DE20206022U1

DE20206022U1 - Verriegelungseinrichtung

Info

Publication number: DE20206022U1
Application number: DE20206022U
Authority: DE
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2012-04-13

Description

S:\IB5DUP\DUPANM\200204\4 02 90094-ALL08610.doc

Anmelder:

Schunk GmbH & Co. KG
Fabrik für Spann- und
Greifwerkzeuge
Bahnhofstraße 106-134

74348 Lauffen am Neckar

40290094 12.04.2002

ABU/HUT

Titel: Verriegelungseinrichtung Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung für insbesondere eine Fügehilfe oder einen Kraft-Momenten-Sensor-Einheit zum Einbau zwischen einem Effektor, insbesondere einem Greifer, und einer Handhabungseinheit, insbesondere einem Roboter, mit einem ersten Teil zur Befestigung an der Handhabungseinheit und mit einem zweiten Teil zur Kopplung mit dem Effektor, wobei die beiden Teile derar~ zusammenhängen, dass sie gegeneinander bewegbar und arretierbar sind, und wobei eines der Teile wenigstens ein mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit betätigbares Klemmelement umfasst.

Fügehilfen und Kraft-Momenten-Sensor-Einheiten finden

beispielsweise zum Ausgleich von Positionsungenauigkeiten des Werkzeuges und/oder des Werkstückes Verwendung. Kraft-Momenten-Sensor-Einheiten haben ferner den Vorteil, dass sie auftretende Kräfte und Momente zwischen dem Effektor und der Handhabungseinheit berücksichtigen und ein "Tastgefühl" entwickeln. Sie sind zum Arbeiten an bewegten Werkstücken geeignet. Aufgrund der bedingten, zueinander möglichen Bewegbarkeit der beiden Teile wird außerdem zum einen das Werkzeug und zum anderen das Werkstück vor Überlastung geschützt. Dies gilt auch für die Handhabungseinheit.

Die aus der DE 91 04 307 Ul bekannt geworden Fügehilfe umfasst eine gattungsgemäße Verriegelungseinrichtung. Die bekannte Verriegelungseinrichtung sieht insgesamt zwei Kolben-Zylinder-Einheiten vor, die koaxial zur Längsachse der Fügehilfe wirken. Für die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten ist in axialer Richtung der Fügehilfe Bauraum vorzusehen, wodurch die Fügehilfe relativ hoch baut.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verriegelungseinrichtung bereit zu stellen, die in axialer Richtung flach baut.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Klemmelement in radialer Richtung verschiebbar gelagert ist und zum Arretieren der beiden Teile in radialer Richtung gegen einen Verriegelungsabschnitt des anderen Teils wirkt. Dadurch, dass das wenigstens eine Klemmelement in radialer Richtung

gegen das andere Teil wirkt, kann die Kolben-Zylinder-Einheit in einer senkrecht zur Längsachse der Verriegelungseinrichtung verlaufenden Ebene liegen. Dadurch wird Bauraum oberhalb bzw. unterhalb der beiden Teile eingespart. Eine derartige Verriegelungseinrichtung baut also insbesondere in axialer Richtung sehr flach.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das eine Teil eine zentrische Aussparung aufweist und dass der Verriegelungsabschnitt des anderen Teils wenigstens abschnittsweise in die Aussparung eingreift. Der in die Aussparung eingreifende Verriegelungsabschnitt wird beim Arretieren der beiden Teile mit dem Klemmelement beaufschlagt.

Das Klemmelement ist hierbei vorzugsweise im Bereich der Mantelfläche der Aussparung radial in zentrischer Richtung verschiebbar angeordnet. Die Mantelfläche der Aussparung verläuft vorzugsweise weitgehend parallel zur Längsachse der Verriegelungseinrichtung.

Um die beiden Teile in radialer Richtung zumindest bedingt gegeneinander schieben zu können, ist die Aussparung entsprechend größer als der in die Aussparung eingreifende Verriegelungsabschnitt. Eine Begrenzung der Verschiebbarkeit der beiden Teile in radialer Richtung kann beispielsweise durch Auflaufen des Verriegelungsabschnitts gegen die Mantelfläche der Aussparung gegeben sein.

