BINSWANGER, Matthias (Benedikt-Gaugenrieder-Str. 16, Thierhaupten, 86672, DE)
HEINRICH, Harald (Talstraße 4a, Au, 84072, DE)
BINSWANGER, Matthias (Benedikt-Gaugenrieder-Str. 16, Thierhaupten, 86672, DE)
| PATENTANSPRÜCHE Wechselkupplung für robotergeführte Werkzeuge (3) mit einer oder mehreren Medienkupplungen (11,12), wobei die Wechselkupplung (1) Kupplungsteile (4,5) mit Grundträgern (6,7) , Medienkupplungsträgern (13, 14 ) und einer Kupplungsmechanik (8) aufweist sowie randseitig mehrere Schnittstellen (16) mit einem Passelement für Medienkupplungen (11, 12 ) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schnittstellen (16) mehrere Passelemente (19, 19', 20, 20') aufweist, die in mehreren unterschiedlichen Richtungen oder Achsen wirken . Wechselkupplung nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schnittstellen (16) randseitig, insbesondere am Umfang eines platten- oder ringförmigen Grundträgers (6,7) angeordnet sind . Wechselkupplung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schnittstellen (16) untereinander gleichartig ausgebildet sind . Wechselkupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 3 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schnittstellen (16) eine Fixierung (21) aufweisen . Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schnittstellen (16) ebene oder gebogene Anbauflächen ( 17 , 18 ) mit Passelemente (19, 19' ,20,20' ) aufweisen. 6. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Anbauflächen (17,18) ein zentrales Passelement (19,20) und ein randseitiges Passelement (19', 20') aufweisen . 7. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Passelemente (19, 19', 20, 20') eine längliche, Form haben und in mehreren unterschiedlichen Richtungen oder Achsen ausgerichtet sind . 8. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Passelemente (19, 19', 20, 20') parallele Längsränder aufweisen . 9. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Passelemente (19, 19', 20, 20') als Nuten und Federn ausgebildet sind . 10. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Grundträger (6,7) einen prismatischen Umriss aufweisen . 11. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wechselkupplung (1) fünf oder mehr Schnittstellen (16) aufweist . 12. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wechselkupplung (1) eine an eine Schnittstellen (16) anbaubare KupplungsVersorgung (15) aufweist . 13.) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine KupplungsVersorgung (15) eine Energieversorgung und eine Steuereinrichtung für die Kupplungsmechanik (8) aufweist . 14. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine KupplungsVersorgung (15) redundant, insbesondere diversitär redundant, ausgebildet ist . 15. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wechselkupplung (1) eine Erfassungseinrichtung ( 22 ) für die gegenseitige Lage der Kupplungsteile (4,5) aufweist . 16.) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Erfassungseinrichtung ( 22 ) einen Sensor (23) am einen Kupplungsteil (4) und einen Indikator (24 ) am anderen Kupplungsteil (5) aufweist . 17. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Erfassungseinrichtung ( 22 ) einen optischen Sensor (23) aufweist . 18. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sensor (23) als Laserscanner und der Indikator (24 ) als Formenmuster ausgebildet ist . 19. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wechselkupplung (1) eine Wartungsanzeige (25) aufweist . 20.) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wartungsanzeige (25) ein Anzeigeelement (26), insbesondere zur Signalisierung eines Betriebs zustands und/oder eines Wartungsbedarfs , aufweist . 21.) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wartungsanzeige (25) eine Ermittlungseinrichtung (27 ) für einen Betriebs zustand und/oder einen Wartungsbedarf der Wechselkupplung (1) aufweist . 22. ) Wechselkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ermittlungseinrichtung (27 ) einen Datenspeicher und ggf . einen Prozessor und ein Zeitglied aufweist . |
Wechselkupplung
Die Erfindung betrifft eine Wechselkupplung mit den
Merkmalen im Oberbegriff der Hauptansprüche .
Eine solche automatische Wechselkupplung ist aus der
DE 43 21 691 AI bekannt . Sie ist für einen Roboter zum automatischen Aufnehmen und Wechseln von Werkzeugen vorgesehen und weist zwei Kupplungsteile mit Grundträgern und einer Kupplungsmechanik zum gesteuerten Verbinden und Lösen der Kupplungsteile auf . Die Wechselkupplung besitzt auch zumindest eine Medienkupplung, mit der Medien
führende Leitungen gekuppelt werden können .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorbekannte Wechselkupplung zu verbessern .
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den selbstständigen Ansprüchen .
Die Verbesserung ist in mehrfacher Hinsicht möglich . An den mehrfachen Schnittstellen der Wechselkupplung und ihrer Grundträger können beliebige Medienkupplungen angebaut und bei Bedarf gewechselt werden . Hierbei ist eine Modulbauweise der Medienkupplungen mit einheitlichen Medienkupplungsträgern und angepassten Kupplungselernenten möglich . Die Schnittstellen können beliebig belegt werden, wobei außer Medienkupplungen auch eine KupplungsVersorgung an unterschiedlichen Stellen angebaut werden kann . Diese kann z.B. die Kupplungsmechanik mit Energie beaufschlagen und deren Funktion zum Öffnen und Schließen steuern .
