DE3713056A1

DE3713056A1 - Vorrichtung fuer einen auswechselbaren werkzeugtraeger, insbesondere fuer roboter

Info

Publication number: DE3713056A1
Application number: DE19873713056
Authority: DE
Inventors: Joseph G Alvite
Original assignee: MECANOTRON CORP
Current assignee: MECANOTRON CORP
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1987-10-22
Also published as: GB2189769B; GB8709117D0; GB2189769A; CA1270501A; US4784421A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen auswech selbaren Werkzeugträger, insbesondere für Roboter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, 12, 17, 25 und 28.

ln den letzten Jahren sind beschleunigte technologische Fortschritte bei der automatischen Herstellung festzustellen. Darunter fallen Verbesserungen bezüglich schneller Wechsel- Werkzeug-Systeme für Roboter, welche Robotern eine größere Kosteneffizienz verleihen, weil ihre Flexibilität und Viel seitigkeit verbessert wird, und weil die "Standzeiten" ver ringert werden, in denen die Roboter während eines Wechsels oder einer Inspektion ihrer Werkzeuge nicht in Betrieb ge setzt werden können.

Zum Beispiel zeigt die US-PS 45 51 903 (von Bisiach), er teilt am 12.11.1985 eine Kopplungsvorrichtung mit einem Hohlzylinder 16, einen Zentralkörper 19 und einer Zahn scheibe 40, die auf einen Werkzeughalterkopf 10 am Ende des Roboterarmes montiert sind. Der Arm wird bewegt, um die Kopplungsvorrichtung zu einer Werkzeugverbindungs platte zu führen, die durch ein Magazin 90 gehalten wird. Ein Gestell 50 ist auf dem Magazin aufgebaut, welches sich vertikal bewegt, um das Zahnrad 40 in eine Verschlußlage zu drehen. Hierdurch wird das Werkzeug am Kopf 10 ge sichert und gibt die Verbindungsplatte des Magazines frei.

Der in derUS-PS 45 25 918 (Puritz), erteilt am 02.07.1985, ge zeigte Werkzeughalter zeigt eine Hülse 3 und eine Kompo nente 25 mit einem konischen Schaft 26, der in eine koni sche Bohrung 2 in der Hülse paßt. Der Schaft weist eine Verschlußnut 29 auf, und zwar mit einem in die Hülse einge bauten Verschlußbolzen 12, der sich in die Verschlußnut erstreckt, um den Schaft zu sichern. Zentrierstifte 4 sind mit der Hülse und der Komponente ausgerichtet.

Eine weitere Werkzeugwechselvorrichtung ist aus der US-PS 40 46 263 (Cwycychyn et al), erteilt am 06.09.1977, bekannt geworden. Eine Trägeranordnung 28, die auf einem Manipu latorarm 20 montiert ist, weist einen pyramidenförmigen Vor sprung 38 auf, der sich in eine Öffnung 42 in einer Platte 44 erstreckt, die mit dem Werkzeug verbunden ist.

Ein Backen- oder Klemmglied 36 auf der Trägeranordnung gleitet in eine Öffnung im Vorsprung 38 nach unten, um die Platte am Arm zu sichern.

Obwohl diese und andere Werkzeugwechselsysteme häufig befriedigend arbeiten, so erfüllen sie doch nicht entspre chende Voraussetzungen dann, wenn bei einem System ein schneller Wechsel von Werkzeugen ermöglicht, hohen Bela stungen widerstanden und Werkzeuge vor dem Herunterfallen vom Roboter im Falle eines Leistungsausfalles geschützt werden sollen. Das Herabfallen eines Werkzeuges von einem Roboterarm kann als trivial betrachtet werden, sofern nicht die Kosten für die Reparatur und die Wiederanbringung eines derartigen Werkzeuges betrachtet werden. Eine weitere Beeinträchtigung besteht in dem Schaden, der an dem Robo terarm, den Werkzeugen oder den durch die Werkzeuge zu bearbeitenden Werkstücken auftreten kann, wenn der Robo terarm oder das Werkzeug ein Werkstück an einem ande ren als den gewünschten Punkt berührt, beispielsweise wäh rend einer Abschlußarbeit ("finishing") an einem Werkstück oder während des Eindrehens eines Loches in ein Werkstück.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugträgern bzw. Tragwerkzeugen, insbesondere bezüglich eines Roboterarmes zu schaffen, die den schnellen Wechsel von Werkzeugen er laubt.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Tragen und Anbringen eines Werkzeuges an einem Ro boterarm zu schaffen, mittels derer schwere Nutzlasten ge handhabt und das Werkzeug fest auch in dem Augenblick gehalten werden kann, wenn eine Unterbrechung der Lei stungsversorgung des Roboterarmes auftritt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt zudem eine leichte Abweichung des Roboterarmes von der Ideallage, verhindert allerdings den Betrieb des Werkzeuges, wenn die Abweichung von einer idealen Armlage zu groß wird.

Um diese und andere Vorteile zu erzielen, ist die erfindungs gemäße Vorrichtung zum Auswechseln von Trägerwerkzeugen vor allem an einem Roboterarm vorgesehen. Die Vorrichtung umfaßt ein Zentralstück und eine Einrichtung zur Montage einer Zentralstückbasis an einem Arm, wobei sich das Zen tralstück vom Arm in longitudinaler Richtung nach außen erstreckt. Die Vorrichtung weist erste und zweite Klemmbau teile und eine Montageeinrichtung für die Klemmbauteile an gegenüberliegenden Seiten des Zentralstückes für eine Querbewegung auf dem Zentralstück zwischen einer geschlos senen Lage, bei der die Klemmbauteile relativ nah zuein ander sind,und eine offene Lage auf, bei der die Klemm bauteile relativ entfernt zueinander liegen. Zumindest ein erstes Führungsbauteil ist an dem ersten Klemmbauteil ange bracht und erstreckt sich in Querrichtung auf das zweite Klemmbauteil. Die Vorrichtung weist ein Werkzeugträgerbau teil mit einer Aufnahmeeinrichtung für ein Führungsglied auf, welches dem ersten Führungsglied zugeordnet ist. Das Werkzeugträgerbauteil ist wahlweise zwischen dem ersten und zweiten Klemmbauteil positionierbar,wobei jede Aufnahme einrichtung mit ihrem zugeordneten Führungsbauteil ausge richtet wird.

Dann kann jedes Führungsbauteil mit einer zugeordneten Aufnahmeeinrichtung in Verschlußrichtung zusammenwirken, wenn die Klemmbacken in geschlossene Position bewegt wer den, wodurch das Werkzeugträgerbauteil zwischen den Klemm bauteilen als ganzes gesichert ist.

Vorzugsweise haben sowohl die Klemm-, als auch die Werk zeugträgerbauteile hierin ausgebildete Leitungsabschnitte. Zwischen dem Klemmbauteil mit dem Werkzeugträgerbauteil integriert gesichert, werden die verschiedenen Leitungsab schnitte kombiniert, um Fluid-Kanäle und elektrische Lei tungswege durch die Klemm- und Werkzeugträgerbauteile zu bilden.

Das Zentralstück und die quer bewegenden Klemmbauteile verriegeln sich in Querrichtung mit dem Werkzeugträgerbau teil. Zudem muß das Werkzeug, wenn es zwischen den Klemm backen gehalten wird, longitudinal bewegt werden, um von den Klemmbacken zurückgezogen zu werden. Sollte eine Un terbrechung der Leistungsversorgung bezüglich des Zentral stückes oder der Klemmbacken auftreten, so wird folglich das Werkzeug gegen Längsbewegung formschlüssig bzw. fest gehalten, selbst wenn die Klemmbacken sich quer auf ihre geöffnete Position verschieben würden. Unter allen Bedin gungen können die Querklemmbauteile wesentlich größeren Belastungen standhalten. Ferner können mehrere Werkzeug trägerbauteile vorgesehen sein, wobei jedes mit Werkzeugen einer gewünschten Anzahl verbunden sein kann, um einen schnellen Wechsel von Werkzeugen an einem gegebenen Robo terarm durchzuführen.

