DD291505A5 - Werkzeugwechselsystem fuer werkzeugfuehrende industrieroboter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugwechselsystem fuer werkzeugfuehrende Industrieroboter, bevorzugt zum Entgraten mittels Buerstwerkzeugen bei dem die Buersten in einheitlicher Werkzeugspanneinrichtung positioniert, lageorientiert und verdrehsicher bereitgestellt sind und so nacheinander zum Einsatz kommen. Im wesentlichen besteht das Werkzeugwechselsystem aus dem Werkzeuggreifer, der Werkzeugspanneinrichtung und dem Magazinplatz. Die Werkzeugspanneinrichtung wird formschluessig im Werkzeuggreifer gehalten, wobei die axialen Haltekraefte und die tangentialen Arbeitskraefte ueber eine Klemmkugel uebertragen werden. Die Aufhebung des Formschlusses der Klemmkugel wird bei der Positionierbewegung des Industrieroboters durch die Fixierstellung einer Schaltkugel erreicht. Fig. 1{Werkzeugwechselsystem; Werkzeuggreifer; Werkzeugspanneinrichtung; Magazinplatz}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugwechselsystem für werkzeugtührende Industrieroboter, bevorzugt zum Entgraten mittels Bürstwerkzeugen, bei dem die Bürsten in einheitlichen Werkzeugspanneinrichtungen positioniert, lageorientiert und . verdrehsicher bereitgestellt sind und so technologiegemäß nacheinander ohne separaten Spannantrieb gewechselt werden können.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der Industrierobotertechnik wie im Werkzeugmaschinenbau sind Greiferwechselsysteme bekannt. Für den werkzeugführenden technologischen Industrierobotereinsatz werden sowohl Greiferwechseleinrichtungen mit verschiedenen komplett bestückten Antrieben benutzt als auch die Werkzeuge am beibehaltenen Antrieb gewechselt. In den meisten Fällen werden form- oder kraftschlüssige Koppelmechanismen durch einen separaten Antrieb getätigt. So ist z. B. in der DD 252338 eine Werkzeugeinheit für den automatischen Werkzeugwechsel beschrieben, bei der die Werkzeuge auf Grundhaltern montiert sind und die durch eine Spanneinrichtung gehalten werden.

DD 220543 enthält eine Einrich ung 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. Bei der DD 219426 wird über eine zusätzliche Drehbewegung des Roboterhandgelenkes ein kraftschlüssiges Spannen erreicht, während bei der DD 256231 das zum formschlüssigen Halten des Greifkopfes notwendige Gegenmoment aufwendig über den Roboterarm aufgebracht werden

Bekannt ist weiterhin eine Werkzeugspanneinrichtung für werkzeugführende Industrieroboter, wobei sich hier die komplizierte und aufwendige Lösung für das Wechseln der Werkzeuge nachteilig auswirkt.

Alle genannten Spannei: .richtungen 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 bzw. die Einrichtung nicht so einfach

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine einfache, aufwandsarme Lösung für das Wechseln von Bürstwerkzeugen beim robotergeführten Entgraten, die auf die gesonderte Zuführung von Spannenergie verzichtet und kurze Wechselzeiten ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist daher ei ι unkompliziertes und sicheres Werkzeugwechselsystem für verschiedene Bürstwerkzeuge. Dabei soll a"f einen separaten Spannantrieb verzichtet werden und die Roboter- sowie die Antriebsbewegung des Werkzeugaii ι, iebes so genutzt werden, daß keine zusätzliche technologischen Zeiten für das Aufnehmen und Ablegen des Werkzeuges benötigt werden. Gleichzeitig sollen die Werkzeuglängen voreinstellbar sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Werkzeugwechselsystem für werkzeugführende Industrieroboter aus einem Werkzouggroifer mit Aufnahmehülse und einem Magazinplatz mit positioniert, lageorientiert und verdrehsicher bereitgestellter Werkzeugspanneinrichtung mit eingespanntem Werkzeug gohitdot wird.

