DE202011002899U1

DE202011002899U1 - Tool changer for a robot arm with a rotary feedthrough for media

Info

Publication number: DE202011002899U1
Application number: DE202011002899U
Authority: DE
Original assignee: Staubli-Tec Systems GmbH; Staeubli Tec Systems GmbH
Current assignee: Staubli-Tec Systems GmbH; Staeubli Tec Systems GmbH
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2021-02-16

Abstract

Werkzeugwechsler (1) für einen Roboterarm (3) mit einer Drehdurchführung (4) für Medien, wobei die Drehdurchführung (4) ein Drehteil (7) und ein Festteil (6) sowie Verbindungskanäle (36, 36', 38, 38') und konzentrisch um eine Antriebsachse (R) des Roboterarms (3) verlaufende Ringkanäle (37, 37') aufweist, wobei die Verbindungs- und Ringkanäle (36, 36', 37, 37', 38, 38') in das Drehteil (7) und das Festteil (6) der Drehdurchführung (4) eingearbeitet sind und zumindest einer der Ringkanäle (37, 37') an eine quer zur Antriebsachse ausgerichteten ersten Kontaktebene (41) von Fest- und Drehteil (7) angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur ersten Kontaktebene (41) versetzt verlaufende zweite Kontaktebene (42) von Dreh- und Festteil (7, 6) vorgesehen ist.Tool changer (1) for a robot arm (3) with a rotary leadthrough (4) for media, the rotary leadthrough (4) having a rotary part (7) and a fixed part (6) as well as connecting channels (36, 36 ', 38, 38') and has ring channels (37, 37 ') running concentrically around a drive axis (R) of the robot arm (3), the connecting and ring channels (36, 36', 37, 37 ', 38, 38') in the rotating part (7) and the fixed part (6) of the rotary leadthrough (4) are incorporated and at least one of the annular channels (37, 37 ') adjoins a first contact plane (41) of the fixed and rotary part (7) which is oriented transversely to the drive axis, characterized in that a The second contact plane (42) of the rotating and fixed part (7, 6) running offset to the first contact plane (41) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugwechsler für einen Roboterarm mit einer Drehdurchführung für Medien sowie einen Roboterarm mit einem solchen Werkzeugwechsler.The invention relates to a tool changer for a robot arm with a rotary feedthrough for media and a robot arm with such a tool changer.

Roboterarme, häufig auch als Manipulatoren bezeichnet, haben eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen. Roboterarme werden beispielsweise in der industriellen Produktion von Maschinen, Fahrzeugen, Mikrochips oder anderen Bauteilen zum schnellen und präzisen Durchführen verschiedenster Operationen eingesetzt, wie z. B. zum Halten, Positionieren, Schweißen, Löten, Nieten, Schrauben und dergleichen mehr. Zu diesem Zweck werden Roboterarme endseitig, also an einer Roboterhand des Roboterarms, mit einem für die jeweilige Aufgabe geeigneten Werkzeug bestückt, beispielsweise mit einem Greifwerkzeug, einer Schweißzange, einem Lötkolben oder ähnlichem.Robotic arms, often referred to as manipulators, have a variety of different applications. Robotic arms are used, for example, in the industrial production of machines, vehicles, microchips or other components for the rapid and precise performance of various operations, such. As for holding, positioning, welding, soldering, rivets, screws and the like. For this purpose, robot arms end, ie on a robot hand of the robot arm, equipped with a suitable tool for the task, for example with a gripping tool, a welding gun, a soldering iron or the like.

Für ein einfaches Auswechseln dieser Werkzeuge wird am Roboterarm endseitig ein Werkzeugwechsler montiert, der ein schnelles und einfaches Wechseln der verschiedenen Werkzeuge ermöglicht. Zu diesem Zweck umfassen Werkzeugwechsler, die häufig auch als Werkzeugwechselsysteme oder Kupplungssysteme bezeichnet werden, eine roboterseitige sowie eine werkzeugseitige Kupplungshälfte. Die werkzeugseitige Kupplungshälfte ist in der Regel mit einem als Drehflansch oder andersartig ausgestalteten Endstück des Roboterarms fest verbunden ist. Die zu verwendenden Werkzeuge sind jeweils mit einer eigenen werkzeugseitigen Kupplungshälfte, die häufig auch als Werkzeugplatte bezeichnet wird, verbunden.For easy replacement of these tools, a tool changer is mounted on the end of the robot arm, which allows a quick and easy change of the various tools. For this purpose, tool changers, which are often referred to as tool change systems or coupling systems, include a robot-side and a tool-side coupling half. The tool-side coupling half is usually firmly connected to a designed as a rotary flange or other end piece of the robot arm. The tools to be used are each connected to a separate tool-side coupling half, which is often referred to as a tool plate.

Je nach Operation, die mit dem Roboterarm durchgeführt werden soll, ist es neben einer sicheren Übertragung von Kräften und Drehmomenten in der Regel außerdem notwendig, dass von dem Roboterarm auf das Werkzeug elektrische Energie, elektrische oder optische Signale, hydraulische oder pneumatische Medien, wie etwa Druckluft oder Öl, oder Kühlflüssigkeit übertragen werden können. Es kann ebenso notwendig sein, dass beispielsweise elektrische oder optische Signale sowie von dem Werkzeug auf den Roboterarm übertragen werden müssen, so zum Beispiel bei am Werkzeug angeordneten Sensoren oder Kühlmittelkreisläufen. Für derartige Übertragungen von Medien, Elektrizität, etc. weisen die werkzeugseitige und die roboterseitige Kupplungshälfte miteinander korrespondierende und einander zugeordnete Kupplungsmodule auf, die bei einem Verkuppeln der beiden Kupplungshälften miteinander verbunden und in einen Eingriff gebracht werden können. Diese Kupplungsmodule sind dazu ausgestaltet, im verbundenen Zustand elektrische oder optischen Signale, Leistungsstrom, pneumatische oder hydraulischen Medien und dergleichen zwischen den beiden Kupplungshälften und somit zwischen Roboterarm und Werkzeug zu übertragen.Depending on the operation that is to be performed with the robot arm, in addition to a safe transmission of forces and torques usually also necessary that from the robot arm to the tool electrical energy, electrical or optical signals, hydraulic or pneumatic media, such as Compressed air or oil, or coolant can be transferred. It may also be necessary that, for example, electric or optical signals must be transmitted from the tool to the robot arm, for example, sensors or coolant circuits arranged on the tool. For such transfers of media, electricity, etc., the tool-side and the robot-side coupling half have mutually corresponding and mutually associated coupling modules, which can be connected and brought into engagement with a coupling of the two coupling halves. These coupling modules are designed to transmit in the connected state electrical or optical signals, power flow, pneumatic or hydraulic media and the like between the two coupling halves and thus between robot arm and tool.

Die auf der roboterseitigen Kupplungshälfte angeordneten Kupplungsmodule sind in der Regel über Leitungen, wie beispielsweise Kabel oder Schläuche, mit entsprechenden Versorgungs-, Steuer- oder Antriebsvorrichtungen etc. am Roboterarm verbunden. Die werkzeugseitigen Anschlusselemente sind ihrerseits mit entsprechenden Abnehmern wie beispielsweise Aktuatoren, Motoren oder anderen Signalempfängern, Sensoren, Energieverbrauchern oder Ähnlichem verbunden.The arranged on the robot side coupling half coupling modules are usually connected via lines, such as cables or hoses, with corresponding supply, control or drive devices, etc. on the robot arm. The tool-side connection elements are in turn connected to corresponding consumers such as actuators, motors or other signal receivers, sensors, energy consumers or the like.

Eine besondere technische Herausforderung stellen solche Roboterarme dar, die eine endseitige Drehachse aufweisen und dazu eingerichtet sind, Antriebsmomente um diese Drehachse auf das Werkzeug zu übertragen und das Werkzeug um die Antriebsache zu drehen. Um eine unbeschränkte Drehfreiheit des Werkzeugs um diese endseitige Antriebsachse des Roboterarms zu gewährleisten, ist es notwendig, in dem Werkzeugwechsler eine entsprechende Drehdurchführung für die zu übertragenen Medien, Signale, Ströme, Spannungen oder dergleichen zu gewährleisten.A particular technical challenge is represented by such robot arms which have an end-side axis of rotation and are adapted to transmit drive torques about this axis of rotation to the tool and to rotate the tool about the drive axis. In order to ensure unlimited freedom of rotation of the tool about this end-side drive axis of the robot arm, it is necessary to ensure in the tool changer a corresponding rotary feedthrough for the media to be transmitted, signals, currents, voltages or the like.

Ein derartiger Werkzeugwechsler ist beispielsweise aus der Druckschrift G 93 13 3103 U1 bekannt. Sie umfasst eine Drehdurchführung für fluidische Versorgungsleitungen des Werkzeugs. Dieser Drehanschluss umfasst ein Festteil und ein Drehteil mit Ringkanälen und Stichkanälen, wobei eine Kontaktebene von Dreh- und Festteil quer zur Antriebsachse des Roboterarms ausgerichtet ist und die Ringkanäle in konzentrischen Kreisen um die Antriebsachse angeordnet sind. Die genannten Kanäle sind dabei so angeordnet, dass in einer jeden Drehstellung des Drehanschlusses eine durchgehende fluidische Verbindung zwischen dem Festteil und dem Drehteil besteht.Such a tool changer is known for example from the publication G 93 13 3103 U1. It comprises a rotary feedthrough for fluidic supply lines of the tool. This rotary connection comprises a fixed part and a rotary part with annular channels and branch channels, wherein a contact plane of rotary and fixed part is aligned transversely to the drive axis of the robot arm and the annular channels are arranged in concentric circles about the drive axis. The said channels are arranged so that in each rotational position of the rotary connection there is a continuous fluidic connection between the fixed part and the rotary part.

Die bekannten Drehdurchführungen weisen jedoch eine axiale Bauhöhe auf, die sich insbesondere beim Handhaben großer Lasten nachteilig auf die mechanische Stabilität des Werkzeugwechslers auswirken können. Außerdem führt der relativ komplexe Aufbau der bekannten Drehdurchführungen zu hohen Produktionskosten.However, the known rotary feedthroughs have an axial height, which can have a detrimental effect on the mechanical stability of the tool changer, especially when handling large loads. In addition, the relatively complex structure of the known rotary feedthroughs leads to high production costs.

Es ist also die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkzeugwechsler für einen Roboterarm mit einer Drehdurchführung für Medien vorzuschlagen, der einen möglichst einfachen Aufbau aufweist und außerdem nur eine geringe axiale Bauhöhe (gemessen entlang der Antriebsachse) einnimmt. Es soll außerdem ein Roboterarm mit einem entsprechenden Werkzeugwechsler vorgeschlagen werden.It is therefore the object of the present invention to provide a tool changer for a robot arm with a rotary feedthrough for media, which has the simplest possible structure and also only a small axial height (measured along the drive axis) occupies. It should also be proposed a robot arm with a corresponding tool changer.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Werkzeugwechsler gemäß dem Hauptanspruch und durch einen Roboterarm gemäß Unteranspruch 25. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche. This object is achieved by a tool changer according to the main claim and by a robot arm according to dependent claim 25. Preferred embodiments and further developments of the invention are the subject of the remaining dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer Werkzeugwechsler für einen Roboterarm oder Manipulator umfasst demnach eine Drehdurchführung für Medien, wie beispielsweise hydraulische oder pneumatische Medien (Druckluft, Bremsflüssigkeit, Öl, etc.), Kühlwasser oder dergleichen, wobei die Drehdurchführung ein Festteil und ein Drehteil sowie Verbindungskanäle und konzentrisch um eine Antriebsachse des Roboterarms verlaufende Ringkanäle aufweist. Diese Verbindungs- und Ringkanäle sind in das Drehteil und in das Festteil der Drehdurchführung eingearbeitet, wobei mindestens einer der Ringkanäle an eine quer zur Antriebsachse ausgerichtete erste Kontaktebene von Fest- und Drehteil angrenzt. Dabei können die genannten Ringkanäle in das Festteil oder das Drehteil oder in beide dieser Teile eingearbeitet sein. Innerhalb der genannten ersten Kontaktebene liegen das Drehteil und das Festteil flächig aneinander an.An inventive tool changer for a robot arm or manipulator therefore comprises a rotary feedthrough for media, such as hydraulic or pneumatic media (compressed air, brake fluid, oil, etc.), cooling water or the like, wherein the rotary feedthrough a fixed part and a rotary member and connecting channels and concentric around a Has drive axis of the robot arm extending annular channels. These connecting and annular channels are incorporated in the rotary part and in the fixed part of the rotary feedthrough, wherein at least one of the annular channels is adjacent to a transverse to the drive axis aligned first contact plane of fixed and rotating part. In this case, said ring channels can be incorporated in the fixed part or the rotary part or in both of these parts. Within the said first contact plane, the rotating part and the fixed part lie flat against each other.

