-
Die Erfindung betrifft eine Kupplung
zur Verbindung eines Werkstückgreifers
mit einer Handhabungseinrichtung, wobei die Kupplung eine betätigbare
Spanneinheit aufweist zur zerstörungsfrei
trennbaren, reibschlüssigen
Fixierung eines rohrförmigen Anschlussteils
des Werkstückgreifers,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Kupplungen der eingangs genannten
Art sind bekannt. Die
DE
198 09 371 A1 offenbart eine gattungsgemäße Kupplung,
welche insbesondere für Roboter
vorgesehen ist. Die Kupplung ist mit einer Spannzange versehen,
die zur zerstörungsfrei
trennbaren, reibschlüssigen
Fixierung eines rohrförmigen Anschlussteils
eines Werkstückgreifers,
beispielsweise in Form eines Blechsauggreifers oder eines Blechklammergreifers,
dient. Die Spannzange ist als Büchse
aus gehärtetem
Stahl ausgebildet, welche eine Mehrzahl an über den Umfang verteilten und sich über den
größten Teil
der Spannzangenlänge
erstreckenden Schlitzen aufweist. Die längsgeschlitzte Büchse ist
somit mit elastisch biegbaren Spannelementen versehen, wobei die
Büchse
zur Herstellung einer das Anschlussteil fixierenden Kegelverbindung mit
dem Kupplungsgehäuse
relativ zu selbigem in axialer Richtung verschiebbar ist. Bei dieser
Spannbewegung wird auch das Anschlussteil des Werkstückgreifers
in axialer Richtung bewegt und in einem Teilbereich der geschlitzten
Büchse
mittels der elastisch gebogenen Spannelemente gespannt sowie gleichzeitig
an seinem freien Ende mittels geeigneter Konusflächen der Kupplung zentriert.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine
Kupplung der eingangs genanten Art zu schaffen, die eine handhabungsfreundliche
und betriebssichere Verbindung eines Werkstückgreifers mit einer Handhabungseinrichtung
ermöglicht.
-
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Kupplung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Kupplung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine betätigbare, mit
dem Anschlussteil in Formschlussverbindung bringbare Anschlussteil-Blockiereinheit
aufweist. Die zusätzliche
formschlüssige
Verbindung zwischen der Kupplung und dem Anschlussteil des Werkstückgreifers
gewährleistet
eine lagegenaue Positionierung des Anschlussteils in der Kupplung.
Eine nicht erwünschte
Bewegung des Werkstückgreifers
relativ zur Kupplung während
der reibschlüssigen
Fixierung des Anschlussteils wird mittels der Formschlussverbindung
zuverlässig
verhindert. Darüber
hinaus dient die Formschlussverbindung als zusätzliches Sicherungssystem bei
gegebenenfalls nicht effektiver Reibschlussverbindung zwischen dem
Anschlussteil und der Kupplung. Dabei ist es möglich, die von einander unterschiedlichen
Verbindungssysteme automatisiert zur betätigen, sodass eine handhabungsfreundliche
und schnelle Aktivierung bzw. Deaktivierung der Kupplung möglich ist.
-
Mit Vorteil weist die Anschlussteil-Blockiereinheit
eine Mehrzahl an relativ zu einer Längsachse des rohrförmigen Anschlussteils
in radialer Richtung bewegbaren Blockierelementen auf. Mittels derartig bewegbarer
Blockierelemente der Kupplung ist eine präzise Positionierung des Anschlussteils
des Werkstückgreifers
in eine lagedefinierte Spannstellung möglich. Dabei können die
Blockierelemente beispielsweise voneinander beabstandete, über den Umfang
des rohrförmigen
Anschlussteils gleichmäßig verteilt
angeordnete Blockierkugeln sein, die in zugehörigen Ausnehmungen des rohrförmigen Anschlussteils
unter Einnahme einer jeweiligen Blockierstellung formschlüssig aufnehmbar
sind. Die in radialer Richtung bewegbaren Blockierkugeln haben aufgrund
ihrer gekrümmten
Kontaktflächen
einen autozentrierenden Einfluss in Bezug auf das in Kupplungsstellung
zu positionierende Anschlussteil.
