DE202008007713U1 - Kupplungsvorrichtung und Multikupplungssystem - Google Patents

Kupplungsvorrichtung und Multikupplungssystem Download PDF

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Abstract

Kupplungsvorrichtung (1), insbesondere für ein Werkzeugwechselsystem, mit einem Verriegelungsblock (20) mit einer ersten Ausnehmung (210) zur Aufnahme eines Kupplungsstifts (10) und einer im Wesentlichen senkrecht zur ersten Ausnehmung (210) ausgebildeten zweiten Ausnehmung (220) mit einer Längsachse (221),
wobei die erste Ausnehmung (210) in einem Mündungsbereich (23) der zweiten Ausnehmung (220) mündet und in der zweiten Ausnehmung (220) ein um die Längsachse (221) rotierbares Werkstück (25) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Mündungsbereich (23) ein zur Längsachse (221) exzentrisch angeordneter erster Bolzen (26) mit dem Werkstück (25) verbunden ist und zum Hintergreifen des Kupplungsstifts (10) ein zweiter Bolzen (27) im Mündungsbereich (23) vorhanden ist, wobei der erste und der zweite Bolzen (26, 27) über mindestens eine Kuppelstange (28, 28') verbunden sind und der zweite Bolzen (27) durch Rotation (R) des Werkstücks (25) um die Längsachse (221) von einer Anfangsposition (AP) in eine Endposition (EP) bewegbar ist und der...

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine Kupplungsvorrichtung sowie ein Multikupplungssystem mit einer Kupplungsvorrichtung, welche mit einem Verriegelungsblock mit einer ersten Ausnehmung zur Aufnahme eines Kupplungsstifts und einer im Wesentlichen senkrecht zur ersten Ausnehmung ausgebildeten zweiten Ausnehmung mit einer Längsachse ausgebildet ist, wobei die erste Ausnehmung in einen Mündungsbereich der zweiten Ausnehmung mündet und in der zweiten Ausnehmung ein um die Längsachse rotierbares Werkstück angeordnet ist.
  • Bei Werkzeugsystemen, insbesondere Multikupplungen, ist eine gute Verbindung zwischen den zu kuppelnden Teilen von großer Wichtigkeit. Aus diesem Grunde wird eine Vielzahl von Kupplungsvorrichtungen angeboten, welche diese Aufgabe übernehmen sollen. Im Stand der Technik sind sowohl Druckbolzenverriegelungen, Hebelverriegelungen sowohl mit Zahnstangensystem als auch mit Kugelverriegelungen bzw. Schraubverriegelungen bekannt. Ein Vorteil bei den vorgenannten Verriegelungsvorrichtungen ist, dass diese manuell verriegelt werden können, was insbesondere bei kleineren und mittleren Geräte ein wichtiger Aspekt ist.
  • Die Anschlüsse der Multikupplung sind gemeinsam auf einer Werkzeugplatte angeordnet und werden über den Verriegelungsmechanismus mit den korrespondierenden Eingriffen bzw. Stiften verbunden. Ein derartiges System ist beispielsweise aus der US 3 602 869 bekannt. Dabei liegen sich die Anschlüsse der unterschiedlichen Werkzeugplatten jeweils korrespondierend gegenüber und werden über Rastelemente miteinander verbunden. Die Rastelemente stehen dabei sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Werkzeugplatte in Verbindung. Dies hat unter anderem zur Folge, dass die Kupplungsvorrichtungen an beiden Werkzeugplatten eingerastet werden müssen um eine gute Dichtigkeit der Kupplungen zu gewährleisten. Dies ist jedoch mit einem großen Aufwand verbunden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Kupplungsvorrichtung zu schaffen, welche zum einen einfach aufgebaut ist und zum anderen ein leichtes Ein- und Auskoppeln ermöglicht, bei Beibehaltung hoher Sicherheit. Die Aufgabe wird gelöst mit einer Kupplungsvorrichtung nach den Merkmalen des Hauptanspruchs.
  • Im Mündungsbereich der ersten und zweiten Ausnehmung ist an dem um die Längsachse rotierbaren Werkstück ein zur Längsachse exzentrisch angeordneter erster Bolzen mit dem Werkstück verbunden. Hierdurch wird es möglich, durch die Rotation des Werkstücks einen Exzenterverschluss zu bilden. Der erste Bolzen ist mit einem zweiten Bolzen verbunden, wobei der zweite Bolzen zum Hintergreifen des Kupplungsstifts ausgebildet ist und sich vorzugsweise in festem Abstand zum ersten Bolzen im Wesentlichen im Mündungsbereich befindet. Der erste und der zweite Bolzen werden über mindestens eine Kuppelstange verbunden, welche vorzugsweise starr ausgebildet ist. Hierdurch ist es mittels der Rotation des Werkstücks und somit mittels des ersten Bolzens möglich, sowohl Zug- als auch Druckkräfte auf den zweiten Bolzen zu übertragen. Der erste Bolzen kann zudem als Teil der Kuppelstange ausgebildet sein. Die Kuppelstange ist allgemein lediglich an einem zur Längsachse der zweiten Ausnehmung exzentrischen Punkt am Werkstück rotierbar angeordnet.