Der Grundkörper des Werkzeuggreifers wird von einer Schalthülse umschlossen. Zwischen der Schalthülse und dem Grundkörper ist eine Rückholfeder angeordnet. Oberhalb der Rückholfeder ist in einer Bohrung der Schalthülse und in einer Schaltkurvo im Grundkörper eine Schaltkugel und unterhalb in einer Aussparung der Schalthülse sowie einer konischen Durchgangsbohrung der Aufnahmohülse des Grundkörpers eine Klemmkugel angeordnet. Am Aufnahmeschaft > !er Werkzeugspanneinrichtung ist in Klemmstollung fluchtend zur Durchgangsbohrung der Aufnahmehülse eine Aussparung für den teilweisen Eingriff der Klemmkugel angeordnet.

Die Zentrierplatte des Magazinplatzes zur Aufnahme der Werkzeugspanneinrichtung ist vertikal verschieblich ausgebildet. Der Werkzeuggreifer hält dio Werkzeugspanneinrichtung mit dem eingespannten Werzeug f.-mschlüssig. Der Formschluß wird durch eine Klemmkugel hergestellt, die in eine Senkung an der Werkzeugspanneini. ^..uitg greift und dort sowohl die axialen Haltekräfte als auch die tangontialen Arbeitskräfte überträgt. Die Aufhebung dieses Formschlusses erfolgt durch axiales Verschieben der Schalthülse, die sich auf dem festen Teil des Werkzeugmagazinplatzes abstütze, während dor Grundkörper des Wechselfutters mit der Werkzeugspanneinrichtung die elastisch angeordnete Zentrierplatte des Werkzeugmagazinplatzes nach unten drückt. Diese Bewegung wird vom Industrieroboter als Fortsetzung der Positionierbewegung durchgeführt. Die Fixierung dieser Offenstellung erfolgt durch Verdrehen des Grundkörpers zur Schalthülse. Dabei wird die Schalthülse am Magazinplatz gehalten und die Schaltkugel in Fixierstellung gebracht. Zum Einwechseln eines neuen Werkzeuges fährt der Industrioroboter den Werkzeuggreifer in fixierter Stellung über die im Magazinplatz lageorientiert liegende Werkzeugspanneinrichtung. Durch Rückdrehen des Grundkörpers zur Schalthülse wird die Fixierstellung der Schaltkugel gelöst und die Klemmkugel bei der axialen Verschiebung der Schalthülse wieder in die Senkung der Werkzeugspanneinrichtung gebracht.

Ausführungsbblspiel

Die Erfindung wird nachstehend im Ausführungsbeispiel zum Wechseln von Bürstwerkzeugen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: Ansicht und Längsschnitt des Werkzeugwechselsystems, Fig. 2: Ausschnittsweise die Abwicklung des Teilschnittes A-A.

Das erfindungsgemäße Werkzeugwechselsystem besteht aus dem Werkzeuggreifer 1, der Werkzeugspanneinrichtung 2 und dem Magazinplatz 3.

Der Grundkörper 5 des Werkzeuggreifers 1 ist direkt mit dor Antriebswelle 4 verbunden. Im Grundkörper 5 ist die Öffnung für die bewegliche Klemmkugel 6 sowie die Aussparung für die Schaltkugol 8 enthalten. Der Grundkörper 5 wird von der drehbaren Schalthülse 7 umschlossen. In Abhängigkeit von der Schaltstellung reicht ein Teil des Körpers der Klemmkugel 6 entweder bis in die Senkung der Werkzeugspanneinrichtung 2 oder bis in den inneren Freistich der Schalthülse 7. Zwischen der oberen Aussparung des Grundkörpers 5 mit der Gowindebohrung in der Schalthülse 7 ist die Schaltkugel 8 angeordnet. Weiterhin befindet sich zwischen Grundkörper 5 und Schalthülse 7 die Rückholfeder 9. Der Magazinplatz 3 besteht aus der Grundplatte 10, der festen Auflage 11 sowie den auf der Auflage 11 angebrachten Positionierstift 12. Im Magazinplatz 3 sind die bewegliche Zentrierplatte 13 und die Druckfeder 14 angeordnet. Im Spannfutter der Werkzeugspanneinrichtung ist das Werkzeug 15 eingespannt.