-
Die Blockierelemente sind vorzugsweise
mittels eines in axialer Richtung bewegbaren Verriegelungselements
in Bezug auf das rohrförmige
Anschlussteil aus einer Freigabestellung in eine Blockierstellung
bringbar. Mittels des bewegbaren Verriegelungselements wird somit
gewährleistet,
dass alle Blockierelemente gleichzeitig in eine Formschlussverbindung
mit dem rohrförmigen
Anschlussteil gebracht werden, sodass eine sichere Blockierung des
Werkstückgreifers
mittels der Kupplung gewährleistet
ist.
-
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform
weist das rohrförmige
Anschlussteil an seinem freien Ende eine Vorzentrierungsausnehmung
auf zur Aufnahme eines in Bezug auf die Blockierelemente definiert
angeordneten Vorzentrierungselements der Kupplung. Mittels eines
derartigen Vorzentrierungssystems wird gewährleistet, dass das rohrförmige Anschlussteil
des Werkstückgreifers
handhabungsfreundlich und sicher in eine definierte Spannstellung
in der Kupplung positioniert wird, sodass beispielsweise die Blockierkugeln
mittels des Verriegelungselements störungsfrei in die zugehörigen Ausnehmungen
des rohrförmigen
Anschlussteils bewegt werden können
unter Ausbildung der erwünschten
Formschlussverbindung.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist
das Vorzentrierungselement ein radialer Vorsprung mit autozentrierender
Kontaktfläche.
Dabei kann die autozentrierende Kontaktfläche beispielsweise halbkreisförmig ausgebildet
sein und bei Einnahme der definierten Spannstellung des Anschlussteils
mit einer entsprechend ausgebildeten Kontaktfläche der Vorzentrierungsausnehmung
in Anlagekontakt kommen. Gegebenenfalls kann auch eine Mehrzahl
an Vorzentrierungselementen und eine entsprechende Anzahl an Vorzentrierungsausnehmungen
vorgesehen sein. Mittels des Autozentrierungseffekts wird die Einnahme
einer korrekt ausgerichteten Spannstellung des rohrförmigen Anschlussteils
in der Kupplung erleichtert.
-
Mit Vorteil weist das Verriegelungselement eine
Mehrzahl an sich in axialer Richtung erstreckenden Verriegelungsbolzen
auf, wobei jedem Blockierelement ein Verriegelungsbolzen zugeordnet
ist. Ein derartig ausgebildetes Verriegelungselement ist fertigungstechnisch
verhältnismäßig einfach
realisierbar und ermöglicht
eine kompakte Ausgestaltung der Kupplung bei gleichzeitig handhabungsfreundlicher Kupplungsbetätigung.
-
Die Verriegelungsbolzen sind vorzugsweise mittels
einer Kolben-Zylinder-Einheit in axialer Richtung verschiebbar.
Dabei wird zur Verschiebung der Verrieglungsbolzen das Verriegelungselement
in axialer Richtung bewegt, wobei die Bewegung des Verriegelungselements
durch eine gesteuerte Kolbenverschiebung der Kolben-Zylinder-Einheit
hervorgerufen wird.
-
Die Kolben-Zylinder-Einheit enthält vorzugsweise
eine die Kolbenverriegelungsstellung begünstigende Sicherungsfeder.
Die Sicherungsfeder kann als Druckfeder ausgebildet sein, welche
sich am Zylinder abstützt
und den Kolben aufgrund ihrer wirkenden Federkraft in eine Verriegelungsausgangsstellung
bewegt beziehungsweise dort positioniert hält. Die Sicherungsfeder dient
insbesondere dazu, bei Ausfall des Betätigungssystems der Kolben-Zylinder-Einheit
eine Aufrechterhaltung der Formschlussverbindung zwischen dem Anschlussteil
und der Kupplung zu gewährleisten.
Somit kann die Kupplung erst dann in eine Freigabestellung gebracht
werden, wenn eine Kolbenverschiebung in axialer Richtung unter Überwindung
einer federelastisch wirkenden Rückstellkraft
der Sicherungsfeder erfolgt, wobei die Kolbenverschiebung lediglich
mittels geeigneter Aktivierung des Betätigungssystems der Kolben-Zylinder-Einheit
ausgelöst
werden kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit mittels eines schaltbaren
Pneumatik-Verstellsystems
in axialer Richtung bewegbar. Ein Pneumatik-Verstellsystem eignet sich besonders
zum schnellen und sicheren Schalten der Kupplung, wobei übliche Handhabungseinrichtungen
in der Regel bereits mit einer Pneumatikeinrichtung versehen sind.