Ein anderer Aspekt der Erfindung liegt in dem Futtergehäuse für die auswechsel- und einbaubaren Rotationswerkzeuge begründet. Das Klemmbackengehäuse weist einen näherliegenden inneren Gehäuseabschnitt, einen näheren an dem inneren Abschnitt befestigten äußeren Gehäuseabschnitt und einen mit dem inneren und äußeren Gehäuseabschnitt gleitbar zusammen wirkenden entfernt liegenden Gehäuseabschnitt auf. Die inne ren und äußeren Abschnitte bilden zusammen eine longitu dinale zentrale Futteröffnung. Der innere Abschnitt, der äu ßere Abschnitt und der entfernte Abschnitt bilden zusammen eine Gehäusebetätigungskammer, die die Futteröffnung umgibt und konzentrisch dazu liegt. Ein im wesentlichen zylindri sches Futter ist in der Klemmbackenöffnung angeordnet und weist mehrere Werkzeuggreifbauteile auf, die an einem nach außen erweiterten entfernt liegenden Ende angeordnet sind. Die Werkzeuggreifbauteile sind zwischen einer offenen oder Werkzeugaufnahmeposition und einer geschlossenen oder Werkzeughalteposition bewegbar. Lagereinrichtungen sind zwi schen dem Futter und dem Innenabschnitt und ebenso zwi schem dem Futter und dem entfernten Abschnitt angeordnet, um eine Drehung des Futters in dem Gehäuse zu erlauben.

Ein Kolben überbrückt am naheliegenden Ende des entfernte ren Gehäuseabschnittes einen Querabstand über die Gehäuse betätigungskammer zwischen dem inneren und äußeren Ge häuseabschnitt. Erste und zweite Fluidleitungen sind durch das Gehäuse zu der Kammer an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens verlaufend gebildet, wobei durch das Einleiten von Fluid über die erste Leitung die Betätigungskammer den entfernten Gehäuseabschnitt in Longitudinalrichtung von dem inneren und äußeren Gehäuseabschnitt nach vorne aus zufahren sucht, wodurch der entfernte Abschnitt des ent fernten Bereiches mit den Greifbauteilen in Eingriff gebracht wird und sie in die geschlossene Lage bewegt. Folglich wird durch die Einleitung von Fluid über die zweite Leitung in die Betätigungskammer der entfernte Gehäuseabschnitt von dem entfernten Endabschnitt in entgegengesetzter Richtung zurückgezogen, wodurch somit die Greifbauteile in ihre offene Lage zurückgeführt werden.

Mehrere longitudinale Fluidkanäle können in dem äußeren und entfernten Abschnitt ausgebildet sein, um Fluid, wie beispielsweise unter Druck stehende Luft oder Schmiermittel öl durch das Gehäuse zu einem in dem Futter eingelegten und gehaltenen Werkzeug zuzuführen. Ferner kann ein oder können mehrere Sensoren in dem entfernten Ende des entfern teren Gehäuseabschnittes eingebettet sein.

Rotationswerkzeuge, beispielsweise Bohrer, können schnell gewechselt werden, indem die geschilderte Klemmbackenträger vorrichtung verwandt wird. Die einzige Ringkammer zum Öffnen und Schließen der Klemmbacken ist einfacher und betriebssicherer als mehrere Zylinder, wodurch zudem das Problem eines Fluidungleichgewichtes zwischen den mehre ren Betätigungszylindern vermieden wird.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Überlastschutzgelenk für die Roboteranwendung. Das Gelenk weist ergänzende erste und zweite Gelenksegmente auf. Eine Verbindungseinrichtung verbindet die Segmente miteinander, wobei eine Vorspanneinrichtung die Segmente voneinander weg drückt, wenn diese miteinander verbunden sind, um eine aufeinander abgestimmte Stellung einzunehmen.

Die Verbindungseinrichtungen erlauben eine begrenzte Ver schiebung der Segmente zueinander, und zwar entgegen der ausgewählten Stellung gegen die Kraft einer Vorspannein richtung. Eine Sensoreinrichtung ist vorgesehen, um eine Verstellung der Segmente über einen vorbestimmten Wert hinaus zu begrenzen.

Die Sensoreinrichtungen bestehen vorzugsweise aus einem optischen Sensor und einer damit ausgerichteten und mit einer der Segmente verbundenen Lichtquelle. Ein mit dem anderen der beiden Segmente verbundenes Lageanzeigeglied hat eine hierin gebildete Öffnung, die mit dem Sensor und der Lichtquelle ausgerichtet ist. Die Öffnung ist von einer bestimmten Größe, damit das Licht von der Quelle zu dem optischen Sensor fallen kann, wenn die Segmente mit einem Wert unterhalb eines vorbestimmten Betrages verstellt sind.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein elastisches Robotergelenk. Das Gelenk weist erste und zweite Gelenkplatten auf, die üblicherweise parallel zuein ander ausgerichtet und im Abstand voneinander angeordnet und im allgemeinen auf einer Längsachse zentriert sind. Die Gelenkvorspannungeinrichtung ist zwischen den Platten vorgesehen, um diese in Längsrichtung voneinander weg zudrücken. Erste und zweite, im wesentlichen sphärische Vertiefungen sind in den Außenflächen der ersten bzw. zwei ten Platte gebildet, die zudem im wesentlichen auf der Längs achse zentriert sind. Eine erste Befestigungseinrichtung hält die Platten auf einem bestimmten üblichen Abstand voneinander, und zwar entgegen der Kraft der Vorspannein richtung.

Die Befestigungseinrichtung umfaßt einen Schaft, der sich durch die erste und zweite in der ersten bzw. zweiten Platte befindlichen überdimensionierten Zentralöffnung erstreckt. Die Befestigungseinrichtung weist ferner ein erstes Platten haltebauteil auf, welches an einem Ende des Schaftes be festigt und mit einer konvexen Fläche versehen ist, die so angeordnet ist, daß ein gleitender Oberflächeneingriff mit einer der Vertiefungen ermöglicht wird. Ein zweites Platte haltebauteil ist am anderen Ende des Schaftes befestigt und weist eine konvexe Oberfläche auf, die so angeordnet ist, daß ein gleitender Flächeneingriff mit der anderen Vertiefung stattfindet.

Die Vorspanneinrichtung weist vorzugsweise eine elastisch deformierbare Röhre auf, die im wesentlichen auf der Längs achse zentriert ist. Ferner ist eine Schraubenfeder vorge sehen, die den Abstand zwischen den Platten überbrückt und die konzentrisch zu der Röhre ausgerichtet und in ihr eingebetet ist.

Ferner liegt ein weiterer Aspekt der Erfindung in der fluidgesteuerten Expansionsvorrichtung. Die Vorrichtung be steht aus einem Verlängerungsgehäuse, welches eine zylin drische Verlängerungskammer bildet und umschließt. Eine erste Platte ist in der Verlängerungskammer so angeordnet, daß eine wechselweise longitudinale Verstellung zwischen einer vorderen und einer eingefahrenen Position möglich ist. Eine zweite Platte ist im wesentlichen mit der ersten Platte ausgerichtet und an der Außenseite des Verlängerungs gehäuses angeordnet.

Mehrere Stangen, von denen jede mit einem Ende an der ersten Platte in der Nähe deren Peripherie montiert und ge halten ist und deren anderes Ende an der zweiten Platte in der Nähe deren Peripherie montiert ist, erstreckt sind in Longitudinalrichtung zwischen den Platten. Jede Stange er streckt sich bis zu einer zugeordneten in der Querwand des Verlängerungsgehäuses gebildeten Stangenöffnung. Erste und zweite Verlängerungs-Fluidleitungen sind durch das Verlängerungsgehäuse und in die Verlängerungskammer ver laufend und an gegenüberliegenden Seiten der ersten Platte gebildet.

Das elastische Gelenk und das Überlastschutzgelenk können in Kombination mit einem System zum Einbau eines besonde ren Werkzeuges verwandt werden, wodurch eine gewünschte Winkel- und Lagetoleranz zur Durchführung wiederholender Aufgaben, wie beispielsweise das Eindrehen von Bohrungen oder die Endoberflächenbehandlung, eingenommen werden kann. Sollte zur gleichen Zeite eine erforderliche Abweichung von der normalen Ausrichtung oder Lage zu groß werden, dann wird das Überlastschutzgelenk verhindert, daß das Werkzeug zu der beabsichtigten Funktion verwandt und ein gesetzt wird, wodurch die Bedienungsperson gewarnt wird, daß die Abweichung von der Toleranz zu groß geworden ist.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung wer den nachfolgend anhand einer detailierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Darin zei gen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrich tung zur Befestigung eines Werkzeuges an einem Roboterarm entsprechend der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitendarstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise Draufsicht auf die Vorrichtung;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung in Vertikalrichtung längs der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine vertikale Darstellung der im Eingriff stehenden Verbindungsteile, wie sie in der Vorrichtung benutzt werden;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Futter gehäuses der Vorrichtung mit einem teilweise weggelassenen Abschnitt des Gehäuses zur Ver deutlichung der Konstruktionsdetails;

Fig. 7 eine Frontdarstellung eines in dem Futterge häuse gehaltenen Futters;