Die einheitlichen und frei belegbaren Schnittstellen haben den Vorteil , dass die Medienkupplungen oder sonstigen Anbauteile bedarfsweise angeordnet und an die j eweiligen Umgebungsbedingungen angepasst werden können . Hierbei können z.B. Zuführleitungen optimal verlegt und
entflochten werden . Insbesondere kann eine Zuführleitung schräg bzw. tangential an die Wechsel kupplung herangeführt werden . Es ist aber auch eine achsparallele Zuführung möglich, z.B. für Medien in Form eines Stroms oder von einzelnen Funktionskörpern .
Für die Leitungsanbindung ist ein randseitiger Anbau der Medienkupplungen am Umfang der Grundträger günstig, die hierfür eine runde oder mehreckige prismatische Form haben können . Vorzugsweise sind fünf, sechs , sieben, acht oder mehr Schnittstellen und Anbaumöglichkeiten vorhanden . Die Schnittstellenzahl kann alternativ auch kleiner sein . Eine weitere und eigenständige Verbesserung liegt in der
Ausbildung einer Anbau-Schnittstelle mit Passelementen und Fixierung . Hierdurch können die Medienkupplungsträger passgenau an den j eweiligen Grundträgern montiert werden . Nachdem auch die Grundträger entsprechend genau gefertigt sind, haben die Medienkupplungsträger und die daran angeordneten Medien-Kupplungselernente ebenfalls eine exakte Position, so dass sie beim An- und Abkuppeln exakt zusammengeführt und wieder getrennt werden können . Somit hat die beanspruchte Wechsel kupplung trotz hoher
Anbauflexibilität eine sehr hohe Kupplungspräzision .
Die Wechsel kupplung ist universell einsetzbar und kann beliebige Medienkupplungen aufnehmen . Dies wirkt sich auch günstig auf die Erweiterung des kuppelbaren
Medienspektrums aus . Derartige Medien und deren
Zuführleitungen können zum einen Betriebsmittel , wie Druckluft, Kühlflüssigkeit , Schmiermittel oder dergleichen sein . Ferner können elektrische Ströme, insbesondere Leistungs ströme und/oder Signalströme, z.B. für
Steuersignale, Sensorsignale oder dergleichen, übertragen werden . Die Wechsel kupplung erlaubt auch eine Erweiterung des Spektrums auf völlig andere Betriebsmittel , die z.B. Funktionskörper für den Betrieb des angebauten Werkzeugs sein können . Letzteres können z.B. Schrauben für ein
Schraubwerkzeug, Bolzen für ein Bolzenschweißwerkzeug, Kugeln oder andere granulierte Körper für ein Sandstrahl- oder Kugelstrahlwerkzeug, flüssige oder pastöse Medien für ein Auftragswerkzeug, z.B. eine Klebepistole, eine
Lackierpistole oder dergleichen sein .
Die beanspruchte Wechselkupplung erlaubt einen Anbau der Medienkupplungen in einem engen Kranz rund um die
Anschlussstellen, die zur Verbindung der Kupplungsteile mit dem Abtriebselement des Roboters , z.B. einer
Roboterhand und ggf . deren Abtriebsflansch einerseits und mit dem Werkzeug andererseits vorgesehen sind . Diese Modularität und Variabilität hinsichtlich der Wahl und Anbaumöglichkeiten der Medienkupplungen kann ferner
Auswirkungen auf die Leitungsführung am Roboter und ggf . am Werkzeug haben . Zuführleitungen für die genannten
Medien können an ein oder mehreren Roboterarmen entlang verlegt werden, was vorzugsweise an deren Außenseite geschieht . Die Wechselkupplung selbst hat durch ihre kompakte Bauweise nur einen sehr kleinen Störbereich . Die Ermöglichung einer engen und kompakten Leitungsführung im Roboter- und/oder Werkzeugbereich verkleinert auch dort den Störbereich . Dies kommt den Einsatzmöglichkeiten von Roboter und Werkzeug zu Gute und erhöht auch deren
Beweglichkeit .
Weitere eigenständige Verbesserungsmöglichkeiten mit Lösung der Aufgabe liegt in einer Optimierung der
KupplungsVersorgung durch redundante und insbesondere diversitäre redundante Ausbildung . Dies erhöht die
Betriebs- und Aus fallSicherheit der Wechselkupplung . Einer ähnlichen Verbesserung dient die Wartungsanzeige, welche an der Wechselkupplung selbst deren
wartungsspezifische Situation signalisiert . Dies kann ein Hinweis auf die Betriebsdauer und ggf. den Betriebs zustand der Wechselkupplung sein, wobei ein Bediener anhand dieser Informationen eine Entscheidung über Zeitpunkt und Umfang einer Wartung oder ggf . auch einer Reparatur trifft . Die Wartungsanzeige kann alternativ oder zusätzlich auch selbst eine Wartungsaufforderung, ein Warnsignal oder gleichen emittieren .