Um ein sicheres Arretieren der beiden Teile zueinander ermöglichen zu können, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Klemmelement in seiner Lage festsetzbar ist. Dazu können Festsetzmittel Verwendung finden, die mit den Klemmelementen kraft- oder formschlüssig zusammenwirken.

Eine besonders bevorzugte Verriegelungseinrichtung sieht vor, dass drei, insbesondere um 120° zueinander versetzt angeordnete Klemmelemente vorgesehen sind. Dadurch wird ein definiertes und gleichmäßiges Arretieren der beiden Teile möglich. Die von den Klemmelementen auf den Verriegelungsabschnitt aufgebrachten Klemmkräfte wirken symmetrisch.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der Verriegelungsabschnitt symmetrisch zu seiner Längsachse ausgebildet ist und/oder einen weitgehend kreisrunden, senkrecht zur Längsachse verlaufenden Querschnitt aufweist. Hierdurch wird gewährleistet, dass ein gleichmäßiges Beaufschlagen der Klemmelemente gegen den Verriegelungsabschnitt erreicht wird, und zwar unabhängig von einer gegenseitigen Verdrehung der beiden Teile um ihre jeweilige Längsachse.

Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die einander zugewandten Seiten des Verriegelungsabschnitts und des Klemmelements einander entsprechende Konturen aufweisen. Dabei sind die Konturen im Längsschnitt vorteilhafterweise so ausgebildet, dass das

Klemmelement flächig gegen den Verriegelungsabschnitt wirkt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn die Konturen im Längsschnitt Keil- bzw. Keilaufnahmekonturen sind. Beispielsweise kann das Klemmelement eine Keilkontur und der Verriegelungsabschnitt eine mit der Keilkontur zusammenwirkende Keilaufnahmekontur, insbesondere eine V-förmig umlaufende Nut, aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass beim Klemmen bzw. beim Arretieren der Verriegelungsabschnitt in axialer Richtung zentriert wird. Aufgrund des Formschlusses ist ferner möglich, axial wirkende Kräfte über die Verbindungsstelle Klemmelement-Verriegelungsabschnitt zu übertragen.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Konturen im Querschnitt, also senkrecht zur Längsachse, Kreiskonturen bzw. Kreisbogenkonturen sind. Dabei ist vorteilhaft, wenn die dem Verriegelungsabschnitt zugewandte Seite des Klemmabschnitts in Draufsicht eine Kreisbogenkontur aufweist, die der Krümmung der Kreiskontur des Verriegelungsabschnitts entspricht.

Vorzugsweise wird jedes Klemmelement von wenigstens einer, und insbesondere von zwei Kolben-Zylinder-Einheiten betätigt. Das Vorsehen von zwei Kolben-Zylinder-Einheiten pro Klemmelement hat den Vorteil, dass das Klemmelement über die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten gleichmäßig an den Verriegelungsabschnitt heranführbar ist. Einem Verklemmen oder Verkanten des Klemmelements wird dadurch entgegengewirkt. Das Vorsehen von

mehreren relativ kleinen Kolben-Zylinder-Einheiten hat ferner den Vorteil, dass die Verriegelungseinrichtung in axialer Richtung flach baut. Würde nur eine Kolben-Zylinder-Einheit Verwendung finden, dann müsste zum Erreichen einer entsprechenden Klemmkraft deren Kolbendurchmesser entsprechend größer sein, wodurch die Verriegelungseinrichtung entsprechend höher bauen würde.

Eine weitere, ebenfalls besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass beide Teile einen Mitteldurchgang aufweisen. Durch Anordnen der Klemmbacken samt Kolben-Zylinder-Einheiten radial um den Verriegelungsabschnitt sind im zentralen, mittigen Bereich keine funktionalen Bauteile vorhanden und ein Mitteldurchgang kann vorgesehen werden. Ein solcher Mitteldurchgang kann zur Durchführung von Leitungen, Bearbeitungselementen, Messsensoren, optischen Sensoren o.a. dienen.

