DE102017001943A1

DE102017001943A1 - Anschlusssystem

Info

Publication number: DE102017001943A1
Application number: DE102017001943.6A
Authority: DE
Inventors: Viktor Deister; Franz Markus Oestreich
Original assignee: Eisele Pneumatics GmbH and Co KG
Current assignee: Eisele Pneumatics GmbH and Co KG
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-08-30
Also published as: WO2018158097A1

Abstract

Ein Anschlusssystem (30), vorgesehen für einen Übertragungsvorgang von Energie, Medium und/oder Information zwischen einem Funktionsteil mit ansteuerbaren Funktionselementen und einem bewegbaren Führungsteil eines steuerbaren Handhabungsgerätes, vorzugsweise in Form eines Roboters oder eines Manipulators, mit einer zwischen Funktions- und Führungsteil angeordneten Koppeleinrichtung mit mindestens zwei Koppelelementen (34, 36), von denen das eine Koppelelement (34) dem Funktionsteil und das andere Koppelelement (36) dem Führungsteil zugeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelelemente (34, 36) in wiederlösbarer Weise über eine Kupplungseinrichtung (44) derart miteinander kuppelbar sind, dass im gekuppelten Zustand die in einem Koppelelement (34) geführten Buchsen- und/oder Steckerteile für den Übertragungsvorgang in Eingriff sind mit zuordenbaren Stecker- bzw. Buchsenteilen des anderen Koppelelementes (36).

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlusssystem, vorgesehen für einen Übertragungsvorgang von Energie, Medium und/oder Information zwischen einem Funktionsteil mit ansteuerbaren Funktionselementen und einem bewegbaren Führungsteil eines steuerbaren Handhabungsgeräts, vorzugsweise in Form eines Roboters oder eines Manipulators, mit einer zwischen Funktions- und Führungsteil angeordneten Koppeleinrichtung mit mindestens zwei Koppelelementen, von denen das eine Koppelelement dem Funktionsteil und das andere Koppelelement dem Führungsteil zugeordnet ist.
Handhabungsgeräte mit auswechselbaren Funktionsteilen sind Stand der Technik. Insbesondere kommen solche Geräte in der industriellen Fertigung als Manipulatorkomponente von Industrierobotern zum Einsatz. Entsprechend der Auslegung des Betriebssystems mit elektrischem, pneumatischem oder hydraulischem Antrieb, mit zugehöriger Steuerung und gegebenenfalls vorhandener Sensorik, weist eine Versorgungsvorrichtung zur Übertragung von Energie, Medium und/oder Information eine entsprechende Anzahl von Versorgungs- bzw. Übertragungsleitungen auf. Aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung des Handhabungsgeräts sind diese Leitungen an definierten Schnittstellen, insbesondere zum Anschluss eines Funktionsteils an einem Führungsteil, unterbrochen. Um einen störungsfreien Betrieb des Handhabungsgeräts zu gewährleisten, ist ein zugehöriges Anschlusssystem derart auszugestalten, dass sowohl eine mechanisch feste Verbindung zwischen den beiden aneinander angeschlossenen Teilen des Handhabungsgeräts als auch eine ungestörte Übertragung von Energie, Medium und/oder Information an der jeweiligen Schnittstelle gewährleistet sind.
Ein Anschlusssystem der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus DE 20 2014 010 032 U1 bekannt. Das bekannte Anschlusssystem ist als Robotergelenk ausgebildet mit einem ersten Gelenkelement und einem zweiten Gelenkelement, welches relativ zu dem ersten Gelenkelement um eine Drehachse bewegbar angeordnet ist. Eine Kopplung zum Übertragen von Energie mittels Induktion zwischen dem ersten und zweiten Gelenkelement ist sichergestellt durch einen Lichtwellenleiter zum Übertragen von optischen Signalen zwischen dem ersten und zweiten Gelenkelement, wobei der Lichtwellenleiter am Übergang von dem ersten Gelenkelement zu dem zweiten Gelenkelement eine Unterbrechung aufweist. Hierdurch werden Energie und/oder Signale kontaktfrei zwischen dem ersten und zweiten Gelenkelement übertragen.