Eine andere der genannten Verbesserungen betrifft eine Erfassungseinrichtung für die gegenseitige Lage der
Kupplungsteile . Diese Erfassungseinrichtung kann eine automatische und vom Roboter vorgenommene exakte
Ausrichtung der Kupplungsteile im Lösezustand und bei deren Annäherung detektieren und in geeigneter Weise melden, insbesondere an die RoboterSteuerung
signalisieren . Diese Positionsermittlung kann einerseits beim erstmaligen Einrichten des Werkzeugs und beim Teachen von dessen Ablageposition in einem Magazin dienen . Die Positionserfassung kann aber auch bei jedem
Ankupplungsvorgang vorgenommen werden, um die
Kupplungspräzision unter allen Umständen und j ederzeit sicherzustellen . Eventuelle Fremdeinwirkungen und eine hiermit einhergehende Positionsänderung der Kupplungsteile in der vorgesehenen Kupplungssteilung können erfasst und kompensiert werden .
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben .
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt . Im einzelnen zeigen :
Figur 1 : eine perspektivische Ansicht von zwei
Kupplungsteilen einer automatischen
Wechselkupplung in Lösestellung mit angedeuteten Roboter- und Werkzeugkonturen, Figur 2 : eine perspektivische Draufsicht auf die
Ankuppelseite eines roboterseitigen
Kupplungsteils ,
Figur 3 : eine perspektivische Ansicht der Ankuppelseite des werkzeugseitigen Kupplungsteils ,
Figur 4 : eine Draufsicht auf die Innenseite der
Kupplungsseite eines roboterseitigen
Kupplungsteils ,
Figur 5 : eine Explosionsdarstellung der Teile eines
werkzeugseitigen Kupplungsteils und seiner
Schnittstellen, Figur 6: eine perspektivische Ansicht eines
roboterseitigen Kupplungsteils mit
Schnittstellen, Medienkupplungen und
KupplungsVersorgung in Lösestellung und Figur 7 : eine perspektivische Ansicht der Außenseite und
Anschlussseite eines roboterseitigen
Kupplungsteils .
Die Erfindung betrifft eine Wechselkupplung (1) für robotergeführte Werkzeuge (3) . Die Erfindung betrifft auch einen mit einer solchen Wechselkupplung (1) ausgerüsteten Roboter ( 2 ) .
Die Wechselkupplung (1) weist zwei Kupplungsteile (4,5) auf, die in Figur 1 in einer distanzierten
KupplungsbereitSchaftsstellung dargestellt sind, wobei sie zu einer gemeinsamen zentralen Achse (28 ) , insbesondere einer drehenden Abtriebsachse des Roboters (2)
ausgerichtet sind . Die parallelen Kupplungsteile (4,5) können aus dieser BereitSchaftsstellung in Achsrichtung aufeinander zubewegt und angekuppelt werden . In Figur 1 sind der Roboter (2) und das Werkzeug (3) schematisch dargestellt und durch Strichlinien angedeutet .
Die Wechselkupplung (1) ist vorzugsweise eine
fernsteuerbare oder automatische Wechselkupplung und weist eine Kupplungsmechanik (8) zur gesteuerten Verbindung und zum Lösen der Kupplungsteile (4,5) auf . Die
Kupplungsmechanik (8) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein . Sie kann z.B. in der gezeigten
Ausführung am roboterseitigen Kupplungsteil (4) einen vorstehenden zylindrischen Korpus mit antreibbaren
Riegelelementen im Korpusmantel haben, wobei der Korpus bei Ankuppeln in eine entsprechende ringförmige Aufnahme am werkzeugseitigen Kupplungsteil (5) eintaucht, wie diese z.B. in Figur 3 und 5 dargestellt ist . Dieser Aufnähmering kann Öffnungen oder andere geeignete Aufnahmen für die Riegelelemente zur Bildung einer formschlüssigen
Verbindung zwischen den Teilen der Kupplungsmechani k (8) aufweisen . Die Betätigung der Riegelelemente, die z.B. als Kugeln, Bolzen oder dgl . ausgebildet sind, kann beliebig erfolgen, z.B. durch ein Fluid, insbesondere Druckluft .
Zur Betätigung der Kupplungsmechanik (8) kann eine
KupplungsVersorgung (15) vorgesehen sein, die an der
Wechselkupplung (1) in der nachfolgend beschriebenen Weise angebaut sein kann . Die Kupplungsteile (4,5) können ferner Führungselemente, z.B. Konusstifte und Zentrierbohrungen, aufweisen, die beim Ankuppeln ineinander greifen.
Die Kupplungsteile (4,5) können j eweils einen Grundträger (6,7) aufweisen, der z.B. plattenförmig oder wie in den gezeigten Ausführungsbeispielen ringförmig ausgebildet ist . Der scheibenringartige Grundträger (6,7) umgibt die zentral angeordnete Kupplungsmechanik (8) . Die
Kupplungsteile (4,5) weisen jeweils einen Anschluss (9, 10) zur Verbindung mit dem Roboter (2) oder dem Werkzeug (3) auf . Die Anschlüsse (9, 10) können an den Grundträgern (6,7) angeordnet sein und können z.B. als
Anschraubt1ansche ausgebildet sein .