Ferner sind die Werkstückgreifer
zum Beispiel zum Greifen von Blechteilen mit pneumatischen Sauggreifern und/oder
Klammergreifern versehen, sodass auch für die Greiferbetätigung bereits
pneumatische Betriebssysteme vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Kupplung
erfordert somit nicht den Einsatz eines speziellen zusätzlichen
Betriebsmittels, das noch nicht bei traditionellen Handhabungseinrichtungen und
Werkstückgreifern
bereits vorgesehen ist.
-
Die Kupplung ist vorzugsweise mit
einem in Bezug auf die Position des Verriegelungselements wirksamen
Ermittlungssystem ausgestattet. Das Ermittlungssystem dient dazu,
die jeweilige Betriebsposition des Verriegelungselementes festzustellen. Dies
ist von Bedeutung, um ein betriebssicheres Erzeugen beziehungsweise
Trennen der reibschlüssigen
Verbindung zwischen dem rohrförmigen
Anschlussteil und der Spanneinheit zu gewährleisten. Zum korrekten Kuppeln
beziehungsweise Entkuppeln des Anschlussteils des Werkstückgreifers
wird die reibschlüssig
wirkende Spanneinheit lediglich bei Vorliegen einer Formschlussverbindung
zwischen dem Anschlussteil und den Blockierelementen betätigt. Das
Ermittlungssystem kann beispielsweise als eine elektrische Stellungsabfrageeinheit
ausgebildet sein.
-
Die Spanneinheit ist vorteilhaft
als Kegelspanneinheit ausgebildet. Eine Kegelspanneinheit ermöglicht eine
konstruktiv besonders kompakte Ausgestaltung der Kupplung und gleichzeitig
eine betriebssichere Betätigung
derselben.
-
Die Kegelspanneinheit weist vorzugsweise einen
Kegelsegmentring auf. Dabei kann der Kegelsegmentring eine Mehrzahl
an voneinander beabstandet angeordneten Spannsegmenten aufweisen, die
mit der Außenfläche des
rohrförmigen
Anschlussteils kraftschlüssig
verbindbar sind. Ein derartig ausgebildeter Kegelsegmentring erlaubt
eine Übertragung
von Spannkräften
auf das rohrförmige
Anschlussteil über
dessen nahezu kompletten Umfang.
-
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Spannsegmente in radialer Richtung aus einer Freigabeposition
in eine Spannposition bewegbar unter Ausbildung einer in axialer
Richtung im Wesentlichen gleichförmigen
Flächenspannwirkung
auf die Außenfläche des
rohrförmigen
Anschlussteils. Die Spannsegmente sind somit vollständig, das
heißt
in ihrer gesamten Axialerstreckung, in radialer Richtung bewegbar,
sodass eine möglichst große Spannsegmentfläche in Presskontakt
mit dem entsprechenden Kontaktbereich der Außenfläche des rohrförmigen Anschlussteils
treten kann zur Ausbildung einer effektiven Spannwirkung mit möglichst großem axialen
Wirkungsbereich.
-
Mit Vorteil sind die Spannsegmente
jeweils mittels einer elastischen Zwischenschicht insbesondere aus
Kunststoffmaterial miteinander verbunden. Dies ermöglicht eine
stets an die Außenfläche des rohrförmigen Anschlussteils
angepasste und somit gegebenenfalls voneinander unterschiedliche
Bewegung der Spannsegmente in radialer Richtung zur Gewährleistung
einer korrekten reibschlüssigen
Fixierung des rohrförmigen
Anschlussteils des Werkstückgreifers
in der Spanneinheit.
-
In Weiterbildung der Erfindung liegen
die Spannsegmente mit ihren in Kegelsteigungsrichtung außenliegenden
Stirnseiten an einer Anschlageinheit an. Die Anschlageinheit dient
somit dazu, eine richtungsdefinierte Bewegung der Spannsegmente
bei Betätigung
der Spanneinheit zur gewährleisten.