Vorzugsweise erfolgt die Rückführung der Klemmelemente mittels Federelementen, insbesondere Schraubenfedern. Dies hat den Vorteil, dass die Kolben-Zylinder-Einheiten als lediglich einseitig druckbeaufschlagbare Einheiten ausführbar sind. Die Rückführung erfolgt mittels der Federkraft der Federelemente. Allerdings können die Klemmelemente auch mittels beispielsweise beidseitig beaufschlagbaren Kolbens rückgeführt werden.

Dabei ist vorteilhaft, wenn sich die Federelemente einerends

an dem die Klemmelemente umfassenden Teil abstützen und andererends gegen die Klemmelemente wirken.

Die Kolben-Zylinder-Einheiten können pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden. Ein pneumatisches Betätigen der Kolben-Zylinder-Einheiten hat den Vorteil, dass bei einer Überlastsituation die Klemmelemente gegen das Luftpolster in der Kolben-Zylinder-Einheit bewegt werden können. Damit wird eine Überlastsicherung gewährleistet. Bei Verwendung von hydraulisch betätigten Kolben-Zylinder-Einheiten ist eine derartige Überlastsicherung nicht gegeben; vielmehr wird ein festes Klemmen bzw. Arretieren der beiden Teile erreicht.

Zur Reduzierung von Bauteilen kann vorgesehen sein, dass die Zylinderbohrung der Kolben-Zylinder-Einheit vollständig in wenigstens einem der beiden Teile vorgesehen ist.

Vorteilhafterweise ist der Verriegelungsabschnitt als Riegelscheibe und das Klemmelement als Riegelbacke ausgebildet.

Eine vorteilhafte Verriegelungseinrichtung ergibt sich dann, wenn die einzelnen Klemmelemente über die zugehörigen Kolben-Zylinder-Einheiten zeitgleich ansteuerbar sind. Bei Vorsehen von drei symmetrisch angeordneten Klemmelementen wird hierdurch ein zentrisches Arretieren der beiden Teile erreicht.

Andererseits ist erfindungsgemäß ebenfalls denkbar, dass die einzelnen Klemmelemente über die zugehörigen Kolben-Zylinder-Einheiten unabhängig voneinander derart ansteuerbar sind, dass eine Arretierung des Verriegelungsabschnitts in einer einstellbaren, außermittigen Lage erfolgen kann. Dies hat den Vorteil, dass ein Feststellen bzw. Arretieren des einen Teils koaxial zu dem anderen Teil erfolgen kann. Dabei ist denkbar eine Positionsspeicherung der Klemmelemente vorzusehen, so dass sie wiederholgenau verfahren werden können. Bei Vorsehen von drei symmetrisch angeordneten Klemmelementen kann jede beliebige Stellung in der Ebene, in der die beiden Teile gegeneinander verschiebbar sind, arretiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.

Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung; und

Figur 2 das untere Teil der Verriegelungseinrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt entlang II-II.

Figur 1 zeigt eine Verriegelungseinrichtung 10 einer Fügehilfe oder einer Kraft-Momenten-Sensor-Einheit mit einem unteren

Teil 12 und einem oberen Teil 14. Das obere Teil 14 ist nur ausschnittsweise dargestellt. Das obere Teil 14 umfasst einen Verriegelungsflansch 16, der einen Verriegelungsabschnitt 18 aufweist. Der Verriegelungsabschnitt 18 greift in eine an dem unteren Teil 12 vorgesehene Aussparung 20 ein. Die Aussparung 20 ist von einem Gehäusedeckel 22 des unteren Teils teilweise abgedeckt, wobei der Flansch 16 den Deckel 22 durchgreift.