Fig. 8 eine Querschnittdarstellung längs der Linie 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 eine Seitenvertikaldarstellung eines Überlast schutzgelenkes der Vorrichtung;

Fig. 10 eine Schnittdarstellung längs der Linie 10-10 in Figur 9;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung längs der Linie 11-11 in Fig. 10;

Fig. 12 eine Schnittdarstellung längs der Linie 12-12 in Fig. 11;

Fig. 13 eine Seitenvertikalschnittdarstellung einer Verlängerungsvorrichtung der vorliegenden Vorrichtung;

Fig. 14 eine Schnittdarstellung längs der Linie 14 14 in Fig. 13; und

Fig. 15 eine Seitenvertikalschnittdarstellung eines nachgiebigen Gelenkes der Vorrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein System zur Befestigung eines Werkzeuges an einem Roboterarm gezeigt. Die Haupt komponenten dieses Systems bestehen aus einer Klemman ordnung 10, einem Werkzeugträgerbauteil 18, der mit der Klemmanordnung in Eingriff steht, einem Verlängerungsge häuse 20, welches mit dem Werkzeugträgerbauteil verbunden ist, einem mit dem Verlängerungsgehäuse verbundenen Motor gehäuse 22, und einem mit dem Motorgehäuse verbundenen Futter- bzw. Klemmbackengehäuse 24. Das Werkzeugträgerbau teil, das Verlängerungsgehäuse, das Motorgehäuse und das Futtergehäuse sind vorzugsweise auf einer Längsachse zen triert, welche der Rotationsachse eines Werkzeuges, wie beispielsweise eines Bohrers entspricht, die sich von dem Futtergehäuse 24 aus erstreckt.

Das Verlängerungsgehäuse 20 gewährt jedoch bezüglich des Motorgehäuses 22 und des Futtergehäuses 24 in einem begrenz ten Winkel eine lineare Abweichung von der Längsachse, wie dies später erläutert wird. Ein flexibler Balg 28 um schließt das Verlängerungsgehäuse. Der Bohrer 26 kann leicht durch jedes andere Drehwerkzeug ersetzt werden.

Darüber hinaus kann ein Greifwerkzeug oder dergleichen direkt an dem Verlängerungsgehäuse 20 anstelle des Futter gehäuses und des Motorgehäuses angebaut werden, um dem Werkzeugbefestigungssystem eine maximale Flexibilität zu verleihen.

Die Klemmanordnung 16 weist ein Zentralstück 30 mit einer körpernahen oder Rückplatte 32 auf, die an einer Endplatte des Roboterarmes befestigt ist, wie dies strichliert mit dem Bezugszeichen 34 gekennzeichnet ist. Mehrere in der Rück platte 32 gebildete Öffnungen 36 erlauben deren Befestigung an der Endplatte 34 mittels Bolzen. Das Zentralstück weist ferner einen ersten und zweiten Seitenflansch 38 und 40 auf. Eine Zentralführungs-Stiftöffnung 42 ist in jedem Flansch vor gesehen. Ein erster und zweiter Klemmfluidkanal ist nur in dem ersten Seitenflansch 38 vorgesehen, wie dies mit den Bezugsziffern 44 und 46 gezeigt ist.

An dem Zentralstück 30 sind gegenüberliegend obere und untere Klemmbauteile 48 und 50 montiert, die beide in Bezug auf das Zentralstück 30 quer oder auf und ab gleiten, wie in Fig. 1 dargestellt. In dem oberen Klemmbauteil 48 sind mehrere erste Fließleitungsabschnitte 52 und ein oberer Sensor 54 vorgesehen. Ein Paar obere Führungsstifte, einer von diesen ist mit 56 gezeigt, erstreckt sich von dem Klemm bauteil 48 nach unten.

Ein entsprechendes Paar von unteren Führungsstiften, von denen einer mit 58 bezeichnet ist, erstreckt sich von dem unteren Klemmbauteil 50 nach oben. Führungsstifte 56 und 58 sind in Axialrichtung zueinander und zu der Zentralöff nung 42 ausgerichtet.

Die Zentralöffnung ist wenig größer als die Durchmesser der Führungsstifte, so daß, wenn die Klemmvorrichtung 16 geschlossen wird, die Öffnung 42 die freien Ende der Füh rungsstifte 56 und 58 aufnimmt. Der gegenüberliegende Satz von Führungsstiften und deren zugeordnete Zentralöffnung ist nicht gezeigt, die jedoch im wesentlichen identisch auf gebaut sind.

Ein unterer Sensor 60 ist in dem unteren Klemmbauteil vor gesehen und arbeitet mit dem oberen Sensor 54 zusammen, um eine geeignete Anzeige dann zu erzielen, wenn die Klemm anordnung 16 geschlossen ist. Ferner sind in dem unteren Klemmbauteile mehrere elektrische Kupplungskontakte 62 und eine Sensorbank 64 mit fünf separaten Sensoren vorgesehen. Die getrennten Sensoren in der Sensorbank 64 können das Werkzeugträgerbauteil 18 indizieren, um so jedes der vielen Werkzeugträgerbauteile einzeln zu identifizieren.

Das Werkzeugträgerbauteil 18 eignet sich für ein vollstän diges, ein Ganzes bildendes und ineinandergreifendes Zusam menwirken mit der Klemmanordnung 16, wenn diese geschlos sen ist. Zu diesem Zweck ist das Trägerbauteil 18 mit vier nach rückwärts sich erstreckenden Beinen versehen, von denen zwei zu sehen sind, die mit den Bezugszeichen 66 und 68 versehen sind. Erste und zweite Führungsstiftöffnungen 70 und 72 sind in den Beinen 66 und 68 jeweils gebildet, wo bei zwei zusätzliche Führungsöffnungen in den beiden zu sätzlichen Beinen eingebracht sind. Auf der oberen Fläche des Werkzeugträgerbauteiles erstrecken sich mehrere stecker förmige Fluid-Anschlußteile 74 nach oben, von denen jedes in ein entsprechendes büchsenförmiges Fluid-Anschlußteil in einem der Fließleitungsabschnitte 52 einsteckbar ist.

Mehrere steckerförmige Kontakte 76 (Fig. 2) erstrecken sich von der Unterfläche des Trägerbauteiles nach unten, um mit den büchsenförmigen elektrischen Kontakten im unteren Klemm bauteil 50 zusammenzuwirken.

Die unterbrochenen strichlierten Linien in Fig. 3 geben die Lage des ersten und zweiten vertikalen oder quer ausfahrbaren Klemmbetätigungszylinder 78 und 80 an, die in dem Zentral stück 30 gebildet sind. Die Funktion dieser Zylinder ergibt sich verständlicher in Verbindung mit Fig. 4, die den er sten Zylinder 78 zeigt, wobei der zweite Zylinder 80 im we sentlichen identisch ist. In dem Zylinder 70 sind gegenüber liegend und gegensinnig wirkend ein oberer und unterer Klemmkolben 82 und 84 eingebaut. Am oberen Kolben 82 ist eine obere Klemmkolbenstange 80 montiert, die in einer obe ren Stangenhalterung 80 gleitend gehalten und die an dem oberen Klemmbauteil 48 mittels einer oberen Stangenbefesti gung 90 angebracht ist. Ähnlich ist eine untere Klemmkolben stange 92 am unteren Kolben 84 befestigt und gleitet bezüg lich einer unteren Stangenhalterung 94 und ist an dem unteren Klemmbauteil mittels einer unteren Stangenbefestigung 96 angebracht.Folglich wird die Klemmanordnung 16 dann ge schlossen und geöffnet, wenn die Kolben 82 und 84 aufeinan der zu bzw. voneinander weg bewegt werden.

Die Klemmkolbenbewegung wird durch Einlaufenlassen eines Fluids (beispielsweise eines gasförmigen oder flüssigen Fluids) gesteuert, beispielsweise durch hydraulische Flüssigkeit, ent weder durch den ersten Fließkanal 44 oder den zweiten Fließ kanal 46. Der erste Fließkanal 44 ist direkt zum Mittelab schnitt des ersten Zylinders 78, zwischen den Kolben 82 und 84 geöffnet.

Das in den ersten Zylinder durch den ersten Kanal 44 ein strömende Fluid kann auch in den zweiten Zylinder 80 über einen Flüssigkeitsweg 98 durch die Wand zwischen den be nachbarten Zylindern strömen.

