachten kan doorleiden.

Opgemerkt wordt dat uit de Europese octrooiaanvrage 0.151.819 een mechanisme voor het automatisch verwisselen van gereedschappen op industriële robots bekend is, welk mechanisme een kroonring met drie 30 radiaal uitstekende klauwen en een holle cilinder met drie zich in radiale richting uitstrekkende uitsparingen omvat. Bij het koppelen worden door rotatie van de kroonring de radiale klauwen op één lijn gebracht met de radiale uitsparingen, echter de radiale klauwen komen niet tot aangrijping in deze radiale uitsparingen.

Een betrouwbare aandrijving van de automatische inrichting voor het verwisselen van gereedschap vanuit de industriële robot wordt volgens de uitvinding verkregen wanneer de aandrijfmiddelen een 35 dubbelwerkende zuiger met een staaf omvatten, welke zuiger bediend wordt door onder druk staand fluïdum, welke zuiger ondergebracht is in een cilindrische zitting in het vasthoudorgaan, en een aantal krukhefbomen die scharnierend verbonden zijn aan het vasthoudorgaan, waarbij elke hefboom verbonden is aan een uiteinde met de staaf van de zuiger en aan zijn andere uiteinde met de overeenkomstige samenweikingstand.

40 Opgemerkt wordt dat hoekvormige hefbomen voor het verschuiven van grijperklauwen bekend zijn uit het Duitse Offenlegungsschrift 3.524.578.

Verdere voordelen en kenmerken van de inrichting volgens de uitvinding zullen duidelijk worden uit de nu volgende gedetailleerde beschrijving, onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen.

45 Figuur 1 toont een aanzicht in perspectief van het uiteinde van een arm die het gereedschap draagt voorzien van de inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een gedeeltelijk uiteengenomen aanzicht in perspectief van een detail van figuur 1.

Figuur 3 toont een aanzicht gedeeltelijk in doorsnede volgens de lijnen III—lil van figuur 1.

Figuur 4 toont een doorsnede volgens de lijn IV-IV van figuur 3 in de gekoppelde uitvoering van de 50 inrichting.

Figuur 5 toont een doorsnede volgens de lijn V-V van figuur 2.

Figuur 6 toont een doorsnede volgens de lijn VI-VI van figuur 2, in de gekoppelde uitvoering van de inrichting.

55 Onder verwijzing naar de tekeningen is een beweegbare arm van een industriële robot aangeduid met 10. Deze bezit bij zijn uiteinde 10a een veiligheidsflens 12 van een bekend soort voorzien van veiligheidsmicro-schakelaars welke de robot automatisch stilzetten wanneer de last op het gereedschap een vooraf bepaalde IMWO £.

waarde overschrijdt. Een cilindrisch vasthoudorgaan, dat in zijn algemeenheid aangeduid is met A, is vastgezet aan de veiligheidsflens 12 door middel van schroeven 11 en pennen 13 en bezit een vooropper-vlak 14, en een cilindrisch zijoppervlak 16.

Op het zijoppervlak 16 van het orgaan A zijn verbindingsorganen 18 geplaatst die verbonden kunnen 5 worden met leidingen T voor het werkfluïdum. De verbindingsorganen 18 zijn door leidingen 20 in het vasthoudorgaan A verbonden aan mannelijke snelwerkende verbindingsorganen 22 die in overeenstemming met een ringvormig omtreksgedeelte 14a van het vooropperviak 14 zijn geplaatst. Twee verbindingsorganen 24 ter verbinding aan leidingen C voor gecomprimeerde lucht zijn ook aangebracht op het zijoppervlak 16 van het orgaan A.

10 De twee verbindingsorganen 24 staan in verbinding met een cirkelvormige cilindrische kamer 26 in het vasthoudorgaan A, die verdeeld is in twee gedeelten 26a en 26b respectievelijk, door een dubbelwerkende zuiger 28 voorzien van een buisvormige stang of staaf 28a die verschuifbaar is op een cilindrische centrale geleidingsas 30. De stang 28a van de zuiger 28 bezit drie zijdelingse zittingen 32 die een hoek van 120° met elkaar maken.

15 Drie kmkhefbomen 34 in het vasthoudorgaan A bij D scharnierend opgehangen rond schamierassen die loodrecht staan op de as van het cilindrische vasthoudorgaan A, aangeduid met XX in de tekeningen. Elke _________ krukhefboom 34 bezit een eerste uiteinde 34a ondergebracht in de overeenkomstige zitting 32 van de stang 28a en een tweede uiteinde 34b dat in een overeenkomstige uitsparing 36a gestoken is in een beweegbare samenwerking stand 36. De samenwerkingstanden 36, die in een hoek van 120° ten opzichte van elkaar 20 maken, kunnen verschuiven in geschikte radiale geleidingen 38 in het vasthoudorgaan A en bezitten een eindgedeelte 36b dat radiaal uitsteekt in overeenstemming met het zijoppervlak 16 van het vasthoudorgaan A.