Die beiden Teile 12 und 14 sind zueinander bedingt beweglich angeordnet. Ggf. sind nicht dargestellte Führungsmittel zur gegenseitigen Führung der beiden Teile 12, 14 vorgesehen.

An das obere Teil kann ein Effektor, beispielsweise ein Greifer, angeordnet werden; das untere Teil 12 kann an einem nicht dargestellten Roboterarm befestigt werden.

Zum gegenseitigen Arretieren der beiden Teile 12 und 14 sind an dem unteren Teil insgesamt drei Klemmelemente in Form von Riegelbacken 24, die in der Fig. 2 deutlich zu erkennen sind, in radialer Richtung verschiebbar gelagert. Die Riegelbacken 24 sind symmetrisch um die Längsachse 36 der Aussparung 20, jeweils um 120° zueinander versetzt, angeordnet. Sie sind im Bereich der Mantelfläche 26 der Aussparung 20 angeordnet und über jeweils zwei Kolben-Zylinder-Einheiten 28 zentrisch nach radial innen verschiebbar. Im arretierten Zustand wirken die Riegelbacken 24 gegen die Mantelfläche 30 des Verriegelungsabschnitts 18. Wie insbesondere aus Figur 1 deutlich wird, weisen die Riegelbacken 24 auf der der

Mantelfläche 30 des Verriegelungsabschnitts 18 zugewandten Seite eine keilförmige Erhebung 32 auf. Die der Keilerhebung 32 zugewandte Mantelfläche 30 des Verriegelungsabschnitts 18 weist eine entsprechende Kontur auf, nämlich eine V-förmige, umlaufende Keilut 34.

Aus Figur 2 wird deutlich, dass der Verriegelungsabschnitt symmetrisch zu seiner Längsachse 36 ausgebildet ist und einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Ferner weisen die dem Verriegelungsabschnitt 18 zugewandten Seiten der Riegelbacken 24 entsprechende Kreisbogenkonturen 38 auf.

Die einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten 28 umfassen jeweils einen an dem Unterteil 12 ortsfest angeordneten Kolben 40 und jeweils einen in den jeweiligen Riegelbacken 24 eingelassenen Zylinderraum 42. Die Zylinderräume 42 sind jeweils über eine zentrale Zuführbohrung 44 einseitig druckbeaufschlagbar, so dass die Riegelbacken 24 bei Druckbeaufschlagung zentrisch nach innen, gegen den Verriegelungsabschnitt 18, wirken. Dadurch werden die beiden Teile 12, 14 zueinander arretiert.

Bei Druckentlastung werden die Riegelbacken 24 über Federelemente in Form von Schraubenfedern 4 6 in ihre entriegelte Position rückverfahren. Einerends stützen sich die Schraubenfedern 46 an dem unteren Teil 12 ab; andererends sind sie in an den Riegelbacken 24 vorgesehenen Federbohrungen 48 gefangen.

Das obere, den Flansch 16 umfassende Teil 14 und das untere Teil 12 weisen einen Mitteldurchgang 50 auf. Dies ist deshalb möglich, da sämtliche funktionalen Bauteile in radialer Richtung um den Verriegelungsabschnitt 18 angeordnet sind. Der Mitteldurchgang 50 kann zur Durchführung von Leitungen, Kabeln, Bearbeitungsvorrichtungen, Messsensoren, optischen Sensoren oder dergl. dienen.

Erfindungsgemäß können sämtliche Kolben-Zylinder-Einheiten zeitgleich betätigt werden, was ein zentrisches Arretieren der beiden Teile 12, 14 zur Folge hat. Die Längsachse 36 der Aussparung 20 liegt dann in der Längsachse 52 des Verriegelungsabschnitts 18.

Andererseits ist denkbar, dass die Kolben-Zylinder-Einheiten 28 eines jeweiligen Riegelbackens 24 unabhängig von den Kolben-Zylinder-Einheiten 28 der anderen Riegelbacken 24 angesteuert werden. Hierdurch ist denkbar, dass die beiden Teile 12 und 14 koaxial zueinander arretiert werden. Die Längsachse 36 der Aussparung 20 liegt dann koaxial beabstandet neben Längsachse 52 des Verriegelungsabschnitts 18. Dabei können mittels einer Positionsspeicherung die Klemmelemente wiederholgenau auf vorgegebene Positionen verfahren werden.

