DD277424A1

DD277424A1 - ADAPTER FOR AUTOMATIC TOOL CHANGE IN INDUSTRIAL ROBOTS

Info

Publication number: DD277424A1
Application number: DD32231888A
Authority: DD
Inventors: Elke Jana
Original assignee: Petrolchemisches Kombinat
Priority date: 1988-11-29
Filing date: 1988-11-29
Publication date: 1990-04-04

Abstract

Die Erfindung betrifft die flexible Automatisierung von Fertigungsprozessen, die einen oder mehrere Roboter bzw. Handhabevorrichtungen aufweisen. Ziel der Erfindung ist es, ueber einfachste mechanische Kupplungs- und Entkupplungsvorgaenge das Erfassen und Freigeben des Werkzeuges zu ermoeglichen. Somit soll ein Werkzeugwechselsystem geschaffen werden, dass noch einfacher und kostenguenstiger herstellbar ist, als die bekannten. Der Adapter besteht aus 2 Baugruppen, dem zylindrischen Halteteil und dem Kupplungsflansch. Beim Kupplungsvorgang greifen beide Baugruppen ineinander. Dabei wird ein Mechanismus ausgeloest, so dass die Eingriffseinrichtung, die auf dem Halteteil drehbar gelagert ist, mit Hilfe der freiwerdenden Energie einer oder mehrerer Federn beide Baugruppen miteinander verschraubt. Fig. 1The invention relates to the flexible automation of manufacturing processes that have one or more robots or handling devices. The aim of the invention is to enable the simplest mechanical coupling and Entkupplungsvorgaenge the detection and release of the tool. Thus, a tool change system is to be created that is even easier and cheaper to produce than the known. The adapter consists of 2 assemblies, the cylindrical holding part and the coupling flange. During coupling process, both assemblies interlock. In this case, a mechanism is triggered, so that the engagement means, which is rotatably mounted on the holding part, screwed together with the aid of the released energy of one or more springs, both modules. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel an Industrierobotern und findet Anwendung bei der Automatisierung von Fertigungsprozessen.The invention relates to a device for automatic tool change to industrial robots and finds application in the automation of manufacturing processes.

Characteristic of the known technical solutions

Bisherige Werkzeugwechselsysteme beinhalten eine Betätigungseinrichtung zur Ausführung des Werkzeugwechsels, welche am Boden, d. h. an einem generell nicht zur Maschine gehörendem Element, angeordnet oder einem Werkzeugmagazin für die Werkzeuge zugeordnet sind.Previous tool change systems include an actuator for performing the tool change, which on the ground, d. H. are arranged on a generally not belonging to the machine element, or associated with a tool magazine for the tools.

Jedem Werkzeug ist somit ein am Boden befindliches Betätigungselement zugeordnet, daß das Werkzeug klemmend erfaßt oder losläßt, jeweils dann, wenn der Roboterarm sich in übereinstimmender Anordnung mit dem Werkzeug selbst befindet.Each tool is thus associated with a located on the bottom actuator that the tool clamped detects or releases, respectively, when the robot arm is in a matching arrangement with the tool itself.

Bei anderen bekannten Werkzeugwechselsystemen wird eine Spindel des Roboters verwendet, die beide Kupplungsteile derIn other known tool change systems, a spindle of the robot is used, the two coupling parts of the

Werkzeugwechselvorrichtung gegeneinander verschraubt, um die Klemmfassung oder Freigabe des Werkzeuges vorzunehmen, z.B. DE-PS 3421452.Tool changing device screwed against each other to make the clamping socket or release of the tool, e.g. DE-PS 3421452.

Gemäß DE-OS 3717765 erfolgt über ein Steuermedium, welches die Eingriffszähne für die Verriegelungseinrichtung betätigt, die Erfassung oder Freigabe des Werkzeuges.According to DE-OS 3717765 via a control medium, which actuates the engagement teeth for the locking device, the detection or release of the tool.

Diese Systeme sind in ihrem Aufbau verhältnismäßig kompliziert und mit hohen Kosten verbunden.These systems are relatively complicated in structure and associated with high costs.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, über einfachste mechanische Kupplungs- und Entkupplungsvorgänge das Erfassen und Freigeben des Werkzeuges bei hoher Zuverlässigkeit des Werkzeugwechselvorganges zu ermöglichen.The aim of the invention is to enable the simplest mechanical coupling and uncoupling operations, the detection and release of the tool with high reliability of the tool changing operation.