Dadurch wird durch die Einleitung von Fluid in die Klemm betätigungszylinder durch den ersten Fließkanal 44 die oberen und unteren Klemmkolben 82 und 84 das entsprechende Paar Kolben im Zylinder 80 voneinander weggedrückt, um die Klemmvorrichtung zu öffnen. Versuche haben gezeigt, daß das Einlaufenlassen von Fluid in den zweiten Zylinder 80 über den ersten Zylinder 78 eher zu einer Simultanbewegung aller vier Klemmkolben führt, als wenn jeweils einzeln ein Zuflußkanal vorgesehen wäre. Dies folgt aus deren Tendenz, einer Bewegung so lange zu widerstehen, bis ein entsprechen des Niveau eines Flüssigkeitsdruckes erreicht wird. Das Fluid strömt in den zweiten Zylinder und füllt den Raum zwischen seinem zugeordneten Kolben, lange bevor solch ein Druck niveau erreicht wird.

Das Fluid zum Schließen der Klemmeinrichtung 16 wird den Kammern über den zweiten Fließkanal 46 zugeführt, der sich horizontal in dem Zentralstück 30 bis zu einem Punkt er streckt, der sich ungefähr in der Mitte zwischen den Zylin dern 78 und 80 befindet. Von diesem Punkt fließt das Fluid über einen oberen Durchfluß 180 und einen unteren Durchfluß 102, von denen das Fluid in beide Zylinder an ihren oberen und unteren Endabschnitten jeweils fließen kann. Sperrfe dern 101 und 103 halten die Klemmanordnung in Abwesenheit des Flüssigkeitsdruckes geschlossen.

Fig. 4 verdeutlicht auch das integrale, ein Ganzes bildende Ineinandergreifen und Verriegeln zwischen dem Werkzeugträ gerbauteil 18 und der Klemmanordnung 16, wenn diese ge schlossen ist. Die flache obere Fläche des Werkzeugträgerbau teiles liegt bündig an der unteren, nach innen gerichteten Fläche des oberen Klemmbauteiles 48, während die untere Flä che des Bauteilträgers ähnlich mit der nach oben weisenden Fläche des unteren Klemmgliedes 58 zusammenwirkt. Ebenso ist die Kopplung des einen der ersten Fließleitungsabschnitte 52 in dem unteren Klemmbauteil mit einem der mehreren zweiten Fließleitungsabschnitte 104, die in dem Werkzeugträ gerbauteil 18 gebildet sind,gezeigt,um eine einzige Fließleitung zu bilden. Wahlweise bilden ein erster elektrischer Leitungsab schnitt 106, der in dem unteren Klemmbauteil gebildet ist, und ein zweiter elektrischer Leitungsabschnitt 108 in dem Werkzeughalter einen einzigen elektrischen Kanal mit mehreren Leitungswegen.

Drei elektrische Leitungen sind gezeigt, von denen jede einen Steckkontakt 76 aufweist, der von dem Werkzeugträger bauteil vorsteht und mit einem büchsenförmigen Kontakt 62 zusammenwirkt, der in dem unteren Klemmbauteil eingebaut ist. Vorzugsweise befinden sich die Kontakte 62 in einer Kon taktbank oder Reihe, welche im Hinblick auf das Klemmbau teil 50 leicht schwimmend ausgebildet ist, um den Kontakten 62 und 76 eine Selbstausrichtung zu ermöglichen, wenn die Klemmanordnung geschlossen wird. Es ist ersichtlich, daß jedes geeignete Bauteil und jede Anordnung der elektrischen Kontakte an der Schnittstelle zwischen dem Trägerbauteil des unteren Klemmbauteiles ausgewählt werden kann. Nicht gezeigte Flüssigkeitsverbindungen und elektrische Kontakte werden an dem entfernten Ende des Werkzeugträgerbauteiles 18 entsprechend eines bestimmten Werkzeuges hinzugefügt.

Jede der Flüssigkeitsverbindungen bzw. -kontakte weist einen (männlichen) steckbaren Kontakt 74 und einen entsprechenden (weiblichen) büchsenförmigen Flüssigkeitskontakt 110 auf, der aus einer Ausnehmung in dem oberen Klemmbauteil 48 besteht. Flüssigkeitsverbindungen 74 und 110 sind mit Ven tilen versehen, um einen Flüssigkeitsfluß nur zu ermöglichen, wenn die Klemmanordnung 16 geschlossen ist.

Fig. 5 zeigt einen Kontakt 74 und 110, die im Abstand von einander angeordnet sind, so daß die Ventile geschlossen sind. Der büchsenförmige Kontakt 110 weist einen hierdurch ver laufenden zylindrischen Durchfluß 112 auf, wobei ein quer zum Durchfluß vorstehender Rand bzw. eine Schulter 114 quer in den Durchfluß ragt. In einer Öffnung in der Schulter 114 ist ein geriffelter bzw. eingekehlter Stössel 116 mit einem Ventilkopf 118 gleitbar gelagert. Eine zwischen der Schulter 114 und einer Platte 122 am unteren Ende des Stössels unter Druck stehende Schraubenfeder 120 sucht den Kopf 118 gegen den Rand bzw. die Schulter 114 zu halten, wobei der Durchfluß von Fluid durch den Kontakt 110 unterbunden wird.

Der Steckkontakt 74 weist einen hierdurch verlaufenden inne ren Durchfluß 124 auf, und zwar mit einem vergrößerten Ab schnitt zwischen den oberen und unteren Wänden 126 und 128. Ein geriffelter bzw. eingekehlter Stössel 130 erstreckt sich durch eine Öffnung in der oberen Wand 126 nach oben. An dem Stössel 130 ist ein Ventilkopf 132 angebracht, der gegen die obere Wand über eine unter Druck stehende Schrauben feder 134 zwischen dem Kopf und der unteren Wand 128 ge preßt wird.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, stehen, wenn die Klemmein richtung 16 geschlossen wird, die Flüssigkeitskontakte 74 und 110 im Eingriff, wobei die Stössel 116 und 130 unter einem gegenseitigen Kontakt gehalten werden. Die Stössel be wegen dann die Ventilköpfe 118 und 132 außer Eingriff mit der Schulter 114 bzw. der Wand 128, und zwar entgegen der Kraft ihrer zugeordneten Schraubenfedern, um dem Fluid ein Durchströmen durch die Leitungsabschnitte 52 und 104 gebil dete Leitung zu erlauben. Wenn die Klemmeinrichtung geöff net wird, kehrt jeder Ventilkopf in seine geschlossene Posi tion entsprechend seiner zugeordneten Feder zurück, so daß dadurch der Flüssigkeitsstrom schnell unterbrochen wird.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, weist das Futter- bzw. Klemmbackengehäuse 24 einen körpernahen bzw. benachbarten äußeren Gehäuseabschnitt 136, einen benachbarten und mit dem äußeren Abschnitt 136 integralen,inneren Gehäuseabschnitt 138, und einen weiter außen entfernt liegenden Gehäuseabschnitt 140 auf, der in Längsrichtung gleitend auf den Gehäuseabschnit ten 136 und 138 angeordnet ist. Die inneren Wandflächen des inneren Gehäuseabschnittes 138 und des entfernter liegen den Gehäuseabschnittes 140 ergeben zusammen eine Futter öffnung, in welcher eine Klemmbackenanordnung mit Klemm backen bzw. einem Futter 142 und mit einem Futterschaft 144 angeordnet ist. Das Gehäuse weist ferner eine entferntere Platte 145 auf, die an dem Gehäuseabschnitt 140 befestigt ist. Ein erstes Lager 146 zwischen dem Futter bzw. den Klemmbacken und dem Gehäuseabschnitt 140 und ein zweites Lager 148 zwischen dem Gehäuseabschnitt 138 und dem Futter schaft 144 ermöglichen, daß die Klemmbackenanordnung gegenüber dem Gehäuse rotieren kann.

Die Gehäuseabschnitte 136, 138 und 140 wirken ferner da hingehend zusammen, um eine (aus- und einfahrbare) Betät gungskammer 150 für das Ringfuttergehäuse zu bilden, die die Futteröffnung umgibt und konzentrisch dazu ausgerichtet ist.

Ein zentrales Segment 152 des entfernteren Gehäuseabschnittes erstreckt sich rückwärts in die Betätigungskammer 150. Ein vergrößterter Abschnitt des zentralen Segmentes erstreckt sich radial nach außen, um den Abstand über die Betäti gungskammer zu überspannen, wodurch ein Ringkolben 154 in der Kammer gebildet wird.