In overeenstemming met elke samenwerkingstand 36, bezit het zijvlak 16 van het vasthoudorgaan A een axiale uitsparing 40 waarvan de functie hieronder zal worden toegelicht.

25 Het vasthoudorgaan A kan gekoppeld worden aan een flens B, waaraan een gereedschap, zoals een weerstandslastoorts 42 in de uitvoering van figuur 1, is bevestigd. De koppelingsflens B bezit een vooropperviak 46, een vastzetoppervlak 68 ter bevestiging van de lastoets of lans 32, en een cilindrische zijoppervlak 44 met drie samenwerkingshulpstukken 50 die een hoek van 120° met elkaar maken en axiaal uitsteken ten opzichte van het vooropperviak 46. De samenwerkingshulpstukken 50, hieronder aangeduid 30 met klauwen, bezitten elk een dwarsverlopende uitsparing 50a.

Vrouwelijke snelwerkende verbindingsorganen 48 zijn aangebracht op het vooropperviak of de voorzijde 46 van de flens B en staan, via leidingen 52 voor de werkfluïda, in verbinding met overeenkomstige verbindingsorganen 54 die aangebracht zijn op het zijoppervlak 44 van de flens B. De snelwerkende verbindingsorganen 22 van het vasthoudorgaan A en de complementaire snelwerkende verbindingsorganen 35 48 van de flens B zijn voorzien van respectievelijke afsluiters 22a, 48a met respectievelijke schroefveren welke op bekende wijze uitgevoerd zijn zodanig dat een verbinding verschaft wordt tussen de verbindingsorganen in de gekoppelde toestand van de verbindingsorganen zoals afgebeeld in figuur 6.

Teneinde de juiste koppeling en een hoge belastingsoverdracht tussen het vasthoudorgaan A en de koppelingsflens B mogelijk te maken, zijn drie conische pennen 56 aangebracht op het vooropperviak 14 40 van het orgaan A onder een hoek van 120° met elkaar, welke pennen complementair zijn ten opzichte van de zittingen 58 aangebracht in het vooropperviak 46 van de flens B.

Vervolgens zullen de elektrische verbindingen tussen het orgaan A en de flens B worden beschreven.

Het vasthoudorgaan A bezit, in overeenstemming met zijn zijoppervlak 16, een meervoudig verbindings-orgaan 60 voor elektrische kabels voor het overbrengen van de regel- en bedieningssignalen voor het 45 gereedschap 42. Sommige van deze elektrische kabels zijn verbonden aan een pen 62 aangebracht op het vooropperviak 14 van het vasthoudorgaan A, complementair ten opzichte van een voet 64 op het vooropperviak 46 van de flens B. De voet 64 is op zijn beurt verbonden met een pen 66 aangebracht in overeenstemming met het vastzetoppervlak 68 van de flens B waarop het gereedschap 42 is gemonteerd. De pen 66 is een meervoudig verbindingsorgaan en is elektrisch verbonden aan sensoren, elektrische aandrijf-50 inrichtingen en dergelijke inrichtingen op het gereedschap 42.

Het meervoudige verbindingsorgaan 60 is elektrisch verbonden aan nabijheidssensoren 70 en 72 resp., behorend bij de staaf 28a van de zuiger 28 en ook aan een nabijheidssensor 74 geplaatst op het vooropperviak 14 van het vasthoudorgaan A, en de functies van deze sensoren zullen in de volgende beschrijving worden toegelicht.

55 Eerste en tweede paren koperen staven, respectievelijk aangeduid met R en S, zijn voorzien voor de verbinding voor de elektrische voeding tussen het vasthoudorgaan A en de koppelingsflens B. Elke staaf 76 van het eerste paar R bezit een plat elektrisch contactgedeelte 76a aan een uiteinde, in overeenstemming 3 192508 geplaatst met het centrale gebied van het vooroppervlak 14 van het vasthoudorgaan A, en een elektrisch verbindingsgedeelte 76b bij zijn andere uiteinde voorzien van een verbindingsorgaan 78 voor een elektrische kabel 79 die verbonden is aan een elektrische energiebron. Net zo bezit elke staaf 80 van het tweede paar S behorend bij de flens B een plat elektrisch contacteindgedeelte 80a en een elektrisch verbindings-5 gedeelte 80b voorzien van een verbindingsorgaan 82 ter verbinding aan een elektrische stroomkabel 84 die verbonden is aan een van de elektroden Z van de lastoorts 42.

In overeenstemming met de platte eindgedeelten 80a bezitten de staven 80 contactoppervlakken die bedekt zijn met een laag zilver teneinde de doeltreffendheid van het elektrische contact te verbeteren.