Das Drehteil ist drehbar um die Antriebsache gelagert, während das Festteil relativ zur Antriebsachse drehfest montiert ist, sich um die Antriebsachse also nicht drehen kann. Erfindungsgemäß ist außerdem eine zur ersten Kontaktebene vorzugsweise axial, also längs der Antriebsache, versetzt verlaufende, zweite Kontaktebene von Dreh- und Festteil vorgesehen. Auch in dieser zweiten Kontaktebene liegen Dreh- und Festteil also flächig aneinander an. Dabei ist vorgesehen, dass sich das Drehteil in den genannten Kontaktebenen um die Antriebsachse des Roboterarms drehen kann und dabei in den Kontaktebenen über das Festteil gleitet. Dabei verlaufen die Kontaktebenen vorzugsweise parallel zueinander.The rotary member is rotatably supported about the drive axle, while the fixed member is rotatably mounted relative to the drive shaft, so can not rotate about the drive shaft. According to the invention, a second contact plane of rotating and fixed part is also provided for the first contact plane preferably axially, ie along the drive axis, offset. Even in this second contact plane are torsional and fixed part so flat against each other. It is provided that the rotary member can rotate in the said contact planes around the drive axis of the robot arm and thereby slides in the contact planes over the fixed part. The contact planes are preferably parallel to one another.

Erfindungsgemäß besteht also durch die beiden Kontaktebenen eine gegenseitige axiale Lagerung zwischen dem Drehteil und dem Festteil. Durch die somit mögliche Einsparung von Lagerungselementen kann eine sehr geringe axiale Bauhöhe der Drehdurchführung und somit auch des gesamten Werkzeugwechslers und außerdem ein sehr einfacher und somit kostengünstig herstellbarer Aufbau der Drehdurchführung erzielt werden.According to the invention, therefore, there is a mutual axial bearing between the rotary member and the fixed part by the two contact planes. By thus possible savings of storage elements, a very small axial height of the rotary feedthrough and thus also the entire tool changer and also a very simple and thus inexpensive to produce structure of the rotary feedthrough can be achieved.

Außerdem ist keine gesonderte Spannvorrichtung notwendig, mit der das Drehteil und das Festteil in den beiden genannten Kontaktebenen umfasst und aneinander gepresst werden, wie dies beispielsweise in der Druckschrift G 93 13 3103 U1 beschrieben wird. Vielmehr kann durch einfache Schraubelemente, die entweder direkt durch das Festteil oder durch das Drehteil hindurchgeführt sind, eine entsprechende Vorspannung zwischen Drehteil und Festteil hergestellt werden. In dem Fall, dass das Festteil durch das Drehteil von zwei einander gegenüberliegenden Seiten her umfasst wird (Lagerung des Festteils durch das Drehteil), können beispielsweise derartige Verschraubungen durch das Drehteil hindurchgeführt werden, um geeignete Vorspannkräfte zwischen dem Fest- und dem Drehteil zu erzielen. In dem Fall, dass das Drehteil von dem Festteil an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Drehteils umfasst wird (Lagerung des Drehteils durch das Festteil) kann vorgesehen sein, dass entsprechend durch das Festteil derartige Verschraubungen hindurchgeführt sind um eine geeignete Vorspannung zwischen Dreh- und Festteil herzustellen. Allgemein dienen derartige Vorspannkräfte bzw. Anpresskräfte der Abdichtung des mindestens einen an die erste Kontaktebene angrenzenden Ringkanals.In addition, no separate clamping device is necessary, with which the rotating part and the fixed part in the two said contact planes comprises and are pressed against each other, as described for example in the publication G 93 13 3103 U1. Rather, can be made by simple screw, which are either passed directly through the fixed part or through the rotating part, a corresponding bias between the rotating part and fixed part. In the case where the fixed part is covered by the rotary part from two opposite sides (support of the fixed part by the rotary part), for example, such screws can be passed through the rotary part to obtain suitable biasing forces between the fixed and the rotary parts. In the event that the rotating part of the fixed part on two opposite sides of the rotating part is included (storage of the rotating part through the fixed part) can be provided that passed through the fixed part of such fittings to produce a suitable bias between the rotating and fixed part , In general, such biasing forces or contact forces serve to seal the at least one annular channel adjacent to the first contact plane.

Es kann außerdem vorgesehen sein, dass die Drehdurchführung Befestigungselemente aufweist zum Verbinden der Drehdurchführung mit einem endseitigen Verbindungselement, einem so genannten Verbindungsflansch oder Drehflansch, des Roboterarms. Die genannten Befestigungselemente können beispielsweise durch Lochbohrungen für Schrauben, Bolzen, stifte etc. gegeben sein. Insbesondere ist es möglich, die Verbindung der Drehdurchführung mit dem Roboterarm und die oben genannten Vorspannkräfte mit denselben Verbindungselementen zu erzielen. Insbesondere ist es möglich, das Drehteil über die Befestigungselemente mit dem Roboterarm, beispielsweise einem Drehflansch des Roboterarms, direkt zu verschrauben und/oder vorzuspannen.It may also be provided that the rotary feedthrough comprises fastening elements for connecting the rotary feedthrough to an end-side connecting element, a so-called connecting flange or rotary flange, of the robot arm. The said fasteners can be given for example by drilling holes for screws, bolts, pins, etc. In particular, it is possible to achieve the connection of the rotary feedthrough with the robot arm and the above-mentioned biasing forces with the same connecting elements. In particular, it is possible for the rotary part to be screwed and / or prestressed directly via the fastening elements with the robot arm, for example a rotary flange of the robot arm.

Mittels der Befestigungselemente können Betriebskräfte, Drehmomente, Haltemomente, usw. durch die Drehdurchführung hindurchgeführt werden. Dabei sind die Befestigungselemente vorzugsweise so angeordnet, dass die genannten Momente und Kräfte möglichst vollständig an dem Festteil (der Versorgerplatte) oder zumindest an den Kontaktflächen zwischen Drehteil und Festteil vorbeigeleitet werden. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass Drehteil und Festteil in den Kontaktebenen mit einer im Wesentlichen konstanten und vom Betriebszustand des Roboterarms unabhängigen Anpresskraft aneinander gedrückt werden, so dass ein Verklemmen sowie Undichtigkeiten der Drehdurchführung vermieden werden können.By means of the fasteners operating forces, torques, holding torques, etc. can be passed through the rotary feedthrough. In this case, the fastening elements are preferably arranged so that said moments and forces as completely as possible past the fixed part (the supply plate) or at least past the contact surfaces between the rotating part and the fixed part. In this way, it can be ensured that the rotating part and the fixed part are pressed against one another in the contact planes with a contact force which is essentially constant and independent of the operating state of the robot arm, so that jamming and leaks in the rotary feedthrough can be avoided.

Der vorgeschlagene Werkzeugwechsler umfasst also, wie eingangs beschrieben, eine roboterseitige Kupplungshälfte und eine (oder mehrere) werkzeugseitige Kupplungshälfte(n), wobei die hier vorgeschlagene Drehdurchführung vorzugsweise in der roboterseitigen Kupplungshälfte integriert ist. Die roboterseitige und die werkzeugseitige Kupplungshälften des Werkzeugwechslers weisen außerdem einander zugeordnete Verriegelungselemente auf, mittels derer die Kupplungshälften lösbar verbunden werden können.The proposed tool changer thus comprises, as described above, a robot-side coupling half and one (or more) tool-side coupling half (s), wherein the rotary feedthrough proposed here is preferably integrated in the robot-side coupling half. The robot side and the tool side coupling halves of the tool changer also have mutually associated locking elements, by means of which the coupling halves can be releasably connected.

So ist es beispielsweise möglich, dass an einer Werkzeugseite des Drehteils der Drehdurchführung eine erste Verriegelungseinheit des Werkzeugwechslers mit dem Drehteil fest verbunden ist. Dabei kann die Verriegelungseinheit direkt mit der Drehdurchführung, vorzugsweise mit dem Drehteil, verbunden sein. Prinzipiell ist es auch möglich, die Verriegelungseinheit direkt mit dem Roboterflansch zu verbinden. Eine mit dieser ersten Verriegelungseinheit korrespondierende zweite Verriegelungseinheit ist dann auf einer Roboterseite der zweiten Kupplungshälfte angeordnet. Die zweite Kupplungshälfte wird im Folgenden auch als Werkzeugträger bzw. als Werkzeugplatte bezeichnet. Die genannte erste und zweite Verriegelungseinheit können beispielsweise als Bolzen und eine korrespondierend ausgestaltete Bolzenaufnahme ausgebildet sein. Mögliche Ausführungsbeispiele für die Verriegelungseinheiten sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 1 364 756 A1 , DE 203 04 057 U1 , DE 20 2009 001 569 U1 und DE 10 2006 040 034 A1 bekannt.Thus, for example, it is possible for a first locking unit of the tool changer to be fixedly connected to the rotating part on a tool side of the rotary part of the rotary feedthrough. In this case, the locking unit can be connected directly to the rotary feedthrough, preferably to the rotary part. In principle, it is also possible to connect the locking unit directly to the robot flange. A corresponding with this first locking unit second locking unit is then arranged on a robot side of the second coupling half. The second coupling half is also referred to below as a tool carrier or as a tool plate. Said first and second locking unit may be formed, for example, as a bolt and a correspondingly designed bolt receptacle. Possible embodiments of the locking units are for example from the publications EP 1 364 756 A1 . DE 203 04 057 U1 . DE 20 2009 001 569 U1 and DE 10 2006 040 034 A1 known.