Dabei liegt die Unterbrechung vorteilhaft am Übergang von dem ersten Gelenkelement zu dem zweiten Gelenkelement, also in der Trennfläche zwischen den Gelenkelementen. Somit können die Gelenkelemente relativ zueinander bewegt werden, ohne in der Bewegung durch den Lichtwellenleiter zur Übertragung der Signale eingeschränkt zu sein. Ferner wird durch die Bewegung der Gelenkelemente die Signalübertragung nicht beeinträchtigt. Das bekannte Anschlusssystem liefert keine Lösung, strömendes, eine durchgehende Leitung erforderndes Medium, wie Fluid, an der Schnitt- bzw. Anschlussstelle zu übertragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anschlusssystem bereitzustellen, welches eine unterbrechungsfreie Übertragung von Energie, Medium und/oder Information unterschiedlichster Art zwischen einem Funktionsteil und einem Führungsteil an einer Schnittstelle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Anschlusssystem, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist. Dadurch, dass die Koppelelemente in wiederlösbarer Weise über eine Kupplungseinrichtung derart miteinander kuppelbar sind, dass im gekuppelten Zustand die in ein Koppelelement geführten Buchsen- und/oder Steckerteile für den Übertragungsvorgang in Eingriff sind mit zuordenbaren Stecker- bzw. Buchsenteilen des anderen Koppelelements sind definierte Übertragungsleitungen zwischen dem Funktionsteil und dem Führungsteil, welche über das Anschlusssystem an einer definierten Schnittstelle miteinander verbunden werden, festgelegt.
Neben einer definierten Festlegung und Führung der Übertragungsleitungen durch die Koppelelemente im gekuppelten Zustand ist ein mechanischer Schutz der durch die Koppelelemente umgebenen Übertragungsleitungen gewährleistet. Eine störungsanfällige Anordnung von Leitungen, wie Kabeln, an einer Außenseite der Koppeleinrichtung kann somit entfallen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlusssystems ist von einem Paar einander zugeordneter Koppelelemente das eine Koppelelement mit dem Funktionsteil und das andere Koppelelement mit dem Führungsteil jeweils mittels einer Befestigungseinrichtung fest verbunden. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass das Funktionsteil als eine Art Wechselelement in einfacher, mit wenigen Handgriffen durchführbarer Weise am Führungsteil angeschlossen werden kann. Die Kupplungseinrichtung, über welche ein fester mechanischer Verbund zwischen den beiden Koppelelementen herstellbar ist, ist vorteilhafterweise an einem das Anschlusssystem bildenden Koppelelement angeordnet.
Alternativ kann die Kupplungseinrichtung als separates Bauteil gefertigt sein und beim Montagevorgang an den miteinander verbundenen Koppelelementen angeordnet werden, um diese miteinander zu kuppeln. Je nach konstruktiver Ausgestaltung der Koppeleinrichtung ist die Fixierung der beiden Koppelelemente über die Kupplungseinrichtung gewählt, um ein möglichst schnelles Schließen und Lösen der Verbindung zwischen beiden Koppelelementen beim Anschluss, insbesondere beim Wechsel, des Funktionsteils am Führungsteil zu ermöglichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlusssystems ist über die beiden Koppelelemente eines Paares eine vorgebbare Montageposition zwischen Funktions- und Führungsteil in jeder Verfahrstellung des Führungsteils beibehalten. Hierdurch wird eine sichere Positionierung und Funktionsweise des über das Führungsteil bewegten und über das Anschlusssystem befestigten und angesteuerten Funktionsteils beim Betrieb eines zugehörigen Handhabungsgeräts gewährleistet. Das erfindungsgemäße Anschlusssystem stellt sowohl eine lagesichere Befestigung des Funktionsteils am Führungsteil als auch eine störungsfreie Ansteuerung und somit Funktionsweise des Funktionsteils sicher.
Weiter ist vorteilhaft, dass das eine Koppelelement als Stecker mit mindestens einem Steckerteil ausgebildet mit dem anderen als Buchse mit mindestens einem Buchsenteil ausgebildeten Koppelelement in Eingriff ist, und dass die dahingehende Eingriffsstellung mittels der Kupplungseinrichtung, vorzugsweise in Form einer Überwurfmutter, gesichert ist. Typischerweise ist jedem Steckerteil ein Buchsenteil zugeordnet, so dass in der Eingriffsstellung des jeweiligen Steckerteils in das jeweilige Buchsenteil eine Übertragungsleitung vom Führungsteil zum Funktionsteil ausgebildet ist. An dem dem Führungs- oder Funktionsteil zugeordneten Ende des jeweiligen Koppelelements schließt sich die jeweilige Versorgungsleitung an das zugehörige Stecker- oder Buchsenteil an. Es versteht sich, dass auch eine Kombination von Stecker- und Buchsenteilen am jeweiligen Koppelelement angeordnet sein kann, wobei die Anordnungen an den paarweise zugeordneten Koppelelementen derart gewählt sind, dass beim Verbinden der beiden Koppelelemente jeweils ein Steckerteil in ein Buchsenteil eingesteckt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlusssystems sind die beiden Koppelelemente eines Paares jeweils rotationssymmetrisch zu einer Kupplungsachse ausgebildet, entlang der sie in wiederlösbarer Weise kuppelbar sind. Hieraus ergibt sich der Vorteil einer einfachen Handhabbarkeit und Verbindung der beiden Koppelelemente über eine axiale Steckbewegung sowie eine kompakte Bündelung der in der Koppeleinrichtung angeordneten bzw. in dieser ausgebildeten Übertragungsleitungen. Eine Kupplungseinrichtung in Form einer Überwurfmutter lässt sich in einfacher Weise herstellen und an einem bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildeten Koppelelement in einfacher Weise befestigen.