  • Durch die Rotation des Werkstücks um die Längsachse wird der zweite Bolzen von einer Anfangsposition in eine Endposition (bzw. von einer Endposition in eine Anfangsposition) bewegt, wobei der zweite Bolzen in der Anfangsposition nicht den Kupplungsstift hintergreift und in der Endposition den Kupplungsstift zum einen hintergreift und diesen in einer verriegelten Position festhält. Die Verriegelung ist reversibel, d. h. sie kann durch eine Umkehr des Bewegungsablaufs gelöst werden.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, wird über die exzentrische Anordnung des ersten Bolzens und die vorzugsweise starre Verbindung mit dem zweiten Bolzen ein Exzenterverschluss gebildet. Anders umschrieben dient die Kuppelstange zwischen dem zweiten und dem ersten Bolzen als Pleuel. Die Aufgabe des zweiten Bolzens liegt darin, den Kupplungsstift zu hintergreifen und im Wesentlichen translatorisch weiter in den Mündungsbereich zu ziehen. Dies bedeutet, dass der Kupplungsstift zu Beginn des Verrieglungsprozesses nicht vollständig in der ersten Ausnehmung angeordnet ist und erst durch das translatorische Hineinziehen durch den zweiten Bolzen bis zu einem Anschlag in der ersten Aufnehmung und dem Mündungsbereich aufgenommen wird.
  • Der erste Bolzen wird auf einer exzentrischen Kreisbahn um die Längsachse des Werkstücks bzw. der zweiten Ausnehmung rotiert. Auf diese Weise kann – vorzugsweise durch Verwendung eines äußeren Hebels – eine große Rotationskraft auf das Werkstück aufgebracht werden. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Kupplungsstift sicher verriegelt bzw. verankert in der ersten Ausnehmung bzw. im Mündungsbereich gehalten wird.
  • Über den vorbeschriebenen Exzenterverschluss bzw. die pleuelartige Funktionsweise wird ein einfacher Verriegelungsmechanismus gebildet, welcher mechanisch aufgebaut ist, zuverlässig funktioniert und manuell betreibbar ist.
  • Weitere Ausführungsformen sind in den untergeordneten Ansprüchen offenbart. Die verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind der erste und der zweite Bolzen über zwei, vorzugsweise voneinander beabstandete, Kuppelstangen verbunden. Hierdurch wird eine bessere Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bolzen gewährleistet, wobei insbesondere eine Scherung der vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Längsachsen des ersten und des zweiten Bolzens verhindert wird. Die Längsachsen des ersten und des zweiten Bolzens verlaufen vorzugsweise parallel zur Längsachse der zweiten Ausnehmung.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Bolzen mit mindestens einer Aussparung, vorzugsweise zwei fluchtend zueinander angeordneten Aussparungen des Werkstücks verbunden. Das Werkstück weist zudem im Mündungsbereich vorzugsweise einen gefrästen Ausschnitt auf, wobei die Anordnung des ersten Bolzens in dem ausgeschnittenen Teil des Werkstücks vorgenommen wird. Wird der Bolzen lediglich in einer Aussparung angeordnet, kann er auch als Zapfen ausgebildet sein. Bei vorzugsweise zwei fluchtend zueinander angeordneten Aussparungen, deren Längsachsen zueinander fluchtend und parallel zur Längsachse des Werkstücks verlaufen, wird eine besonders stabile und sichere Aufnahme des ersten Bolzens und somit eine sichere Funktionsweise der Verrieglungsvorrichtung gewährleistet. Alternativ kann der Bolzen auch einstückig mit dem Werkstück ausgebildet sein. Allgemein können die Bolzen auch Hohlbolzen sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform befindet sich zwischen der ersten und der zweiten Ausnehmung eine in einen Durchtritt zum Mündungsbereich ragende Zwischenwand. Unter dem Durchtritt zum Mündungsbereich wird eine Ebene verstanden, welche die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Ausnehmung bildet.
  • Der Kupplungsstift weist an seinem der zweiten Ausnehmung zugewandten Ende zum Durchtritt in den Mündungsbereich eine der Zwischenwand angepassten Aussparung auf. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Kupplungsstift nicht durch die in den Durchtritt ragende Zwischenwand am Eintritt in den Mündungsbereich gehindert wird.