Dabei erstreckt sich die Anschlageinheit vorzugsweise in rein radialer
Richtung. Gegebenenfalls kann die Anschlageinheit auch unter einem
Winkel in Bezug auf die rein radiale Richtung an geordnet sein, sodass auch
die Spannsegmente bei Betätigung
der Spanneinheit nicht in rein radialer Richtung, sondern unter einem
entsprechenden Winkel bewegt werden, da sie bei einer Spannbewegung
an der Anschlageinheit stirnseitig anliegen und somit von selbiger
geführt werden.
-
Mit Vorteil weist die Anschlageinheit
eine Mehrzahl an jeweils den Spannsegmenten zugeordneten, frei drehbar
gelagerten und mit den entsprechenden Stirnseiten der Spannsegmente
in Rollkontakt stehenden Führungskugeln
auf. Hierdurch wird gewährleistet,
dass bei einer Relativbewegung zwischen den Spannsegmenten und der
Anschlageinheit eine möglichst
geringe Reibungskraft zwischen deren Kontaktflächen auftritt, die zusätzlich beim Herstellen
oder Lösen
einer Kegelverbindung überwunden
werden muss.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist
die Spanneinheit einen Kegelspannring auf, der zur zerstörungsfrei
lösbaren
Herstellung einer Kegelverbindung mit den Spannsegmenten in axialer
Richtung bewegbar ist. Somit können
die einzelnen Spannsegmente mittels einer axialen Bewegung des Kegelspannrings
aus einer Freigabeposition in eine Spannposition und mittels einer
entgegengesetzten axialen Bewegung wieder zurück in die Freigabeposition
bewegt werden. Eine derartige Bewegung in axialer Richtung des Kegelspannrings
ist beispielsweise mittels eines schaltbaren Pneumatikverstellsystems
zuverlässig
und schnell realisierbar.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist
ein Betriebsmittel-Anschlusssystem
in der Kupplung vorgesehen zur Verbindung eines Betriebsmittel-Leitungssystems
des Werkstückgreifers
mit einem Betriebsmittel-Versorgungssystem. Bei dem Betriebsmittel handelt
es sich insbesondere um Druckluft, welche in an sich bekannter Weise
zur Betätigung
des Werkstückgreifers
genutzt werden kann. Dabei kann gegebenenfalls das gleiche Betriebsmittel
auch zur Betätigung
der Kupplung herangezogen werden.
-
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung.
-
Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
-
1 eine
schematische Längsschnittdarstellung
einer erfindungsgemäßen Kupplung
im geöffneten
Betriebszustand;
-
2 die
Kupplung der 1 im geschlossenen
Betriebszustand mit gespanntem Anschlussteil eines Werkstückgreifers;
-
3 eine
schematische Perspektivansicht auf ein Detail einer Anschlussteil-Blockiereinheit
der Kupplung der 1 in
vergrößertem Maßstab während einer
Vorzentrierungsphase;
-
4 das
Detail der 3 nach Abschluss der
Vorzentrierungsphase;
-
5 eine
schematische Schnittdarstellung eines Details einer Spanneinheit
der Kupplung der 1 in
vergrößertem Maßstab;
-
6 eine
schematische Perspektivdarstellung eines Kegelsegmentrings der Kupplung
der 1 in vergrößertem Maßstab und
-
7 eine
schematische Außenansicht
der Kupplung der 2 in
Perspektivdarstellung.
-
Die 1 zeigt
in schematischer Schnittdarstellung eine allgemein mit 1
0 bezeichnete
Kupplung, die zur Verbindung eines Werkstückgreifers 12 mit
einer Handhabungseinrichtung, beispielsweise in Form eines Roboters
(nicht in den Figuren dargestellt), dient. Der Werkstückgreifer 12 kann
zum Bei spiel zum Befördern
von Blechteilen vorgesehen und hierzu mit Sauggreifern und/oder
Klammergreifern versehen sein. Die Kupplung 10 enthält eine
Spanneinheit 14 sowie eine Blockiereinheit 18.