Terwijl de staven 80 van het tweede paar S stijf vastgezet zijn aan de flens B door middel van vastzet· 10 schroeven 88, kunnen de staven 76 van het tweede paar R kleine instelbewegingen uitvoeren, en tussen de staven 76 en het vasthoudorgaan A zijn schotelveren 90 geplaatst teneinde een vooraf bepaalde contact-druk te verzekeren tussen de respectievelijke gedeelten 76a en 80a van de staven 76 en 80, ter verkrijging van een lagere contactweerstand en een grotere energietoevoer aan de lastoorts 42.

Tussen de schotelveren 90 en de staven 76 resp. zijn een drukplaat 92 en gevormde verbindingsorganen 15 94 geplaatst, zodanig dat de staven 76 kleine instelverdraaiingen kunnen uitvoeren. In de stand waarin zij losgenomen zijn worden de staven 76 tegen het vasthoudorgaan A gehouden door middel van schroeven ......... 96----------------------------------................-______________________________________________________________________ __________________________________________________________________

Tijdens de fase van het verwisselen van het gereedschap is de arm 10 van de robot in overeenstemming met een vloersteunconstructie geplaatst (niet afgebeeld) voor het opnemen van het gereedschap 42.

20 Wanneer deze stand is bereikt, wordt gecomprimeerde lucht toegevoerd aan het verbindingsorgaan 24 dat in verbinding staat met het gedeelte 26b van de cilindrische holte 26 behorend bij de zuiger 28. Zodoende wordt de zuiger naar de arm 10 gedwongen, waardoor de krukhefbomen 34 gaan draaien vanwege de koppeling tussen de uiteinden 34a en de zittingen 32 van de staaf 28a. Deze verdraaiing wekt de radiale verschuivingsbeweging op van de beweegbare tanden 36 welke losraken van de zittingen 50a van de 25 klauwen 50 hetgeen tot het losmaken leidt van de koppelingsflens B van het vastorgaan A onder invloed van de zwaartekracht. Dit losnemen leidt tot het sluiten van de afsluiters 22a en 48a van de snelwerkende ___verbindingsorganen 22 en 48. en ook tot het openen van de elektrische voedingscontacten van de staven 76 en 80 en van de elektrische verbindingen 62 en 64 voor de besturings- en regelsignalen van het gereedschap 42.

30 Teneinde de leidingen voor het werkfluïdum in het gereedschap te reinigen, wordt een stroom gecomprimeerde lucht toegevoerd aan de verbindingsorganen 22 teneinde de leidingen te legen voordat de staaf 28a wordt aangedreven.

De opdracht die de goedkeuring verschaft voor het bewegen van de arm 10 van de robot na het vrijgeven van het gereedschap 42, wordt gegeven door de nabijheidsschakelaar 70 welke de juiste stand 35 met betrekking tot het einde van de slag van de zuiger 28 aangeeft betreffende het volledig verwijderen van de samenwerkingsstanden 36.

Vervolgens wordt de arm 10 zonder gereedschap in overeenstemming met een ander gereedschap 42 geplaatst, aangebracht op een vloerconstructie. Het naderen van de flens B met het vasthoudorgaan A wordt zo uitgevoerd, dat de klauwen 50 van de flens B in geschikte zittingen 40 van het orgaan A schuiven.

40 De onderbreking van deze naderingsbeweging, welke ook geleid wordt door de pennen 56, wordt geregeld door de nabijheidssensor 74, welke veerkrachtig gemonteerd is teneinde de koppelingsnauwkeurigheid te verhogen.

Tijdens deze fase worden door de automatische verbindingsorganen 22 en 48, de leidingen in het gereedschap 42 voor de weikfluïda, vloeistoffen, gas, gecomprimeerde lucht, vacuüm en dergelijke in 45 verbinding gebracht met de leidingen T van de robot. Vervolgens wordt gecomprimeerde lucht toegevoerd naar het verbindingsorgaan 24 dat in verbinding staat met het gedeelte 26a van de inwendige cilindrische holte 26 teneinde de naar buiten gerichte radiale verschuivingsbeweging van de samenwerkingstanden 36 te verzekeren. De nabijheidsschakelaar 72 geeft aan wanneer de zuiger 28 zijn juiste stand aan het eind van de slag heeft bereikt, en verzekert dat de koppelingsflens B vastgeklemd wordt in het vasthoudorgaan 50 A. Wanneer het goedkeuringssignaal ontvangen is van de nabijheidsschakelaar of sensor 72, kan de robotarm 10 beginnen met zijn werkcyclus met het nieuwe gereedschap 42. Het is duidelijk, dat de gehele fase met betrekking tot het verwisselen van het gereedschap net zoals de andere werkfasen geheel automatisch uitgevoerd wordt vanwege het werkprogramma van de robot dat opgeslagen is in het regelsysteem van de robot zelf.

