DE202007016161U1

DE202007016161U1 - Roboterhalterung für fluidgekühlte Fügewerkzeuge

Info

Publication number: DE202007016161U1
Application number: DE202007016161U
Authority: DE
Original assignee: Dinse GmbH
Current assignee: Dinse GmbH
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2017-11-17
Also published as: US20100314376A1; EP2217411A1; CN101861234A; WO2009062797A1

Abstract

Roboterhalterung zur um eine Längsachse (L) drehbaren Festlegung eines fluidgekühlten Fügewerkzeuges (6) an einem Roboterarm (2) eines Fügeroboters mit einem an dem Roboterarm (2) festlegbaren Stator (3) und einem einen Anschluss für das Fügewerkzeug (6) aufweisenden, um den Stator (3) drehbaren Rotor (4), dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in dem Stator (3) als auch in dem Rotor (4) jeweils wenigstens je eine als Bohrung (8a, 8b, 9a, 9b) ausgebildete Fluidleitung für einen Kühlfluidvorlauf und den Kühlfluidrücklauf vorhanden ist, wobei zwischen dem Stator (3) und dem Rotor (4) wenigstens je ein abgedichteter Ringraum (10, 11) für den Kühlfluidvorlauf und den Kühlfluidrücklauf ausgebildet ist, in den die jeweils zugeordneten Fluidleitungen des Stators (3) und des Rotors (4) für eine Fluiddurchführung münden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Roboterhalterung zur um eine Längsachse drehbaren Festlegung eines fluidgekühlten Fügewerkzeuges an einem Roboterarm eines Fügeroboters mit einem an dem Roboterarm festlegbaren Stator und einem einen Anschluss für das Fügewerkzeug aufweisenden, um den Stator drehbaren Rotor.
Derartige Roboterhalterungen sind seit langem bekannt. Sie finden Einsatz in der automatisierten Fügetechnik, insbesondere dem automatischen Schweißen oder einem automatisierten Hartlöten, und erlauben eine verbesserte Zugänglichkeit zu den vorgesehenen Fügepunkten im Raum, da zusätzlich zu durch ein Verfahren und Verschwenken des Roboterarms gewährleisteten Anstell- und Schwenkbewegungen das Fügewerkzeug, z. B. eine Schweiß- bzw. Hartlotpistole, jedenfalls um einen gewissen Drehwinkel gedreht werden kann. Beispiele für vergleichbare Roboterhalterungen sind in den deutschen Gebrauchsmusterschriften 85 19 446 und 93 05 589 desselben Anmelders offenbart.
Ein wesentliches Problem und eine Beschränkung der vorbekannten Roboterhalterungen besteht insbesondere dann, wenn die Fügewerkzeuge mit einem Kühlfluid, beispielsweise Kühlwasser, aktiv gekühlt werden müssen, darin, dass der Drehwinkel zur Ausführung einer Drehbewegung grundsätzlich beschränkt ist. Dies liegt daran, dass die für den Fügevorgang erforderlichen Medien, insbesondere also auch das Kühlfluid, dem Fügewerkzeug direkt über ein sogenanntes Schlauchpaket, auch Garnitur genannt, zugeführt werden, also innerhalb einer flexiblen und parallel zu der Roboterhalterung geführten schlauchartigen Einrichtung. Diese allerdings verdrillt bei einer Drehbewegung, wobei eine solche Verdrillung nur bis zu einem gewissen Höhstmaß möglich ist, ohne dass es zu Beschädigungen der Medienzuführleitungen in dem Schlauchpaket kommt.
Für den noch flexibleren Einsatz automatisierter Fügewerkzeuge an Robotern ist es daher wünschenswert, eine im Winkelbereich unbeschränktere Drehung des Fügewerkzeuges zu ermöglichen, vorzugsweise um einen Bereich von wenigstens 360°. Entsprechend muss bei einer solchen Roboterhalterung eine angepasste Durchführung für Kühlfluid geschaffen werden. Mit diesem Problem beschäftigt sich die vorliegende Erfindung.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, dass sowohl in dem Stator als auch in dem Rotor jeweils wenigstens je eine als Bohrung ausgebildete Fluidleitung für einen Kühlfluidvorlauf und einen Kühlfluidrücklauf vorhandenen ist, wobei zwischen dem Stator und dem Rotor wenigstens je ein abgedichteter Ringraum für den Kühlfluidvorlauf und den Kühlfluidrücklauf ausgebildet ist, in den die jeweils zugeordneten Fluidleitungen des Stators und des Rotors für eine Fluiddurchführung münden.