Besonders bevorzugt stehen die Stecker- und/oder Buchsenteile über die jeweilige Befestigungseinrichtung und/oder das freie stirnseitige Ende eines Koppelelements mit einem vorgebbaren axialen Abstand zumindest im Bereich ihrer Anschlussstelle, wie Leitungsverbinder, über, an die Versorgungsleitungen zur Übertragung von Energie, Medium und/oder Information anschließbar sind. Auf diese Weise wird eine weitestgehend verlustfreie Übertragung, beispielsweise eine tropffreie Übertragung von Fluid, vom Führungsteil über die Koppelelemente zum Funktionsteil sichergestellt.
Zweckmäßigerweise besteht die jeweilige Befestigungseinrichtung aus einem bevorzugt ringförmigen Flansch mit Durchgriffsöffnungen für Festlegemittel, wie Schraubenbolzen, wobei bei einer starren oder drehbaren Anordnung der Koppelelemente die beiden Flansche an den einander abgewandten Stirnseiten der beiden Koppelelemente bzw. einander benachbart im Bereich der Stirnseite eines der beiden Koppelelemente in Hintereinanderfolge angeordnet sind. Über den Flansch und die durch ihn hindurchgeführten Festlegemittel lässt sich das jeweilige Koppelelement in einem einfachen Montagevorgang am zugehörigen Teil des Handhabungsgeräts, dem Funktions- oder dem Führungsteil, befestigen. In der Regel ist das Koppelelement dauerhaft mit dem Führungs- bzw. Funktionsteil verbunden, und die zugehörige Verbindung wird lediglich im Rahmen eines Reparatur- oder Demontagevorgangs gelöst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden bei einer drehbaren Anordnung der beiden Koppelelemente die an Funktions- und Führungsteil festgelegten Befestigungseinrichtungen außenumfangsseitig eine Aufnahme für ein Lager, vorzugsweise in Form eines Kugellagers, das sich innenumfangsseitig an dem Koppelelement mit den beiden benachbart zueinander angeordneten Befestigungseinrichtungen abstützt. Eine derartige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Anschlusssystems bewirkt, dass ein gegenüber den Befestigungseinrichtungen innenliegender Teil der Koppeleinrichtung, gebildet durch zumindest ein Paar miteinander gekuppelter Koppelelemente, zumindest teilweise bewegbar, hier drehbar, gegenüber den Befestigungseinrichtungen ist. Auf diese Weise werden die bei einer Bewegung des Führungsteils auf die Befestigungseinrichtungen ausgeübten Kräfte nur teilweise auf die Koppelelemente übertragen, so dass diese die Bewegung des Führungsteils teilweise mitführen und somit vor Beschädigungen beim Betrieb des zugehörigen Handhabungsgeräts geschützt sind. Auch ist dadurch die Leitungsnachführung bei der Bewegung des Handhabungsgerätes verbessert.
Weiter ist vorteilhaft, dass die Durchgriffsöffnungen der beiden benachbarten Befestigungseinrichtungen jeweils einen zur Umgebung hin sich öffnenden Ausnehmung, vorzugsweise einen Schlitz, aufweisen, deren Breite das seitliche Einschieben des jeweiligen Schraubenbolzens im Rahmen des Montagevorgangs erlaubt. Auf diese Weise ist eine einfache Montage und Demontage der Befestigungseinrichtungen am Führungs- oder Funktionsteil des Handhabungsgeräts gewährleistet.
Besonders bevorzugt sind bei der drehbaren Anordnung der beiden Koppelelemente diese, bis zu einer durch die dem Funktionsteil zugeordneten Befestigungseinrichtung geschaffenen Anlagebegrenzung, mit diesem Funktionsteil in diesem aufgenommen. Hierdurch wird eine besonders geschützte Anordnung der Koppelelemente und der durch Buchsen- und Steckerteile ausgebildeten Übertragungsleitungen im gekuppelten Zustand der Koppelelemente gewährleistet, da dieser Verbund in der Montageposition zusätzlich außenumfangsseitig vom Funktionsteil umgeben ist. Somit sind Beschädigungen der Koppeleinrichtung während eines mit dem Funktionsteil durchgeführten Bearbeitungsvorgangs vermieden.