Die Wechselkupplung (1) weist eine oder mehrere
Medienkupplungen (11, 12 ) für gleiche oder unterschiedliche Medien auf . Für den Anschluss dieser Medienkupplungen (11, 12 ) weisen die Kupplungsteile (4,5) und insbesondere deren Grundträger (6,7) , mehrere Schnittstellen (16) auf . Die Zahl der Schnittstellen (16) und der hier anbaubaren Medienkupplungen (11, 12 ) ist wählbar . Im gezeigten
Ausführungsbeispiel sind sechs oder sieben Schnittstellen (16) vorhanden . Die Schnittstellenzahl kann alternativ kleiner oder größer sein . Vorzugsweise sind fünf, sechs , sieben oder acht Schnittstellen (16) vorhanden . Alternativ können auch weniger, z.B. drei oder vier oder auch mehr, z.B. neun oder zehn Schnittstellen (16) vorhanden sein .
Die Medienkupplungen (11, 12 ) können, wie gesagt, gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein . Dies hängt u.a. von der Ausbildung des Werkzeugs (3) ab . Das Werkzeug (3) kann eine beliebige Ausbildung haben . Es kann sich z.B. um ein Fügewerkzeug, insbesondere ein Schweiß-, Klebe-oder
Umformwerkzeug handeln . Das Werkzeug (3) kann auch zum Auftragen von fluidischen Medien, z.B. Flüssigkeiten, pastösen Massen, pulverförmigen Massen oder dgl . dienen .
Eine weitere Variationsmöglichkeit liegt bei Montage- oder Handhabungswerkzeugen, Schraubwerkzeugen oder dgl . Die mit der Wechselkupplung (1) übertragenen Medien können beliebig ausgebildet sowie untereinander gleich oder unterschiedlich sein . Medien können z.B. die vom Werkzeug (3) aufzutragende fluidischen Massen sein . Es kann sich auch um starre oder flexible Funktionskörper, z.B.
Schrauben, Niete, Bolzen, Muffen, Stopfen oder dgl .
handeln . Die Medien können auch Betriebsmittel für das Werkzeug (3) sein . Dies können z.B. Fluide, insbesondere Flüssigkeiten oder Gase zum Kühlen oder Schmieren oder zum Betätigen von Werkzeugfunktionen sein . Solche Medien können z.B.
Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit sein, aber auch Wasser unter hohem Druck zum Wasserstrahlschneiden etc ..
Elektrische Ströme bzw. Spannungen können ebenfalls ein Medium sein . Hierbei können Leistungsströme und/oder
Signalströme übertragen werden . Dies sind z.B.
Schweißströme und Steuer- oder Meldesignale oder dgl .
Auch Strahlen oder Wellen, insbesondere Lichtstrahlen, können ein Medium sein . Dies können z.B. Lichtpulse für eine optische Signalübertragung sein . Auch Laserstrahlen, Plasmastrahlen oder dgl . lassen sich in KupplungsStellung übertragen .
Die Übertragungsrichtung der Medien kann uni-direktional oder bi-direktional sein . Die Medien werden über eine oder mehrere starre oder flexible Leitungen zugeführt, die auf der Roboter- und der Werkzeugseite an die Medienkupplungen (11, 12 ) angeschlossen sind .
Die Medienkupplungen (11, 12 ) sind an die j eweils zu übertragenden Medien angepasst und können einen modularen Aufbau haben . Sie können j eweils aus einem
Medienkupplungsträger (13, 14 ) und einem daran befestigten Kupplungselernent (29) bestehen . Die bevorzugt medienspezifischen Kupplungselemente (29) haben jeweils auf der Außenseite einen Anschluss für die besagte Leitung und auf der Innenseite ein oder mehrere medienspezifische Übertragungselemente (30), wie z.B. Stecker und Buchsen, rohrartige Fassungen oder dgl . , die beim Kuppeln
zusammengefügt und beim Abkuppeln wieder getrennt werden . Hierbei können die Medienkupplungen (11, 12 ) ggf .
automatische Verschlüsse zum Verschließen der Leitungen, z.B. Ventile, Deckel oder dgl . haben .
Die Medien können an oder innerhalb der Wechselkupplung (1) umgelenkt werden . Die Übertragung zwischen den
Übertragungselementen ( 30 ) erfolgt in Steckrichtung bzw . entlang der Achse (28) . Die Zuführ- und Abführriehtung der Zuleitungen kann hiervon abweichen . Z.B. können die Medien um 90 ° umgelenkt werden, wobei Zuführ- und/oder
Abführriehtung im wesentlichen parallel zur Hauptebene der Kupplungsteile (4,5) liegt und schräg, insbesondere tangential zum Umfang der Kupplungsteile (4,5) erfolgen kann .
Die Medienkupplungen (11, 12 ) sind in einem Kranz rund um die Achse (28) angeordnet, wobei die Kupplungselemente (29) z.B. die in Figur 1 , 2 und 3 gezeigte schräge
Ausrichtung zur Leitungsanbindung und die interne
Medienumlenkung haben .