Die Spanneinheit 14 dient zur zerstörungsfrei trennbaren, reibschlüssigen Fixierung
eines rohrförmigen
Anschlussteils 16 des Werkstückgreifers 12, während die
Blockiereinheit 18 zur zusätzlichen Herstellung einer Formschlussverbindung
der Kupplung 10 mit demselben Anschlussteil 16 herangezogen
wird.
-
Die Blockiereinheit 18 weist
hierzu eine Mehrzahl an relativ zu einer Längsachse 20 des rohrförmigen Anschlussteils 16 in
radialer Richtung 22 bewegbaren Blockierelementen 24 auf.
Die Blockierelemente sind als Blockierkugeln ausgebildet und voneinander
beabstandet über
den Umfang des rohrförmigen
Anschlussteils 16 gleichmäßig verteilt angeordnet. Zur
Herstellung einer Formschlussverbindung ist das rohrförmige Anschlussteil 16 mit
einer entsprechenden Anzahl an Ausnehmungen 26 versehen,
wobei in jeder Ausnehmung 26 jeweils eine Blockierkugel 24 formschlüssig aufnehmbar
ist unter Einnahme einer Blockierstellung (siehe auch 2). Zur Bewegung der Blockierkugeln 24 in
radialer Richtung 22 aus einer Freigabestellung gemäß 1 in eine Blockierstellung
gemäß 2 ist ein in axialer Richtung 28 bewegbares
Verriegelungselement 30 vorgesehen, das bezüglich des
rohrförmigen
Anschlussteils 16 aus einer Freigabestellung (siehe 1) in eine Verriegelungsstellung
(siehe 2) verschoben
werden kann. Das Verriegelungselement 30 enthält eine
Mehrzahl an sich in axialer Richtung 28 erstreckenden Verriegelungsbolzen 40,
wobei für jede
Blockierkugel 24 ein Verriegelungsbolzen 40 vorgesehen
ist. Die Verriegelungsbolzen 40 sind mit einem Kolben 74 einer
Kolben-Zylinder-Einheit 42 verbunden, wobei der Kolben 74 mittels
eines schaltbaren Pneumatikverstellsystems 70 innerhalb
einer Zylinderkammer 78 in axialer Richtung 28 ver schiebbar
ist. Zur Begrenzung der Axialbewegung des Kolbens 74 weist
die Kolben-Zylinder-Einheit 42 einen ortsfesten Zylinderdeckel 72 auf.
-
In 1 ist
das Verrieglungselement 30 in Freigabestellung dargestellt,
sodass die Verriegelungsbolzen 40 nicht mit den Blockierkugeln 24 in Wirkkontakt
stehen und der Kolben 74 dementsprechend bei vorliegendem
Anlagekontakt mit dem Zylinderdeckel 72 in einer ersten
Extremstellung angeordnet ist. In 2 ist
das Verriegelungselement 30 in Verriegelungsstellung dargestellt,
sodass die Verriegelungsbolzen 40 mit den Blockierkugeln 24 in Wirkkontakt
stehen und selbige somit in ihrer Blockierstellung hält unter
Ausbildung der Formschlussverbindung der Blockiereinheit 18 mit
dem Anschlussteil 16. Gleichzeitig befindet sich der Kolben 74 in
einer zweiten, vom Zylinderdeckel 72 beabstandeten Extremstellung
innerhalb der Zylinderkammer 78. Die jeweils vorliegende
Betriebsendstellung des Verriegelungselements 30 (Freigabestellung
oder Verriegelungsstellung) kann automatisiert mittels eines geeigneten
Ermittlungssystems 46 beispielsweise in Form einer Lichtschranke
detektiert werden. Ferner ist die Kolben-Zylinder-Einheit 42 mit einer
Sicherungsfeder 44 versehen, die als Druckfeder ausgebildet
ist und den Kolben 74 mit dem Zylinder 72 derart
wirkverbindet, dass aufgrund der permanent vorliegenden Federdruckkraft
der Kolben 74 die in 2 dargestellte
und vom Zylinderdeckel 72 beabstandete Extremstellung als
Grundstellung einnimmt. Dies hat zur Folge, dass das mit dem Kolben 74 verbundene
Verriegelungselement 30 als Grundstellung die in 2 dargestellte Verriegelungsstellung
einnimmt. Somit wird bei gegebenenfalls nicht aktivem Pneumatikverstellsystem 70 die
Blockiereinheit 18 mittels der Sicherungsfeder 44 selbsttätig mit
dem rohrförmigen
Anschlussteil 16 in Formschlussverbindung gehalten.