Die Erfindung betrifft weiter ein Handhabungsgerät mit einem mehrgliedrigen Führungsteil als dem bewegbaren Handhabungsarm des Gerätes, an dem ein Funktionsteil mit ansteuerbaren Funktionselementen, wie einer Schweißzange, einem Laser, einer optischen Kontroll- und/oder Messeinrichtung sowie Lackierspritzdüsen, anordenbar ist, wobei zwischen Führungs- und Funktionsteil ein erfindungsgemäßes Anschlusssystem angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Anschlusssystems ermöglicht, Funktionsteile mit ansteuerbaren Funktionselementen unterschiedlicher Art bereitzustellen, an welchen jeweils ein Koppelelement angeordnet ist, das mit einem dem Führungsteil zugeordneten Koppelelement korrespondiert. Somit ist die Ausbildung eines Baukastensystems und bei industriellen Bearbeitungs- oder Fertigungsprozessen ein schneller bedarfsgerechter Wechsel zum individuell erforderlichen Funktionsteil möglich. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch auf Handhabungsgeräte nicht eingeschränkt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren und der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Die in den Figuren gezeigten Merkmale sind rein schematisch und nicht maßstäblich zu verstehen. Die vorstehend genannten und die weiter angeführten Merkmale können erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen an einem Anschlusssystem oder einem Handhabungsgerät ausgebildet sein. Es zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Handhabungsgeräts mit einem mehrgliedrigen Führungsteil und einem über ein Anschlusssystem daran angeordneten Funktionsteil in perspektivischer Ansicht;
2a und 2b jeweils die Komponenten eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Anschlusssystems im gekuppelten Zustand der beiden Koppelelemente in perspektivischer Ansicht;
3 einen Schnitt durch das Anschlusssystem aus 2b;
4 eine Draufsicht auf das Anschlusssystem aus den 2a bis 3 in einer Montagestellung zwischen einem Funktionsteil und einem Führungsteil eines Handhabungsgeräts, wobei die Anordnung im Bereich des Anschlusssystems geschnitten dargestellt ist;
5a und 5b die Komponenten eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Anschlusssystems im gekuppelten Zustand der beiden Koppelelemente in perspektivischer Ansicht;
6 einen Schnitt durch das in 5b gezeigte Anschlusssystem; und
7 eine Draufsicht auf das Anschlusssystem aus den 5a bis 6 in einer Montagestellung zwischen einem Funktionsteil und einem Führungsteil eines Handhabungsgeräts, wobei die Anordnung im Bereich des Anschlusssystems geschnitten dargestellt ist.

1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Handhabungsgerät 10 mit einem als Roboterarm ausgestalteten Führungsteil 12. Das Führungsteil 12 umfasst ein erstes Glied 14, ein zweites Glied 16 und ein drittes Glied 18, welche jeweils als Profilträger rechteckigen Querschnitts ausgebildet sind. Das Führungsteil 12 ist auf einem Sockel 20 angeordnet, wobei zwischen dem unteren ersten Glied 14 des Führungsteils 12 und dem Sockel 20 eine Gelenkstelle mit einem ersten Gelenkteil 21 und einem zweiten Gelenkteil 22 ausgebildet ist. Das erste Gelenkteil 21 ist am Sockel 20 um eine vertikale Hochachse drehbar, das zweite Gelenkteil 22 am ersten Gelenkteil 21 um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert. Zwischen dem ersten Glied 14 und dem zweiten Glied 16 des Führungsteils 12 ist ein drittes Gelenkteil 24 angeordnet, welches eine Verschwenkbarkeit des zweiten Glieds 16 um eine horizontale Achse ermöglicht.
In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Handhabungsgeräts 10 sind die Schwenkachse des zweiten Gelenkteils 22 und die Schwenkachse des dritten Gelenkteils 24 parallel zueinander verlaufend angeordnet, so dass durch die beiden Schwenkachsen für die Bewegung des zweiten Glieds 16 und des dritten Glieds 18 eine vertikale Bewegungsebene vorgegeben ist. Zwischen dem zweiten 16 und dritten Glied 18 ist kein separates Gelenkteil angeordnet. Das zweite Glied 16 weist an seinem dem dritten Gelenkteil 24 gegenüberliegenden Ende zwei hervorstehende Halteteile 26a, 26b auf, zwischen welchen das dritte Glied 18 schwenkbar angeordnet ist. Aus 1 ist gut ersichtlich, dass die beiden Halteteile 26a, 26b jeweils als Fortführungen der jeweiligen Außenseiten des das zweite Glied 16 ausbildenden Profilträgers ausgebildet sind. Das dritte Glied 18 als schwenkbarer Bestandteil des Führungsteils 12 weist eine kreisförmige Stirnfläche auf, an welcher ein rotationssymmetrisches Funktionsteil 28 über ein Anschlusssystem 30 befestigt ist. An der dem Anschlusssystem 30 gegenüberliegenden Seite weist das Funktionsteil 28 zwei Funktionselemente 32a, 32b in Form von Greifzangen auf.