  • Von der zweiten Ausnehmung zur ersten Ausnehmung blickend, liegt der zweite Bolzen in der Anfangsposition in einer Ebene hinter einer der ersten Ausnehmung zugewandten Seite der Zwischenwand. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Kupplungsstift ohne Betätigung des Verriegelungsmechanismus zumindest zum Teil in den Mündungsbereich eingeschoben werden kann. Er wird also nicht durch den zweiten Bolzen behindert. Insbesondere kann der zweite Bolzen an einer der ersten Ausnehmung zugewandten Seite der Zwischenwand liegen, so dass er von der zweiten Ausnehmung zur ersten Ausnehmung blickend nicht sichtbar ist. Auf diese Weise wird bei einem Bewegungsablauf von der Anfangsposition zur Endposition der zweite Bolzen bei der Rotation des Werkstücks zunächst entlang der Zwischenwand, vorzugsweise nach oben, bewegt, bis er den Kupplungsstift hintergreift. Anschließend wird der Kupplungsstift über den eingreifenden zweiten Bolzen in den Mündungsbereich gezogen und verriegelt.
  • Eine Ergänzung dieser Ausführungsform wird dadurch erreicht, dass sich die der ersten Ausnehmung zugewandte Seite der Zwischenwand nach oben hin verjüngt, d. h. nach oben schräg zuläuft, wobei die Schräge derart gestaltet ist, dass der zweite Bolzen bei Rotation des Werkstücks nach oben in den Durchtritt rutscht und nicht durch die Verjüngung behindert wird. Dies verbessert die Hebelwirkung bei der Rotation des Werkstücks.
  • In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform weist die Zwischenwand eine sich vom Durchtritt in den Mündungsbereich hin erstreckende Zwischenplatte auf, welche vorzugsweise mit der Zwischenwand verschraubt ist. Die Zwischenplatte erstreckt sich dabei im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse der ers ten Ausnehmung. Hierdurch wird eine Führung der translatorischen Bewegung des durch den zweiten Bolzen in den Mündungsbereich gezogenen Kupplungsstifts erreicht. Die Zwischenplatte dient somit beim Heranziehen des Kupplungsstifts als Ablage und Führung des zweiten Bolzens. In einer speziellen Ausführungsform kann die Zwischenplatte derart ausgebildet sein, dass sie zudem als Anschlag für das ausgeschnittene Werkstück dient, so dass dieses nicht überdreht werden kann.
  • In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform wird der zweite Bolzen durch Rotation des Werkstücks von der Anfangsposition entlang der Zwischenwand in eine Zwischenposition, in welcher der zweite Bolzen den Kupplungsstift hintergreift und fixiert, bewegt, wobei der Kupplungsstift während dieses Vorgangs ruht und erst durch weitere Rotation des Werkstücks der zweite Bolzen von der Zwischenposition in die Endposition bewegt wird und der Kupplungsstift translatorisch mitbewegt und anschließend verriegelt wird. Hierdurch wird eine definierte Bewegung des Kupplungsstifts und des zweiten Bolzens festgelegt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Werkstück einen vorzugsweise an- und absteckbaren Hebel zur Rotation des Werkstücks auf. Zum einen wird hierdurch eine erleichterte Ankupplung zwischen Kupplungsstift und Verriegelungsblock erreicht, da der Hebel zur Rotation des Werkstücks verlängert ist. Zum anderen kann durch das An- und Abstecken die Bedienungssicherheit erhöht werden, da eine einmal in Position, d. h. verriegelt oder geöffnet, gebrachte Kupplungsvorrichtung nicht mehr durch den Hebel bewegt werden kann. Hierbei kann der Hebel sowohl an einem nicht in der zweiten Ausnehmung gelagerten Teil des Werkstücks befestigt werden als auch über einen Ausschnitt des Verriegelungsblocks in das in der zweiten Ausnehmung gelagerte Werkstück eingreifen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Verriegelungsblock einen Rastbolzen und das Werkstück mindestens eine zum Rastbolzen korrespondierende Rastaussparung auf. Durch diese Maßnahme wird die Sicherheit weiter erhöht. Ein zufälliges Lösen des Werkstücks und somit der Verriegelung zwischen dem Kupplungsstift und dem zweiten Bolzen wird verhindert. In einer Variante dieser Ausführungsform weist der Verriegelungsblock mindestens eine erste und eine zweite Rastaussparung auf, wobei die erste Rastaussparung mit dem Rastbolzen im Eingriff ist, wenn der zweite Bolzen in der Endposition ist, und die zweite Rastaussparung mit dem Rastbolzen im Eingriff ist, wenn der zweite Bolzen in der Zwischenposition ist. Hierdurch wird erreicht, dass nicht nur die Anfangs- und Endposition definiert sind, sondern Kupplungsstift und zweiter Bolzen derart fixiert werden können, dass der Kupplungsstift nicht über seine gesamte Länge in der ersten Ausnehmung und dem Mündungsbereich liegt sondern lediglich ein Teilabschnitt des Kupplungsstifts, welcher weiterhin teilweise durch den zweiten Bolzen hintergriffen wird und somit nicht frei hinausgezogen werden kann.