Explanation of the essence of the invention

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel zu schaffen, mit der Werkzeuge oder Greifer von einem Industrieroboter an beliebigen Stollen eines Workzeugmagazines abgesetzt und wieder aufgenommen werden können, wobei der Kupplungsvorgang im wesentlichen nicht durch das letzte Getriebeglied des Roboters erfolgen soll.Dor invention is based on the object to provide a device for the automatic tool change, can be deposited and resumed with the tools or gripper of an industrial robot to any studs of a work magazine, the coupling process should not be done substantially by the last gear member of the robot ,

Gemäß der Erfindung besteht das Werkzeugwechselsystem aus:According to the invention, the tool change system consists of:

- einem zylindrichen Halteteil, das am letzten Getriebeglied einer Handhabevorrichtung oder eines Roboters montiert ist und eine auf dem Halteteil drehbar gelagerte Eingriffseinrichtung aufweist, die durch eine oder mehrere Federn vorgespannt wird und durch Sperren, die dem Halteteil zugeordnet sind, in ihrer Position gehalten wird,a cylindrical holding part mounted on the last gear member of a handling device or a robot and having an engagement means rotatably mounted on the holding part, biased by one or more springs and held in position by locks associated with the holding part,

- einem Werkzeugmagazin, in dem der Kupplungsflansch verdrehsicher abgelegt wird und sich Gegenelemente für die Eingriffseinrichtung befinden.- A tool magazine in which the coupling flange is stored against rotation and are counter-elements for the engagement device.

Beide zusammenwirkenden Baugruppen sind so gestaltet, daß sie trennbar sind.Both cooperating assemblies are designed to be separable.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Beispieles und vier Zeichnungen näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail with reference to an example and four drawings:

Fig. 1: zeigt die koaxiale Stellung von Roboter mit montiertem Halteteil und abgelegtem Werkzeug mit montiertemFig. 1: shows the coaxial position of robot with mounted holding part and stored tool with mounted

Kupplungsflansch Fig. 2: WerkzeugmagazinCoupling flange Fig. 2: Tool magazine

Fig.3: zylindrisches Halteteil und Eingriffseinrichtung Fig.4: KupplungsflanschFig.3: cylindrical holding part and engaging device Fig.4: coupling flange

In der Figur 1 hängt das Werkzeug D mit dem montierten Kupplungsflansch C, fixiert durch einen federnd gelagerten Stift 3a, der in der dafür vorgesehenen Aussparung 3 b des Kupplungsflansches C greift, in dem Werkzeugmagazin E. Die senkrecht gehaltene Hand F des Roboters fährt koaxial über den montierten Kupplungsflansch C, senkt sich ab und taucht dabei definiert in den montierten Kupplungsflansch C ein.In Figure 1, the tool D hangs with the mounted coupling flange C, fixed by a spring-loaded pin 3a, which engages in the space provided for 3 b of the coupling flange C, in the tool magazine E. The vertically held hand F of the robot moves coaxially over the mounted coupling flange C, lowers and immersed thereby defined in the mounted coupling flange C.

Dabei läuft folgender Vorgang ab: (Figur 3 und 4)The following procedure takes place: (FIGS. 3 and 4)

Die federnd gelagerten Sperren 4a, welche dem zylindrischen Halteteil A zugeordnet sind und welche die auf dem zylindrischen Halteteil A drehbar gelagerte Eingriffseinrichtung Bin ihrer durch eine Drehfeder 1 vorgespannte Position halten, indem sie in die dafür vorgesehenen Aussparungen 4 b der Eingriffseinrichtung B greifen, werden durch das Eintauchen des Halteteiles A in den Kupplungsflansch C entsperrt. Die Verdrehsicherung 5a, die dem Halteteil A zugeordnet ist, schiebt sich in die dafür vorgesehene Aussparung 5 b des Kupplüngsflansches C. Die Eingriffseinrichtung B vollzieht durch die freiwerdende Energie der Drehfeder 1 eine Drehbewegung. Die Stifte 6a der Eingriffseinrichtung B gleiten beim Eintauchvorgang in den axial am Umfang angeordneten Führungen 6b des Kupplungsflansches C und beim Freiwerden der Energie der Drehfeder 1 verspannen sie sich in den radial am Umgang angeordneten und mit Steigung versehenen Auslegern 6c der Führungen 6b. Die Pneumatikleitung 9, die durch das Halteteil A und den Kupplungsflansch C führt, wird an ihrer Schnittstelle 10a/10b durch den Rundring 2 abgedichtet.The resiliently mounted locks 4a, which are assigned to the cylindrical holding part A and hold the rotatably mounted on the cylindrical holding part A engagement means Bin their biased by a torsion spring 1 position by grabbing in the space provided for recesses 4 b of the engagement device B, by the immersion of the holding part A in the coupling flange C unlocked. The anti-rotation 5a, which is associated with the holding part A, pushes into the space provided for this purpose 5 b of the Kupplüngsflansches C. The engagement device B completes by the released energy of the torsion spring 1 a rotary movement. The pins 6a of the engagement device B slide in the immersion process in the axially circumferentially arranged guides 6b of the coupling flange C and when the energy of the torsion spring 1, they brace themselves in the radially arranged on handling and provided with slope arms 6c of the guides 6b. The pneumatic line 9, which leads through the holding part A and the coupling flange C, is sealed at its interface 10 a / 10 b by the circular ring 2.

