DD274779A1 - Werkzeugspanneinrichtung fuer werkzeugfuehrende industrieroboter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine automatische Werkzeugspannvorrichtung fuer werkzeugfuehrende Industrieroboter, bevorzugt zum Entgraten mittels Buerstwerkzeugen, bei denen verschiedene Werkzeuge nacheinander zum Einsatz kommen. Im wesentlichen besteht die Einrichtung aus einem Grundkoerper, den Spannbacken und einem Spannring, dessen Drehung die radiale Spann- oder Loesebewegung der Spannbacken erzeugt. Die alternierende Drehung des Spannringes wird ueber Schaltstifte, Schaltkurven und einen Umschaltring von seiner axialen Bewegung, die sich aus der Bewegung des Industrieroboters nach dem Aufsetzen des Werkzeugschaftes ergibt, abgeleitet. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugspannvorrichtung für werkzeugführende Industrieroboter, bevorzugt zum Entgraten mittels Bürstwerkzeugen, bei denen verschiedene Werkzeuge nacheinander zum Einsatz kommen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der Industrierobotertechnik sind Greiferwechselsysteme bekannt; ebenso Werkzeugwechselsysteme im Werkzeugmaschinenbau. Für den werkzeugführenden technologischen Industrierobotereinsatz werden sowohl Greiferwechsoleinrichtungen an verschiedenen Werkzeugantriebseinheiten mit Werkzeugen bestückt angebracht, als auch die Werkzeuge am beibehaltenen Antrieb gewechselt.

In den meisten Fällen werden form- oder kraftschlüssige Koppelmechanismen durch einen separaten Antrieb betätigt. Zum Beispiel ist in der DD 252 338 eine Werkzeugeinhoit für den automatischen Werkzeugwechsel beschrieben, bei der die Werkzeuge auf Werkzeuggrundhaltern montiert sind und die durch eine Spanneinrichtung gehalten werden.

DD 220543 enthalten eine Einrichtung zum automatischen Spiralbohrerwechsel mit horizontaler Arbeitsspindel. Dabei erfolgt die Betätigung der Spanneinrichtung über Druckluftzylinder. In ähnlicher Weise werden die in DE 3518581, DE 3426892 und DE 3634018 beschriebenen Werkzeugwechseleinrichtungen pneumatisch betätigt.

Antriebslose Systeme sind in DD 219426 und DD 256231 beschrieben. In beiden Fällen wird eine zusätzliche Drehbewegung des Roboterhandgelenks zum Spannen bzw. formschlüssigen Halten genutzt.

Alle genannten Spanneinrichtungen haben den Nachteil, daß sie durch den Spannantrieb und die Energiezufuhr aufwendig sind und daß die antriebslosen Systeme zusätzliche Zeiten für das Spannen und Lösen erfordern.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist n'ne einfache Lösung für das automatische Spannen von Werkzeugen mit gleich großen zylindrischen Schäften, vorzugGweise von Bürstwerkzeugen, an einer von einem Industrieroboter geführten Antriebseinheit, die geringe Werkzeugwechselzeiten ermöglicht. '

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist, eine Spanneinrichtung zum automatischen Spannen von Werkzeugen mit gleich großen zylindrischen Schäften, vorzugsweise von Bür«twerkzeugen.

Dabei soll auf einen separaten Spannantrieb verzichtet werden und die Roboterbewegung so zum Spannen der Werkzeuge genutzt werden, daß keine zusätzlichen technologischen Zeiten für das Spannen oder Lösen der Werkzeuge benötigt werden.

Erfjndungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Spanneinrichtung gelöst, die die Bewegung des Roboters zu dem im Werkzeugmagazin befindlichen Werkzeug, dio Fluchtend zum Werkzeur.schaft erfolgt, nutzt, um zugleich den Spann- bzw. Lösevorgang zu vollziehen.

Die Spanneinrichtung besteht aus einem Grundkörper, der sich an der Antriebswelle des Werkzeugantriebes befindet, und den

im Grundkörper geführten Spannbacken die durch einen Spannring bei dessen Drehung in radialer Richtung verschoben werden. Je nach Drehrichtung erfolgt da i Spannen oder Lösen. Die Drehung des Spannringes wird über Schaltstifte und Schaltkurven von der axialen Bewegung des Spannringes abgeleitet. Die axiale Bewegung des Spannringes wird durch die Roboterbewegung nach Aufsetzen auf den Werkzeugschaft erzeugt.

Durch Ableiten der Drehbewegung eines Umschaltringes aus der Axialbewegung des Spannringes wird eine alternierende Drehung des Spannringes bei gleicher Axialbewegung gesichert. Die Rückholbewegung des Spannringes wird durch eine Rückholfeder bei Umkehr der Bewegungsrichtung des Roboters erzeugt.