Die 2a und 2b zeigen jeweils in perspektivischer Ansicht die Komponenten eines Anschlusssystems 30 mit einem ersten Koppelelement 34 und einem zweiten Koppelelement 36. Die Koppelelemente 34, 36 sind rotationssymmetrisch zu einer Kupplungsachse ausgebildet und weisen Befestigungseinrichtungen 38, 40 auf. Über die erste Befestigungseinrichtung 38 ist das erste Koppelelement 34 mit dem Funktionsteil 12 des Handhabungsgeräts verbindbar, entsprechend das zweite Koppelelement 36 über die zweite Befestigungseinrichtung 40 mit dem Führungsteil 12. Die Befestigungseinrichtungen 38, 40 sind jeweils als Ringflansch ausgebildet, in welchen mehrere, im gezeigten Ausführungsbeispiel sechs, Durchgriffsöffnungen für Schraubenbolzen 42 zur Befestigung des jeweiligen Koppelelements 34, 36 ausgebildet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Ringflansche den gleichen Durchmesser auf. Es ist jedoch auch denkbar, Ringflansche unterschiedlicher Durchmesser und mit einer unterschiedlichen Anzahl von Durchgriffsöffnungen für Festlegemittel, wie Schraubenbolzen 42, vorzusehen.
In der Darstellung der 2a und 2b sind die Koppelelemente 34, 36 im gekuppelten Zustand gezeigt, wobei die Befestigungseinrichtungen 38, 40 jeweils an einer Stirnseite 45 der Koppelelemente 34, 36 angeordnet sind. Die beiden Koppelelemente 34, 36 sind über eine als Überwurfmutter ausgebildete Kupplungseinrichtung 44 fest miteinander verbunden. Die Kupplungseinrichtung 44 ist in axialer Richtung gesehen zwischen den beiden Befestigungseinrichtungen 38, 40 angeordnet und liegt an einer radialen Schraub-Außenfläche des Verbunds der beiden Koppelelemente 34, 36 an.
Durch den Verbund der miteinander gekuppelten Koppelelemente 34, 36 sind Übertragungsleitungen für Energie, Medien und/oder Information durch das Anschlusssystem 30 hindurch ausgebildet. Die Koppelelemente 34, 36 weisen jeweils einen rotationssymmetrischen Grundkörper mit Öffnungen 46 an den Stirnseiten 45 auf, in Fig. 2a für eine erste Stirnseite 45 des ersten Koppelelements 34 gezeigt. Über die Öffnungen 46 sind Stecker- und Buchsenteile in den Grundkörper des jeweiligen Koppelelements 34, 36 individuell und bedarfsgerecht einsetzbar zur Ausbildung der Übertragungsleitungen. Die Öffnungen 46 sind als kreisförmige Durchtrittsöffnungen in einem von der ersten Befestigungseinrichtung 38 umgebenen Flächenabschnitt der ersten Stirnseite 45 ausgebildet. In entsprechender Weise sind an einer zweiten Stirnseite des zweiten Koppelelements 36 Öffnungen zum Einsetzen von Stecker- und Buchsenteilen ausgebildet.
2b zeigt die Koppelelemente 34, 36 mit in diesen eingesetzten Stecker- und Buchsenteilen. An der ersten Stirnseite 45 ragen die in 3 gezeigten und mit 50, 52, 54 bezeichneten Steckerteile in axialer Richtung vor und weisen an dem axial vorragenden Ende jeweils einen Leitungsverbinder 48 auf. Über die Leitungsverbinder 48 ist jeweils eine verlustfreie Verbindung zwischen einer in dem Führungs- oder Funktionsteil geführten Versorgungsleitung und dem zugeordneten Stecker- oder Buchsenteil im Anschlusssystem 30 zur Ausbildung der zugeordneten Übertragungsleitung gewährleistet. Neben den Leitungsverbindern 48 als Teil der Steckerteile stehen die der Befestigung zugeordneten Enden der Schraubenbolzen 42 an der ersten Stirnseite 45 des ersten Koppelelements 34 in axialer Richtung vor.