Wie aus Figur 1 deutlich wird, baut die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung aufgrund der Anordnung der Riegelbacken 24 und der zugehörigen Kolben-Zylinder-Einheiten 28 radial um den Verriegelungsabschnitt 18 sehr flach und

Sämtliche in der Beschreibung, den Figuren und den nachfolgenden Schutzansprüchen beschriebenen und dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Verriegelungseinrichtung (10) für insbesondere Fügehilfen oder einen Kraft-Momenten-Sensor-Einheiten zum Einbau zwischen einem Effektor und einer Handhabungseinheit, mit einem ersten Teil zur Befestigung an der Handhabungseinheit und mit einem zweiten Teil zum Anbringen des Greifers, wobei die beiden Teile (12, 14) derart zusammenhängen, dass sie gegeneinander beweglich und arretierbar sind und wobei eines der Teile (12, 14) wenigstens ein mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit betätigbares Klemmelement (24) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (24) in radialer Richtung verschiebbar gelagert ist und zum Arretieren der beiden Teile (12, 14) in radialer Richtung gegen einen Verriegelungsabschnitt (18) des anderen Teils (14) wirkt.

2. Verriegelungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Teil (12) eine zentrische Aussparung (20) aufweist und dass der Verriegelungsabschnitt (18) des anderen Teils (14) wenigstens abschnittsweise in die Aussparung (20) eingreift.

3. Verriegelungseinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Mantelfläche (26) der Aussparung (20) das Klemmelement (24) radial in zentrischer Richtung verschiebbar angeordnet ist.

4. Verriegelungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (24) in seiner Lage festsetzbar ist.

5. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei, insbesondere um 120° zueinander versetzt angeordnete Klemmelemente (24) vorgesehen sind.

6. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsabschnitt (18) symmetrisch zu seiner Längsachse ausgebildet ist und/oder einen weitgehend kreisrunden, senkrecht zur Längsachse (52) verlaufenden Querschnitt aufweist.

7. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Seiten des Verriegelungsabschnitts (18) und des Klemmelements (24) einander entsprechende Konturen (32, 34) aufweisen.

8. Verriegelungseinrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen im Längsschnitt Keil- bzw. Keilaufnahmekonturen (32, 34) sind.

9. Verriegelungseinrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen (32, 34) im Querschnitt Kreiskonturen bzw. Kreisbogenkonturen sind.

10. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Klemmelement (24) von wenigstens einer, und insbesondere von zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (28) betätigt wird.

11. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Teile (12, 14, 16) einen Mitteldurchgang (50) aufweisen.

12. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung der Klemmelemente mittels Federelementen (46), insbesondere Schraubenfedern, erfolgt.

13. Verriegelungseinrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federelemente einerends an dem die Klemmelemente (24) umfassenden Teil (12) abstützen und andererends gegen die Klemmelemente (24) wirken.

14. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (28) pneumatisch oder hydraulisch betätigt wird.

15. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbohrung (42) der Kolben-Zylinder-Einheit (28) in wenigstens einem der beiden Teile (14, 12) vorgesehen ist.

16. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsabschnitt (18) als Riegelscheibe ausgebildet ist.

17. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (24) als Riegelbacke ausgebildet ist.

18. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Klemmelemente (24) über die zugehörigen Kolben-Zylinder-Einheiten (28) zeitgleich ansteuerbar sind.

19. Verriegelungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Klemmelemente (24) über die zugehörigen Kolben-Zylinder-Einheiten (28) unabhängig voneinander derart ansteuerbar sind, dass eine Arretierung des Verriegelungsabschnitts (18) in einer vorgebbaren, außermittigen Lage erfolgen kann.