Eine erste Futter-Fluidleitung 156 ist an einem entfernten Punkt zum Ringkolben 154 offen ausgebildet. Eine zweite Fut ter-Fluidleitung 158 ist ebenfalls zur Betätigungskammer in der Nähe des Ringkolbens offen ausgebildet. Folglich ver sucht die Einleitung eines Fluids, beispielsweise Luft, in die erste Fluidleitung den Kolben 154 in der Kammer 150 in Rückwärtsrichtung zu bewegen, um den entfernteren Ge häuseabschnitt 140 zurückzuziehen, wohingegen Fluid, wel ches der Kammer über die zweite Fluidleitung zugeführt wird, zu einem Ausfahren des entfernteren Gehäuseabschnit tes führt.

Wie aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, weist das Futter 142 einen nach außen erweiterten, kelchförmigen entfernteren Endabschnitt auf, in welchem ein erstes, zwei tes und drittes Werkzeuggreifglied bzw. -klemmbacke 160, 162 und 164 gebildet sind. Üblicherweise ist jede dieser Klemmbacken über in Längsrichtung verlaufende Schlitze - wie in Fig. 8 anhand des Bezugszeichens 166 gezeigt - voneinander getrennt, während sich die Klemmbacken zum Einsetzen und Entfernen eines Werkzeuges in der geöffneten Stellung befinden. Die Klemmbacken sind ausreichend flexibel gestaltet, um in eine geschlossene, ein Werkzeug festhaltende Position bewegt zu werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.

Um die Greifglieder oder -backen geschlossen zu halten, ist ein Rand bzw. eine Randzone 168 in der entfernteren Platte 145 vorgesehen. Der Rand, der geneigt ist, um das nach außen erweiterte Ende der Klemmbacken aufzunehmen, steht mit dem erweiterten Ende immer dann im Eingriff, wenn der entferntere Gehäuseabschnitt 140 in die volle in Fig. 6 gezeigte vordere Position ausgefahren ist, wobei eine weitere Vorwärtsbewegung über den Punkt einer ersten Berührung mit dem Rand die Klemmbacken zusammenzupressen sucht und somit die Klemmbacken schließt. Eine solche Aus wärtsbewegung des entfernteren Gehäuseabschnittes 140 läßt zwischen dem Abschnitt und dem äußeren Gehäuseabschnitt 136 Lücken entstehen, wie sie mit 178 und 172 bezeichnet sind, sowie eine innere Lücke 174 zwischen dem Gehäuse abschnitt 140 und dem inneren Gehäuseabschnitt 138. Folglich ist ein wirklicher Berührungsflächenbereich zwischen den Gehäuseabschnitten 186 und 140 vorgesehen, um das Innere des Klemmbackengehäuses vor Außeneinflüssen zu schützen.

Mehrere Fluidanschlüsse 176 und 178, einer für Luft und der andere für ein Schmiermittel, sind durch die entfernte Platte 145 im Gehäuseabschnitt 186 und 140 vorgesehen, um dadurch einen geeigneten Zufluß von Schmiermitteln und unter Druck stehender Luft in die Nähe eines in dem Futter eingesetzten Werkzeuges zuzuführen. In der entfernten Platte und dem entfernten Gehäuseabschnitt ist ferner ein Sensor 180 eingebaut, welcher beispielsweise aus einem Näherungs oder Abstandssensor bestehen kann. Vorzugsweise ist zumin dest einer von jeden Sensortypen vorgesehen, um die Lage. eines in dem Futter 142 eingesetzten Werkzeuges im Verhält nis zu einem Werkstück zu bestimmen.

Fig. 9 zeigt ein Überlastschutzgelenk 182, welches in dem Verlängerungsgehäuse 20 untergebracht ist. Dabei ist der Balg 28 zur besseren Darstellung weggelassen. Das Gelenk 182 umfaßt ein zentrales Gelenksegment 184, welches an dem Werkzeugträgerbauteil 18 befestigt ist und ein ergän zendes entferntes Gelenksegment 186. Die Gelenksegmente 184 und 186 weisen jeweils verbindende, überlappende erste und zweite Hülsen 188 bzw. 180 auf, die über vier symme trisch angeordnete und in der ersten Hülse 188 montierte Halteelemente 182 miteinander befestigt sind. Jedes Halteele ment 182 besitzt einen Schaft 184 und einen vergrößerten Kopf 186. Jeder Schaft erstreckt sich durch jeweils eine von vier im allgemeinen dreieckförmigen jeweils zugeordne ten Öffnungen 188, die in der zweiten Hülse 188 gebildet sind.

Wie vielleicht am besten aus Fig. 10 zu ersehen ist, sind die Hülsen 188 und 190 in Querrichtung in Abstand von einander angeordnet, wobei die Köpfe 186 zu der zweiten Hülse 190 im Abstand angeordnet sind, um eine begrenzte Quer- und Winkelbewegung der Gelenksegmente 184 und 186 relativ zueinander zu ermöglichen. Ein Teil des die Fig. 10 bildenden Schnittes ist um 45° gedreht, um zwi schen den Gelenksegmenten eine von vier zusammengepreßten Schraubenfedern 200 zu zeigen. Koaxial zu jeder Feder ist ein im zentralen Gelenksegment 184 eingedrehtes Einstell und Justierglied 202 vorgesehen. Die Justierglieder können in dem Gelenksegment 184 vor- oder zurückgestellt werden, um die Druckkraft der Federn 200 einzustellen.

Entsprechend der Kraft der Federn 200 werden die Halteele mente 182 gegen die zentralen Ränder ihrer zugeordneten dreieckförmigen Öffnung 198 gepreßt, d.h. an den Zusammen schluß der beiden zentralen konvergierenden Seiten einer jeden Öffnung. Die Gelenksegmente 184 und 186 befinden sich dann in ihrer gewünschten Relativlage zueinander, in der die erste und zweite Hülse 188 und 190 im Abstand voneinander und auf der longitudinalen Achse zentriert angeordnet sind.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, bilden die Gelenksegmente 184 und 186 eine Gelenkkammer 204, die im wesentlichen bis auf den Raum zwischen den Hülsen geschlossen ist. Im Inneren der Kammer ist ein Lageanzeiger mit einem Be zugssystem bzw. mit einem Maßstab 206, der in das entfern tere Gelenksegment 186 eingedreht ist, und der mit einem vergrößerten rohrförmigen Kopf 208 versehen ist. Das Bezugs system 206 ist ferner durch eine Verschlußmutter 210 gesi chert. Eine Öffnung 212 im rohrförmigen Kopf 208 wirkt als Lageanzeiger, wie dies später erläutert wird.

Die koaxiale Anordnung der Hülsen 188 und 190 und der Abstand zwischen ihnen ist in Fig. 11 gezeigt, woraus auch die Symmetrie der Halteelemente 192 um die erste Hülse 188 herum ersichtlich ist. Die in die Hülse eingedrehten Justierglieder 202 sind wahlweise symmetrisch, aber zu den Halteelementen 192 um 45° versetzt angeordnet.

Winkelig versetzt zu den Haltelementen und der Justierglie der ist eine Lichtquelle 214 und ein optischer Sensor 216 quer zu der Lichtquelle gegenüberliegend angeordnet. Wie Aus Fig. 12 ersichtlich ist, kann, wenn die Gelenksegmente 184 und 186 in der ausgewählten Stellung zueinander liegen, Licht von der Lichtquelle 214 durch die Öffnung 212 zu dem Sensor 216 gelangen. Aus Fig. 12 wird auch deut lich, daß eine Abweichung von der gewünschten Lage, entweder durch eine Längs-, eine Quer- oder eine winke lige Bewegung von einem der beiden Gelenksegmente in Bezug auf das andere eventuell die Öffnung 212 aus dem optischen Weg herausbewegt, so daß kein Licht mehr den Sensor 216 erreicht. Die Öffnung 212 ist überdimensioniert, um leichte winkelige oder lineare Abweichungen zu ermögli chen. Wenn jedoch die akkumulierten Abweichungen einen zu großen Wert erreichen, dann kann das aus der Quelle 214 stammende Licht nicht mehr den optischen Sensor errei chen. Eine nicht gezeigte auf eine Anzeige durch den Sen sor, daß kein Licht mehr empfangen wird, ansprechende Steuerung schaltet entsprechend die Leistungsversorgung des Roboters ab, um beispielsweise die Bewegung des Armes oder eines Klemmwerkzeuges oder die Rotation eines Bohrers 26 zu stoppen.

Durch die Justierglieder 202 kann die Kraftstärke, die er forderlich ist, um die Gelenksegmente 184 und 186 über einen erlaubten Betrag hinaus zu verstellen, variiert werden. Dies ermöglicht eine Anpassung an entsprechende Bedingun gen. Wenn Justierglieder 202 auf das entfernte Gelenkseg ment 186 vorverstellt werden, dann steigt die Druckkraft der Federn 200 an, wodurch insbesondere verstärkte Kräfte notwendig sind, um eine erlaubte Verstellung zu überschrei ten.