3 zeigt einen Schnitt durch das Anschlusssystem 30 aus 2b entlang einer durch die Kupplungs- bzw. Rotationsachse vorgegebenen vertikalen Ebene. Das erste Koppelelement 34 ist als Kupplungsstecker ausgebildet mit insgesamt sechs Steckerteilen, die in den Grundkörper des ersten Koppelelements 34 eingesetzt sind; in 3 sind ein erstes Steckerteil 50, ein zweites Steckerteil 52 und ein drittes Steckerteil 54 gezeigt. Das zweite Koppelelement 36 ist als Kupplungsdose ausgebildet mit insgesamt sechs Buchsenteilen, die in den Grundkörper des zweiten Koppelelements 36 eingesetzt sind; in 3 sind ein erstes Buchsenteil 56, ein zweites Buchsenteil 58 und ein drittes Buchsenteil 60 gezeigt.
Die Steckerteile 50, 52, 54 greifen jeweils in ein Buchsenteil 56, 58, 60 ein und bilden somit Übertragungsleitungen jeweils von einer ersten Anschlussstelle 46a, 46b, 46c am ersten Koppelelement 34 zu einer zweiten Anschlussstelle 62a, 62b, 62c am zweiten Koppelelement 36. Das erste Steckerteil 50 und das erste Buchsenteil 56 bilden eine elektrische Übertragungsleitung, das zweite Steckerteil 52 und das zweite Buchsenteil 58 eine medienführende Übertragungsleitung und das dritte Steckerteil 54 und das dritte Buchsenteil 60 ebenfalls eine medienführende Übertragungsleitung. Durch das Anschlusssystem 30 ist eine Mehrfach-Mehrmedienkupplung mit fluidischen und/oder elektrischen Übertragungsleitungen und zugeordneten Anschlussstellen 46a bis 46c, 62a bis 62c ausgebildet.
Zur Festlegung der Koppelelemente 34, 36 ist die Kupplungseinrichtung 44 am ersten Koppelelement 34 verliersicher angeordnet und im gekuppelten Zustand der beiden Koppelelemente 34, 36 mit einem am zweiten Koppelelement 36 ausgebildeten Außengewinde 63 verschraubt. Über Anschläge 64, 64', welche an einer Außenfläche des ersten Koppelelements 34 in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind, ist ein axialer Verschiebeweg der Kupplungseinrichtung 44 gegenüber dem ersten Koppelelement 34 vorgegeben. Hierzu ist ein vom zweiten Koppelelement 36 und dem Außengewinde 63 abgewandter Endabschnitt der Kupplungseinrichtung 44 zwischen den beiden Anschlägen 64, 64' verschiebbar angeordnet.
4 zeigt das Anschlusssystem 30 aus den 2a, 2b und 3 in einer Montageposition zwischen dem dritten Glied 18 des Führungsteils 12 und dem Funktionsteil 28 des in 4 nicht weiter gezeigten Handhabungsgeräts. Die Koppelelemente 34, 36 liegen mit den als Ringflansche ausgebildeten Befestigungseinrichtungen 38, 40 an einer ersten Außenseite 66 des Funktionsteils 28 bzw. einer zweiten Außenseite 68 des Führungsteils 12 an. Über die die jeweilige Befestigungseinrichtung 38, 40 durchgreifenden Schraubenbolzen 42 ist das erste Koppelelement 34 am Funktionsteil 28 und das zweite Koppelteil 36 am dritten Glied 18 befestigt. Neben den Schraubenbolzen 42 sind die an den ersten und zweiten Anschlussstellen 46a bis 46c, 62a bis 62c angeordneten Leitungsverbinder 48 als Teil der Stecker- und Buchsenteile in das Führungs- bzw. Funktionsteil 12, 28 hineingeführt.
In der Regel werden die Koppelelemente 34, 36 vor dem Anschluss des Funktionsteils 28 am Führungsteil 12 am jeweiligen Teil des Handhabungsgeräts befestigt. Beim Anschluss werden die Steckerteile des ersten Koppelelements 34 in die Buchsenteile des zweiten Koppelelements 36 hineingeführt und der Verbund über die Kupplungseinrichtung 44 stabilisiert und fixiert. Auf diese Weise ist eine starre Verbindung zwischen dem Funktionsteil 28 und dem bewegbaren Führungsteil 12 ausgebildet, so dass die am Funktionsteil 28 angeordneten Funktionselemente 32b über das Führungsteil 12 sicher positioniert werden können.
An die im Anschlusssystem 30 ausgebildeten Übertragungsleitungen sind über die Leitungsverbinder 48 in 4 nicht näher gezeigte Versorgungsleitungen, welche im Führungsteil 12 bzw. im Funktionsteil 28 verlaufend angeordnet sind, angeschlossen. Über die Versorgungs- und Übertragungsleitungen werden die Funktionselemente 32b angesteuert und mit Energie, Medium und/oder Information anforderungsgerecht versorgt. Es versteht sich, dass über die Leitungswege sowohl eine Zuführung vom Führungsteil 12 zum Funktionsteil 28 als auch Ab- oder Rückführung vom Funktionsteil 28 zum Führungsteil 12 erfolgen kann.