Die Schnittstellen (16) sind randseitig an den
Grundträgern (6,7) angeordnet . Sie befinden sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen am Außenumfang bzw . der
Mantelfläche der Grundträger (6,7) , die hierfür z.B. eine kreisrunde oder prismatische Form haben . Bei einer
prismatischen Form entspricht die Zahl der Ecken der Zahl der Schnittstellen (16) . Alternativ können die
Schnittstellen (16) auch im Randbereich der Grundkörper (6,7) und an deren quer oder schräg zur Achse (28) ausgerichteten Oberfläche angeordnet sein . Die Schnittstellen (16) sind untereinander gleichartig ausgebildet und wirken mit entsprechend gleichartig ausgebildeten Medienkupplungsträgern (13, 14 ) zusammen . Dies ermöglicht eine beliebige Platzierung der
Medienkupplungen (11, 12 ) . Hierbei können alle oder nur einzelne der Schnittstellen (16) belegt werden . Eine solche einheitliche Schnittstelle (16) kann auch zum Anbau der Kupplungs ersorgung (15) dienen, die hierfür
entsprechend mit ihren Anbauteilen angepasst ist .
Alternativ kann für die KupplungsVersorgung (15) eine spezielle und adaptierte Schnittstelle vorhanden sein, die sich von den anderen Schnittstellen (16) unterscheidet . An die einheitlichen Schnittstellen (16) können außer den Medienkupplungen (11, 12 ) auch beliebige andere und ggf . zu kuppelnde Teile angebaut werden .
Die Ausbildung der bevorzugt einheitlichen Schnittstellen (16) ist z.B. in Figur 5 und 6 dargestellt . Die
Schnittstellen (16) haben Passelemente (19, 19', 20, 20') und eine Fixierung . Sie haben ferner ebene oder gebogene Anbauflächen ( 17 , 18) mit solchen Passelementen
(19, 19', 20, 20') . Vorzugsweise wirken die Passelemente (19, 20, 19', 20') in mehreren unterschiedlichen Richtungen oder Achsen .
In den gezeigten Ausführungsbeispielen von prismatischen Grundkörpern (6,7) weisen diese am Umfang ebene
Anbauflächen ( 17 ) auf, die ein oder mehrere Passelemente (19,19') tragen, die hier z.B. als Nuten in der
Anbaufläche ( 17 ) ausgebildet sind . Die Nuten (19,19') können unterschiedliche Ausrichtungen haben, wobei die Nutenzahl beliebig wählbar ist . Die Nuten (19,19') können quer oder schräg zueinander ausgerichtet sein . Sie haben z.B. eine längliche, bevorzugt rechteckige Form mit parallelen Längsrändern . Im gezeigten Ausführungsbeispiel gibt es eine zentrale Nut (19), die parallel zur Achse (28) ausgerichtet ist . An den Rändern der Anbauflächen ( 17 ) sind quer zur Achse (28) und längs der Anbaufläche ( 17 ) sich erstreckende Nuten ( 19 ' ) vorgesehen, die am Flächenrand enden und dort offen sein können .
An den Medienkupplungsträgern (13, 14 ) sind hierzu passende ebene Anbauflächen (18) vorhanden, die Gegen-Passelemente (20,20' ) tragen, die z.B. als vorstehende Keile
ausgebildet sind, welche in Anbaustellung in die
zugehörigen Nuten (19,19') formschlüssig eingreifen . Die Anbauflächen (18) weisen z.B. ein zentrales und längs der Achse (28) ausgerichtetes vorstehendes Passelement (20) und zwei randseitige und längs der Anbaufläche (18) sich erstreckende, vorstehende Passelemente (20') auf . Die Gegen-Passelemente (20,20' ) haben ebenfalls eine
rechteckige längliche Form mit parallelen Längsrändern . Durch die mehrfache Zahl und unterschiedliche Ausrichtung der Passelemente (19, 20, 19', 20') kann eine exakt bestimmte und durch Formschluss vorgegebene gegenseitige Lage der Anbauflächen ( 17 , 18) und der Grundträger (6,7) sowie der angeschlossenen Medienkupplungsträger ( 13 , 14 ) erreicht werden . Diese Anbaustellung wird durch die Fixierung (21) gesichert, die z.B. aus Schrauben bestehen kann . Die
Schrauben können sich z.B. durch die randseitigen
Passelemente ( 19 ' , 20 ' ) erstrecken . Die Medienkupplungsträger (13, 14 ) können die in den
Ausführungsbeispielen gezeigte plattenartige Form mit Flanschen für die Anbaufläche (18) und Öffnungen zum Anbau und Durchgriff der Kupplungselernente (29) aufweisen . Sie können untereinander für die Werkzeug- und Roboterseite gleichartig sein . Die Grundträger (6,7) sind hinsichtlich ihrer
Schnittstellen (16) gleichartig ausgebildet und haben diesbezüglich eine exakt gleiche Form. In
Kupplungssteilung fluchten die Grundträger (6,7) in
Achsrichtung, wobei auch die über die Schnittstellen (16) angebauten Medienkupplungsträger ( 13 , 14 ) und die
Kupplungselernente (29) sowie Übertragungselemente (30) miteinander in Achsrichtung genau fluchten und in
Kupplungseingriff kommen .