Jedes der Halteelemente 192 ist winkelig um 90° von seinem nächsten benachbarten Halteelement versetzt, und zwar ko axial zu seinem gegenüberliegenden Halteelement.

Dies erlaubt eine relative Verdrehung der Gelenksegmente um wechselseitig rechtwinkelige Querachsen, um eine maxi male Freiheit der Bewegung der Segmente relativ zueinander zu ermöglichen. Aufgrund des Abstandes zwischen den Hül sen und zwischen der Hülse 190 und den Köpfen der Halte elemente kann zusätzlich eine lineare Querverstellung und Torsionsverstellung um eine longitudinale Achse sowie eine longitudinale Linearbewegung ermöglicht werden.

An dem entfernten Gelenksegment 186 ist eine lineare Ver längerungsvorrichtung 218 mit einem Gehäuse 220 mit einer entfernten Wand 222 und einer gegenüberliegenden nahen Wand 224 an das entfernte Gelenksegment montiert. In dem Gehäuse ist eine Verlängerungskammer 226 und eine naheliegende Platte 228 gebildet, die in der Kammer 226 eingebaut ist, und die als in Längsrichtung wechsel seitig zwischen einer gezeigten eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position in der Nähe der entfernten Wand 222 verstellbarer Kolben wirkt.

Außerhalb des Gehäuses 220 ist eine entfernte Platte 230 koaxial zu der naheliegenden Platte vorgesehen und über eine erste, zweite und dritte parallele Stange 232, 234 und 236 damit verbunden, die über die Plattenperipherie verteilt sind. Ein Ende einer jeden Stange ist mittels einer Befestigungseinrichtung an jeder der Platten befestigt. Jede Stange erstreckt sich durch ein Stangenträgerbauteil 240, in welchem jede der Stangen gleitbar gelagert ist, welches in einer Öffnung in der entfernten Wand 222 montiert ist.

Nahe und entfernte Fluidleitungen 242 und 244 erstrecken sich durch das Gehäuse 220 in die Kammer 226, und zwar an gegenüberliegenden Seiten der nahen Platte 228, wodurch ein Ausfahren oder Zusammenziehen der entfernten Platte 230 durch wahlweise Zuführung des Fluids durch die eine oder andere Leitung in die Kammer ermöglicht werden kann. Der außerhalb des Verlängerungsgehäuses vorgesehene Balg 28 ist in akkordionähnlicher Art gefaltet, um ein Aus- und Einfahren der entfernten Platte zu ermöglichen.

Entfernt vom Gehäuse 220 ist ein nachgiebiges Gelenk 246 montiert. Das nachgiebige Gelenk weist eine innere oder näherliegende Gelenkplatte 248 auf, die an der entfernten Platte 230 gesichert ist, und eine gegenüberliegend entfernt liegende Platte 250, die im Abstand und üblicherweise paral lel zur Platte 248 angeordnet ist, wobei beide Platte übli cherweise zentriert zur Längsachse ausgerichtet sind.

Eine Vorspanneinrichtung zum Auseinanderdrücken der Platten 248 und 250 weist eine relativ dickwandige Röhre 252 aus Gummi oder flexiblem Plastik auf, wobei sich eine Schrauben feder 254 zwischen den Gelenkplatten erstreckt. Wie die Röhre 252 ist die Schraubenfeder 254 auf der Längsachse zentriert. Ferner ist die Feder vorzugsweise in der Röhre eingebettet. Dies kann dadurch erzielt werden, daß die Röhre mit schon richtig gehaltener Feder 254 im Spritzgußverfahren hergestellt wird.

Eine Gelenkbefestigungsanordnung hält die Gelenkplatten 248 und 250 gegen die Röhre und die Schraubenfeder. Die Be festigungsanordnung umfaßt einen zentralen Schaft 256, der sich durch vergrößtere Öffnungen 258 und 260 in den Platten 248 bzw. 250 erstreckt.

Ein erstes Halteglied 262 in der ersten Platte ist an einem Ende des Schaftes 256 befestigt und weist eine konvexe nach innen auf das nachgiebige Gelenk 246 gerichtete Oberfläche auf, um in einem flächigen Eingriff in einer ersten sphäri schen Vertiefung 264 zu gleiten, die in der Gelenkplatte 248 ausgebildet ist. Das Halteglied 262 wird gegen einen erweiterten Kopfabschnitt des Schaftes gehalten.

Am gegenüberliegenden Ende des Schaftes 256 ist ein zweites Plattenhalteglied 266 mit innerem Gewinde vorgesehen, um ein an dem Ende des Schaftes vorgesehenes Außengewinde einzudrehen. Das zweite Halteglied 266 hat eine konvexe Oberfläche, die auf das nachgiebige Gelenk nach innen gerich tet ist, um mit einer zweiten sphärischen Vertiefung 268 im Flächen-Eingriff zu stehen, die in der entfernten Ge lenkplatte 250 ausgebildet ist.

Aufgrund der in allen Richtungen bestehenden Elastizität der Röhre 252 und der Feder 254 ermöglicht das nachgiebige Gelenk 246 eine Verstellung der Gelenkplatte 248 und 250 relativ zueinander, d.h. in Querrichtung, winkelig in Ro tationsrichtung um die Längsachse, winkelig in Rotation um die Querachse und in Längsrichtung aufeinander zu. Der Grad der Nachgiebigkeit, d.h. die notwendige Kraftstärke, um eine bestimmte Verschiebung zu bewirken, kann durch Vor oder Rückstellen des zweiten Haltegliedes 266 über 256 ein gestellt werden. Wenn beispielsweise das Halteglied vorge stellt oder, wie in Fig. 15 gezeigt, nach rechts verstellt wird, ist eine größere Kraft notwendig, um eine gegebene Verstellung zwischen den Gelenkplatten zu erzeugen.

Das Überlastschutzgelenk 182, die lineare Verstellvorrichtung 218 und das nachgiebige Gelenk 246 bilden zusammen einen nachgiebigen Aufbau eines Bohrers 26 bzw. eines Roboter armes, wobei die Bohreraxis nicht koaxial mit oder sogar parallel zu der Roboterachse oder der Werkzeugträgerbauteil achse ausgerichtet sein muß. Diese Nachgiebigkeit ermöglicht den Gebrauch eines Führungsaufbaues, der mit dem Bear beitungsstück eine Einheit bilden kann, um den Bohrer 26 aufzunehmen und einzubringen, wenn immer er zumindest in der Nähe der gewünschten Lochbohrposition ist, wobei dann der Bohrer zentriert wird, wenn er durch den Roboterarm auf das Werkstück zu bewegt wird. Die Nachgiebigkeit vermindert die Kosten des Robotersystems, indem breitere Toleranzen während der Anfangspositionierung eines Bohrers oder ande re Werkzeuge erlaubt werden. In dem Fall, daß die Anfangs positionierung aufgrund der weitere gefaßten Toleranz nicht erreicht wird, dann übersteigt der zum Zentrieren des Boh rers notwendige Korrekturwert die durch das Überlastschutz gelenk erlaubten Wert, wobei das System außer Funktion gesetzt wird, um so einen Schaden bezüglich des Werkstückes, der Führung oder des Roboters zu vermeiden.

Anordnung zum Auswechseln von Werkzeugen an einem Robo terarm umfaßt eine Klemmanordnung 16 mit einem Zentral stück 30, welches an dem Arm befestigt ist und sich in Längsrichtung erstreckt, wobei zwei gegenüberliegende Klemmbauteile 48, 50 für ein Quergleiten auf dem Zentral stück 30 montiert sind. Ein Werkzeugträgerbauteil 18 ist in der Klemmeinrichtung 16 gehalten, wenn diese geschlos sen ist, wobei sich in Querrichtung zu den Klemmbauteilen 48, 50 Stifte erstrecken, die mit Beinen des Werkzeugträger bauteiles 18 im Eingriff stehen. Das Trägerbauteil 18 und die Klemmbauteile 48, 50 weisen Leitungsabschnitte auf, die kontinuierliche Fluidleitungen und einen elektrischen Leitungsweg bilden und darstellen, wenn das Trägerbauteil 18 in der Klemmanordnung 16 gesichert ist. Ein Klemm backengehäuse 24 ist relativ zu dem Werkzeugbauträger 18 über eine lineare Verlängerungsvorrichtung 20, ein federndes Gelenk 246 und ein Überlastschutzgelenk 182 montiert, welche zusammen eine begrenzte longitudinale, transversale und winklige Verstellung des Futtergehäuses 24 in bezug auf den Arm erlauben.