Der wesentliche Aspekt der Erfindung beruht also darin, die Kühlfluidleitungen nicht mehr an der drehbaren Roboterhalterung vorbei, sondern vielmehr durch diese hindurch zu führen. Erfindungsgemäß sind hierfür als Bohrungen ausgebildete Fluidleitungen im Stator wie im Rotor vorgesehen, wobei eine Verbindung zwischen Stator und Rotor über einen Ringraum realisiert ist. Dabei sind getrennt für den Kühlfluidvorlauf und den Kühlfluidrücklauf jeweils wenigstens eine Kühlfluidleitung im Stator wie im Rotor vorgesehen und für Kühlfluidvor- und rücklauf gibt es jeweils einen Ringraum, in dem das Kühlfluid vom Stator in den Rotor bzw. umgekehrt überführt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion kann also Kühlfluid sozusagen innerhalb der Roboterhalterung vom Stator in den Rotor überführt werden. Wenn dann die weiterhin erforderlichen Fügemedien, insbesondere z. B. Schweiß- oder Lotdraht, aber auch der erforderliche Schweiß- bzw. Lötstrom ebenfalls in an sich bereits bekannter Weise innerhalb der Roboterhalterung überführt werden, kann ein Schlauchpaket, welches vordem stets an das Fügewerkzeug angeschlossen werden musste, insgesamt an dieser Stelle entfallen, so dass der gewünschte Freiheitsgrad bei Rotation des Fügewerkzeuges erreicht wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stator sich mit einem im Wesentlichen in Richtung der Längsachse verlaufenden zapfenartigen Anschlussstück in einen korrespondierenden, in dem Rotor befindlichen Hohlraum hinein erstreckt und von dem Rotor in diesem Bereich umgeben ist. Ferner sind dann die Ringräume in diesem Bereich gebildet. Diese konstruktive Ausgestaltungsvariante ist eine besonders einfache, in der die Kühlfluidüberführung mit minimalem konstruktiven Aufwand er folgen kann. Besonders einfach wird dies dann, wenn, wie in einer vorteilhaften Weiterbildung gemäß Anspruch 3 vorgesehen, die Ringräume für die Überführung des Kühlfluidvorlaufes und des Kühlfluidrücklaufes aus einem gemeinsamen Raum durch Abtrennung bzw. Unterteilung mittels einer Dichtung gebildet sind. Hierbei kommt insbesondere eine O-Ring Dichtung in Betracht.
Selbstverständlich können in einer alternativen Ausgestaltung auch der Rotor ein zapfenartiges Anschlussstück und der Stator einen hierzu korrespondierenden Hohlraum als Aufnahme aufweisen und die Ringraumdurchführung in analoger Weise in diesem Bereich angeordnet sein.
Da in der Regel für die Durchführung eines Schweiß- oder Lotdrahtes oder eines sonstigen Fügemediums in Roboterhalterungen der eingangs genannten Art zentrale Durchführungsöffnungen vorgesehen sind, ist es von Vorteil, wenn die Leitungen für die Kühlfluidführung außermittig und im wesentlichen parallel zu der zentralen Durchführungsöffnung im Rotor und/oder Stator verlaufen. Natürlich müssen die Zuführungen zu den Ringräumen ggf. quer zur eigentlichen Erstreckungsrichtung der Leitungen als Stichleitungen ausgebildet sein, was jedoch einer im wesentlichen parallelen Führung im Sinne des Anspruches 4 nicht widerspricht.
Um mit üblichen und bekannten Garnituren für den Anschluss an Fügewerkzeuge arbeiten zu können, ist es von Vorteil, wenn die Roboterhalterung roboterseitig über übliche Anschlussvorrichtungen für den Anschluss von Zu- und Ableitungen des Kühlfluids an die Fluidleitungen des Stators versehen ist (vgl. Anspruch 5).
Um eine noch weitere Vielfalt an mit einem mit der erfindungsgemäßen Roboterhalterung ausgerüsteten Fügewerkzeug auszuführenden Bewegungen erzielen zu können, kann die Roboterhalterung, wie in Anspruch 6 ausgeführt, zusätzlich um wenigstens eine von der Längsachse abweichende Achse schwenkbar ausgebildet sein.
