DE3706946C2 - Wechselflansch-Einheit für ein Handhabungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wechselflansch-Einheit für ein Handhabungsgerät.

Bei bekannten Wechselflansch-Einheiten werden der Grundteil und der Wech­ selteil durch Halteelemente verbunden, die beispielsweise einen 3-Punkt-Kugeladapter oder Permanent-Elektrohaft- Magnete aufweisen. Ferner sind Einheiten bekannt, bei denen Bajonettverschlüsse oder Bolzenverbindungen vorgese­ hen sind.

Aus der DE 2 14 330 geht beispielsweise eine Greiferwechselvorrichtung hervor, die zwei ineinander schiebbare Teile aufweist und über einen Klemmechanismus verfügt, der aus einer federbeaufschlagten Kombination aus einem Kolben, einem Klemmring und einer mit dem Klemmring in Kontakt stehenden Kugel besteht. Je nach Lage des Klemmrings wird die Kugel gegen die Außenwand des zu fixierenden Einschubteiles gepreßt, so daß dadurch für einen festen Zusammenhalt beider Teile gesorgt wird.

Über eine, an einem Anschlußventil anbringbare Druckluftleitung ist es möglich, die Kolben/Klemmring- Kombination derart zu bewegen, daß die Kugel zwei Stellungen einnehmen kann, in denen das Einschubteil gelöst oder fixiert werden kann.

Die Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß der Mechanismus, der die Kugel fixiert und wieder freigibt, aus zwei paßgenauen Fertigungsteilen besteht, die auf Grund ihrer präzisen Paßgenauigkeit hohe fertigungstechnische Ansprüche und damit hohe Herstellungskosten erfordern.

Ebenso geht aus der EP 139 758 A1 eine Vorrichtung zum Wechseln von Greifereinheiten für Roboter hervor, mit einem Wechselkörper, einem Wechseladapter und einem daran befestigbaren Roboterwerkzeug. Der Wechseladapter ist als ein, an seiner Oberseite offener Zylinder ausgeführt, der zudem einen nach Innen verlaufenden Kragen aufweist. Die Verriegelung zwischen Wechselkörper und dem Wechseladapter vollzieht sich dabei derart, daß der Wechseladapter in das Innere des Wechselkörpers eingeführt wird und dabei eine stiftförmige Verriegelungseinheit umschließt. Die Verriegelungseinheit besteht im Wesentlichen aus einem Kolben, der vertikal bewegbar ist und an seinem unteren Ende eine kegelige Einschnürung aufweist, die je nach vertikaler Lage sogenannte Verriegelungskugeln nach außen gegen die Innenwand des Kragens des Wechseladapters drückt, so daß der Wechseladapter im Wechselkörper fest sitzt. Das Lösen der Einheit erfolgt mit einer entsprechenden Bewegung des Kolbens, so daß sich die Verriegelungskugeln von der Innenwand des Wechselkörpers wieder beabstanden lassen.

Den bekannten Wechselflansch-Einheiten ist der Nachteil gemeinsam, daß sie vergleichsweise groß bauen und in der Herstellung aufwendig und damit teuer sind. Ferner ist ihr Gewicht insbesondere für kleine Industrieroboter zu hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wechsel­ flansch-Einheit für Handhabungsgeräte anzugeben, deren Herstellung kostengünstig ist und die verglichen mit bekannten Einheiten einen nur geringen Platzbedarf hat.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß eine leichte, kleine und kostengünstig herzustellende Wechselflansch- Einheit für Handhabungsgeräte dadurch realisiert werden kann, daß ein formschlüssiger Zapfeneingriff mit einer Kugelverriegelung in Richtung des Zapfeneingriffs kombi­ niert wird. Im Anspruch 1 sind die Merkmale angegeben, mit denen dieser erfindungsgemäße Grundgedanke bei einer einfachen und leichten Wechselflansch-Einheit reali­ siert wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In den Ansprüchen 2 und 3 sind Weiterbildungen angegeben, durch die die Sicherheit der Verbindung des Grundteils und des Wechselteils weiter erhöht bzw. die Herstellung der Einheit weiter vereinfacht wird.