  • Die vorhergehend beschriebene Kupplungsvorrichtung wird vorzugsweise in einem Multikupplungssystem eingesetzt. Dabei ist der Kupplungsstift an einer Werkzeugplatte montiert und der Verriegelungsblock an einer Kupplungsplatte montiert, wobei auf der Werkzeugplatte mindestens ein weiteres zu einem auf der Kupplungsplatte montierten funktionalen Element korrespondierendes Kupplungselement vorhanden ist. Auf die se Weise können beim Rotieren des Werkstücks von der Anfangs- in die Endposition und dem sich in der Ausnehmung befindenden Kupplungsstift mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Kupplungen zwischen der Werkzeugplatte und Kupplungsplatte miteinander dicht verbunden werden.
  • In einer besonderen Variante des Multikupplungssystems ist mindestens eines der weiteren Kupplungselemente und das dazu korrespondierende funktionale Element zur elektronischen bzw. elektrischen Signal- und/oder Versorgungsübertragung ausgebildet.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 ein Multikupplungssystem mit einer Kupplungsvorrichtung;
  • 2 ein Bewegungsablauf eines Hebels des Verriegelungsblocks;
  • 3 ein Längsschnitt durch den Verriegelungsblock;
  • 4a und 4b Ausbildungsformen des Werkstücks und des Kupplungsstifts; und
  • 5a bis 5f einen detaillierten Bewegungsablauf in der Anfangsposition zur Endposition.
  • Die 1 zeigt eine Multikupplungsvorrichtung 100 mit einer Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung 1. Die Kupplungsvorrichtung 1 weist einen Kupplungsstift 10 auf, welcher auf einer Werkzeugplatte 110 montiert ist. Die Werkzeugplatte 110 weist mehrere Kupplungselemente 111 auf, welche unterhalb des Kupplungsstifts 10 angeordnet sind. Des Weiteren sind ein Busstecker 112 und ein Versorgungsstecker 113 auf der Werkzeugplatte 110 montiert.
  • Der zum Kupplungsstift 10 korrespondierende Verriegelungsblock 20 ist auf der Kupplungsplatte 120 angeordnet. Auf der Kupplungsplatte 120 befinden sich zu den Kupplungselementen 111 korrespondierende funktionale Elemente 201, in welche die Kupplungselemente 111 eingreifen. Selbiges gilt für die funktionalen Elemente 202 bzw. 203, welche korrespondierend zum Busstecker 112 und zum Versorgungsstecker 113 ausgebildet sind. Über den Busstecker 112 und den Versorgungsstecker 113 werden elektronische Steuerungssignale übermittelt sowie die elektrische Versorgung gewährleistet.
  • An der Außenseite des Verriegelungsblocks befindet sich ein Hebel 30, durch dessen Rotation ein sich im Verriegelungsblock angeordnetes Werkstück rotiert wird und eine damit verbundene Mechanik den Kupplungsstift 10 hintergreift und verriegelt. Eine zusätzliche Verriegelung findet durch den Rastbolzen 40 statt, welcher in Rastaussparungen des nicht näher dargestellten Werkstücks eingreifen kann. Das eingezeichnete Koordinatensystem wird auch für die restlichen Figuren beibehalten.
  • In der 2 wird der Bewegungsablauf des Hebels 30 von der Anfangsposition AP in die Endposition EP mittels Rotation R gezeigt. Es ist erkennbar, dass die in der 1 gezeigte Stellung des Hebels 30 die verriegelte Stellung des Verriegelungsblocks zeigt.
  • Dies bedeutet, dass der Hebel erst in Z-Richtung nach oben rotiert werden muss, so dass der Kupplungsstift 10 der 1 in die hier nicht weiter dargestellte erste Ausnehmung eingeführt und anschließend durch Rotation des Hebels 30 von der Anfangsposition AP in die Endposition EP in die erste Ausnehmung und deren Mündungsbereich gezogen und verriegelt wird.