In Abwandlung der gezeigten Aus führungsform kann der Umfang bzw . Mantel der Grundträger (6,7) eine andere Formgebung haben, wobei die gegenseitig angepassten
Anbauflächen ( 17 , 18) und auch die Form der Passelemente (19, 19', 20, 20') sowie die Fixierung (21) entsprechend angepasst sind . Die Grundträger (6,7) können z.B. eine kreisrunde Form haben, wobei die besagten
Schnittstellenteile (17, 18, 19, 19' ,20,20' ) eine
entsprechend gebogene Formgebung besitzen .
Die genannte SchnittStellenausbildung mit Anbauflächen (17,18), Passelementen (19, 19', 20, 20') und Fixierung (21) hat eine eigenständige erfinderische Bedeutung und lässt sich auch für andere Wechselkupplungen (1), z.B. für konventionelle Kupplungsbauarten, einsetzen . Die
SchnittStellenausbildung kann insbesondere mit
entsprechender Anpassung auch bei einer Anbausituation eingesetzt werden, in der ein Anbau an einer quer oder schräg zur zentralen Achse (28) sich erstreckenden
Oberfläche der Grundkörper (6,7) vorgenommen wird .
Figur 4 verdeutlicht weitere Besonderheiten der
erfindungsgemäßen Wechselkupplung (1), insbesondere eine Erfassungseinrichtung ( 22 ) und eine Wartungsanzeige (25) , die j eweils eigenständige erfinderische Bedeutung haben und die wahlweise vorhanden sein können oder weggelassen sein können . Sie können auch bei anderen, konventionellen Wechselkupplungen (1) ohne einheitliche Schnittstellen (16) und bei beliebigem Anbau von Medienkupplungen an beliebige Grundträger und bei Einsatz anderer
Kupplungsmechaniken (8) eingesetzt werden . Bei derartigen konventionellen Wechselkupplungen kann auf Passelemente
(19, 19', 20, 20') der vorbeschriebenen und beanspruchten Art verzichtet werden oder es können andere Passelemente, insbesondere in anderer Zahl , Ausrichtung und/oder
Ausbildung, vorhanden sein .
Figur 4 zeigt eine Erfassungseinrichtung ( 22 ) für die gegenseitige Lage der Kupplungsteile (4,5) . Die
Erfassungseinrichtung ( 22 ) ist z.B. an den zum Ankuppeln einander zugekehrten Innenseiten der Kupplungsteile (4,5) angeordnet und kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein . Mit der Erfassungseinrichtung ( 22 ) kann die zum Ankuppeln bestehende gegenseitige Lage der Kupplungsteile (4,5) festgestellt werden . Diese Lage kann die
gegenseitige Position und ggf . auch die gegenseitige Orientierung der Kupplungsteile (4,5) betreffen .
Lagenunterschiede können in allen drei Raumachsen bestehen und können in räumlich verschobenen Positionen und auch in unterschiedlichen Dreh- oder Kippstellungen bestehen . Mit der Erfassungseinrichtung ( 22 ) kann detektiert werden, ob die Kupplungsteile (4,5) exakt bzgl . der Achse (28) in ihrer Lage zueinander passen und mit einer Linearbewegung entlang der Achse (28) exakt miteinander in Eingriff gebracht und gekuppelt werden können . Die
Erfassungseinrichtung ( 22 ) kann hierbei auch
Lageabweichungen detektieren, evaluieren und
signalisieren .
Bei der Signalisierung kann nach außen zu einem Bediener oder in anderer Weise ein Warnsignal abgegeben werden . Ferner kann eine bestehende Lageabweichung nach Art und
Größe signalisiert werden . Eine Meldung kann andererseits direkt an die RoboterSteuerung (nicht dargestellt ) erfolgen, die bei vorhandenen Lageabweichungen eine kompensierende Roboterbewegung ausführt und dadurch die korrekte Kupplungsläge herstellt . Hierbei kann der
detektierte Lagefehler gespeichert und für eine
Qualitätssicherung ausgewertet werden . Ferner kann die korrigierte Ankuppelsteilung des Roboters ebenfalls gespeichert und für spätere gleichartige
Ankupplungs orgänge verwendet werden . Die Erfassung der gegenseitigen Lage der Kupplungsteile (4,5) kann einmalig beim Einrichten durchgeführt werden . Hierbei befindet sich z.B. das Werkzeug (3) in einer fest vorgegebenen Aufnahmeposition an einem Werkzeughalter, z.B. an einem Werkzeugmagazin (nicht dargestellt ) . Der Roboter (2) wird in die vorgesehene und ggf . zuvor in seiner Bahnsteuerung gespeicherte Ankuppel- BereitSchaftsposition gegenüber dem bereitgehaltenen
Werkzeug (3) gefahren . In dieser noch distanzierten
BereitSchaftsposition wird mit der Erfassungseinrichtung ( 22 ) die gegenseitige Lage der Kupplungsteile (4,5) detektiert und die Position und Ausrichtung des Roboters (2) bei Abweichungen entsprechend korrigiert und der korrigierte Wert gespeichert . Während des nachfolgenden Betriebs kann der gespeicherte Wert zum automatischen Anfahren der Werkzeughalterung zum Abgeben und Aufnehmen des Werkzeugs (3) ohne weitere
Prüfungsmaßnahmen benutzt werden . Die
Erfassungseinrichtung ( 22 ) kann aber auch bei diesen
WechselVorgängen mit An- und Abkuppeln erneut benutzt werden, um vor dem Ankuppeln die Lage der Kupplungsteile (4,5) zu detektieren . Hierbei können evtl . Fremdeinflüsse, z.B. Veränderungen der Roboterposition und/oder der
Werkzeugposition ermittelt und bedarfsweise korrigiert werden . Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die
Erfassungseinrichtung ( 22 ) einen Sensor (23) am einen Kupplungsteil , vorzugsweise dem roboterseitigen
Kupplungsteil (4) und einen Indikator (24 ) am anderen Kupplungsteil (5) auf .