Ausfuhrungsbelsplel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Längs- und Querschnitt durch die Spanneinrichtung Fig. 2: Abwicklung der Spanneinrichtung nach Abnehmen der Abdeckhülse Die erfindungsgemäße automatische Spanneinrichtung besteht auo einem Grundkörper 1, in dem sich außer der Anschlußbohrung für den Werkzeugantrieb drei Ausnehmungen für die Aufnahme der Spannbacken 2 befinden. Jede Spannbacke 2 enthält einen Schaltstift 3. Die Spannbacken werden vom Spannring 4 und der Stoffeder 5 gehalten. Der Spannring 4 ist mit Exzenterflächen und Ausnehmungen für die Gleitfedern β versehen. Die Gleitfedern β sind in dem aus zwei Teilen 7 und 8 bestehenden Schaltring befestigt. Zwischen deo heiden Teilen 7 und 8 des Schaltringes befindet sich der Umschaltring 9. Der Schaltringoberteil 7 enthält die Stifte 10, die in die Langlöcher des Umschlagringes 9 eingreifen. Zwischen

dem Schaltringoberteil 7 und dem Umschaltring 9 sind die Federn 11 vorgespannt angeordnet. -

Zwischen dem Grundkörper 1 und dem Spannring 4 ist außendem eine Rüchholfeder 12 angeordnet. Die beiden Teile 7 und 8

des Schaltringes und die Abdeckhülse 13 sind mittels Schrauben 15 so mit dem Anschlagring 14 verbunden, daß sie auf dem

Grundkörper 1 drehbar angeordnet sind. Beim Aufnehmen eines Werkzeuges führt der Roboter den Endeffektor mit der Spannvorrichtung über den Werkzeugschaft und

bewegt ihn fluchtend zum Werkzeugschaft, bis die Spannbacken 2 auf den Bund des Schaftes oder eine Fläche des

Werkzeugmagazins aufsetzen. Von dort an begrenzt die axiale Relativbewegung zwischen Spannbacken 2 und Spannring 4

einerseits und dem Schaltring 7,8 und dem Umschaltring 9 andererseits.

Dabei gleitet der Schaltstift 3 zunächst an der Schaltschräge des Umschaltringes 9, später an der Schaltschräge des Schaltringoberteils 7 entlang und verursacht die drehende Relativbewegung, die über die Gleitfeder β auf den Spannring 4

übertragen wird. Durch die Exzenterflächen von Spannring 4 und Spannbacken 2 wird die Drehbewegung in eine radiale

Spannbewegung umgewandelt. Im letzten Teil der axialen Relativbewegung gleitet der Schaltdtift 3 sowohl an der Schaltschräge des Schaltringoberteils 7, als

nach der Schaltschräge des Umschaltringes 9 entlang, wodurch dieser relativ zum Schaltring 7,8 gedreht wird. Die Feder 11 hältden Umschaltring 9 in der neuen Position, der Stift 10 begrenzt seine Drehbewegung.

Da der Steigungswinkel der Exzenterflächen kleiner als der Reibungswinkel (arc tan Reibungszahl) ist, besteht Selbsthemmung

und der Spannungszustand bleibt nach Rückdrehen des Schaltringes in die Ausgangslage erhalten. Das Rückdrehen des

Schaltringes wird durch seine axiale Rückwärtsbewegung erzeugt, indem der Schaltstift diesmal an der Schaltschräge des Schaltringunterteils 8 entlang gleitet. Bei erneuter axialer Relativbewegung zwischen Schaltstift 3 und Schaltring 7,8 gleitet dieser nun an der anderen Schaltschräge

des Umschaltringes 9 entlang, da dessen Stellung beim vorangegangenen Spannvorgang verändert wurden. Dadurch entstehtjetzt die entgegengesetzte Drehung des Spannringes 4 und das Werkzeug wird wieder gelöst.

Claims (4)

1. Werkzeugspanneinrichtung für werkzeugführende Industrieroboter, die an der Antriebswelle des vom Industrieroboter geführten Motors befestigt ist, gekennzeichnet dadurch, daß in Ausnehmungen eines zylindrischen Grundkörpers (1) Spannbacken (2) mit Einführungsschrägen, exzentrischen Spannflächen und Schaltstifton (3) radial und axial verschieben geführt sind, die innen durch eine Stoffeder (5) und außen durch einen Spannring (4) mit Spannexzenterflächen, Ausnehmungen für Gleitfedern (6) und Schlitzen für die Schaltstifte (3) gehalten werden, und um den Spannring (4) ein Schaltring (7,8) und ein Umschaltring (9) sowie zwischen Grundkörper (1) und Spannring (4) eine Rückholfeder (12) angeordnet sind.

2. Werkzeugspanneinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Schaltring (7,8) mit dem Grundkörper drehbar verbunden ist.

3. Werkzeugspanneinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß Schalt-(7,8) und Umschaltring (9) mit Schaltschrägen versehen zueinander verdrehbar ausgebildet sind, wobei der Verdrehweg durch Stifte (10) begrenzt wird und die Endlagen durch Druckfedern (11) gehalten werden.

4. Werkzeugspannoinrichtung nach den Ansprüchen 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß im Schaltring (7,8) Gleitfedern (6) zur Übertragung der Drehbewegung auf dem Spannring (4) angeordnet sind.