  • In der 3 wird der Schnitt III durch den Verriegelungsblock 20 der 2 gezeigt. Der Verriegelungsblock 20 weist einen ersten Teil 21 und einen zweiten Teil 22 auf, welche aus zwei unterschiedlichen Materialstücken bestehen. Der Verriegelungsblock kann jedoch auch einstückig ausgebildet werden. Der erste Teil 21 weist eine erste Ausnehmung 210, der zweite Teil 22 eine zweite Ausnehmung 220 auf, wobei sowohl die erste Ausnehmung 210 als auch die zweite Ausnehmung 220 vorzugsweise durch Bohren hergestellt werden. Dies bedeutet unter anderem, dass das Einbringen der Ausnehmungen besonders ökonomisch vorgenommen wird. In der zweiten Ausnehmung 220 ist ein Werkstück 25 angeordnet. Das Werkstück 25 erstreckt sich um eine zur Y-Achse parallele Längsachse 221, welche mit der Längsachse der zweiten Ausnehmung 220 identisch ist. Vorzugsweise wird das Werkstück 25 durch Drehen hergestellt.
  • Die erste Ausnehmung 210 beginnt am unteren Teil der Figur und erstreckt sich in negativer X-Richtung verlaufend in die zweite Ausnehmung hinein, wobei der Kreuzungsbereich zwischen der ersten Ausnehmung 210 und der zweiten Ausnehmung 220 im Mündungsbereich 23 endet. Die Ebene, bei welcher der Eintritt der ersten Ausnehmung in die zweite Ausnehmung stattfindet, wird als Durchtritt 24 bezeichnet.
  • In der 3 befindet sich der Hebel 30 in der Endposition. An dem Werkstück 25 selbst befindet sich ein erster Bolzen 26, welcher in zwei Aussparungen 260, 261 des Werkstücks 25 gelagert ist. An dem ersten Bolzen 26 sind zwei Kuppelstangen 28, 28' angeordnet, wobei am vom ersten Bolzen 26 in positiver Richtung X-Richtung laufend gesehen zweiten Ende der Kuppelstangen 28, 28' ein zweiter Bolzen 27 angeordnet ist. Für die Wirkungsweise der Erfindung ist es unerheblich, ob der erste Bolzen 26 in den Aussparungen 260, 261 gleitend angeordnet ist oder die Kuppelstangen 28, 28' um den ersten Bolzen 26 beweglich ausgebildet sind.
  • Der zweite Bolzen 27 zeigt zwischen den voneinander beabstandeten Kuppelstangen 28, 28' einen Bereich, welcher zum Hintergreifen eines Hinterschnitts eines Kupplungsstifts ausgebildet ist.
  • Wie weiterhin zu erkennen ist, sind die Längsachsen des ersten Bolzens 26 und des zweiten Bolzens 27 parallel zur Längsachse 221 der zweiten Ausnehmung 220 bzw. des Werkstücks 25 ausgebildet. Da der erste Bolzen 26 im dargestellten Ausführungsbeispiel fest mit dem Werkstück 25 verbunden ist, wird der erste Bolzen 26 um die Längsachse 221 auf einer Kreisbahn geführt.
  • In positiver X-Richtung vor dem zweiten Bolzen 27 befindet sich die Zwischenwand 29, welche sich in Z-Richtung am Durchtritt zwischen der ersten Ausnehmung 210 und der zweiten Ausnehmung 220 befindet. Hierbei ist ein sich verjüngender Abschnitt 291 der der zweiten Ausnehmung abgewandten Seite der Zwischenwand erkennbar. Eine Zwischenplatte 292 wird über eine Schraube 293 fixiert. Die Zwischenplatte 292 ist ebenfalls Teil der Zwischenwand. Dies bedeutet insbe sondere, dass die Zwischenplatte 292 sowohl ein eigenständiges Bauteil als auch einstückig mit dem zweiten Teil 22 des Verriegelungsblocks 20 ausgebildet sein kann. In vorliegendem Fall ist die Zwischenplatte 292 ein separates Bauteil, da so die zweite Ausnehmung durch Bohren hergestellt werden kann, was die Herstellungskosten reduziert.
  • Weiterhin zeigt die 3 einen Rastbolzen 40, welcher in eine Rastaussparung 41 des Werkstücks 25 eingreift. Hierbei ist die Rastaussparung derart ausgebildet, dass der Rastbolzen 40 formschlüssig in diese eingreifen kann, so dass sich das durch den Rastbolzen 40 fixierte Werkstück 25 nicht bewegen kann. Es sind verschiedene Positionen der Rastaussparung 41 möglich, wobei die hier gezeigte mit der Endposition des Hebels bzw. des zweiten Bolzens 27 korrespondiert. An einem aus dem zweiten Teil 22 des Verriegelungsblocks 20 herausstehenden Teils des Werkstücks 25 ist der Hebel 30 in einer Bohrung 31 angeordnet. Über den Hebel 30 lässt sich der aufzubringende Kraftaufwand zum Verriegeln der Kupplungsvorrichtung stark reduzieren. Um ein zufälliges oder versehentliches Öffnen der Kupplungsvorrichtung zu vermeiden ist der Hebel 30 dabei derart in der Bohrung 31 gelagert, dass er an- oder abgesteckt werden kann.