Die federnd gelagerten Tasten 11a, die dem Haltetoil A zugeordnet und im Hartgewebe 11b eingebettet sind, schließen mit den Kontakten 12a, die dem Kupplungsflansch C zugeordnet und in Hartgewebe 12 b eingebettet sind, den elektrischen und/oder elektromagnetischen Kontakt.The resiliently mounted keys 11 a, which are assigned to the holding oil A and embedded in hard tissue 11 b, close with the contacts 12 a, which are associated with the coupling flange C and embedded in hard tissue 12 b, the electrical and / or electromagnetic contact.

Der Zentrierkegel 7 a, der dem Halteteil A zugeordnet ist und in den Kupplungsflansch C taucht, der eine dem Zentrierkegel 7 a komplementäre Gestalt 7 b an der Stelle besitzt, zentriert die beiden Teile (Halteteil A und Kupplungsflansch C) miteinander.The centering cone 7 a, which is associated with the holding part A and immersed in the coupling flange C, which has a centering cone 7 a complementary shape 7 b in place, centering the two parts (holding part A and coupling flange C) with each other.

Der Kupplungsvorgang ist abgeschlossen. Der Roboter fährt mit gekuppeltem Werkzeug D aus dem Werkzeugmagazin E. Dabei wird die Fixierung des Werkzeuges D durch den Stift 3a aufgehoben.The coupling process is completed. The robot moves with coupled tool D from the tool magazine E. The fixation of the tool D is canceled by the pin 3a.

Beim Entkupplungsvorgang fährt der Roboter so in das Werkzeugmagazin E ein, daß die federnd gelagerten Gegenelemente 8a für die Eingriffseinrichtung B beim Absenken in die dafür vorgesehenen Aussparungen 8 b der Eingriffseinrichtung B eingreifen.When uncoupling the robot moves into the tool magazine E, that the spring-mounted counter-elements 8a engage the engagement means B when lowering in the space provided for recesses 8 b of the engagement device B.

Dann vollzieht der Roboter eine Drehung, bei der nur die Eingriffseinrichtung B ihre Lage nicht ändert, bis der Näherungs-Initiator 13 über das Winkelblech 14 schiebt und die Drehbewegung durch ein Signal abbricht. Dadurch wurde die Drehfeder 1 gespannt.Then, the robot makes a rotation in which only the engagement means B does not change its position until the proximity initiator 13 slides over the angle plate 14 and stops the rotation by a signal. As a result, the torsion spring 1 was tensioned.

Der Roboter hebt senkrecht die Hand F, bis die Sperren 4a in die dafür vorgesehenen Aussparungen 4 b der Eingriffseinrichtung B greifen und die Eingriffseinrichtung B mit der Drehfeder 1 in dem vorgespannten Zustand halten. Dann vollzieht der Roboter eine weitere, definierte Drehung, damit der federnd gelagerte Stift 3a des Werkzeugmagazins E in den Kupplungsflansch C einrastet.The robot raises vertically the hand F until the locks 4a engage in the recesses provided 4 b of the engaging means B and hold the engagement means B with the torsion spring 1 in the prestressed state. Then, the robot makes another defined rotation so that the spring-mounted pin 3a of the tool magazine E snaps into the coupling flange C.

Das Werkzeug D mit dem montierten Kupplungsflansch C ist nun fixiert abgelegt und der Roboter fährt senkrecht nach oben heraus. Nun ist das Halteteil A für den nächsten Kupplungsvorgang funktionsbereit.The tool D with the mounted coupling flange C is now stored fixed and the robot moves vertically upwards. Now the holding part A is ready for the next coupling operation.

Claims

1. adapter for automatic tool change with provision of electrical and / or
electromagnetic and / or hydraulic or pneumatic energy on the tool for
Handling devices or industrial robots, which at least horizontal and vertical
Movements and for the last gear member can realize a rotary motion,
characterized in that it consists of two cooperating, but separable assemblies
consists:

- A cylindrical holding part (A), which is mounted on the last gear member of a handling device or a robot of the above-mentioned type and on the holding part (A) rotatably mounted engagement means (B),

- A coupling flange (C) having a substantially to the holding part (A) with the
Engagement means (B) has complementary shape and on which a tool (D) attached
or designed as a direct transition from the coupling flange (C).

2. Adapter according to claim 1, characterized in that the rotatably mounted engagement means (B) by one or more springs (1) in the cylindrical holding part (A) and in the
Engagement means (B) are arranged, is biased.

3. Adapter according to claim 1 and 2, characterized in that the means of spring (s) (1) biased engagement means (B) by resiliently mounted locks (4a) associated with the holding part (A) and in recesses (4b) of Engagement means (B) engage, is held in position.

4. Adapter according to claim 1, characterized in that in the cylindrical holding part (A) are resiliently mounted keys (11 a), which during the coupling process with the contacts (12 a) of the
Coupling flange (C) create the electrical and / or electromagnetic connection.

5. An adapter according to claim 4, characterized in that the keys (11 a) and the contacts (12 a) in insulating material (11 b, 12 b) are embedded.