Das in den 5a und 5b gezeigte zweite Ausführungsbeispiel des Anschlusssystems 30 unterscheidet sich von dem in den 2a und 2b gezeigten ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die als Ringflansche ausgebildeten Befestigungseinrichtungen 38, 40 jeweils als separates Bauteil am jeweiligen Koppelelement 34, 36 ausgebildet sind. Weiter sind zum jeweiligen Außenumfang hin offene Schlitze 70 zur Positionierung der einzelnen Schraubenbolzen 42 an den Befestigungseinrichtungen 38, 40 ausgebildet. In der gezeigten Eingriffsstellung des ersten Koppelelements 34 mit dem zweiten Koppelelement 36 sind die beiden Befestigungseinrichtungen 38, 40 in Hintereinanderfolge mit geringem Abstand a (s. 6) in axialer Richtung angeordnet. Die den Verbund aus erstem und zweitem Koppelelement 34, 36 stabilisierende und fixierende Kupplungseinrichtung 44 ist in axialer Richtung beabstandet zu den Befestigungseinrichtungen 38, 40 angeordnet.
Aus der in 7 gezeigten Montageposition des Anschlusssystems 30 ist gut ersichtlich, dass die Koppeleinrichtung mit den beiden Koppelelementen 34, 36 und der Kupplungseinrichtung 44 zu großen Teilen im Inneren des Führungsteils 28 angeordnet ist. Der durch den axialen Abstand a der beiden Befestigungseinrichtungen 38, 40 vorgegebene Bauraum zwischen dem Führungsteil 12 und dem Funktionsteil 28 ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Anschlusssystems 30 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel deutlich verkleinert, was ein Vergleich der 4 und 7 ohne Weiteres zeigt.
6 zeigt einen Schnitt durch das Anschlusssystem 30 aus 5b vergleichbar dem Schnitt der 3. Das zweite Ausführungsbeispiel des Anschlusssystems 30 aus den 5a bis 7 zeichnet sich dadurch aus, dass ein vergleichsweise kleiner axialen Abstand a zwischen den beiden Befestigungseinrichtungen 38, 40 in der Montageposition ausgebildet ist. Die Anordnung ist derart gewählt, dass der Verbund aus dem als Kupplungsstecker ausgebildeten ersten Koppelelement 34 und dem als Kupplungsdose ausgebildeten zweiten Koppelelement 36 zu großen Teilen auf einer Seite der hintereinander angeordneten Befestigungseinrichtungen 38, 40, hier auf der der ersten Befestigungseinrichtung 38 und dem ersten Koppelelement 34 zugeordneten Seite, angeordnet ist. Auf der der zweiten Befestigungseinrichtung 40 und dem zweiten Koppelelement 36 zugeordneten Seite der hintereinander angeordneten Befestigungseinrichtungen 38, 40 ragen lediglich die an den zweiten Anschlussstellen 62a bis 62c angeordneten Leitungsverbinder 48 als Teil der Buchsenteile 56, 58, 60 in axialer Richtung vor.
Die Anordnung und Verbindung der Koppelelemente 34, 36 sowie die Fixierung über die Kupplungseinrichtung 44 entspricht dem in 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Eine Besonderheit des zweiten Ausführungsbeispiels der 6 ist ein Kugellager 72, welches in dem durch den axialen Abstand a vorgegebenen Raum zwischen den beiden Befestigungseinrichtungen 38, 40 angeordnet ist und eine drehbare Lagerung des zweiten Koppelelements 36 sowie des mit diesem gekoppelten ersten Koppelelements 34 gegenüber den Befestigungseinrichtungen 38, 40 ermöglicht. Das Kugellager 72 liegt außenumfangseitig am zweiten Koppelelement 36 an, wobei ein Sicherungsring 74 im Bereich der zweiten Befestigungseinrichtung 40 zwischen dem Kugellager 72 und dem zweiten Koppelelement 36 vorgesehen ist.