  • In der 4a wird eine Ausführungsform des Kupplungsstifts 10 dargestellt, welche zum Eingreifen in die in den Figuren dargestellte erste Ausnehmung dem Mündungsbereich ausgebildet ist. Der Kupplungsstift 10 west eine Aussparung 11 auf, so dass der Kupplungsstift 10 in die erste Ausnehmung 210 an der Zwischenwand 29 der 3 vorbei in den Mündungsbereich 23 geschoben werden kann. Zusätzlich zur Aussparung 11 befindet sich ein Hinterschnitt 12 am Kupplungs stift 10, wobei der zweite Bolzen 27 in diesen Hinterschnitt 12 eingreift, bei leichtem Zug des zweiten Bolzen 27 durch den Vorsprung 12' in Position gehalten wird und anschließend den Kupplungsstift 10 durch eine translatorische Bewegung in den Mündungsbereich 23 zieht. Des Weiteren ist eine Abstufung 13 erkennbar, welche lediglich als Endbereich der Aussparung 11 zu verstehen ist.
  • In der 4b wird ein Ausschnitt des Werkstücks 25 dargestellt, wobei der im Mündungsbereich 23 angeordnete Teilbereich 250 einen Ausschnitt 251 aufweist, wobei der Ausschnitt 251 mehr als die Hälfte des Materials des Teilbereichs 250 umfasst. In dem Ausschnitt 251 sind die Aussparungen 260 bzw. 261 (angedeutet) gezeigt, in welche der erste Bolzen 26 eingebracht wird. Das Werkstück 25 ist bis auf den Ausschnitt 251, welcher in das Werkstück 25 gefräst wird, durch Drehen hergestellt.
  • Anhand der 5a bis 5f soll nun der Bewegungsablauf der Mechanik von der Anfangsposition bis zur Endposition erläutert werden.
  • In der 5a ist die Anfangsposition dargestellt. Der Kupplungsstift 10 wird über einen rückwärtig in den Kupplungsstift 10 eingreifenden Bolzen 15 an der Werkzeugplatte fixiert. Der Verriegelungsblock 20 befindet sich an der Kupplungsplatte 120. Der Kupplungsstift 10 weist zudem einen Anschlag 16 auf, wobei vom Anschlag 16 bis zum in negativer X-Richtung gelegenen Ende des Kupplungsstifts 10 die maximal eingreifende Länge des Kupplungsstifts 10 in die erste Ausnehmung bzw. den Mündungsbereich 23 definiert wird.
  • Der Hebel 30 befindet sich in der Anfangsposition, so dass der zweite Bolzen 27 auf der der zweiten Ausnehmung 220 abgewandten Seite der Zwischenwand 29 zum Liegen kommt. Der zweite Bolzen 27 ist über die Kuppelstange 28 mit dem ersten Bolzen 26 verbunden, welcher, wie in den vorhergehenden Figuren erläutert, an dem Werkstück 25 montiert ist. Dabei ist die in Y-Richtung verlaufende Längsachse des ersten Bolzens 26 parallel zur Längsachse 221, jedoch von dieser beabstandet, so dass die exzentrische Bewegung des ersten Bolzens erzwungen wird.
  • Alternativ zu der hier gezeigten Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung mit einer Zwischenwand 29 kann wie angedeutet auch ein Hinterschnitt 29' im Bereich des Durchtritts 24 zwischen erster Ausnehmung 210 und zweiter Ausnehmung 220 die Zwischenwand ersetzen oder ergänzen.