Bereits aus der voranstehenden allgemeinen Beschreibung der Erfindung werden die vielfältigen Vorteile der Neuerung deutlich. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich darüber hinaus aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 eine teilweise weggeschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Roboterhalterung an einem Roboterarm mit daran angeschlossenem Fügewerkzeug sowie eine Medienzuführung in Form einer sogenannten Garnitur; und
2 in vergrößerter Darstellung den in den 1 mit A bezeichneten Ausschnitt.
In den Figuren ist in im Wesentlichen schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel skizziert. Die Figuren sind dabei nicht zwingend maßstabsgerecht und verdeutlichen nicht sämtliche Details der Konstruktion.
Eine erfindungsgemäße Roboterhalterung 1 ist einseitig an einen hier nur schematisch angedeuteten Roboterarm 2 angeflanscht und zwar mit einem Stator 3. Dieser Stator 3 liegt mit einem zapfenartigen Anschlussstück im Inneren eines korrespondiert ausgebildeten Hohlraumes eines auf den Stator 3 aufgesetzten und um diesen um eine Längsachse L rotierbaren Rotors 4.
Roboterseitig an den Stator angeschlossen ist eine Medienzuführungsgarnitur 5, in welcher u. a. eine Kühlfluidzu- sowie eine -abführung angeordnet sind, die z. B. zu einem üblichen Wärmetauscher oder einem sonstigen Kühlaggregat führen. An den Rotor 4 an einem dem Roboterarm 2 abgewandten, vorderen Ende ist ein Fügewerkzeug 6 angesetzt, welches mit einer Überwurfmutter 7 befestigt ist. Das Fügewerkzeug 6 ist hier eine Schweißpistole mit zweifach gekröpftem Verlauf, um insbesondere schwer zugänglich im Raum liegende Schweißpunkte anfahren zu können.
Zentral durch die Roboterhalterung, also durch Stator 3 und Rotor 4 hindurch, verläuft eine Durchführung 13 für die Zufuhr eines Fügemediums, hier eines Schweißdrahtes, zur Arbeitsspitze des Fügewerkzeuges 6.
Der Aufbau und die Gestaltung der Kühlfluidüberführung in der Roboterhalterung 1 ist besser zu erkennen in 2, die vergrößert den in 1 mit A bezeichneten Bereich darstellt.
Zu erkennen ist hier deutlich, dass in dem Stator 3 zwei parallel zu der Längsachse L geführte Sackbohrungen 8a und 8b von unterschiedlicher Länge geführt sind. Diese sind mit hier nicht näher bezifferten Stichbohrungen zur Außenseite des zapfenartigen Anschlussstückes geführt und durchbrechen dort den Stator 3. Dabei münden sie in Ringräumen 10 bzw. 11, die mit O-Ringen 12 zur Roboterseite wie zur Werkzeugseite hin und auch untereinander abgedichtet sind. In diese korrespondierenden Ringräume 10, 11 hinein mündet jeweils eine zugehörige, in den Rotor 4 hinein geführte Stichbohrung, die schließlich in zugeordneten Sackbohrungen 9a bzw. 9b münden. Durch dieses System von Bohrungen im Zusammenspiel mit dem jeweils zugeordneten Ringraum 10 bzw. 11 ist je eine Kühlfluidleitung realisiert, die von dem Stator 3 in den Rotor 4 an der Stelle des zugehörigen Ringraumes 10 bzw. 11 überführt wird und über einen hier nicht näher dargestellten Anschluss in das Fügewerkzeug 6 weiterläuft. Dabei ist eine der Leitungen 8a, 9a bzw. 8b, 9b mit der jeweils zugeordneten Durchführung durch den Ringraum 11 bzw. 10 eine Leitung für den Kühlfluidvorlauf, die andere Leitung bildet den Kühlfluidrücklauf.
Durch die hier dargestellte Wahl eines mittels O-Ring-Dichtungen 12 nach außen sowie gegen den benachbarten Ringraum 10, 11 ausgebildeten Ringraumes 11, 10 für die Kühlfluidüberführung ist sichergestellt, dass hier eine rotationsstellungsunabhängige Kühlfluiddurchführung gegeben ist, die insbesondere keine Einschränkungen hinsichtlich einer möglichst freien Drehbarkeit des Fügewerkzeuges 6 relativ zum Roboterarm 2, also des Rotors 4 relativ zum Stator 3 gewährleistet. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird also das Ziel einer Verbesserung der Flexibilität bei der Rotation des Fügewerkzeuges 6 relativ zum Roboterarm 2 auf einfache aber überzeugende Weise erreicht.