Claims

1. Vorrichtung für einen auswechselbaren Werkzeugträger, insbesondere für einen Roboterarm, gekennzeichnet durch

- ein Zentralstück und eine Montageeinrichtung zur Anbrin gung des Zentralstück an einem Arm, wobei das Zentralstück an dem Arm sich in longitudinaler Richtung nach außen er streckt,
-erste und zweite Klemmbauteile, und eine Montageeinrich tung zum Einbau der Klemmbauteile an gegenüberliegenden Seiten des Zentralstückes für eine querverlaufende Bewegung zwischen einer geschlossenen Lage, in der die Klemmbauteile relativ nah zueinander liegen, und einer geöffneten Lage, bei der Klemmbauteile relativ entfernt voneinander liegen,
- zumindest ein erstes Führungsglied, das auf dem ersten Klemmbauteil montiert ist und sich in Querrichtung zu dem zweiten Klemmbauteil erstreckt, und
- ein Werkzeugträgerbauteil mit einer ein Führungsglied aufnehmenden Aufnahmeeinrichtung, welche jedem Führungs glied zugeordnet ist, wobei das Trägerbauteil wahlweise zwischen dem ersten und zweiten Klemmbauteil positionierbar ist, um im wesentlichen jede Aufnahmeeinrichtung mit ihrem zu geordneten Führungsglied auszurichten, wobei jedes Füh rungsglied mit seiner zugeordneten Aufnahmeeinrichtung ver riegelnd zusammenwirkt, wenn die Klemmteile zu der ge schlossenen Position bewegt werden, um gemeinschaftlich das Werkzeugträgerbauteil zwischen den Klemmbauteilen zu sichern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Leitungseinrichtung in dem ersten Klemmbauteil, welche zu einer nach innen gerichteten Fläche offen ist, und eine zweite Leitungseinrichtung in dem Werkzeugträgerbauteil, welche zu einer ersten nach außen gerichteten Oberfläche offen ist, wobei die ersten und zweiten Leitungseinrichtungen zusammenwirken, wenn das Werkzeugträgerbauteil gesamt heitlich zwischen den Klemmbauteilen gesichert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine dritte Leitungseinrichtung in dem zweiten Klemmbauteil, welche zu einer nach innen gerichteten Fläche offen ist, und einer vierten Leitungseinrichtung in dem Trägerbauteil, welche zu einer zweiten nach außen gerichteten Fläche offen ist, wobei die dritten und vierten Leitungseinrichtungen zusammenwirken, wenn das Trägerbauteil gesamtheitlich zwischen den beiden Klemmbauteilen gesichert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Leitungseinrichtung zumindest eine Fluidleitung aufweist, und daß die dritte und vierte Leitungseinrichtung zumindest einen elektrischen Leitungsweg aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekenn zeichnet durch ein zweites,mit jedem der ersten Führungs glieder ausgerichtetes Führungsglied, welches auf dem zwei ten Klemmbauteil montiert ist und sich in Querrichtung auf das erste Klemmbauteil erstreckt, und durch ein zweites Führungsglied, welches zusammen mit seinem zugeordneten ersten Führungsglied mit seiner zugeordneten Aufnahmeein richtung verriegelnd zusammenwirkt, wenn die Klemmbauteile in eine geschlossene Position bewegt werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Führungsglied einen ersten sich von dem ersten Klemmbauteil aus erstreckenden Stift umfaßt, daß das zweite Führungsglied einen zweiten, sich von dem zwei ten Klemmbauteil aus erstreckenden Stift umfaßt, daß die Aufnahmeeinrichtungen eine erste Öffnung in dem Werkzeugträgerbauteil, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der erste Stift und die in Ausrichtung mit dem ersten Stift positionierbar ist, und eine zweite Öffnung in dem Träger bauteil aufweist, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der zweite Stift und die in Ausrichtung hiermit po sitonierbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Führungsstifte im wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen und so an geordnet sind, daß ihre freien Ende anschließend an den Klemm bauteilen in geschlossener Position liegen, und daß das Zentralstück eine hierin gebildete Öffnung aufweist, deren Durchmesser geringfügig größer als der erste und zweite Stift ist, und die die freien Enden umfaßt, wenn die Klemmbau teile in ihrer geschlossenen Lage sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichtete Oberfläche des ersten Klemmbauteiles und die erste nach außen gerich tete Fläche des Werkzeugträgerbauteiles angrenzend liegen, wobei die nach innen gerichtete Oberfläche des zweiten Klemmbauteiles und die zweite äußere Oberfläche des Werk zeugträgerbauteiles benachbart zueinander liegen, wenn das Werkzeugträgerbauteil insgesamt zwischen den Klemmbau teilen gesichert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekenn zeichnet durch eine Fluidfluß-Widerstandseinrichtung zur Unterbindung eines Fluidstroms zwischen der ersten und zwei ten Leitungseinrichtung, außer wenn die ersten und zweiten Klemmbauteile sich in geschlossener Position mit dem darin gesicherten Werkzeugträgerbauteil befinden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gekenn zeichnet durch die Montageeinrichtung für die Klemmbau teile mit zumindest einem in dem Zentralstück gebildeten Zylinder, zwei gegenüberliegende in jedem der Zylinder montierte Kolben für eine gegenüberliegend wechselweise Bewegung zwischen einem Zentralabschnitt und gegenüberlie gend äußeren Abschnitten, eine erste Kolbenstange zur Verbindung des ersten Kolbens mit dem ersten Klemmbauteil, eine zweite Kolbenstange zur Verbindung des zweiten Kol bens mit dem zweiten Klemmbauteil, eine erste Fluidlei tung zur Einführung von Fluid in jeden der Zylinder an einem Zentralbereich, und eine zweite Fluidleitung zum Einführen von Fluid an gegenüberliegenden Außenbereichen an jedem der Zylinder.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 gekenn zeichnet durch die Montageeinrichtung mit zwei benachbart liegenden und parallel ausgerichteten Zylindern, ersten und zweiten gegenüberliegenden und gegenüberliegend wechsel weise bewegbaren Kolben in einem ersten und zweiten Zylin der, und dritten und vierten gegenüberliegenden und ge genüberliegend wechselweise bewegbaren Kolben in dem zwei ten Zylinder, wobei jedes gegenüberliegende Paar von Kol ben zwischen einem Zentralbereich seines zugeordneten Zylin ders und einem gegenüberliegenden äußeren Bereich davon hin und herbewegbar ist, wobei über die erste Fluidleitung Fluid in den ersten Zylinder und von dem ersten Zylinder zu dem Zentralbereich des zweiten Zylinders über einen Durch fluß zwischen dem ersten und zweiten Zylinder strömbar ist.

12. Vorrichtung für ein Klemmbackengehäuse für eine lösbare Montage eines Werkzeuges gekennzeichnet durch

- einen näheren inneren Gehäuseabschnitt, einen an dem inneren Abschnitt befestigten näheren äußeren Gehäuseab schnitt und einen entfernter liegenden,mit dem inneren und äußeren Gehäuseabschnitt gleitbar zusammenwirkenden wei teren Gehäuseabschnitt,
-wobei der innere Abschnitt und der entferntere Abschnitt zusammen eine sich längs erstreckende Zentralklemmbacken- Öffnung festlegen und der innere Abschnitt, der äußere Abschnitt und der entferntere Abschnitt zusammen eine Ge häusebetätigungskammer bilden, die die Klemmbacken-Öffnung umgibt und konzentrisch dazu ausgerichtet ist,
- und durch eine im wesentlichen zylindrische Klemmbacken anordnung, die in der Klemmbacken-Öffnung angeordnet ist und mit mehreren Werkzeuggreifbauteilen an einem erweiter ten entfernten Endabschnitt davon versehen ist, wobei die Werkzeuggreifbauteile zwischen einer offenen, das Werkzeug aufnehmenden Lage und einer geschlossenen, das Werkzeug festhaltenden Lage bewegbar sind,
- Lagereinrichtung zwischen der Klemmbackenanordnung und dem inneren Abschnitt und zwischen der Klemmbacken anordnung und dem entfernteren Abschnitt, um die Klemm backen in dem Gehäuse drehbar zu lagern,
- eine Kolbeneinrichtung an dem nahen Ende des entfernte ren Gehäuseabschnittes, die den Querabstand über die Ge häusebetätigungskammer überbrückt, und
- Einrichtung zur Bildung einer ersten und zweiten Fluid leitung durch das Gehäuse zu der Kammer an gegenüberlie genden Seiten der Kolbeneinrichtung,
- wobei die Einleitung von Fluid zu der Kammer über die erste Leitung zu einem Ausfahren des entfernteren Gehäuse abschnittes in Längsrichtung weg von dem inneren und äuße ren Abschnitt führt, wobei der entferntere Bereich des ent fernteren Abschnittes mit den Greifbauteilen zusammenwirkt und diese in die geschlossene Position bewegt,
- und wobei die Einleitung von Fluid in die Betätigungs kammern durch die zweite Leitungseinrichtung zu einem Wie dereinziehen des entfernteren Gehäuseabschnittes von dem entfernteren Endabschnitt der Klemmbacken führt, wodurch die Greifbauteile in ihre geöffnete Lage zurückgeführt wer den.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12 gekennzeichnet durch einen entfernteren Endbereich des entfernteren Gehäuseab schnittes, der für einen Oberflächeneingriff mit dem erwei terten Abschnitt des entfernteren Endes der Klemmbacken geneigt ausgebildet ist, wenn der entferntere Gehäuseab schnitt ausgefahren ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bildung von mehreren in Längs richtung verlaufenden Fluidanschlüssen durch den äußeren Endabschnitt und den entfernteren Abschnitt zur Weiterlei tung von Fluid zu einem in den Klemmbacken montierten Werkzeug.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Fluidan schlüsse zum Übertragen von unter Druck stehender Luft bestimmt ist, und daß zumindest ein anderer der Fluidan schlüsse zur Weiterleitung von flüssigem Schmiermittel be stimmt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß zumindest ein Sensor in dem ent fernteren Ende des entfernteren Gehäuseabschnittes einge bettet ist.