-
Im Gegensatz zur Blockiereinheit 18,
die zur Herstellung einer Formschlussverbindung dient, ist die Spanneinheit 14 zur
zerstörungsfrei
trennbaren, reibschlüssigen
Fixierung desselben Anschlussteils 16 des Werkstückgreifers 12 vorgesehen.
Die Spanneinheit 14 ist als Kegelspanneinheit ausgebildet
und weist einen Kegelsegmentring 48 auf. Der Kegelsegmentring 48 enthält eine
Mehrzahl an voneinander beabstandet angeordneten Spannsegmenten 50,
die mit der Außenfläche 52 des
rohrförmigen
Anschlussteils 16 kraftschlüssig in Wirkverbindung bringbar sind.
In 1 sind die Spannsegmente 50 in
ihrer jeweiligen Freigabeposition dargestellt, während 2 dieselben Spannsegmente 50 in
ihrer Spannposition zeigt. Zur Bewegung der Spannsegmente 50 in
radialer Richtung 20 ist ein Kegelspannring 62 vorgesehen,
der zur Herstellung einer zerstörungsfrei
lösbaren
Kegelverbindung mit den Spannsegmenten 50 in axialer Richtung 28 bewegbar
ist. Der Kegelspannring 62 ist in einem Gehäuse 11 der
Kupplung 10 unter Ausbildung der beiden Kammern 80, 82 aufgenommen,
welche mit einem schaltbaren Pneumatikverstellsystem 64 (siehe
auch 7) verbunden sind.
Die Kammern 80, 82 dienen dazu, bei entsprechender
Druckluftbeaufschlagung mittels des Pneumatikverstellsystems 64 den
Kegelspannring 62 in axialer Richtung 28 zu bewegen.
Somit wird bei einer Bewegung des Kegelspannrings 62 bei
einer Druckluftbeaufschlagung der Kammer 80 mittels des
Pneumatikverstellsystems 24 in axialer Richtung 28 (gemäß der 2 nach rechts) relativ zu
den Spannsegmenten 50 bewegt, sodass an den Kontaktflächen zwischen
dem Kegelspannring 62 und den Spannsegmenten 50 eine
reibschlüssige
Kegelverbindung hergestellt wird. Gleichzeitig mit Herstellung der
Kegelverbindung werden die Spannsegmente 50 aus ihrer Freigabeposition
in radialer Richtung 22 in die in 2 dargestellte Spannposition bewegt,
sodass das rohrförmige
Anschlussteil 16 des Werkstückgreifers 12 im Bereich
der Spannsegmente 50 von selbigen reibschlüssig in
der Kupplung 10 fixiert wird.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
erfolgt die Spannbewegung der Spannsegmente 50 in rein radialer
Richtung 22. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Spannsegmente 50 mit
ihren in Kegelsteigungsrichtung außenliegenden Stirnseiten 56 (siehe auch 5) an einer Anschlageinheit 58 anliegen. Die
Anschlageinheit 58 enthält
eine Mehrzahl an jeweils den Spannsegmenten 50 zugeordneten,
frei drehbar gelagerten und mit den entsprechenden Stirnseiten 56 der
Spannsegmente 50 in Rollkontakt stehenden Führungskugeln 60.
Die Spannsegmente 50 sind untereinander mittels einer jeweiligen
elastischen Zwischenschicht 54 (siehe auch 6) verbunden, wobei die Zwischenschicht 54 insbesondere aus
Kunststoffmaterial besteht. Aufgrund der elastischen Einbettung
der Spannsegmente 50 unter Ausbildung des Kegelsegmentrings 48 und
ihrer stirnseitigen Führung
in radialer Richtung 22 mittels der Anschlageinheit 58 wird
eine im Wesentlichen gleichförmige
Spannwirkung der Spannsegmente 50 auf die Außenfläche 52 des
rohrförmigen
Anschlussteils 16 ermöglicht.