  • Wie der 5a entnehmbar ist, ist der Kupplungsstift 10 nicht mit dem zweiten Bolzen 27 im Eingriff. Durch ein weiteres Einschieben des Kupplungsstifts 10 in negativer X-Richtung bzw. ein Aufschieben der ersten Ausnehmung 210 auf den Kupplungsstift 10 in positiver X-Richtung wird der Zustand der 5b erreicht. Hierbei befindet sich das in negativer X-Richtung liegende Ende des Kupplungsstifts 10 in Z-Richtung über der Zwischenplatte 292 liegend. Somit kann der zweite Bolzen 27 in den Hinterschnitt 12 eingreifen. Dabei ist der Hinterschnitt derart ausgebildet, dass die Form des Bolzens 27 sicher gelagert in diesen eingreift, was durch den Vorsprung 12' unterstützt wird. Durch Rotation R des Hebels 30 wird der zweite Bolzen 27 entlang der der zweiten Ausnehmung abgewandten Wand der Zwischenwand 29 in positiver Z-Richtung nach oben gezogen, wobei die schräg ausgebildete Verjüngung 291 diese Bewegung unterstützt. Durch die Rotation R wandert die Längsachse des ersten Bolzens 26 auf einer Kreisbahn in negativer X- und positiver Z-Richtung. Die Rotation R wird fortgesetzt bis der in der 5c dargestellte Zustand erreicht wird. In dieser Zwischenposition greift der zweite Bolzen 27 in den Hinterschnitt 12 ein.
  • Die Zwischenposition, wie in der 5c dargestellt, weist bereits eine erste Verriegelung auf, da durch das Hintergreifen des zweiten Bolzens 27 im Hinterschnitt 12 der Kupplungsstift 10 nicht mehr aus der ersten Ausnehmung 210 herausgezogen werden kann. Allerdings befinden sich die Werkzeugplatte 110 und die Kupplungsplatte 120 noch nicht in minimaler Entfernung zueinander, wie durch den Abstand zwischen der Kupplungsplatte 120 und dem Anschlag 16 ersichtlich ist. In der hier dargestellten Zwischenposition, welche durch eine Rastaussparung und den in diese eingreifenden Rastbolzen 40 als fixierte Position beibehalten werden kann, kann die Werkzeugplatte 110 von der Kupplungsplatte 120 derart beabstandet werden, dass beispielsweise der Busstecker 112 und der Versorgungsstecker 113 der 1 nicht länger mit den dazu korrespondierenden funktionalen Elementen 202 und 203 im Eingriff stehen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn Wartungsarbeiten an einem an der Werkzeugplatte befestigten Werkzeug vorgenommen werden sollen und dieses nicht unter Strom stehen darf.
  • Zwischen den Positionen des zweiten Bolzens 27 der 5b und 5c wird der Kupplungsstift 10 nicht in X-Richtung bewegt. Von der 5c wird der Kupplungsstift 10 durch weitere Rotation R des Hebels 30 nun translatorisch in negativer X-Richtung von der ersten Ausnehmung 210 in den Mündungsbereich 23 der zweiten Ausnehmung 220 bewegt. Dabei wird die Bewegung des zweiten Bolzens 27 durch die Zwischenplatte 292 unterstützt. Durch weitere Rotation R des Hebels 30 werden anschließend die Positionen der 5e und abschließend der 5f erreicht, wobei die 5f die Endposition darstellt. Dies ist zum einen daran erkennbar, dass die Kupplungsplatte 120 mit dem Anschlag 16 in Verbindung steht. Des Weiteren ist erkennbar, dass der Teilbereich 250 des Werkstücks 25 am in Z-Richtung betrachtet unteren Ende der Zwischenplatte 292 anschlägt. Durch den Anschlag wird unter anderem ein Überdrehen der Kupplungsvorrichtung sichergestellt. In der Endposition ist der Kupplungsstift 10 sicher in dem Verriegelungsblock verriegelt. Dies kann beispielsweise durch die Rastaussparung 41 der 3 zusätzlich gewährleistet sein.
  • Bei der hier dargestellten Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung sind der Verriegelungsblock und der Kupplungsstift vorzugsweise aus Metall, besonders vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium bzw. Titan oder Legierungen der vorgenannten Materialien. Bis auf wenige Ausnahmen können die meisten Ausnehmungen bzw. die in die Ausnehmungen eingreifenden Bauteile, wie beispielsweise der Kupplungsstift oder das Werkstück, durch Bohren bzw. Drehen hergestellt werden. Die Hinterschnitte bzw. die Ausschnitte werden anschließend gefräst bzw. CNC-gefräst. Mit der hier dargestellten Kupplungsvorrichtung kann die zu Anfang gestellte Aufgabe in besonders vorteilhafter Weise gelöst werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass nicht sämtliche Elemente zur Funktionsweise der Kupplungsvorrichtung vonnöten sind. Hierzu wird auf die Ansprüche verwiesen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 3602869 [0003]

Claims (13)

  1. Kupplungsvorrichtung (1), insbesondere für ein Werkzeugwechselsystem, mit einem Verriegelungsblock (20) mit einer ersten Ausnehmung (210) zur Aufnahme eines Kupplungsstifts (10) und einer im Wesentlichen senkrecht zur ersten Ausnehmung (210) ausgebildeten zweiten Ausnehmung (220) mit einer Längsachse (221), wobei die erste Ausnehmung (210) in einem Mündungsbereich (23) der zweiten Ausnehmung (220) mündet und in der zweiten Ausnehmung (220) ein um die Längsachse (221) rotierbares Werkstück (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Mündungsbereich (23) ein zur Längsachse (221) exzentrisch angeordneter erster Bolzen (26) mit dem Werkstück (25) verbunden ist und zum Hintergreifen des Kupplungsstifts (10) ein zweiter Bolzen (27) im Mündungsbereich (23) vorhanden ist, wobei der erste und der zweite Bolzen (26, 27) über mindestens eine Kuppelstange (28, 28') verbunden sind und der zweite Bolzen (27) durch Rotation (R) des Werkstücks (25) um die Längsachse (221) von einer Anfangsposition (AP) in eine Endposition (EP) bewegbar ist und der zweite Bolzen (27) in der Anfangsposition (AP) nicht und in der Endposition (EP) den Kupplungsstift (10) hintergreift und den Kupplungsstift (10) in einer verriegelten Position hält.