Das roboterseitige Verriegelungselement ist vorzugsweise direkt an der Drehdurchführung, insbesondere direkt an dem Drehteil befestigt. Dies kann beispielsweise mittels entsprechenden Lochbohrungen und durch diese hindurchgeführte Verbindungselemente bzw. Befestigungselemente erzielt werden, wobei es insbesondere möglich ist, gleichzeitig auch die bereits oben genannte Vorspannkraft zwischen Festteil und Drehteil herzustellen, die Befestigungselemente also auch gleichzeitig als Vorspannelemente vorzusehen. Es können hierzu also auch dieselben Befestigungselemente vorgesehen sein, mit denen, wie oben beschrieben, die Drehdurchführung mit dem Roboterarm verbunden ist.The robot-side locking element is preferably attached directly to the rotary feedthrough, in particular directly to the rotary member. This can be achieved for example by means of corresponding holes and through these guided fasteners or fasteners, in particular, it is also possible to simultaneously produce the above-mentioned biasing force between the fixed part and rotating part, so also provide the fasteners simultaneously as biasing elements. For this purpose, it is therefore also possible to provide the same fastening elements with which, as described above, the rotary feedthrough is connected to the robot arm.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass der Werkzeugwechsler mindestens eine mit dem Festteil verbundene Drehmomentstütze aufweist zum drehfesten Verbinden des Festteils mit einem um die Antriebsachse nicht drehbaren Teil des Roboterarms. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sich das Festteil nicht mit dem Drehteil um die Antriebsachse mitdreht.In a refinement, it is provided that the tool changer has at least one torque support connected to the fixed part for non-rotatably connecting the fixed part to a part of the robot arm which is not rotatable about the drive axis. In this way it can be ensured that the fixed part does not rotate with the rotating part about the drive axle.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass mindestens einer der genannten Ringkanäle an die zweite Kontaktebene angrenzt. Auf diese Weise ist eine besonders große Anzahl einzelner Ringkanälen in der Drehdurchführung realisierbar, ohne dass sich dadurch die axiale Bauhöhe der Drehdurchführung wesentlich vergrößert. Durch die oben beschriebenen Vorspannkräfte können gleichzeitig auch die an die zweite Kontaktebene angrenzenden Ringkanäle abgedichtet werden.In a further development, it is provided that at least one of said ring channels adjoins the second contact plane. In this way, a particularly large number of individual annular channels can be realized in the rotary feedthrough, without thereby significantly increasing the axial height of the rotary feedthrough. By means of the pretensioning forces described above, the annular channels adjoining the second contact plane can also be sealed at the same time.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass eine konzentrisch um die Antriebsachse verlaufende Kontaktfläche zur gegenseitigen radialen Lagerung und/oder Führung zwischen Festteil und Drehteil der Drehdurchführung vorgesehen ist. Auf diese Weise können radiale Lagerungselemente und Führungselemente für das Drehteil und das Festteil eingespart werden. Außerdem können einer oder mehrere Ringkanäle so angeordnet sein, dass sie an diese Kontaktfläche angrenzen. Dabei kann die genannte Kontaktfläche beispielsweise konisch oder zylindrisch ausgestaltet sein. Die Kontaktfläche verläuft vorzugsweise zwischen der ersten und der zweiten Kontaktebene.In a further development, it is provided that a contact surface extending concentrically about the drive axis is provided for mutual radial bearing and / or guidance between the fixed part and the rotary part of the rotary feedthrough. In this way, radial bearing elements and guide elements for the rotary part and the fixed part can be saved. In addition, one or more annular channels may be arranged so that they adjoin this contact surface. In this case, said contact surface can be configured, for example, conical or cylindrical. The contact surface preferably extends between the first and the second contact plane.

Die genannten Kontaktebenen und die Kontaktfläche können dienen somit sowohl zur gegenseitigen Lagerung von Dreh- und Festteil und außerdem als Übertragungs- und Übergangsflächen für die Medien zwischen Drehteil und Festteil. Zu diesem Zweck sind die Verbindungskanäle im Drehteil und dem Festteil so angeordnet, dass die Ringkanäle in jeder relativen Drehstellung von Drehteil und Festteil durch die Verbindungskanäle derart angeschlossen und kontaktiert werden, dass jederzeit und in jeder Drehstellung eine Durchführung der Medien durch die Verbindungs- und Ringkanäle der Drehdurchführung hindurch möglich ist.The said contact planes and the contact surface can thus serve both for the mutual storage of rotating and fixed part and also as transfer and transition surfaces for the media between the rotating part and the fixed part. For this purpose, the connecting channels in the rotating part and the fixed part are arranged so that the annular channels are connected and contacted in any relative rotational position of the rotating part and fixed part through the connecting channels such that at any time and in any rotational position, a passage of the media through the connecting and ring channels the rotary feedthrough is possible.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Festteil plattenförmig ausgestaltet und weist eine das Festteil axial durchlaufende Durchtrittsöffnung auf. Ferner weist das Drehteil eine die Antriebsachse konzentrisch umlaufende Ausnehmung auf, in der das Festteil zumindest teilweise aufgenommen ist. Zu diesem Zweck sind die Durchtrittsöffnung des Festteils und die Ausnehmung des Drehteils zueinander korrespondierend ausgestaltet und weisen im Wesentlichen gleiche Radien auf. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch eine besonders hohe mechanische Stabilität sowie durch einen besonders guten Formschluss zwischen Fest- und Drehteil aus. Genauso gut ist es aber auch andersherum möglich, dass das Drehteil plattenförmig ausgestaltet ist und eine das Drehteilteil axial durchlaufende Durchtrittsöffnung aufweist und dass das Festteil eine die Antriebsachse konzentrisch umlaufende Ausnehmung aufweist, in der das Drehteil zumindest teilweise aufgenommen ist, wobei diese Durchtrittsöffnung des Drehteils und die Ausnehmung des Festteils zueinander korrespondierend ausgestaltet sind und im Wesentlichen gleiche Radien aufweisen.In a particularly preferred embodiment, the fixed part is designed plate-shaped and has a fixed part axially passing through opening. Further, the rotary member has a drive axis concentrically encircling recess in which the fixed part is at least partially received. For this purpose, the passage opening of the fixed part and the recess of the rotary part are configured corresponding to one another and have substantially the same radii. This embodiment is characterized by a particularly high mechanical stability and by a particularly good fit between the fixed and rotating part. But it is just as possible the other way around possible that the rotary member is plate-shaped and has a rotary part axially passing passage opening and that the fixed part has a drive axis concentrically encircling recess in which the rotary member is at least partially received, said passage opening of the rotary member and the recess of the fixed part are configured corresponding to each other and have substantially the same radii.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass das Drehteil zwei drehfest miteinander verbundene Abnehmerplatten umfasst, wobei eine erste der beiden Abnehmerplatten in der ersten Kontaktebene flächig an dem Festteil anliegt und eine zweite der beiden Abnehmerplatten in der zweiten Kontaktebene flächig an dem Festteil anliegt. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch einen besonders leichten Zusammenbau der Drehdurchführung aus. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das Festteil zwei drehfest miteinander verbundene Versorgerplatten umfasst, wobei eine erste der beiden Versorgerplatten in der ersten Kontaktebene flächig an dem Drehteil anliegt und eine zweite der beiden Versorgerplatten in der zweiten Kontaktebene flächig an dem Drehteil anliegt.In a further development it is provided that the rotary member comprises two rotatably connected to each other customer plates, wherein a first of the two pickup plates in the first contact plane rests flat against the fixed part and a second of the two pickup plates in the second contact plane flat against the fixed part. These Embodiment is characterized by a particularly easy assembly of the rotary feedthrough. Alternatively or additionally, it may also be provided that the fixed part comprises two supply plates connected to one another in a rotationally fixed manner, wherein a first of the two supply plates lies flat against the rotary part in the first contact plane and a second of the two supply plates lies flat against the rotary part in the second contact plane.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Drehteil das Festteil an zwei axial einander entgegengesetzten Seiten des Festteils umfasst. In diesem Fall bildet das Drehteil also eine axiale Vorderseite und eine axiale Rückseite der Drehdurchführung. Diese Vorder- und Rückseite der Drehdurchführung drehen sich somit mit der Antriebsachse mit. Dies hat den Vorteil, dass eine besonders einfache konstruktive Integration der Drehdurchführung in den Werkzeugwechsler möglich ist, insbesondere falls dieser auf seiner Roboterseite mit einem sich um die Antriebsachse drehenden Endstück (Drehflansch) des Roboterarms drehfest verbunden ist und auf seiner Werkzeugseite mit dem sich drehenden (angetriebenen) Werkzeug ebenfalls drehfest verbunden ist. Dann ist das Festteil das einzige sich nicht mit der Antriebsachse mitdrehende Teil des Werkzeugwechslers. Alternativ hierzu ist natürlich auch eine inverse Anordnung möglich, bei der das Festteil das Drehteil an zwei sich axial gegenüberliegenden Seiten des Drehteils umfasst und angrenzt.In a preferred embodiment it is provided that the rotary part comprises the fixed part on two axially opposite sides of the fixed part. In this case, the rotary part thus forms an axial front side and an axial rear side of the rotary feedthrough. This front and back of the rotary feedthrough thus rotate with the drive axle. This has the advantage that a particularly simple structural integration of the rotary feedthrough in the tool changer is possible, in particular if it is rotatably connected on its robot side with an end piece (rotary flange) rotating about the drive axis of the robot arm and on its tool side with the rotating ( driven) tool is also rotatably connected. Then the fixed part is the only part of the tool changer that does not rotate with the drive axle. Alternatively, of course, an inverse arrangement is possible in which the fixed part comprises the rotating part on two axially opposite sides of the rotating part and adjacent.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass das Drehteil oder das Festteil oder beide dieser Teile aus einem Kunststoff gefertigt sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Drehteil und/oder das Festteil eine aus einem Kunststoff gefertigte und an die erste und/oder zweite Kontaktebene und/oder die Zwischenfläche angrenzende Oberfläche aufweist. Dies hat den Vorteil, dass auf diese Weise eine besonders gute Korrosionsbeständigkeit der Drehdurchführung erzielt werden kann. Außerdem lassen sich mit geeigneten Kunststoffmaterialien besonders gute Gleiteigenschaften zwischen Drehteil und Festteil ermöglichen, so dass sich Reibungsmomente zwischen Dreh- und Festteil reduzieren lassen. Es ist aber natürlich auch möglich, das Drehteil und/oder das Festteil aus anderen Materialien herzustellen. So ist es beispielsweise möglich, dass das Drehteil und/oder das Festteil aus einem metallischen Material gefertigt sind, beispielsweise aus Messing, Stahl, Titan oder aus vorzugsweise harteloxiertem Aluminium, wodurch sich insbesondere eine besonders hohe mechanische Stabilität der Drehdurchführung erzielen lässt. Insbesondere zeichnen sich harteloxiertes Aluminiumwerkstoffe durch ein geringes Gewicht, eine hohe Korrosionsbeständigkeit und außerdem durch besonders günstige tribologische Eigenschaften aus, wodurch sich Verschleiß durch Reibung sowie Reibmomente innerhalb der Drehdurchführung reduzieren lassen.In a further development, it is provided that the rotary part or the fixed part or both of these parts are made of a plastic. It can also be provided that the rotary part and / or the fixed part has a surface made of a plastic and adjacent to the first and / or second contact plane and / or the intermediate surface. This has the advantage that in this way a particularly good corrosion resistance of the rotary feedthrough can be achieved. In addition, with suitable plastic materials, particularly good sliding properties between the rotating part and the fixed part can be made possible so that friction moments between the rotating part and the fixed part can be reduced. But it is of course also possible to produce the rotating part and / or the solid part of other materials. Thus, it is for example possible that the rotary member and / or the fixed part are made of a metallic material, for example brass, steel, titanium or preferably hard anodized aluminum, which in particular a particularly high mechanical stability of the rotary feedthrough can be achieved. In particular, hard anodized aluminum materials are characterized by a low weight, high corrosion resistance and also by particularly favorable tribological properties, which can reduce wear due to friction and friction moments within the rotary feedthrough.

In einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung des Werkzeugwechslers ist vorgesehen, dass mindestens einer der Ringkanäle als ein Schmiermittelkanal ausgebildet ist und verwendet wird und mit einer Schmiermittelzuführung der Drehdurchführung verbunden ist. Vorzugsweise ist entlang oder innerhalb dieses mindestens einen Schmiermittelkanals mindestens ein ringförmiges Dichtungselement, wie beispielsweise ein doppelseitig dichtender Vierlippen-Dichtungsring mit einem etwa kreuzförmigen Querschnitt, angeordnet zum Abdichten angrenzender, medienführender Ringkanäle. Auf diese Weise kann durch die Schmiermittelkanäle ein Schmiermittel direkt an dieses Dichtungselement herangeführt werden, so dass an dieses Dichtungselement angreifende Reibungsmomente und ein Verschleiß der Dichtungselemente reduziert werden kann. Vorzugsweise ist die Schmiermittelzuführung dazu eingerichtet, kontinuierlich eine vorgegebene Menge an Schmiermittel diesem mindestens einen Schmiermittelkanal zuzuführen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Schmiermittelzuführung einen Funkempfänger umfasst und dazu eingerichtet ist, über einen entsprechenden Funksensor angesteuert zu werden zur Aktivierung der Schmiermittelzuführung. Außerdem ist es möglich, die Schmiermittelkanäle alle über einen gemeinsamen Zulaufkanal mit Schmiermittel zu versorgen.In a particularly preferred further development of the tool changer, it is provided that at least one of the annular channels is designed as a lubricant channel and is used and connected to a lubricant supply of the rotary feedthrough. Preferably, along or within this at least one lubricant channel is at least one annular sealing element, such as a double-sided sealing four-lip sealing ring with an approximately cross-shaped cross section, arranged to seal adjacent, media-carrying annular channels. In this way, a lubricant can be brought directly to this sealing element through the lubricant channels, so that acting on this sealing element friction moments and wear of the sealing elements can be reduced. Preferably, the lubricant supply is adapted to continuously supply a predetermined amount of lubricant to this at least one lubricant channel. It can also be provided that the lubricant supply comprises a radio receiver and is adapted to be controlled via a corresponding radio sensor for activating the lubricant supply. In addition, it is possible to supply the lubricant channels all with a lubricant via a common inlet channel.

In einer Weiterentwicklung des Werkzeugwechslers ist vorgesehen, dass das Festteil und das Drehteil jeweils Medienanschlüsse für Medien aufweisen, die über die Verbindungskanäle und die Ringkanäle der Drehdurchführung zur Medienübertragung zwischen Festteil und Drehteil miteinander verbunden sind. Dabei kann beispielsweise eine paarweise Verbindung zwischen jeweils einem Medienschluss am Festteil (Festanschluss) mit einem Medienanschluss an dem Drehteil (Drehanschluss) vorgesehen sein. Die Medienanschlüsse an dem Festteil können mit entsprechenden roboterseitigen Zulaufleitungen verbunden sein. Die Medienanschlüsse am Drehteil können als die bereits genannten Medienkupplungen der roboterseitigen Kupplungshälfte ausgestaltet oder mit diesen verbunden sein. Im letzteren Fall sind die Medienkupplungen vorzugsweise direkt an dem Drehteil angeordnet und an diesem befestigt, wodurch eine besonders kompakte Ausführungsform mit einer nur geringen axialen Bauhöhe realisierbar ist.In a further development of the tool changer is provided that the fixed part and the rotary member each have media connections for media that are connected to each other via the connecting channels and the annular channels of the rotary feedthrough for media transfer between fixed part and rotating part. In this case, for example, a pairwise connection between in each case one media connection on the fixed part (fixed connection) with a media connection to the rotary part (rotary connection) can be provided. The media connections to the fixed part can be connected to corresponding robot-side supply lines. The media connections on the rotating part can be configured as the already mentioned media couplings of the robot-side coupling half or connected to these. In the latter case, the media couplings are preferably arranged directly on the rotary part and fixed thereto, whereby a particularly compact embodiment with only a small axial height can be realized.

Die Medienkupplungen sind dann an der Drehdurchführung so angeordnet, dass sie bei einem Verbinden der beiden Kupplungshälften mit den an der Werkzeugplatte angeordneten Kupplungsmodule gleichzeitig verbunden werden können, so dass anschließend die Übertragung von Medien oder auch von Elektrizität und/oder optischen Signalen durch die Kupplungsmodule hindurch möglich ist.The media couplings are then arranged on the rotary feedthrough so that they can be connected simultaneously with the arranged on the tool plate coupling modules in a connection of the two coupling halves, so that subsequently the transmission of media or of electricity and / or optical signals through the coupling modules is possible.

In einer Weiterentwicklung des Werkzeugwechslers ist vorgesehen, dass der Werkzeugwechsler zusätzlich zur Drehdurchführung für Medien eine weitere Drehdurchführung für Elektrizität (elektrische Steuersignale, Leistungsstrom) und/oder optische Signale als von der Drehdurchführung getrennt ausgeführtes Bauteil aufweist. Diese weitere Drehdurchführung umfasst ein weiteres Drehteil, ein weiteres Festteil und elektrische und/oder optische Verbindungsleitungen sowie elektrische und/oder optische, konzentrisch um die Antriebsachse angeordnete Ringleitungen. Die genannten Verbindungs- und Ringleitungen sind auf und/oder in das Drehteil und das Festteil der weiteren Drehdurchführung angeordnet.In a further development of the tool changer is provided that the tool changer in addition to the rotary feedthrough for media has a further rotary feedthrough for electricity (electrical control signals, power) and / or optical signals as separated from the rotary feedthrough component. This further rotary feedthrough comprises a further rotary part, a further fixed part and electrical and / or optical connecting lines as well as electrical and / or optical ring lines arranged concentrically around the drive axis. The connecting and ring lines are arranged on and / or in the rotary part and the fixed part of the further rotary feedthrough.

Dabei können also die genannten Ringleitungen auf dem Drehteil, auf dem Festteil oder auf beiden der genannten Teile angeordnet sein. Es ist außerdem vorgesehen, dass zumindest eine der Ringleitungen an einen ersten Zwischenbereich zwischen dem weiteren Fest- und Drehteil angrenzt. Dabei ist dieser Zwischenbereich vorzugsweise quer zur Antriebsachse ausgerichtet. Es kann außerdem, analog zur erstgenannten Drehdurchführung für die Medien, ein zweiter parallel versetzter Zwischenbereich und/oder ein konzentrisch die Antriebsachse umlaufender weiterer bzw. dritter Zwischenbereich zwischen dem weiteren Festteil und dem weiteren Drehteil vorgesehen sein, an die ebenfalls mindestens eine der genannten Ringleitungen angrenzt. Dabei kann vorgesehen sein, dass an Zwischenbereichen Schleifen- und/oder Bürstenkontaktelemente oder optische Kontaktelemente vorgesehen sind zur optischen und/oder elektrischen Verbindung zwischen den genannten Ringleitungen und den übrigen Verbindungsleitungen des Drehteils und des Festteils.In this case, therefore, said ring lines can be arranged on the rotary part, on the fixed part or on both of said parts. It is also provided that at least one of the ring lines is adjacent to a first intermediate region between the further fixed and rotating part. In this case, this intermediate region is preferably aligned transversely to the drive axis. It may also, analogous to the first-mentioned rotary feedthrough for the media, a second parallel offset intermediate region and / or a concentric drive axis surrounding further or third intermediate region between the other fixed part and the further rotary part may be provided, which also adjacent at least one of said ring lines , It can be provided that at intermediate areas loop and / or brush contact elements or optical contact elements are provided for optical and / or electrical connection between said ring lines and the other connecting lines of the rotating part and the fixed part.

Durch die Trennung der Drehdurchführungen für Medien von der weiteren Drehdurchführung für Elektrizität und/oder optische Signale ist gewährleistet, dass diese beiden Drehdurchführungen als getrennt auswechselbare Bauteile vorliegen. Es ist aber natürlich ebenso möglich, die Ringleitungen und Verbindungsleitungen in die erstgenannte Drehdurchführung für Medien zu integrieren für eine axial kompaktere Bauform.By separating the rotary feedthroughs for media from the further rotary feedthrough for electricity and / or optical signals, it is ensured that these two rotary feedthroughs are present as separately replaceable components. But it is of course also possible to integrate the ring lines and connecting lines in the first-mentioned rotary feedthrough for media for a more compact axial design.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass das Drehteil der Drehdurchführung für Medien mit dem weiteren Drehteil der weiteren Drehdurchführung für Elektrizität und/oder optische Signale drehfest verbunden ist. Außerdem ist es möglich, dass die genannten Drehteile der beiden Drehdurchführungen flächig aneinander anliegen.In a further development, it is provided that the rotary part of the rotary feedthrough for media is rotatably connected to the further rotary part of the further rotary feedthrough for electricity and / or optical signals. It is also possible that the said rotary parts of the two rotary unions lie flat against each other.

Vorzugsweise liegt die Drehdurchführung für Medien oder die Drehdurchführung für Elektrizität und/oder optische Signale flächig an den Roboterarm bzw. an dessen Endstück oder Drehflansch flächig an.Preferably, the rotary feedthrough for media or the rotary feedthrough for electricity and / or optical signals lies flat against the robot arm or at its end piece or rotary flange.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass das weitere Drehteil der weiteren Drehdurchführung für Elektrizität und/oder optische Signale Befestigungselemente aufweist (Lochbohrungen, Schraubelemente, Stifte, Bolzen, etc.) zum Herstellen einer drehfesten Verbindung mit einem endseitigen Verbindungsflansch des Roboterarms und/oder mit dem Drehteil der Drehdurchführung.In a further development, it is provided that the further rotary part of the further rotary feedthrough for electricity and / or optical signals has fastening elements (holes, screw elements, pins, bolts, etc.) for producing a rotationally fixed connection with an end-side connecting flange of the robot arm and / or with the Rotary part of the rotary feedthrough.

Außerdem ist es möglich, dass von der weiteren Drehdurchführung für Elektrizität und/oder optische Signale ausgehende elektrische und/oder optische Übertragungsleitungen durch das Drehteil der Drehdurchführung für Medien (axial) hindurchgeführt sind. Außerdem ist es möglich, dass durch eine Durchtrittsöffnung in dem Drehteil der Drehdurchführung für Medien elektrische und/oder optische Übertragungsleitungen von einer Roboterseite der Drehdurchführung für Medien zu einer Werkzeugseite der Drehdurchführung für Medien hindurch geführt sind. Außerdem können zu diesem Zweck auch Aussparungen und/oder Ausnehmungen in dem Drehteil und/oder Festteil der Drehdurchführung für Medien vorgesehen sein, beispielsweise zur Erzeugung eines freien Zwischenraums zwischen der Drehdurchführung für Medien und der roboterseitigen Verriegelungseinheit des Werkzeugwechslers.In addition, it is possible for electrical and / or optical transmission lines emanating from the further rotary feedthrough for electricity and / or optical signals to pass through the rotary part of the rotary feedthrough for media (axially). In addition, it is possible for electrical and / or optical transmission lines to be guided through a passage opening in the rotary part of the rotary feedthrough for media from a robot side of the rotary feedthrough for media to a tool side of the rotary feedthrough for media. In addition, for this purpose, recesses and / or recesses in the rotary part and / or fixed part of the rotary feedthrough for media may be provided, for example, to generate a free space between the rotary feedthrough for media and the robot-side locking unit of the tool changer.