Durch die im Anspruch 4 gekennzeichnete Weiterbildung ist sichergestellt, daß das Zusammensetzen von Grund- und Wechselteil nicht "verdreht" erfolgen kann. Durch die zusätzlichen Führungen wird insbesondere das Zusammensetzen der Einheit durch einen Industrieroboter oder dgl. erleichtert.

Die in der erfindungsgemäßen Wechselflansch-Einheit vorge­ sehenen Halteelemente nehmen nur einen geringen Teil der Fläche der Flansche in Anspruch, so daß es bei der erfin­ dungsgemäßen Einheit ohne weiteres möglich ist, zusätz­ liche Verbindungselemente, beispielsweise Energie-, Sig­ nal-, Pneumatik- und/oder Hydraulikstecker zu integrieren.

Das Lösen der Verbindung der erfindungsgemäßen Wechsel­ flansch-Einheit erfolgt durch Verschieben der Kolbenstange entgegen deren Vorspannung, so daß ein Bereich stärkerer Einschnürung der Kolbenstange in Anlage mit der Kugel kommt, die sich damit soweit nach "hinten" verschieben kann, daß sie außer Eingriff mit dem Zapfen kommt.

Die Kolbenstange kann zum Lösen der Verbindung selbstver­ ständlich von Hand verschoben werden. Ein besonderer Vor­ teil der erfindungsgemäßen Einheit besteht jedoch darin, daß nicht nur das Verbinden der beiden Teile, sondern auch das Lösen der Verbindung selbsttätig erfolgen kann. Eine Weiterbildung der Erfindung, bei der ein selbsttätiges Lösen der Verbindung möglich ist, ist im Anspruch 6 ge­ kennzeichnet. Die im Anspruch 7 gekennzeichnete Weiterbil­ dung erleichtert das Zusammensetzen der beiden Teile.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Wechselflansch-Einheit, und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Einheit bei II-II in Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Einheit weist einen Grund­ teil 1 und einen Wechselteil 2 auf. Der Grundteil 1 kann in nicht näher dargestellter Weise fest mit einem Indus­ trieroboter, einem Handhabungsgerät oder dgl. verbunden werden, während der Wechselteil 2 fest mit einem Greifer, einem Werkzeug oder dgl. verbunden ist.

An der Fläche 2′ des Wechselteils 2, die an der Fläche 1′ des Grundteils anliegt, ist ein Zapfen 3 vorgesehen, der in eine komplementäre Ausnehmung 4 in dem Grundteil eingreift. Der Zapfen 3 hat eine zylindrische Grundform; eine Seite ist jedoch abgeflacht, so daß sich eine ebene seitliche Begrenzungsfläche 3′ des Zapfens ergibt. Hier­ durch wird die Rotationssymmetrie des Systems Zapfen 3/ Ausnehmung 4 aufgehoben, so daß es nicht möglich ist, versehentlich die Teile verdreht zusammenzusetzen.

Ferner ist der Zapfen an seiner Spitze angefast. Durch diese Anfasung 3′′ wird das Einführen des Zapfens 3 in die Ausnehmung 4 erleichtert.

Parallel zu der der Begrenzungsfläche 3′ des Zapfens ent­ sprechenden Fläche 4′ der Ausnehmung 4 ist in den Grund­ teil 1 eine Verriegelungseinheit 5 eingesetzt, die im folgenden näher beschrieben werden wird.