17. Vorrichtung für ein Überlastschutzgelenk insbesondere für Roboteranwendung, gekennzeichnet durch

- sich ergänzende erste und zweite Gelenksegmente,
- eine Verbindungseinrichtung zum gegenseitigen Verbinden der Segmente, und eine Vorspanneinrichtung, um die ver bundenen Segmente in eine ausgewählte longitudinale, trans versale und in Verdrehrichtung verlaufende Stellung im Ver hältnis zueinander zu drücken, wobei die Verbindungsein richtungen eine begrenzte Verstellung der Segmente zueinan der weg von der ausgewählten Stellung entgegen der Kraft der Vorspanneinrichtung erlauben,
- eine Sensoreinrichtung zur Bestimmung eines Versatzes der Segmente relativ zu einander um mehr als einen vorbestimm ten Wert.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die Sensoreinrichtung mit einem optischen Sensor und einer mit dem einen Segment verbundenen und miteinander ausgerich teten Lichtquelle, ein mit dem anderen der beiden Segmen te verbundenen Lageanzeigeglied, einer Öffnung in dem Lage anzeigeglied, welche mit dem Sensor und der Lichtquelle ausgerichtet ist, wobei die Öffnung eine ausgewählte Größe derart aufweist, daß das Licht von der Quelle in den opti schen Sensor fällt, wenn die Segmente unterhalb eines vor bestimmten Betrages versetzt zueinander liegen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch das erste und zweite Segment mit ersten bzw. zwei ten Segmentabschnitten, die sich überlappen, wenn sich die Segmente im Eingriff befinden, wobei die Verbindungs elemente mehrere auf dem einen der beiden Segmentabschnit te montierte Halteelemente umfassen, wobei sich jedes Halte element durch eine zugeordnete überdimensionierte Öffnung in dem anderen der beiden Segmentabschnitte erstreckt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, da durch gekennzeichnet, daß jede der überdimensionierten Öff nungen mit Seiten versehen ist, die auf den am nächsten zu dem Segabschnitt liegenden Rand zu konvergieren, wobei jedes der Halteelemente einen Schaft umfaßt, welcher in seiner zugeordneten überdimensionierten Öffnung angeordnet ist und einen vergrößerten Kopfabschnitt an der gegenüber liegenden Seite des anderen Segmentabschnittes bezüglich des einen Segmentabschnittes aufweist und im Abstand zu dem anderen Segmentabschnitt angeordnet ist, und wobei die Vorspanneinrichtungen mehrere Schraubenfedern unter Druck zwischen den Segmenten umfassen, und die die Segmente von einander wegdrücken, wodurch jeder Schaft in Richtung des nächsten Randes seiner zugeordneten überdimensionierten Öffnung positioniert wird.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, gekenn zeichnet durch eine Einstelleinrichtung zur Veränderung des Druckes der Schraubenfedern.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, da durch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung mehrere Einstellglieder aufweist, die in einem der Segmente drehbar montiert sind, wobei jedes der Einstellglieder koaxial zu und im Kontakt mit einem Ende einer zugeordneten Feder ange ordnet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, da durch gekennzeichnet, daß die Segmentabschnitte erste und zweite Hülsen umfassen, die im wesentlichen eine geschlossene Gelenkkammer bilden, wenn sich diese gegenseitig überlap pen, wobei das Positionsanzeigeglied in der Gelenkkammer angeordnet sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung vier über den einen Segmentabschnitt symmetrisch angeordnete Halteglieder aufweist, wobei jedes Halteglied um im wesentlichen 80° rela tiv zu seinem benachbarten Halteglied versetzt und koaxial zu seinem gegenüberliegenden Halteglied ausgerichtet ist.

25. Vorrichtung für ein fluidgesteuertes Verlängerungsgerät, gekennzeichnet durch

- ein Verlängerungsgehäuse, welches eine Verlängerungskam mer bildet und zylindrisch umschließt,
- eine erste in der Verlängerungskammer angeordnete Platte für eine in Längsrichtung zwischen einer vorderen und einer eingefahrenen Position wechselweise Hin- und Herbewegung,
- eine im wesentlichen axial mit der ersten Platte ausgerichteten und außerhalb des Verlängerungsgehäuses angeordneten zwei ten Platte,
- mehrere Stangen, von denen jede mit einem Ende an der ersten Platte in der Nähe deren Peripherie und mit ihrem anderen Ende an der zweiten Platte in der Nähe deren Peri pherie montiert ist, wobei jede Stange sich zwischen den Platten durch eine zugeordnete Stangenöffnung, die in einer Querwand des Verlängerungsgehäuses gebildet ist, in Längs richtung erstreckt, und
- durch erste und zweite Verlängerungs-Fluidleitungen durch das Verlängerungsgehäuse zu der Verlängerungskammer und an gegenüberliegenden Seiten der ersten Platte.

26. Vorrichtung für ein federndes Robotergelenk, gekennzeich net durch

- erste und zweite Gelenkplatten, die üblicherweise parallel zueinander ausgerichtet und im Abstand voneinander ange ordnet und im wesentlichen zur Längsachse zentriert sind,
- eine Gelenkvorspanneinrichtung zwischen den Platten, um diese in Längsrichtung voneinander wegzudrücken,
- erste und zweite in den äußeren Flächen der ersten bzw. zweiten Platten gebildete,im wesentlichen sphärische Vertie fungen, die im wesentlichen auf der Längsachse zentriert sind, und
- Gelenkbefestigungseinrichtungen zum Festhalten der Platten in einem vorbestimmten normalen Abstand voneinander ent gegen der Kraft der Vorspanneinrichtung,
- wobei die Vorspanneinrichtung einen sich durch die erste und zweite überdimensionierte Zentralöffnung in der ersten bzw. zweiten Platte erstreckenden Schaft, ein erstes an dem einen Ende des Schaftes befestigtes Plattenhalteglied mit einer konvexen Fläche, die für einen gleitenden Oberflächen eingriff in einer der beiden Vertiefungen angeordnet ist, und ein zweites an dem anderen Ende des Schaftes befestigtes Plat tenhalteglied mit einer konvexen Oberfläche umfaßt, welches für einen gleitenden Oberflächeneingriff in der anderen Vertiefung angeordnet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch die Vorspanneinrichtung mit einer elastisch deformierbaren Röh re, die im wesentlichen auf der Längsachse zentriert ist, und eine Schraubenfeder,die den Abstand zwischen den Plat ten überspannt, und konzentrisch mit der Röhre ausgerich tet und hierin eingebettet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch den Schaft, der mit einem erweiterten Kopfabschnitt an einem Ende versehen ist, und der ein Außengewinde am anderen Ende aufweist, wobei das erste Plattenhalteglied eine Nut mit einer hierdurchgehenden Öffnung aufweist, die zum Zu rückhalten entgegen dem Kopfabschnitt geneigt ist, und wobei das zweite Plattenhalteglied mit einer Nut mit Innengewin de für einen Schraubeingriff mit einem an dem Schaft vor gesehenen Außengewinde versehen ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, da durch gekennzeichnet, daß das zweite Plattenhalteglied form schlüssig auf den Schaft einstellbar ist, um eine Einstellung im Anpassungsgrad des Gelenkes zu ermöglichen.