Der erfindungsgemäße Roboterarm umfasst einen Werkzeugwechsler hier vorgeschlagener Art. Vorzugsweise ist der Werkzeugwechsler an einem drehend angetriebenen Endstück (Drehflansch) drehfest verbunden. Eine derartige drehfeste Verbindung besteht dann vorzugsweise mit dem genannten Drehteil der Drehdurchführung für Medien und gegebenenfalls auch mit dem weiteren Drehteil der weiteren Drehdurchführung für Elektrizität und/oder optische Signale. Vorzugsweise liegen der Drehflansch und die Drehdurchführung bzw. die Drehdurchführungen jeweils flächig aneinander an. Dabei liegen vorzugsweise das oder die Drehteile und der Verbindungsflansch direkt aneinander an. Durch die kompakte Ausführungsform und die geringe axiale Bauhöhe der Drehdurchführung eignet sich der Roboterarm mit diesem Werkzeugwechsler insbesondere zur Aufnahme großer Lasten und Drehmomente.The robot arm according to the invention comprises a tool changer of a type proposed here. Preferably, the tool changer is non-rotatably connected to a rotationally driven end piece (rotary flange). Such a rotationally fixed connection is then preferably with said rotary part of the rotary feedthrough for media and possibly also with the further rotary part of the further rotary feedthrough for electricity and / or optical signals. Preferably, the rotary flange and the rotary feedthrough or the rotary feedthroughs are each flat against each other. Preferably, the rotary part or parts and the connecting flange are directly adjacent to one another. Due to the compact design and the low axial height of the rotary feedthrough, the robot arm with this tool changer is particularly suitable for receiving large loads and torques.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den 1 bis 7D gezeigten speziellen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:In the following the invention is based on a in the 1 to 7D illustrated special embodiment explained. It shows:

1 einen Werkzeugwechsler hier vorgeschlagener Art in einer Seitenansicht, 1 a tool changer of the type proposed here in a side view,

2 den in 1 gezeigten Werkzeugwechsler in einer Ansicht von schräg oben, 2 the in 1 shown tool changer in an oblique view from above,

3 den in 1 gezeigten Werkzeugwechsler in einer Ansicht von unten, 3 the in 1 shown tool changer in a view from below,

4 die Drehdurchführung für Medien des in 1 gezeigten Werkzeugwechslers in einer Ansicht von der Seite, 4 the rotary union for media of the 1 shown tool changer in a view from the side,

5A eine Roboterseite der in 4 gezeigten Drehdurchführung, 5A a robot side of the in 4 shown rotary union,

5B einen Querschnitt durch die in 4 gezeigte Drehdurchführung, 5B a cross section through the in 4 shown rotary union,

6A eine Werkzeugseite der in 4 gezeigten Drehdurchführung mit einem ersten Verriegelungselement, 6A a tool page of in 4 shown rotary feedthrough with a first locking element,

6B einen Querschnitt durch die in 4 gezeigte Drehdurchführung, und 6B a cross section through the in 4 shown rotary union, and

7A bis 7D Querschnitte durch die in 4 gezeigte Drehdurchführung. 7A to 7D Cross sections through the in 4 shown rotary union.

Wiederkehrende Bezugszeichen bezeichnen dabei dieselben oder ähnliche Merkmale.Recurring reference numerals designate the same or similar features.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer speziellen Ausführungsform eines Werkzeugwechslers 1 hier vorgeschlagener Art schematisch in einer Seitenansicht dargestellt, der mit einem Drehflansch 2 am Ende eines Roboterarms 3 fest verbunden ist. Der Werkzeugwechsler 1 umfasst eine erste Drehdurchführung 4 für Medien sowie eine zweite Drehdurchführung 5 für Elektrik (Leistungsstrom und Steuerstrom) und optische Signale. Die erste Drehdurchführung 4 umfasst ein erstes Festteil 6 und ein erstes Drehteil 7, wobei das erste Festteil 6 und das erste Drehteil 7 in einer ersten und einer zweiten Kontaktebene flächig aneinander anliegen.In 1 is a schematic representation of a specific embodiment of a tool changer 1 Here proposed type shown schematically in a side view, with a rotary flange 2 at the end of a robot arm 3 is firmly connected. The tool changer 1 includes a first rotary feedthrough 4 for media and a second rotary union 5 for electrical (power and control current) and optical signals. The first rotary union 4 includes a first hard part 6 and a first rotary part 7 , where the first fixed part 6 and the first turned part 7 lie flat against each other in a first and a second contact plane.

Das Festteil 6 weist einen Anschlussträger 8 auf, an dem mehrere Medienanschlüsse 9 angeordnet sind. Diese Medienanschlüsse 9 sind über Medienleitungen 10 mit am Roboterarm 3 angeordneten Medieneinheiten (hier nicht dargestellt) verbunden. Bei den genannten Medien handelt es sich um hydraulische und pneumatische Medien (wie Druckluft, Öl und Bremsflüssigkeiten, usw.) sowie Kühlflüssigkeit.The hard part 6 has a connection carrier 8th on, on which several media connections 9 are arranged. These media connections 9 are via media lines 10 with the robot arm 3 arranged media units (not shown here) connected. The media mentioned are hydraulic and pneumatic media (such as compressed air, oil and brake fluids, etc.) as well as coolant.

Die am ersten Festteil 6 angeordneten Medienanschlüsse 9 sind über in das erste Festteil 6 und das erste Drehteil 7 eingearbeitete Kanäle mit Medienanschlüssen 11 (Drehanschlüsse) permanent zur Medienübertragung verbunden. Die Anordnung der genannten Kanäle wird anhand der 6B, 7A bis 7D erläutert. Die Medienanschlüsse 11 des Drehteils 7 sind über Verbindungsleitungen (hier nicht dargestellt) mit Kupplungsmodulen 12 zur Medienübertragung an diese Kupplungsmodule 12 verbunden. Alternativ zu diesen Verbindungsleitungen oder Verbindungschläuchen kann auch vorgesehen sein, dass die Kupplungsmodule 12 mit den Medienanschlüssen 11 direkt beziehungsweise über O-Ringdichtungen verbunden sind. Die genannten Kupplungsmodule 12 sind an einer Werkzeugseite 13 des ersten Drehteils 7 befestigt und derart angeordnet, dass sie mit korrespondierend ausgestalteten Kupplungsmodulen 14, die auf einer Werkzeugplatte 15 angeordnet sind, zur Medienübertragung verbunden werden können.The first hard part 6 arranged media connections 9 are over in the first hard part 6 and the first turned part 7 built-in channels with media connections 11 (Rotary connections) permanently connected to the media transfer. The arrangement of said channels is based on the 6B . 7A to 7D explained. The media connections 11 of the turned part 7 are via connecting lines (not shown here) with coupling modules 12 for media transfer to these coupling modules 12 connected. As an alternative to these connecting lines or connecting hoses can also be provided that the coupling modules 12 with the media connections 11 are connected directly or via O-ring seals. The mentioned coupling modules 12 are on a tool side 13 of the first rotary part 7 attached and arranged so that they are designed with correspondingly designed coupling modules 14 on a tooling board 15 are arranged, can be connected to the media transmission.

Auf der Werkzeugseite 13 des ersten Drehteils 7 der ersten Drehdurchführung 4 ist ferner ein zapfenförmiges erstes Verriegelungselement 16 angeordnet, das mit einem als entsprechende Aufnahme ausgestaltete zweite Verriegelungseinheit 17 einer Werkzeugplatte 15 in einen form- und kraftschlüssigen Eingriff gebracht werden kann zum Verriegeln der Werkzeugplatte 15 mit der Drehdurchführung 4. Die erste Verriegelungseinheit 16 und die zweite Verriegelungseinheit 17 können jeweils mit einem pneumatischen und/oder elektrischen Verriegelungsantrieb ausgestattet sein. Mögliche alternative Ausführungsformen der Verriegelungseinheiten sind beispielsweise den oben angegebenen Druckschriften zu entnehmen.On the tool side 13 of the first rotary part 7 the first rotary feedthrough 4 is also a pin-shaped first locking element 16 arranged with a configured as a corresponding receptacle second locking unit 17 a tool plate 15 can be brought into a positive and non-positive engagement for locking the tool plate 15 with the rotary feedthrough 4 , The first locking unit 16 and the second locking unit 17 can each be equipped with a pneumatic and / or electric locking drive. Possible alternative embodiments of the locking units can be found, for example, in the publications mentioned above.

Die zweite Drehdurchführung 5 des Werkzeugwechslers 1 für Elektrizität und optische Signale ist zwischen dem Drehflansch 2 des Roboterarms 3 und der ersten Drehdurchführung 4 angeordnet. (Genauso gut könnte aber auch die erste Drehdurchführung zwischen dem Drehflansch und der zweiten Drehdurchführung angeordnet sein). Die erste und die zweite Drehdurchführung 4, 5 sowie der Drehflansch 2 liegen flächig aneinander an.The second rotary union 5 of the tool changer 1 for electricity and optical signals is between the rotary flange 2 of the robot arm 3 and the first rotary feedthrough 4 arranged. (Just as well, however, the first rotary feedthrough between the rotary flange and the second rotary feedthrough could be arranged). The first and the second rotary union 4 . 5 as well as the rotary flange 2 lie flat against each other.

Wie in 2 gezeigt, weist die erste Drehdurchführung 4 auf einer Roboterseite 18 des ersten Drehteils eine mehrere Lochbohrungen 19 auf zur Herstellung von Schraubverbindungen zwischen der ersten Drehdurchführung 4 mit einem zweiten Drehteil 20 der zweiten Drehdurchführung 5. Die zweite Drehdurchführung 5 umfasst außerdem ein zweites Festteil 21, das auf einer dem ersten Drehteil 4 abgewandten Seite des zweiten Drehteils 5 angeordnet ist. Das zweite Drehteil 20 umfasst ferner eine zylinderförmige Wandung, die sich vom ersten Drehteil 4 axial bis zum Roboterflansch 2 hin erstreckt und über Lochbohrungen 23 mit diesem verbunden ist. Ebenso ist, wie oben bereits erwähnt, auch das erste Drehteil 7 der ersten Drehdurchführung 3 über die Lochbohrungen 19 mit dem Roboterflansch 2 fest verbunden, z. B. verschraubt.As in 2 shown, the first rotary union 4 on a robot side 18 the first rotating part a multiple holes 19 on for the production of screw connections between the first rotary feedthrough 4 with a second rotary part 20 the second rotary feedthrough 5 , The second rotary union 5 also includes a second hard part 21 on one of the first turned parts 4 opposite side of the second rotary part 5 is arranged. The second turning part 20 further comprises a cylindrical wall extending from the first rotating part 4 axially up to the robot flange 2 extends and over holes 23 connected to this. Likewise, as already mentioned above, also the first rotary part 7 the first rotary feedthrough 3 over the holes 19 with the robot flange 2 firmly connected, z. B. screwed.

Wie in 2 gezeigt ist, sind zwischen dem zweiten Festteil 21 und dem zweiten Drehteil 23 der zweiten Drehdurchführung 5 ein erster Zwischenraum 24 und ein zweiter Zwischenraum 25 angeordnet, die jeweils senkrecht zu einer sechsten Antriebsachse R des Roboterarms 2 verlaufen und an die Ringleitungen 26 angrenzen, die auf dem zweiten Drehteil 21 angeordnet sind. Diese optischen und elektrischen Ringleitungen 26 sind über optische und elektrische Abnehmerelemente 27 mit Verbindungsleitungen 28 verbunden. Diese optischen und elektrischen Verbindungsleitungen dienen gleichzeitig als elektrische und optische Übertragungsleitungen, welche durch das erste Drehteil 7 der ersten Drehdurchführung 4 von der Roboterseite 18 zu der Werkzeugseite 13 des ersten Drehteils 7 hindurchgeführt und dort mit elektrischen und optischen Kupplungsmodulen 12 verbunden sind.As in 2 is shown are between the second hard part 21 and the second rotary part 23 the second rotary feedthrough 5 a first gap 24 and a second space 25 arranged, each perpendicular to a sixth drive axis R of the robot arm 2 run and to the ring lines 26 abut on the second rotary part 21 are arranged. These optical and electrical loops 26 are about optical and electrical pickup elements 27 with connecting cables 28 connected. These optical and electrical connection lines simultaneously serve as electrical and optical transmission lines, which pass through the first rotary part 7 the first rotary feedthrough 4 from the robot side 18 to the tool page 13 of the first rotary part 7 passed through and there with electrical and optical coupling modules 12 are connected.

Wie aus den 1 und 3 ersichtlich ist, weist die Werkzeugplatte 15 Verbindungselemente in Form von Bohrungen 29 und Schraubbolzen 30 auf, mit denen die Werkzeugplatte 15 mit einem Werkzeug (hier nicht dargestellt) fest verbunden ist. Bei diesem Werkzeug kann es sich beispielsweise um einen Greifer, ein Schraubwerkzeug, ein Stanzwerkzeug, ein Nietwerkzeug oder ein Lötwerkzeug oder ähnliches handeln.Like from the 1 and 3 it can be seen has the tool plate 15 Connecting elements in the form of bores 29 and bolts 30 on, with which the tool plate 15 with a tool (not shown here) is firmly connected. This tool may be, for example, a gripper, a screwing tool, a punching tool, a riveting tool or a soldering tool or the like.