  2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bolzen den Kupp lungsstift derart hintergreift, dass der Kupplungsstift durch den zweiten Bolzen aus einer Zwischenposition in die Endposition gezogen wird und aus der Endposition in eine Zwischenposition gedrückt wird.
  3. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Bolzen (26, 27) über zwei, vorzugsweise voneinander beabstandete, Kuppelstangen (28, 28') verbunden sind.
  4. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bolzen (26) mit mindestens einer Aussparung (260, 261), vorzugsweise zwei fluchtend zueinander angeordneten Aussparungen, des Werkstücks (25) verbunden ist.
  5. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Ausnehmung (210, 220) eine in einen Durchtritt (24) zum Mündungsbereich (23) ragende Zwischenwand (29) angeordnet ist, wobei der Kupplungsstift (10) an seinem der zweiten Ausnehmung (220) zugewandten Ende zum Durchtritt (23) in den Mündungsbereich (23) eine der Zwischenwand (29) angepasste Aussparung (11) aufweist und dass von der zweiten Ausnehmung (220) her betrachtet der zweite Bolzen (26) in der Anfangsposition (AP) in einer Ebene hinter einer der ersten Ausnehmung (210) zugewandte Seite der Zwischenwand (29) liegt, so dass der Kupplungsstift (10) durch den Durchtritt (24) führbar ist.
  6. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die der ersten Ausnehmung (210) zugewandte Seite der Zwischenwand (29) verjüngt.
  7. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (29) ein sich vom Durchtritt (24) in den Mündungsbereich (23) hin erstreckende Zwischenplatte (292) aufweist, welche vorzugsweise mit der Zwischenwand (29) verschraubt ist.
  8. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bolzen (27) durch Rotation (R) des Werkstücks (25) von der Anfangsposition (AP) entlang der Zwischenwand (29) in eine Zwischenposition, in welcher der zweite Bolzen (27) den Kupplungsstift (10) hintergreift und fixiert, bewegbar ist, wobei der Kupplungsstift (10) indessen ruht und durch weitere Rotation (R) des Werkstücks der zweite Bolzen von der Zwischenposition in die Endposition (EP) bewegbar ist und der Kupplungsstift (10) indessen verriegelt wird.
  9. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (25) einen, vorzugsweise an- und absteckbaren, Hebel (30) zur Rotation (R) des Werkstücks (25) aufweist.
  10. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsblock (20) einen Rastbolzen (40) und das Werkstück (25) mindestens eine zum Rastbolzen (40) korrespondierende Rastaussparung (41) aufweist.
  11. Kupplungsvorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsblock (20) mindestens eine erste und eine zweite Rastaussparung (41) aufweist, wobei die erste Rastaussparung (41) mit dem Rastbolzen (40) im Eingriff ist, wenn der zweite Bolzen (27) in der Endposition (EP) ist, und die zweite Rastaussparung mit dem Rastbolzen (40) im Eingriff ist, wenn der der zweite Bolzen (27) in der Zwischenposition ist.
  12. Multikupplungssystem (100) mit einer Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsstift (10) an einer Werkzeugplatte (110) und der Verriegelungsblock (20) an einer Kupplungsplatte (120) montiert ist und die Werkzeugplatte (110) mindestens ein weiteres zu einem auf der Kupplungsplatte montierten funktionalen Element (201, 202, 203) korrespondierendes Kupplungselements (111, 112, 113) vorhanden ist.
  13. Multikupplungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der weiteren Kupplungselemente und das dazu korrespondierende funktionale Element der elektrischen Signalübertragung und/oder Versorgungsübertragung dienen.
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