Dabei wird durch die Möglichkeit
einer flexiblen Ausrichtung eines jeweiligen Spannsegments 50 relativ
zur Außenfläche 52 des
rohrförmigen
Anschlussteils 16 eine effektive Spannwirkung über einen
relativ großen
Bereich des Anschlussteils 16 insbesondere in axialer Erstreckung
gewährleistet.
-
Das rohrförmige Anschlussteil 16 ist
gemäß den 3 und 4 an seinem freien Ende 32 mit
einer Vorzentrierungsausnehmung 34 versehen, in welcher
ein Vorzentrierungselement 36 der Kupplung 10 beziehungsweise
der Blockiereinheit 18 formschlüssig aufgenommen werden kann
zur Gewährleistung einer
korrekten Ausrichtung des rohrförmigen
Anschlussteils 16 relativ zur Blockiereinheit 18 der Kupplung 10.
Dabei wird mittels der korrekten Ausrichtung des Anschlussteils 16 eine
störungsfreie Formschlussbildung
zwischen den Blockierkugeln
24 der Blockiereinheit 18 und
den Ausnehmungen 26 des Anschlussteils 16 gewährleistet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das Vorzentrierungselement 36 ein radialer Vorsprung
mit kreisförmiger
Außenkontur,
die als autozentrierende Kontaktfläche 38 dient. Die
Vorzentrierungsausnehmung 34 ist trichterartig und randoffen
ausgebildet. Die 3 zeigt das
Anschlussteil 16 in einer noch nicht exakt vorzentrierten Übergangsstellung,
während
gemäß 4 das Anschlussteil 16 in
einer vorzentrierten Kupplungsstellung angeordnet ist.
-
Entsprechend den 1 und 2 ist
die Kupplung 10 mit einem Betriebsmittel-Anschlusssystem 68 versehen,
mit welchem ein im Werkstückgreifer 12 beziehungsweise
im rohrförmigen
Anschlussteil 16 integriertes und mit Druckluft- beziehungsweise
Vakuumanschlüssen
versehenes Betriebsmittel-Leitungssystem 66 verbindbar
ist. Wie aus 2 hervorgeht,
wird das Betriebsmittel-Leitungssystem 66 des Anschlussteils 16 automatisch
bei Einnahme der definierten Kupplungsstellung des Anschlussteils 16 in
der Kupplung 10 mit dem Betriebsmittel-Anschlusssystem 68 verbunden
unter Ausbildung einer lösbaren
Steckverbindung. Das Betriebsmittel-Leitungssystem 66 kann
gemäß Darstellung
der 7 auch außerhalb
des rohrförmigen
Anschlussteils 16 des Werkstückgreifers 12 weitergeführt werdenn.
-
Während
in den 3 und 4 schematisch das Pneumatikverstellsystem 70 der
Blockiereinheit 18 dargestellt ist, zeigt die 7 das Pneumatikverstellsystem 64 der
Spanneinheit 14. Die Kupplung 10 weist gemäß den 1,2 und 7 einen
Verbindungsflansch 76 auf, der zur Verbindung des Gehäuses 11 der
Kupplung 10 mit einer nicht in den Figuren dargestellten
Handhabungseinrichtung, zum Beispiel ein Roboterarm, dient. Die
Verbindung wird gemäß vorliegendem
Ausführungsbeispiel
in Form einer zerstörungsfrei
trennbaren Schraubverbindung realisiert.
-
Zum Verbinden des Werkstückgreifers 12 mit einer
Handhabungseinrichtung mittels der Kupplung 10 wird das
rohrförmige
Anschlussteil 16 des Werkstückgreifers 12 gemäß 1 in axialer Richtung 28 (in 1 nach links) in die Kupplung 10 bewegt
und gegebenenfalls durch geeignete Drehbewegungen des Anschlussteils 16 um
die Längsachse 20 eine korrekte
Vorzentrierung (Formschluss zwischen Vorzentrierungselement 36 und
Vorzentrierungsausnehmung 34) erzielt zur Einnahme einer
exakten Kupplungsposition des Anschlussteils 16 in der
Kupplung 10. Anschließend
wird mittels des Pneumatikverstellsystems 70 eine Verschiebung
des Verriegelungselements 30 in axialer Richtung 28 (in 1 nach rechts) bewirkt zur
Positionierung des Verriegelungselements 30 in die Verriegelungsstellung
gemäß 2 unter Ausbildung der Formschlussverbindung zwischen
den Blockierelementen 24 der Blockiereinheit 18 und
den Ausnehmungen 26 des rohrförmigen Anschlussteils 16 entsprechend
einem Kugelrastmechanismus. Mittels des Ermittlungssystems 46 wird die
Verriegelungsstellung des Verriegelungselements 30 festgestellt
und eine Betätigung
der Spanneinheit 14 mittels des Pneumatikverstellsystems 64 eingeleitet.