Auf einer Roboterseite 31 der Werkzeugplatte sind Führungsbolzen 32 angeordnet, welche mit korrespondierend ausgeformten und angeordneten Führungsaufnahmen 32 der ersten Verriegelungseinheit 16 beim Verbinden der Werkzeugplatte 15 mit einer die beiden Drehdurchführungen 4, 5 umfassenden ersten Kupplungshälfte 45 in einen formschlüssigen Eingriff gebracht werden kann. Die Werkzeugplatte 15 umfasst ferner eine Aufsteckhülse 34, mit der die Werkzeugplatte auf einen entsprechenden Aufsteckbolzen einer Ablagestation (hier nicht dargestellt) aufgesetzt werden kann in Zeiträumen, in denen das Werkzeug nicht benötigt wird.On a robot side 31 the tool plate are guide pins 32 arranged, which with correspondingly shaped and arranged guide receptacles 32 the first locking unit 16 when connecting the tool plate 15 with one of the two rotary unions 4 . 5 comprehensive first coupling half 45 can be brought into a positive engagement. The tool plate 15 further comprises a slip-on sleeve 34 with which the tool plate can be placed on a corresponding mounting bolt of a storage station (not shown here) in periods in which the tool is not needed.

Das zweite Festteil 21 der zweiten Drehdurchführung 5 umfasst einen Anschlussträger 8' an dem elektrische und optische Anschlüsse 9' angeordnet sind, die über optische und elektrische Übertragungsleitungen 10' mit entsprechenden Vorrichtungen (hier nicht dargestellt) des Roboterarms verbunden sind. Über die genannten Ringleitungen 26, die optischen/elektrischen Kontaktelemente 27 und die Verbindungsleitungen 28 besteht in einer jeden Drehstellung der zweiten Drehdurchführung eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 9' und den zugeordneten Kupplungsmodulen 12 bzw. 14.The second hard part 21 the second rotary feedthrough 5 includes a connection carrier 8th' at the electrical and optical connections 9 ' are arranged, via optical and electrical transmission lines 10 ' with corresponding devices (not shown here) of the robot arm are connected. About the mentioned ring lines 26 , the optical / electrical contact elements 27 and the connection lines 28 There is a connection between the terminals in each rotational position of the second rotary feedthrough 9 ' and the associated clutch modules 12 respectively. 14 ,

Das erste Festteil 6 sowie das zweite Festteil 21 sind jeweils über eine Drehmomentstütze 38 drehfest mit einem sich nicht um die Antriebsachse R drehenden Teil 39 des Roboterarms 3 fest verbunden.The first hard part 6 as well as the second hard part 21 are each about a torque arm 38 rotatably with a not about the drive axis R rotating part 39 of the robot arm 3 firmly connected.

In 4 ist die erste Drehdurchführung 4 des in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiels des Werkzeugwechslers 1 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Zu erkennen ist auf der Roboterseite 18 der Drehdurchführung 4 eine scheibenförmige Zentriereinheit 35, die in eine korrespondierend ausgeformte Ausnehmung (nicht dargestellt) im zweiten Drehteil 20 der zweiten Drehdurchführung 5 aufnehmbar und formschlüssig verbindbar ist. Zu erkennen sind ferner in den Anschlussträger 8 eingearbeitete Verbindungskanäle 36, die senkrecht zur Zeichenebene in das Festteil 6 eingearbeitet sind und jeweils in zwei in derselben Richtung weiterlaufende Verbindungskanäle 36' übergehen. Diese Verbindungskanäle 36' haben einen geringeren Durchmesser als die Verbindungskanäle 36 und nehmen somit nur eine besonders geringe axiale Bauhöhe ein. Dabei ist der Durchmesser der Verbindungskanäle 36' so gewählt, dass ein Strömungswiderstand von zwei parallelgeschalteten Verbindungskanälen 36' etwa so groß ist wie der Strömungswiderstand eines einzelnen Verbindungskanals 36, dass also ein Strömungsquerschnitt eines der Verbindungskanäle 36' etwa halb so groß ist wie der Strömungsquerschnitt eines der Verbindungskanäle 36. Wie in den 6B, 7A bis 7C ersichtlich ist, sind diese Verbindungskanäle 36' jeweils mit in das erste Festteil 6 eingearbeitete Ringkanäle 37 verbunden. Diese Ringkanäle 37 verlaufen konzentrisch um die Antriebsachse R herum.In 4 is the first rotary union 4 of in 1 to 3 shown embodiment of the tool changer 1 shown schematically in a side view. You can see it on the robot side 18 the rotary union 4 a disk-shaped centering unit 35 , which in a correspondingly shaped recess (not shown) in the second rotary part 20 the second rotary feedthrough 5 can be connected and positively connected. Evident are also in the connection carrier 8th integrated connection channels 36 perpendicular to the drawing plane in the fixed part 6 are incorporated and in each case in two in the same direction continuing connection channels 36 ' pass. These connection channels 36 ' have a smaller diameter than the connecting channels 36 and thus take only a particularly low axial height. Here is the diameter of the connecting channels 36 ' chosen so that a flow resistance of two parallel connection channels 36 ' is about as large as the flow resistance of a single connection channel 36 in that therefore a flow cross-section of one of the connecting channels 36 ' about half as large as the flow area of one of the connecting channels 36 , As in the 6B . 7A to 7C it can be seen that these connection channels 36 ' each with in the first fixed part 6 integrated ring channels 37 connected. These ring channels 37 run concentrically around the drive axis R around.

In dem Drehteil 7 der ersten Drehdurchführung 4 sind ebenfalls Verbindungskanäle 38 eingearbeitet, die radial in Richtung der Drehachse R in das Drehteil 7 hinein verlaufen. Auf diese Verbindungskanäle 38 gehen in jeweils zwei in gleicher Richtung weiterlaufende Zwischenkanäle 38' über, welche im Vergleich zu den Kanälen 38 nur etwa den halben Durchmesser aufweisen zur Einsparung axialer Bauhöhe und Überbrückung von Engstellen.In the rotary part 7 the first rotary feedthrough 4 are also connection channels 38 incorporated, the radially in the direction of the axis of rotation R in the rotary part 7 into it. On these connection channels 38 go in two in the same direction continuing intermediate channels 38 ' over which compared to the channels 38 only about half the diameter have to save axial height and bridging bottlenecks.

Die auf die Verbindungskanälen 36 aufgesteckten Medienanschlüsse (Festanschlüsse) 9 und die auf die Verbindungskanäle 38 aufgesteckten Medienanschlüsse (Drehanschlüsse) 11 sind in 4 und den folgenden Figuren der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.The on the connecting channels 36 attached media connections (fixed connections) 9 and those on the connection channels 38 attached media connections (rotary connections) 11 are in 4 and the following figures for better clarity not shown.

In 5A ist die in 4 gezeigte Drehdurchführung 4 in einer Ansicht von oben, d. h. in einer Ansicht auf die Roboterseite 18 der Drehdurchführung 4, schematisch dargestellt. Zu erkennen sind insbesondere die als Lochbohrungen ausgeführten Befestigungselemente 19 im Drehteil 7 sowie der Anschlussträger 8 des Festteils 6. In das Drehteil 7 sind Ausnehmungen bzw. Bohrungen 39 und 40 eingearbeitet zur Schaffung von Zwischenräumen für die Durchführung der von der zweiten Drehdurchführung 5 kommenden optischen und elektrischen Verbindungsleitungen 28 durch die erste Drehdurchführung 4 hindurch, vgl. 2.In 5A is the in 4 shown rotary union 4 in a view from above, ie in a view on the robot side 18 the rotary union 4 , shown schematically. In particular, the fastening elements designed as bores can be seen 19 in the turned part 7 as well as the connection carrier 8th of the fixed part 6 , In the turned part 7 are recesses or holes 39 and 40 incorporated to create spaces for the implementation of the second rotary feedthrough 5 coming optical and electrical connecting lines 28 through the first rotary feedthrough 4 through, cf. 2 ,

In 5B ist ein Querschnitt durch die in 4 gezeigte Drehdurchführung 4 schematisch dargestellt. Dabei verläuft die Schnittebene entlang der mit dem Buchstaben B in 5A gekennzeichneten Linie. Zu erkennen ist insbesondere das Drehteil 7 sowie das Festteil 6. Zwischen dem Drehteil 7 und dem Festteil 6 verlaufen eine erste Kontaktebene 41 und eine zweite Kontaktebene 42, in denen das Festteil 6 und das Drehteil 7 flächig aneinander anliegen und sich das Drehteil 7 über das Festteil 6 gleitend um die Drehachse R drehen kann. Diese beiden Kontaktebenen 41 und 42 verlaufen senkrecht zur Antriebsachse R. Fünf der in das Drehteil eingearbeiteten Ringkanäle 37, 37' grenzen an die erste Kontaktebene 41 an. Weitere fünf der in das Festteil eingearbeiteten Ringkanäle 37, 37' grenzen an die zweite Kontaktebene 42 an. Die beiden Kontaktebenen 41 und 42 sind längs der Antriebsachse R axial versetzt und verlaufen parallel zueinander. In 5B is a cross section through the in 4 shown rotary union 4 shown schematically. The section plane runs along the one with the letter B in 5A marked line. In particular, the rotating part can be seen 7 as well as the hard part 6 , Between the turned part 7 and the hard part 6 extend a first contact level 41 and a second level of contact 42 in which the hard part 6 and the turned part 7 lie flat against each other and the turning part 7 about the hard part 6 sliding about the rotation axis R can rotate. These two contact levels 41 and 42 run perpendicular to the drive axis R. Five of the incorporated in the rotary part ring channels 37 . 37 ' borders to the first level of contact 41 at. Another five of the incorporated in the fixed part ring channels 37 . 37 ' borders to the second level of contact 42 at. The two contact levels 41 and 42 are axially offset along the drive axis R and parallel to each other.

Außerdem liegen das Festteil 6 und das Drehteil 7 in einer konzentrisch um die Antriebsachse R verlaufende, zylindrische Kontaktfläche 43 flächig aneinander an. Auch an diese Kontaktfläche 43 grenzen drei der Ringkanäle 37, 37' an. Die mit 37' gekennzeichneten Ringkanäle sind als Schmiermittelkanäle ausgestaltet. In ihnen verlaufen ringförmige Dichtungselemente 44, die mit dem Schmiermittel geschmiert werden und der Abdichtung der übrigen Ringkanäle 37 dienen.In addition, the hard part lie 6 and the turned part 7 in a concentric about the drive axis R extending, cylindrical contact surface 43 flat against each other. Also to this contact surface 43 border three of the ring channels 37 . 37 ' at. With 37 ' marked annular channels are designed as lubricant channels. In them run annular sealing elements 44 , which are lubricated with the lubricant and the sealing of the remaining ring channels 37 serve.

Durch die erste Kontaktebene 41, die zweite Kontaktebene 42 und die zylindrische Zwischenfläche 43 wird das Festteil 6 durch das Drehteils 7 axial und radial gelagert. Somit entfällt die Notwendigkeit für weitere Lagerungselemente. Hierdurch ist ein besonders stabiler und kompakter Aufbau der Drehdurchführung 4 möglich. Insgesamt trägt die gezeigte Drehdurchführung 4 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nur eine Bauhöhe h von nur etwa 50 mm zur gesamten Bauhöhe des Werkzeugwechslers 1 bei. Zur geringen Bauhöhe des Werkzeugwechslers trägt außerdem bei, dass in die Drehdurchführung in axialer Richtung eine Ausnehmung 46 eingearbeitet ist, in die die erste Verriegelungseinheit teilweise aufgenommen ist zur Verringerung der axialen Bauhöhe.Through the first contact level 41 , the second contact level 42 and the cylindrical interface 43 becomes the hard part 6 through the rotating part 7 stored axially and radially. This eliminates the need for additional storage elements. This is a particularly stable and compact design of the rotary feedthrough 4 possible. Overall, the rotary union shown carries 4 in the embodiment shown only a height h of only about 50 mm to the total height of the tool changer 1 at. The low height of the tool changer also helps that in the rotary feedthrough in the axial direction of a recess 46 is incorporated, in which the first locking unit is partially received to reduce the axial height.