Voraussetzung für das automatische Wechseln der Bürstwerkzeuge ist, daß sie in einheitlichen Werkzeugspanneinrichtungen eingespannt sind und auf den einzelnen Werkzeugmagazinplätzen positioniert, lageorientiert und verdrehsicher bereitgestellt sind.

Der Werkzeuggreifer 1 hält das in der Werkzeugspanneinrichtung 2 eingespannte Werkzeug 15 zwischen Aufnahmeschaft 17 und Aufnahmehülse 16 formschlüssig.

Der Formschluß wird durch die Klemmkugel 6 hergestellt, die in die Senkung der Werkzeugspanneinrichtung 2 greift und dort sowohl die axialen Haltekräfte als auch die tangentialen Arbeitskräfte überträgt. Die Aufhebung dieses Formschlusses erfolgt durch axiales Verschieben der Schalthülse 7, die sich auf dem festen Teil der Auflage 11 des Magazinplatzes 3 abstützt, während der Gruüdkörper 5 des Werkzeuggreifers 1 mit der Werkzeugspanneinrichtung 2 die elastisch angeordnete Zentrierplatte 13 des Magazinplatzes 3 nach unten drückt. Diese Bewegung wird vom Industrieroboter als Fortsetzung der Positionierbewegung durchgeführt. Die Fixierung dieser Offenstellung des Werkzeuggreifers 1 wird dadurch erreicht, daß der Grundkörper 5 gegen die vom Positionierstift 12 gehaltene Schalthülse 7 verdreht wird. Bei dieser Verdrehbewegung wird die Schaltkugel 8 in die Fixierstellung gebracht und der Industrieroboter kann zum nächstfolgenden Werkzeugplatz verfahren. Die Aufnahmehülse 17 wird hier vom Industrieroboter so tief in die Aufnahmehülse 16 eingefahren, bis der Positionierstift 12 in die Bohrung der Schalthülso 7 eingreift. Durch Zurückdrehen des Grundkörpers 5 wird die Fixierstellung der Schaltkurjel 8 wieder gelöst und die Schalthülse 7 wird beim Hochfahren des Werkzeuggreifers 1 durch die Rückholfeder 9 wieder in ihre Ausgangsstellung gebracht. Dabei wird die Klemmkugel 6 in die Senkung des Aufnahmeschaftes 17 gedruckt und die Werkzeugspanneinrichtung 2 mit dem neuen Werkzeug 15 formschlüssig gehalten.

Claims (3)

1. Werkzeugwechselsystom für werkzeugführende Industrieroboter, bestehend aus einem Werkzeuggreifer mit Aufnahmehülse und einem Magazinplatz mit positioniert, lageorientiert und verdrehsicher bereitgestellten Werkzeugspanneinrichtungen mit eingespanntem Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (5) des Werkzeuggreifers (1) von einer Schalthüise (7) umschlossen wird und zwischen der Schalthülse (7) und dem Grundkörper (5) eine Rückholfeder (9) angeordnet ist und oberhalb der Rückholfeder (9) in einer Bohrung der Schälthülse (7) sowie in einer Schaltkurve im Grundkörper (5) eine Schaltkugel (8) und unterhalb in einer Aussparung der Schalthülse (7) sowie einer konischen Durchgangsbohrung der Aufnahmehülse (16) des Grundkörpers (5) eine Klemmkugel (6) angeordnet ist.

2. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Aufnahmeschaft (17) der Werkzeugspanneinrichtung (2) in Klemmstellung fluchtend zur Durchgangsbohrung der Aufnahmehülse (16) eine Aussparung für den teilweisen Eingriff der Klemmkugel (6) angeordnet ist.

3. Werkzeugwechselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierplatte (13) des Magazinplatzes (3) zur Aufnahme der Werkzeugspanneinrichtung (2) vertikal verschieblich ausgebildet ist.