Auf diese Weise sind bei einer Befestigung des Funktionsteils 28 mit Funktionselementen 32a, 32b, wie einem Greifer oder einem Laser, am Führungsteil 12 des Handhabungsgeräts, wie einem Roboter oder einer Anlage, die durch die Koppelelemente 34, 36 ausgebildeten Übertragungsleitungen geschützt und können Bewegungen von Funktions- und Führungsteilen 28, 12 ohne allzu große Krafteinwirkungen mitführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202014010032 U1 [0003]

Claims

Anschlusssystem (30), vorgesehen für einen Übertragungsvorgang von Energie, Medium und/oder Information zwischen einem Funktionsteil (28) mit ansteuerbaren Funktionselementen (32a, 32b) und einem bewegbaren Führungsteil (12) eines steuerbaren Handhabungsgerätes (10), vorzugsweise in Form eines Roboters oder eines Manipulators, mit einer zwischen Funktions- (28) und Führungsteil (12) angeordneten Koppeleinrichtung mit mindestens zwei Koppelelementen (34, 36), von denen das eine Koppelelement (34) dem Funktionsteil (28) und das andere Koppelelement (36) dem Führungsteil (12) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelelemente (34, 36) in wiederlösbarer Weise über eine Kupplungseinrichtung (44) derart miteinander kuppelbar sind, dass im gekuppelten Zustand die in einem Koppelelement (34) geführten Buchsen- und/oder Steckerteile (50, 52, 54) für den Übertragungsvorgang in Eingriff sind mit zuordenbaren Stecker- bzw. Buchsenteilen (56, 58, 60) des anderen Koppelelementes (36).
Anschlusssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Paar einander zugeordneter Koppelelemente (34, 36) das eine Koppelelement (34) mit dem Funktionsteil (28) und das andere Koppelelement (36) mit dem Führungsteil (12) jeweils mittels einer Befestigungseinrichtung (38, 40) fest verbunden ist.
Anschlusssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die beiden Koppelelemente (34, 36) eines Paares eine vorgebbare Montageposition zwischen Funktions- (28) und Führungsteil (12) in jeder Verfahrstellung des Führungsteils (12) beibehalten ist.
Anschlusssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Koppelelement (34) als Stecker mit mindestens einem Steckerteil (50, 52, 54) ausgebildet mit dem anderen als Buchse mit mindestens einem Buchsenteil (56, 58, 60) ausgebildeten Koppelelement (36) in Eingriff ist, und dass die dahingehende Eingriffsstellung mittels der Kupplungseinrichtung (44), vorzugsweise in Form einer Überwurfmutter, gesichert ist.
Anschlusssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Koppelelemente (34, 36) eines Paares jeweils rotationssymmetrisch zu einer Kupplungsachse ausgebildet sind, entlang der sie in wiederlösbarer Weise kuppelbar sind.
Anschlusssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stecker- (50, 52, 54) und/oder Buchsenteile (56, 58, 60) über die jeweilige Befestigungseinrichtung (38, 40) und/oder das freie stirnseitige Ende eines Koppelelements (34, 36) mit einem vorgebbaren axialen Abstand zumindest im Bereich ihrer Anschlussteile (48), wie Leitungsverbinder, überstehen, an die Versorgungsleitungen für Energie, Medium und/oder Information anschließbar sind.
Anschlusssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Befestigungseinrichtung (38, 40) aus einem bevorzugt ringförmigen Flansch besteht mit Durchgriffsöffnungen für Festlegemittel (42), wie Schraubenbolzen, und dass bei einer starren oder drehbaren Anordnung der Koppelelemente (34, 36) die beiden Flansche an den einander abgewandten Stirnseiten der beiden Koppelelemente (34, 36) bzw. einander benachbart im Bereich der Stirnseite eines der beiden Koppelelemente (34, 36) in Hintereinanderfolge angeordnet sind.
Anschlusssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer drehbaren Anordnung der beiden Koppelelemente (34, 36) zueinander die an Funktions- (28) und Führungsteil (12) festgelegten Befestigungseinrichtungen (38, 40) außenumfangsseitig eine Aufnahme für ein Lager (72), vorzugsweise in Form eines Kugellagers, bilden, das sich innenumfangsseitig an dem Koppelelement (36) mit den beiden benachbart zueinander angeordneten Befestigungseinrichtungen (38, 40) abstützt.
Anschlusssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgriffsöffnungen der beiden benachbarten Befestigungseinrichtungen (38, 40) jeweils eine zur Umgebung hin sich öffnende Ausnehmung, vorzugsweise einen Schlitz (70), aufweisen, deren Breite das seitliche Einschieben des jeweiligen Schraubenbolzens (42) im Rahmen des Montagevorganges erlaubt.
Anschlusssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der drehbaren Anordnung der beiden Koppelelemente (34, 36) zueinander diese, bis zu einer durch die dem Funktionsteil (28) zugeordneten Befestigungseinrichtung (38) geschaffene Anlagebegrenzung, mit diesem Funktionsteil (28) in diesem aufgenommen sind.
Handhabungsgerät (10) mit einem mehrgliedrigen Führungsteil (12) als dem bewegbaren Handhabungsarm des Gerätes (10), an dem ein Funktionsteil (28) mit ansteuerbaren Funktionselementen (32a, 32b), wie einer Schweißzange, einem Laser, einer optischen Kontroll- und/oder Messeinrichtung sowie Lackierspritzdüsen, anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Führungs- (12) und Funktionsteil (28) ein Anschlusssystem (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet ist.