Der Sensor (23) arbeitet z.B. optisch . Er kann zu diesem Zweck z.B. als Laserscanner ausgebildet sein, der einen Laserstrahl emittiert und die Strahlreflexion vom
Indikator (24 ) erfasst . Der Laserstrahl kann dabei in ein oder mehreren Achsen bewegt werden und auf
unterschiedliche Stellen des anderen Kupplungsteils (5) treffen . Der Indikator (24 ) kann z.B. als Formenmuster ausgebildet sein . Dies kann eine zweidimensionale oder dreidimensionale Formgebung sein . Ein Formenmuster kann z.B. aus Streifen mit vorgegebenen Formen und ggf .
Abständen ausgebildet sein, die vom Sensor (23) optisch erfasst und in ihrer erfassten Lagebeziehung ausgewertet werden . Aus den detektierten Lagebeziehungen der
Formmerkmale kann auf eine gegenseitige dreidimensionale Lage des Sensors (23) und des Indikators (24 ) sowie der damit verbundenen Kupplungsteile (4,5) zurückgeschlossen werden . Figur 4 verdeutlicht auch die ebenfalls erfinderisch eigenständige Wartungsanzeige (25) der Wechselkupplung (1) . Diese kann an beliebig geeigneter Stelle angeordnet sein und kann sich an einem oder beiden Kupplungsteilen (4,5) befinden . Die Wartungsanzeige (25) ist z.B. an der KupplungsVersorgung (15) angeordnet .
Die Wartungsanzeige (25) weist ein Anzeigeelement (26) zur Signalisierung einer BetriebsSituation und ggf . eines Wartungsbedarfs auf . Die BetriebsSituation ist z.B.
gekennzeichnet durch die Zahl der Kupplungszyklen . Bei
Existenz mehrerer Werkzeuge (3) kann die Kupplungs zahl für das roboterseitige Kupplungsteil (4) größer als für die werkzeugseitigen Kupplungsteile (5) sein, weshalb die Betriebs- und WartungsSituation getrennt erfasst werden kann . Das Anzeigeelement (26) kann eine oder mehrere
Informationen emittieren . Dies können unterschiedliche Informationen sein . Die Emission kann auf verschiedene
Weise geschehen . Zum einen kann z.B. die Zyklenzahl gezählt werden, wobei die Zahl direkt in geeigneter Weise als Wert oder als Bereich signalisiert wird oder bei
Erreichen einer vorgegebenen Grenze ein Warnsignal , z.B. optisch mit einer farbigen LED signalisiert wird .
In die Erfassung können außerdem Zeitelemente einfließen . Ein über längere Zeit abgelegtes und nicht benutztes
Werkzeug (3) und dessen Kupplungsteil (4) kann allein durch die Liegezeit einen Wartungsbedarf haben . Diese
Information kann alternativ oder zusätzlich zur Zyklenzahl ermittelt und in geeigneter Weise vom Anzeigeelement (26) signalisiert werden . Die Wartungsanzeige (25) kann eine Ermittlungseinrichtung (27 ) für einen Wartungsbedarf der Wechselkupplung (1) bzw . des zugehörigen Kupplungsteils (4,5) haben . Die
Ermittlungseinrichtung (27), die in Figur 4 schematisch angedeutet ist, kann z.B. einen Datenspeicher und ggf . eine eigene Rechner- oder Steuerhardware, insbesondere einen Prozessor, und ein Zeitglied aufweisen . Hierbei ist die Anordnung an der KupplungsVersorgung (15) günstig, deren Schaltzyklen und damit die Kupplungs zyklen direkt erfassbar sind . Die Wartungsanzeige (25) kann außerdem eine eigene Energieversorgung und einen Energiespeieher, insbesondere eine Batterie, haben . Mit dieser autarken Wartungsanzeige (25) können die Zahl der Kupplungs zyklen, evtl . Liegezeiten und sonstige Faktoren ermittelt werden, die den Betriebs zustand und den Wartungsbedarf der
Wechselkupplung (1) und deren Kupplungsteile (4,5)
beeinflussen . Diese Ermittlung kann, wie gesagt, für die Kupplungsteile (4,5) getrennt vorgenommen werden . Sie kann auch nur für das roboterseitige Kupplungsteil (4)
vorgenommen werden, wobei dessen Wartung automatisch eine Wartung der werkzeugseitigen Kupplungsteile (5) nach sich ziehen kann .