In 6A ist die in 4 gezeigte Drehdurchführung 4 in einer Ansicht auf die Werkzeugseite 13 schematisch dargestellt. Zu erkennen ist insbesondere die erste Verriegelungseinheit 16, die über Schraubelemente 47 mit dem Drehteil verbunden ist. Die Schrauben 47 durchlaufen das Drehteil 7 von der Werkzeugseite 13 hindurch bis zur Roboterseite 18, wo sie aus den in 5A sichtbaren Lochbohrungen 19 austreten. Die Schrauben 47 dienen außerdem zur Verbindung des Werkzeugwechslers mit dem Roboterarm und sind zu diesem Zweck in entsprechende Gewindebohrungen (nicht dargestellt) im Drehflansch 2 festgeschraubt. Die Schrauben 47 dienen also zur Übertragung von Antriebskräften und Antriebsmomenten von dem Roboterarm 3 auf das Verriegelungselement 16. Von dem ersten Verriegelungselement 16 werden diese Kräfte auf die Werkzeugplatte 15 und somit schließlich auf das Werkzeug übertragen. Die Schrauben 15 dienen ferner als Spannelemente, mit denen eine Vorspannkraft erzeugt wird, mit denen das erste Drehteil 7 und das erste Festteil 6 in den Kontaktebenen 41 und 42 aufeinander gepresst werden zur Abdichtung der Ringkanäle.In 6A is the in 4 shown rotary union 4 in a view on the tool side 13 shown schematically. In particular, the first locking unit can be seen 16 that have screw elements 47 connected to the rotating part. The screws 47 go through the rotating part 7 from the tool side 13 through to the robot side 18 where they are from the in 5A visible holes 19 escape. The screws 47 also serve to connect the tool changer with the robot arm and are for this purpose in corresponding threaded holes (not shown) in the rotary flange 2 screwed. The screws 47 So serve to transmit drive forces and drive torque from the robot arm 3 on the locking element 16 , From the first locking element 16 These forces are applied to the tool plate 15 and thus finally transferred to the tool. The screws 15 are also used as clamping elements with which a biasing force is generated with which the first rotary part 7 and the first hard part 6 in the contact levels 41 and 42 pressed against each other to seal the ring channels.

Aus der 6B ist außerdem ersichtlich, dass das Drehteil 7 aus zwei Abnehmerplatten 48, 49 aufgebaut ist, zwischen denen das ebenfalls plattenförmig ausgestaltete Festteil 6 eingefasst ist. Die beiden Abnehmerplatten 48 und 49 werden durch die Schrauben 47 in den Kontaktebenen 41, 42 an das Festteil 6 angepresst und vorgespannt. Das Drehteil 7 weist somit eine konzentrisch um die Antriebsachse verlaufende radiale Ausnehmung 50 (vgl. 7A) auf, in die das ringförmig ausgestaltete Festteil 6 vollständig aufgenommen ist. Zu diesem Zweck weist das Festteil eine axiale Durchtrittsöffnung 51 auf, die den gleichen Durchmesser hat wie die axiale Ausnehmung 50 des Drehteils 7. Das Festteil 6 ist aus einem Kunststoff gefertigt und somit besonders korrosionsbeständig und leicht. Die beiden Abnehmerplatten 46 und 47 des Drehteils sind aus Stabilitätsgründen aus harteloxiertem Aluminium oder einem anderen Metall, wie etwa Messing oder Titan gefertigt, könnten im Prinzip aber ebenfalls aus einem Kunststoff hergestellt sein.From the 6B is also apparent that the rotary part 7 from two customer plates 48 . 49 is constructed, between which the likewise plate-shaped configured fixed part 6 is enclosed. The two customer plates 48 and 49 be through the screws 47 in the contact levels 41 . 42 to the hard part 6 pressed and prestressed. The turned part 7 thus has a concentric about the drive axis extending radial recess 50 (see. 7A ), in which the annular configured fixed part 6 is completely recorded. For this purpose, the fixed part has an axial passage opening 51 on, which has the same diameter as the axial recess 50 of the turned part 7 , The hard part 6 is made of a plastic material and therefore very resistant to corrosion and light. The two customer plates 46 and 47 the rotating part are made of hard anodized aluminum or another metal, such as brass or titanium for stability reasons, but could in principle also be made of a plastic.

In den 7A bis 7D sind zur Veranschaulichung entlang der Antriebsachse R verlaufende Schnitte durch die in 4 gezeigte Drehdurchführung 4 schematisch dargestellt. Zu erkennen sind die in das Drehteil 7 eingearbeiteten Verbindungskanäle 36, 36', 38, 38', die derart angeordnet sind, dass in jeder Drehstellung eine Verbindung zwischen den an die Verbindungskanäle 36, 38 angeschlossenen Medienanschlüsse 9 und 11 gewährleistet ist. In 7D schließlich ist die Verbindung der Schmiermittelkanäle 37' mit einem der Verbindungskanäle 36, 36', 38, 38' gezeigt, der mit einer hier nicht dargestellten Schmiermittelvorrichtung verbunden ist.In the 7A to 7D are illustratively along the drive axis R extending cuts through the in 4 shown rotary union 4 shown schematically. You can see them in the turned part 7 incorporated connection channels 36 . 36 ' . 38 . 38 ' , which are arranged such that in each rotational position, a connection between the to the connecting channels 36 . 38 connected media connections 9 and 11 is guaranteed. In 7D Finally, the connection of the lubricant channels 37 ' with one of the connection channels 36 . 36 ' . 38 . 38 ' shown, which is connected to a lubricant device, not shown here.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Werkzeugwechslertool changer
22: Drehflanschrotary flange
33: Roboterarmrobot arm
44: erste Drehdurchführung (für Medien)first rotary feedthrough (for media)
55: zweite Drehdurchführung (für Elektrizität und optische Signale)second rotary feedthrough (for electricity and optical signals)
66: erstes Festteilfirst hard part
77: erstes Drehteilfirst turned part
88th: Anschlussträger für MedienanschlüsseConnection carrier for media connections
8' 8th': Anschlussträger für optische/elektrische AnschlüsseConnection carrier for optical / electrical connections
99: Medienanschluss (Festanschluss)Media connection (permanent connection)
9'9 ': elektrische/optischer Anschlusselectrical / optical connection
1010: Verbindungsleitung für MedienConnecting cable for media
10'10 ': optische/elektrische Verbindungsleitungoptical / electrical connection line
1111: Medienanschluss (Drehanschluss)Media connection (swivel connection)
1212: Kupplungsmodul am ersten Drehteil für Medien, Elektrizität und/oder optische SignaleCoupling module on the first rotating part for media, electricity and / or optical signals
1313: Werkzeugseite des ersten DrehteilsTool side of the first rotating part
1414: Kupplungsmodul der WerkzeugplatteCoupling module of the tool plate
1515: Werkzeugplatte (zweite Kupplungshälfte)Tool plate (second coupling half)
1616: erstes Verriegelungselementfirst locking element
1717: zweites Verriegelungselementsecond locking element
1818: Roboterseite erstes DrehteilRobot side first rotary part
1919: Befestigungselement erstes DrehteilFastening element first rotary part
2020: zweites Drehteilsecond rotary part
2121: zweites Festteilsecond hard part
2222: Zwischenwandung des zweiten DrehteilsIntermediate wall of the second rotary part
2323: Befestigungselement zweites DrehteilFastener second rotary part
2424: erster Zwischenraumfirst gap
2525: zweiter Zwischenraumsecond space
2626: Ringleitungloop
2727: optisches/elektrisches Kontaktelementoptical / electrical contact element
2828: optische/elektrische Verbindungsleitungoptical / electrical connection line
2929: Bohrung WerkzeugplatteBore tool plate
3030: Schraubbolzen WerkzeugplatteBolt tool plate
3131: Roboterseite der WerkzeugplatteRobot side of the tool plate
3232: Führungsbolzenguide pins
3333: Führungsaufnahmeguide seat
3434: Aufsteckhülseslip-on
3535: Zentriereinheitcentering
3636: Verbindungskanal im FestteilConnecting channel in the fixed part
36'36 ': Verbindungskanal mit verringertem DurchmesserConnecting channel with reduced diameter
3737: Ringkanalannular channel
37'37 ': Schmiermittelkanallubricant channel
3838: Verbindungskanal im DrehteilConnecting channel in the rotating part
38'38 ': Verbindungskanal mit verringertem DurchmesserConnecting channel with reduced diameter
3939: Ausnehmung bzw. Bohrung im DrehteilRecess or bore in the rotating part
4040: Ausnehmung bzw. Bohrung im DrehteilRecess or bore in the rotating part
4141: erste Kontaktebenefirst contact level
4242: zweite Kontaktebenesecond contact level
4343: Kontaktflächecontact area
4444: Dichtungselementsealing element
4545: erste Kupplungshälftefirst coupling half
4646: axiale Ausnehmung in Drehteilaxial recess in turned part
4747: Schraubelementescrew elements
4848: erste Abnehmerplatte des ersten Drehteilsfirst pickup plate of the first rotary part
4949: zweite Abnehmerplatte des ersten Drehteilssecond pickup plate of the first rotating part
5050: radiale Ausnehmung des Drehteilsradial recess of the rotary part
5151: axiale Durchtrittsöffnung des Festteilsaxial passage opening of the fixed part

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1364756 A1 [0018] EP 1364756 A1 [0018]
DE 20304057 U1 [0018] DE 20304057 U1 [0018]
DE 202009001569 U1 [0018] DE 202009001569 U1 [0018]
DE 102006040034 A1 [0018] DE 102006040034 A1 [0018]

Claims

Werkzeugwechsler (1) für einen Roboterarm (3) mit einer Drehdurchführung (4) für Medien, wobei die Drehdurchführung (4) ein Drehteil (7) und ein Festteil (6) sowie Verbindungskanäle (36, 36', 38, 38') und konzentrisch um eine Antriebsachse (R) des Roboterarms (3) verlaufende Ringkanäle (37, 37') aufweist, wobei die Verbindungs- und Ringkanäle (36, 36', 37, 37', 38, 38') in das Drehteil (7) und das Festteil (6) der Drehdurchführung (4) eingearbeitet sind und zumindest einer der Ringkanäle (37, 37') an eine quer zur Antriebsachse ausgerichteten ersten Kontaktebene (41) von Fest- und Drehteil (7) angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur ersten Kontaktebene (41) versetzt verlaufende zweite Kontaktebene (42) von Dreh- und Festteil (7, 6) vorgesehen ist.Tool changer ( 1 ) for a robot arm ( 3 ) with a rotary feedthrough ( 4 ) for media, wherein the rotary feedthrough ( 4 ) a rotating part ( 7 ) and a fixed part ( 6 ) as well as connection channels ( 36 . 36 ' . 38 . 38 ' ) and concentrically about a drive axis (R) of the robot arm ( 3 ) extending annular channels ( 37 . 37 ' ), wherein the connecting and ring channels ( 36 . 36 ' . 37 . 37 ' . 38 . 38 ' ) in the rotary part ( 7 ) and the solid part ( 6 ) of the rotary feedthrough ( 4 ) and at least one of the ring channels ( 37 . 37 ' ) to a transverse to the drive axis aligned first contact plane ( 41 ) of fixed and rotary part ( 7 ), characterized in that one to the first contact level ( 41 ) offset second level of contact ( 42 ) of turned and fixed part ( 7 . 6 ) is provided.