55 Het zal duidelijk zijn dat de constructiedetails en uitvoeringsvormen gevarieerd kunnen worden ten opzichte van die welke beschreven zijn en afgebeeld zijn in de tekeningen, zonder buiten de omvang van de onderhavige uitvinding te treden.

Claims

1. Automatische inrichting voor het verwisselen van gereedschap voor industriële robots die zijn voorzien van een arm, een vasthoudorgaan dat wordt ondersteund door de arm die het gereedschap draagt, een koppelingsflens die een vorm bezit die in wezen complementair is ten opzichte van die van het vasthoud- 10 orgaan en waaraan een gereedschap is bevestigd, een veelheid van beweegbare samenwerkingstanden die radiaal geplaatst zijn ten opzichte van het vasthoudorgaan en ten opzichte daarvan verschuifbaar zijn, vangmiddelen die behoren bij de flens en die complementair zijn ten opzichte van de beweegbare samenwerkingstanden, aandrijfmiddelen die zich op het vasthoudorgaan bevinden en die behoren bij de beweegbare samenwerkingstanden teneinde de flens vast te klemmen aan het orgaan of daarvan los te 15 maken, met het kenmerk, dat de vangmiddelen een veelheid van bevestigingshulpstukken (50) omvatten in de vorm van haken die een vorm hebben die complementair is ten opzichte van die van de samenwer-kingstanden (36) en die axiaal uitsteken ten opzichte van de flens (B), en dat het vasthoudorgaan (A) een veelheid axiale groeven (40) omvat die zijn aangebracht op zijn zijoppervlak (16) ter plaatse van de beweegbare tanden (36), welke groeven (40) complementair zijn ten opzichte van de vastzethulpstukken 20 (50) van de flens (B).

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de aandrijfmiddelen een dubbelwerkende zuiger (28) met een staaf (28a) omvatten, welke zuiger (28) bediend wordt door onder druk staand fluïdum, welke zuiger ondergebracht is in een cilindrische zitting (26) in het vasthoudorgaan (A), en een aantal kruk-hefbomen (34) die scharnierend verbonden zijn aan het vasthoudorgaan (A), waarbij elke hefboom (34) 25 verbonden is aan een uiteinde (34a) met de staaf (28) van de zuiger en aan zijn andere uiteinde (34b) met de overeenkomstige samenwerkingstand (36).

3. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, is het bijzonder voor lasrobots die voorzien zijn van ___een-weerstandslastoorts, met hetkenmerivdat het cilindrische vasthoudorgaan (A) aande-voorzijde ---- voorzien is van een eerste paar (R) elektrisch geleidende staven (76) met platte contactvlakken (76a) die 30 complementair zijn ten opzichte van overeenkomstige platte vlakken (80a) van een tweede paar (S) elektrisch geleidende staven (80) die aan de voorzijde (46) van de flens (B) ondersteund zijn, waarbij het eerste paar (R) staven (76) verbonden is met een elektrische voeding en het tweede paar (S) staven (80) elektrisch verbonden is met de elektroden (Z) van de lastoorts (42).

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat veerkrachtige middelen (90) geplaatst zijn tussen het 35 eerste paar (R) staven (76) en het cilindrische vasthoudorgaan (A) teneinde een vooraf bepaalde contact· druk te verzekeren tussen de vlakken (76a, 80a) van de staven (76, 80) in de toestand waarin het vasthoudorgaan (A) en de flens (B) aan elkaar gekoppeld zijn.

5. Inrichting volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de staven (76, 80) van elk paar staven evenwijdig aan elkaar lopen en eerste eindgedeelten (76a, 80a) bezitten die in wezen in overeenstemming 40 geplaatst zijn met de as (X-X) van het vasthoudorgaan (A) en van de flens (B) respectievelijk, en tweede eindgedeelten (76b, 80b) tegenover de eerste uiteinden en radiaal uitstekend ten opzichte van het vasthoudorgaan (A) en de flens (B) respectievelijk, waarbij elk tweede eindgedeelte (76b, 80b) voorzien is van een verbindingsorgaan (78, 82) in verband met zijn elektrische verbinding.

5 Conclusies

6. Inrichting volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de staven (76) van het eerste paar van de 45 staven (R) een instelbeweging kunnen uitvoeren tijdens het koppelen van hun vlakken (76a) en de overeenkomstige vlakken (80a) van de staven (80) van het tweede paar (S).

7. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de eerste eindgedeelten (76a) van de staven (76) van het eerste paar (A) verzilverde elektrische contactoppervlakken (86) bezitten. Hierbij 2 bladen tekening