1: Roboterhalterung
2: Roboterarm
3: Stator
4: Rotor
5: Medienzuführungsgarnitur
6: Fügewerkzeug
7: Überwurfmutter
8a, b: Bohrung
9a, b: Bohrung
10: Ringraum
11: Ringraum
12: O-Ring
13: Zentrale Durchführung
L: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 8519446 U [0002]
- DE 9305589 U [0002]

Claims

Roboterhalterung zur um eine Längsachse (L) drehbaren Festlegung eines fluidgekühlten Fügewerkzeuges (6) an einem Roboterarm (2) eines Fügeroboters mit einem an dem Roboterarm (2) festlegbaren Stator (3) und einem einen Anschluss für das Fügewerkzeug (6) aufweisenden, um den Stator (3) drehbaren Rotor (4), dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in dem Stator (3) als auch in dem Rotor (4) jeweils wenigstens je eine als Bohrung (8a, 8b, 9a, 9b) ausgebildete Fluidleitung für einen Kühlfluidvorlauf und den Kühlfluidrücklauf vorhanden ist, wobei zwischen dem Stator (3) und dem Rotor (4) wenigstens je ein abgedichteter Ringraum (10, 11) für den Kühlfluidvorlauf und den Kühlfluidrücklauf ausgebildet ist, in den die jeweils zugeordneten Fluidleitungen des Stators (3) und des Rotors (4) für eine Fluiddurchführung münden.
Roboterhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stator (3) mit einem im wesentlichen in Richtung der Längsachse (L) verlaufenden zapfenartigen Anschlussstück in einen korrespondierenden, in dem Rotor (4) befindlichen Hohlraum hinein erstreckt und von dem Rotor (4) in diesem Bereich umgeben ist und dass die Ringräume (10, 11) in diesem Bereich gebildet sind.
Roboterhalterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringräume (10, 11) aus einem gemeinsamen Raum durch Abtrennung mittels einer Dichtung, insbesondere einer O-Ring-Dichtung (12), gebildet sind.
Roboterhalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zentrale Durchführungsöffnung (13) für ein Fügemedium, insbesondere einen Schweiß- oder Lotdraht, aufweist und dass die Leitungen für das Kühlfluid außermittig und im Wesentlichen parallel zu der zentralen Durchführungsöffnung (13) verlaufen.
Roboterhalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie roboterseitig übliche Anschlussvorrichtungen für den Anschluss von Zu- und Ableitungen für das Kühlfluid an die Fluidleitungen des Stators (3) aufweist.
Roboterhalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich um wenigstens eine von der Längsachse abweichende Achse schwenkbar ausgebildet ist.