Die KupplungsVersorgung (15) dient in der eingangs
erwähnten Weise zur Beaufschlagung und Steuerung der
Kupplungsmechanik (8) . Dies kann z.B. pneumatisch
geschehen, wobei die KupplungsVersorgung (15) an eine Druckluftzufuhr angeschlossen ist und die pneumatische
Beaufschlagung der Kupplungsmechanik (8) mittels Ventilen steuert . Die Kupplungsmechanik (8) kann redundant sein, indem z.B. zwei oder mehr parallele Ventilanordnungen vorhanden sind, sodass bei Ausfall einer Ventilanordnung automatisch eine andere in Funktion tritt . Hierfür können entsprechende Erfassungseinrichtungen für die
Ventil funktion vorhanden sein .
Die Ausbildung ist bevorzugt diversitär redundant . Hierbei werden unterschiedliche Ventilanordnungen eingesetzt, die von gleichen oder von unterschiedlichen Herstellern stammen können . Die Unterschiede können in der
Konstruktion und/oder im Hersteller liegen . Dies mindert die Gefahr und den Einfluss eines evtl . Serienfehlers bei einem Ventilhersteller . In weiterer Abwandlung kann die Energieversorgung und Ansteuerung der Kupplungsmechanik (8) auf andere Weise erfolgen, wobei die
KupplungsVersorgung (15) entsprechend anders ausgebildet ist . Hierbei kann z.B. eine hydraulische oder
elektromagnetische Beaufschlagung der Kupplungsmechanik (8) vorgesehen sein .
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen
Aus führungs formen sind in verschiedener Weise möglich . In der gezeigten und bevorzugten Aus führungs form beinhaltet die Wechselkupplung (1) alle beschriebenen Komponenten mit einheitlichen Schnittstellen (16) in der genannten Anordnung und Ausbildung mit Passelementen
( 19, 19 ' , 20, 20 ' ) , wobei auch die Erfassungseinrichtung ( 22 ) und die Ermittlungseinrichtung (27 ) vorgesehen sind und die Medienkupplungen (11, 12 ) die beschriebene Ausbildung haben . Die vorgenannten Merkmale und Merkmalsgruppen können aber auch einzeln und unabhängig voneinander bei einer Wechselkupplung (1) zum Einsatz kommen . Hierbei können z.B. die Ermittlungs- und Erfassungseinrichtung
(22, 27) weggelassen oder j eweils nur einzeln benutzt werden . Umgekehrt lassen sich die Erfassungseinrichtung
( 22 ) und/oder die Ermittlungseinrichtung (27 ) auch bei anderen Wechselkupplungen (1) einsetzen, die eine
beliebige Ausbildung haben und z.B. fest angebaute und nicht variable Medienkupplungen besitzen, wobei ggf . auch auf definierte und untereinander gleichartige
Schnittstellen (16) verzichtet wird . Die
Erfassungseinrichtung ( 22 ) und/oder die
Ermittlungseinrichtung (27 ) lassen sich ggf . auch an vorhandenen Wechselkupplungen nachrüsten . Ferner können die gezeigten Merkmale der Aus führungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert und vertauscht werden . Im Weiteren sind konstruktive Abwandlungen der Wechselkupplung (1) und ihrer Bestandteile möglich .
BEZUGS ZEICHENLISTE
1 Wechselkupplung
2 Roboter
3 Werkzeug
4 Kupplungsteil , roboterseitig
5 Kupplungsteil , werkzeugseitig
6 Grundträger, roboterseitig
7 Grundträger, werkzeugseitig
8 Kupplungsmechanik
9 Anschluss , roboterseitig
10 Anschluss , werkzeugseitig
11 Medienkupplung
12 Medienkupplung
13 Medienkupplungsträger
14 Medienkupplungsträger
15 KupplungsVersorgung
16 Schnittstelle
17 Anbaufläche von Grundträger
18 Anbaufläche von Medienkupplung
19 Passelement, Nut
19' Passelement, Nut
20 Passelement, Keil
20 ' Passelement, Keil
21 Fixierung, Verschraubung
22 Erfassungseinrichtung
23 Sensor, Laserscanner
24 Indikator, Streifenmuster
25 Wartungsanzeige
26 Anzeigeelement
27 Ermittlungseinrichtung
28 Achse, Drehachse
29 Kupplungselernent
30 Übertragungselement
Next Patent: ARRANGEMENT AND METHOD FOR ESTIMATING THE REMAINING SERVICE LIFE OF DRIVE TRAINS