Das Pneumatikverstellsystem 64 verursacht eine Bewegung
des Kegelspannrings 62 in axialer Richtung 28 (in 2 nach rechts), sodass zwischen
dem Kegelspannring 62 und den Spannsegmenten 50 eine
Kegelverbindung gebildet wird. Die Spannsegmente 50 werden
dabei in radialer Richtung 22 auf die Außenfläche 52 des
Anschlussteils 16 bewegt unter Ausbildung der gewünschten
reibschlüssigen
Fixierung des rohrförmigen
Anschlussteils 16 des Werkstückgreifers 12 in der
Kupplung 10. Der Werkstückgreifer 12 ist
nun betriebssicher in der Kupplung 10 fixiert.
-
Zum Lösen der Kupplung 10 wird
zunächst der
Kegelspannring 62 mittels des Pneumatikverstellsystems 64 in
axialer Richtung 28 (in 2 nach links)
bewegt, sodass die Kegelverbindung zwischen dem Kegelspannring 62 und
den Spannsegmenten 50 zerstörungsfrei gelöst wird.
Damit wird auch die reibschlüssige
Verbindung zwischen den Spannsegmenten 50 und der Außenfläche 52 des
Anschlussteils 16 aufgehoben. Nun ist das Anschlussteil 16 des Werkstückgreifers 12 lediglich
mittels der Blockiereinheit 18 mit der Kupplung 10 verbunden.
Zum vollständigen
Lösen des
Werkstückgreifers 12 von
der Kupplung 10 wird mittels des Pneumatikverstellsystems 70 eine
Bewegung des Verriegelungselements 30 in axialer Richtung 28 (in 2 nach links) entgegen der
federelastischen Rückstellkraft
der Sicherungsfeder 44 bewirkt, sodass die Blockiereinheit 18 die
Betriebsstellung gemäß 1 einnimmt unter Freigabe
der formschlüssigen
Verbindung zwischen den Blockierelementen 24 der Blockiereinheit 18 und den
Ausnehmungen 26 des Anschlussteils 16. Nun kann
der Werkstückgreifer 12 aus
der Kupplung 10 in axialer Richtung 28 (in 1 nach rechts) herausgezogen
werden, wobei durch diese Bewegung auch die Verbindung zwischen
dem Betriebsmittel-Anschlusssystem 68 der Kupplung 10 und
dem Betriebsmittel-Leitungssystem 66 des Werkstückgreifers 12 getrennt
wird.
-
Die Kupplung 10 zeichnet
sich dadurch aus, dass der Werkstückgreifer 12 zentrisch
und spielfrei in der Kupplung 10 ohne Axialverschiebung
des Anschlussteils 16 während
des Spannvorgangs in der Kupplung 10 geklemmt werden kann.
Aufgrund zweier voneinander unabhängiger und unterschiedlicher Fixierungsmechanismen
wird eine maximale Betriebssicherheit gegen ein unerwünschtes
Verdrehen, Verschieben und/oder Herausfallen des Werkstückgreifers 12 relativ
zur Kupplung 10 insbesondere bei einem plötzlich auftretenden
Betriebsmittelausfall, das heißt
bei nicht mehr zur Verfügung
stehender Druckluft, gewährleistet.
Die Kupplung zeichnet sich durch eine hohe Wiederholgenauigkeit
hinsichtlich der Positionierung des Werkstückgreifers 12 in eine lagedefinierte
Kupplungsstellung aus, was besonders wichtig bei Handhabungseinrichtungen
im Rahmen einer automatisierten Fertigung ist.