Die Verriegelungseinheit 5 weist eine Sackloch-Bohrung 6 auf, deren Achse parallel zu der Begrenzungsfläche 4′ verläuft. In die Bohrung 6 ist ein Zylinder 7 eingesetzt, den eine Feder 8 in Richtung des Pfeils 8′ vorspannt. Der Zylinder 7 weist eine kegelförmige Einschnürung 7′ auf, die in einen Bereich mit kreisförmiger Kontur übergeht. Im Bereich der Einschnürung 7′ ist eine weitere Bohrung 9 vorgesehen, die zwischen der Fläche 4′ und der Bohrung 6 verläuft. In die Bohrung 9 ist eine Kugel 10 eingesetzt, die an der kegelförmigen Einschnürung 7′ anliegt. Der Durchmesser der Bohrung ist so bemessen, daß sie in der Grundstellung der Kolbenstange über die Fläche 4′ "vor­ steht" und in eine Ausnehmung 3′ in dem Zapfen 3 ein­ greift. Bei einer Verschiebung der Kolbenstange entgegen der Vorspannungskraft der Feder 8 zum Lösen der Verbindung der beiden Teile kann jedoch die Kugel hinter die Kontur der Fläche 4′ zurücktreten, so daß der Zapfen aus der Boh­ rung gezogen werden kann. In diesem Falle liegt dann die Kugel an der Kolbenstange in dem Bereich mit kreisförmiger Kontur an.

Ferner weisen die beiden Teile 1 bzw. 2 Stecker bzw. Ge­ genstecker 11 für elektrische Leitungsverbindungen, Pneu­ matikanschlüsse 12 sowie Zapfen 13 auf, die für eine wei­ tere Führung sorgen. Da die Verbindungselemente nur einen geringen Teil der Anlagefläche beanspruchen, steht durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Verriegelungseinheit ein großer Teil der Flanschfläche für die "Durchführung" von elektrischen Anschlüssen, Pneumatikanschlüssen oder dgl. zur Verfügung.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens beschrieben worden, innerhalb dessen selbstverständlich die verschiedensten Modifikationen möglich sind.

In jedem Falle erhält man jedoch eine einfache und kosten­ günstig herzustellende Verriegelungs- bzw. Wechselflansch­ einheit, die große Abscherkräfte aufnehmen kann und damit eine große Tragkraft hat.

Claims (7)

1. Wechselflansch-Einheit für ein Handhabungsgerät, mit folgenden Merkmalen:

• - ein Grundteil (1) ist fest an dem Handhabungsgerät an­ bringbar
• - ein Wechselteil (2) ist fest mit einem einzuwechselnden Werkzeug, wie einem Greifer oder dgl. verbindbar,
• - ein Teil weist einen Zapfen (3) auf, der an einer Seite abgeflacht ist, so daß sich eine ebene seitliche Begren­ zungsfläche (3′) ergibt,
• - das andere Teil weist eine komplementäre Ausnehmung (4) mit der Begrenzungsfläche der Zapfen entsprechenden Fläche (4′) auf, in die der Zapfen einsetzbar ist, und
• - eine Bohrung (6) auf, die parallel zur Fläche (4′) und senkrecht zur Einsetzrichtung des Zapfens (3) verläuft,
• - in die Bohrung (6) ist ein Zylinder (7) mit einer kegel­ förmigen Einschnürung (7′) eingesetzt, der vorgespannt ist,
• - eine weitere Bohrung (9) verbindet die Ausnehmung (4) mit der Bohrung (6),
• - in die weitere Bohrung (9) ist eine Kugel (10) einge­ setzt, die in Verriegelungsstellung vom Zylinder in eine Ausnehmung (31) des Zapfens (3) gedrückt wird.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Einschnürung (7′) in einen Teil mit kreisförmiger Kontur übergeht, dessen Abmessungen so bemessen sind, daß bei Anlage der Kugel (10) an diesem Teil diese nicht über die Be­ grenzungsfläche (4′) der Ausnehmung (4) vorragt.

3. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der weiteren Bohrung (9) im Bereich der Ausnehmung (4) kleiner als der der Kugel (10) ist.

4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Zapfen zur Führung und Verdrehsicherung vorgesehen sind.

5. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Grundteil und dem Wechselteil Stecker und Gegenstecker für Druckluft, Gasleitungen und/oder elektrische Verbindungen vorgesehen sind.

6. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Verbindung zwischen Grundteil und Wechselteil der Zylinder (7) von Hand, pneumatisch oder hydraulisch bewegbar ist.

7. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen an seinem vorderen Ende angefast ist.