Werkzeugwechsler (1) aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ringkanäle (37, 37') an die zweite (42) Kontaktebene angrenzt.Tool changer ( 1 ) of claim 1, characterized in that at least one of the ring channels ( 37 . 37 ' ) to the second ( 42 ) Contact level adjacent.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine konzentrisch um die Antriebsachse (R) verlaufende Kontaktfläche (43) von Drehteil (7) und Festteil (6) vorgesehen ist zur gegenseitigen radialen Führung des Festteils (6) und des Drehteils (7).Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a contact surface extending concentrically about the drive axis (R) ( 43 ) of turned part ( 7 ) and fixed part ( 6 ) is provided for mutual radial guidance of the fixed part ( 6 ) and the rotary part ( 7 ).

Werkzeugwechsler (1) aus Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ringkanäle (37, 37') an die Kontaktfläche (43) angrenzt.Tool changer ( 1 ) from claim 3, characterized in that at least one of the ring channels ( 37 . 37 ' ) to the contact surface ( 43 ) adjoins.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festteil (6) durch das Drehteil (7) axial und/oder radial zur Antriebsachse (R) gelagert ist.Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the solid part ( 6 ) by the rotary part ( 7 ) is mounted axially and / or radially to the drive axis (R).

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festteil (6) plattenförmig ausgestaltet ist und eine das Festteil (6) axial durchlaufende Durchtrittsöffnung (51) aufweist, wobei das Drehteil (7) eine die Antriebsachse (R) konzentrisch umlaufende Ausnehmung (50) aufweist, in der das Festteil (6) zumindest teilweise aufgenommen ist.Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the solid part ( 6 ) is designed plate-shaped and a fixed part ( 6 ) axially passing through opening ( 51 ), wherein the rotary part ( 7 ) a drive axis (R) concentrically encircling recess ( 50 ), in which the solid part ( 6 ) is at least partially included.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehteil (7) zwei drehfest miteinander verbundene Abnehmerplatten (48, 49) umfasst, wobei eine erste der beiden Abnehmerplatten (48) in der ersten Kontaktebene (41) flächig an das Festteil (6) anliegt und eine zweite der beiden Abnehmerplatten (49) in der zweiten Kontaktebene (42) flächig an das Festteil (6) anliegt.Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary part ( 7 ) two rotatably connected to each other customer plates ( 48 . 49 ), wherein a first of the two picking plates ( 48 ) in the first contact level ( 41 ) flat to the hard part ( 6 ) and a second of the two customer plates ( 49 ) in the second level of contact ( 42 ) flat to the hard part ( 6 ) is present.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehteil (7) und/oder das Festteil (6) aus einem Kunststoff gefertigt ist oder zumindest eine aus einem Kunststoff gefertigte und an die erste und/oder zweite Kontaktebene angrenzende Oberfläche aufweist.Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary part ( 7 ) and / or the fixed part ( 6 ) is made of a plastic or at least one made of a plastic and has adjacent to the first and / or second contact plane surface.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehteil (7) der Drehdurchführung (4) Befestigungselemente (19, 47) aufweist zum Herstellen einer drehfesten Verbindung mit einem endseitigen Verbindungsflansch (2) des Roboterarms (3).Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary part ( 7 ) of the rotary feedthrough ( 4 ) Fasteners ( 19 . 47 ) for producing a rotationally fixed connection with an end-side connecting flange ( 2 ) of the robot arm ( 3 ).

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vorspannelemente (47) zum Herstellen einer das Festteil (6) und das Drehteil (7) in den beiden Kontaktebenen (41, 42) aneinanderpressenden Vorspannkraft vorgesehen sind.Tool changer ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that biasing elements ( 47 ) for producing the solid part ( 6 ) and the rotary part ( 7 ) in the two contact levels ( 41 . 42 ) are provided against each other pressing biasing force.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugwechsler (1) mindestens eine mit dem Festteil (6) verbundene Drehmomentstütze (38) aufweist zum drehfesten Verbinden des Festteils (6) mit einem um die Antriebsachse (R) nicht drehbaren Teil (39) des Roboterarms (3).Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tool changer ( 1 ) at least one with the fixed part ( 6 ) associated torque support ( 38 ) for non-rotatably connecting the fixed part ( 6 ) with a non-rotatable about the drive axis (R) part ( 39 ) of the robot arm ( 3 ).

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ringkanäle (37, 37') als ein Schmiermittelkanal (37') vorgesehen ist und mit einer Schmiermittelzuführung der Drehdurchführung (4) verbunden ist.Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the ring channels ( 37 . 37 ' ) as a lubricant channel ( 37 ' ) is provided and with a lubricant supply of the rotary feedthrough ( 4 ) connected is.

Werkzeugwechsler (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass entlang oder innerhalb des mindestens einen Schmiermittelkanals (37') mindestens ein ringförmiges Dichtungselement (44) angeordnet ist.Tool changer ( 1 ) according to claim 12, characterized in that along or within the at least one lubricant channel ( 37 ' ) at least one annular sealing element ( 44 ) is arranged.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festteil (6) und das Drehteil (7) Medienanschlüsse (9, 11) aufweisen, die über die Verbindungskanäle (36, 36', 38, 38') und die Ringkanäle (37, 37') zur Medienübertragung zwischen Festteil (6) und Drehteil (7) miteinander verbunden sind.Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the solid part ( 6 ) and the rotary part ( 7 ) Media connections ( 9 . 11 ), which via the connecting channels ( 36 . 36 ' . 38 . 38 ' ) and the ring channels ( 37 . 37 ' ) for media transfer between fixed part ( 6 ) and turned part ( 7 ) are interconnected.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugwechsler (1) eine weitere Drehdurchführung (5) für Elektrizität und/oder optische Signale aufweist mit einem weiteren Drehteil (20), einem weiteren Festteil (21) und elektrischen und/oder optischen Verbindungsleitungen (28) sowie elektrischen und/oder optischen, konzentrisch um die Antriebsachse (R) angeordnete Ringleitungen (26), wobei die genannten Verbindungs- und Ringleitungen (28, 26) auf und/oder in das Drehteil (20) und das Festteil (21) der weiteren Drehdurchführung (5) angeordnet sind und zumindest eine der Ringleitungen (26) an einen ersten Zwischenbereich (24) zwischen dem weiteren Fest- und Drehteil (21, 20) angrenzt.Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tool changer ( 1 ) another rotary feedthrough ( 5 ) for electricity and / or optical signals with another rotary part ( 20 ), another fixed part ( 21 ) and electrical and / or optical connecting lines ( 28 ) and electrical and / or optical, concentrically around the drive axis (R) arranged ring lines ( 26 ) said connecting and ring lines ( 28 . 26 ) on and / or in the rotary part ( 20 ) and the solid part ( 21 ) of the further rotary feedthrough ( 5 ) are arranged and at least one of the ring lines ( 26 ) to a first intermediate area ( 24 ) between the further fixed and rotary part ( 21 . 20 ) adjoins.

Werkzeugwechsler (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zwischenbereich (24) quer zur Antriebsachse (R) ausgerichtet ist.Tool changer ( 1 ) according to claim 15, characterized in that the first intermediate region ( 24 ) is aligned transversely to the drive axis (R).

Werkzeugwechsler (1) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem weiteren Fest- und Drehteil (21, 20) ein zweiter Zwischenbereich (24) vorgesehen ist und zumindest eine der Ringleitungen (26) an den zweiten Zwischenbereich (24) zwischen dem weiteren Fest- und Drehteils (24, 25) angrenzt.Tool changer ( 1 ) according to one of claims 15 or 16, characterized in that between the further fixed and rotary part ( 21 . 20 ) a second intermediate area ( 24 ) is provided and at least one of the ring lines ( 26 ) to the second intermediate area ( 24 ) between the further fixed and rotary part ( 24 . 25 ) adjoins.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehteil (7) der Drehdurchführung (4) mit dem weiteren Drehteil (20) der weiteren Drehdurchführung (5) drehfest verbunden ist.Tool changer ( 1 ) according to one of claims 15 to 17, characterized in that the rotary part ( 7 ) of the rotary feedthrough ( 4 ) with the further rotary part ( 20 ) of the further rotary feedthrough ( 5 ) is rotatably connected.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Drehteil (20) der weiteren Drehdurchführung (5) Befestigungselemente (47) aufweist zum Herstellen einer drehfesten Verbindung mit einem endseitigen Verbindungsflansch (2) des Roboterarms (3) und/oder mit dem Drehteil (7) der Drehdurchführung (4).Tool changer ( 1 ) according to one of claims 15 to 18, characterized in that the further rotary part ( 20 ) of the further rotary feedthrough ( 5 ) Fasteners ( 47 ) for producing a rotationally fixed connection with an end-side connecting flange ( 2 ) of the robot arm ( 3 ) and / or with the rotary part ( 7 ) of the rotary feedthrough ( 4 ).

Werkzeugwechsler (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass von der weiteren Drehdurchführung (5) ausgehende elektrische und/oder optische Übertragungsleitungen durch das Drehteil (7) der Drehdurchführung (4) hindurch geführt sind.Tool changer ( 1 ) according to one of claims 15 to 19, characterized in that of the further rotary feedthrough ( 5 ) outgoing electrical and / or optical transmission lines through the rotary part ( 7 ) of the rotary feedthrough ( 4 ) are passed through.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Durchtrittsöffnung (39, 40) in dem Drehteil (7) der Drehdurchführung (4) elektrische und/oder optische Übertragungsleitungen (28) von einer Roboterseite (18) der Drehdurchführung (4) zu einer Werkzeugseite (13) der Drehdurchführung (4) hindurch geführt sind.Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that through a passage opening ( 39 . 40 ) in the rotary part ( 7 ) of the rotary feedthrough ( 4 ) electrical and / or optical transmission lines ( 28 ) from a robot side ( 18 ) of the rotary feedthrough ( 4 ) to a tool page ( 13 ) of the rotary feedthrough ( 4 ) are passed through.

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Werkzeugseite (13) des Drehteils (7) eine erste Verriegelungseinheit (16) des Werkzeugwechslers (1) mit dem Drehteil (7) fest verbunden ist zum Herstellen einer lösbaren Verbindung mit einem Werkzeugträger (15) des Werkzeugwechslers (1).Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on a tool side ( 13 ) of the rotary part ( 7 ) a first locking unit ( 16 ) of the tool changer ( 1 ) with the rotary part ( 7 ) is fixedly connected for producing a detachable connection with a tool carrier ( 15 ) of the tool changer ( 1 ).

Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugwechsler (1) einen Werkzeugträger (15) mit einer zweiten Verriegelungseinheit (17) umfasst, die der ersten Verriegelungseinheit (16) zugeordnet ist, zum Herstellen einer lösbaren Verbindung zwischen dem Roboterarm (3) und dem Werkzeugträger (15).Tool changer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tool changer ( 1 ) a tool carrier ( 15 ) with a second locking unit ( 17 ), the first locking unit ( 16 ) for establishing a detachable connection between the robot arm ( 3 ) and the tool carrier ( 15 ).

Werkzeugwechsler (1) aus Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehteil (7) und der Werkzeugträger einander paarweise zugeordnete Kupplungsmodule (12, 14) aufweisen, die derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass sie bei einem Verbinden der ersten mit der zweiten Verriegelungseinheit (16, 17) miteinander verbindbar sind zur Übertragung von Medien, Elektrizität und/oder optischen Signalen zwischen den Kupplungsmodulen (12, 14).Tool changer ( 1 ) according to claim 23, characterized in that the rotary part ( 7 ) and the tool carrier each other pairwise associated coupling modules ( 12 . 14 ) which are arranged and configured in such a way that when connecting the first and second locking units ( 16 . 17 ) are connectable to each other for the transmission of media, electricity and / or optical signals between the coupling modules ( 12 . 14 ).

Roboterarm (3) mit einem Werkzeugwechsler (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche.Robotic arm ( 3 ) with a tool changer ( 1 ) according to any one of the preceding claims.