DE4207114C2

DE4207114C2 - Tool changing device

Info

Publication number: DE4207114C2
Application number: DE19924207114
Authority: DE
Inventors: Joerg Schwarz
Original assignee: Alexander Binzel GmbH and Co KG
Current assignee: Alexander Binzel GmbH and Co KG
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2012-03-07
Also published as: DE4207114A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeug-Wechselvorrichtung, insbesondere für Lichtbogen-Schweißbrennerhälse, welche auf einem Rotor zumindest eine Aufnahme für Werkzeuge aufweist und bei der der Rotor auf einer in einem unver drehbar gehaltenen Führungszylinder motorisch um ihre Längsachse verdrehbaren und zusätzlich mittels eines Li nearantriebs in Axialrichtung verschiebbaren Führungs welle angeordnet ist, wobei zur Erzeugung einer gekoppel ten Hub- und Drehbewegung mittels des Linearantriebs eine Kulissenführung in der Mantelfläche der Führungswelle oder des Führungszylinders vorgesehen ist, in welche ein Führungsvorsprung des gegenüberliegenden Bauteiles ein greift.The invention relates to a tool changing device, especially for arc welding torch necks, which at least one holder for tools on a rotor has and in which the rotor on one in a non rotatably held guide cylinder around their motor Longitudinal axis rotatable and additionally by means of a Li near drive axially displaceable guide shaft is arranged, wherein to generate a coupled th stroke and rotary movement by means of the linear drive Link guide in the outer surface of the guide shaft or the guide cylinder is provided, in which a Lead of the opposite component attacks.

Werkzeug-Wechselvorrichtungen der vorstehenden Art werden beispielsweise bei automatisch arbeitenden, elektrischen Lichtbogen-Schweißbrennern eingesetzt, um in bestimmten Abständen Brennerhälse automatisch wechseln zu können, da einzelne Teile des Brennerhalses durch den Schweißprozeß verschmutzen und/oder verschleißen. Bei solchen Werkzeug- Wechselvorrichtungen muß der die Brennerhälse aufnehmende Rotor zunächst eine Drehbewegung ausführen, um mit einem außerhalb des Schutzbereiches vom Wartungspersonal in ihn eingesetzten Brennerhals bis unterhalb des Schweißbren ners schwenken zu können. Danach muß der Rotor eine rela tiv große Hubbewegung ausführen, um den Brennerhals in eine Brennerhalsaufnahme des Schweißbrenners einzusetzen. Zur Erzeugung dieser beiden Bewegungen haben einige be kannten Wechselvorrichtungen zwei Antriebe, nämlich einen für die Drehbewegung und einen für die Hubbewegung. Diese beiden Antriebe müßen von einer elektronischen Steuerung in der richtigen Reihenfolge nacheinander angesteuert werden. Zum Umsteuern der Bewegungen sind mehrere End schalter notwendig. Durch die beiden separaten Antriebe sind die bisher bekanntgewordenen Werkzeug-Wechselvor richtungen relativ aufwendig und dadurch teuer. Es sind daher auch schon Werkzeug-Wechselvorrichtungen realisiert worden, bei denen zur Erzeugung einer gekoppelten Hub- und Drehbewegung mittels des Linearantriebs eine Kulissenführung in der Mantelfläche der Führungswelle oder des Führungszylinders vorgesehen ist, in welche ein Führungsvorsprung des gegenüberliegenden Bauteiles ein greift. Durch diese Gestaltung kann der für die erforder liche Hubbewegung der Führungswelle erforderliche Linear antrieb zugleich dazu benutzt werden, vor dem eigentli chen Hubvorgang, bei dem das Werkzeug in eine Werkzeug aufnahme eingesetzt wird, die erforderliche Schwenkbewe gung auszuführen. Ein Beispiel für eine solche Vorrich tung ist aus der DE 35 33 048 A1 bekannt: Bei dieser Vor richtung besteht die Kulisse allerdings lediglich aus ei ner Halbspirale, so daß der einarmige Rotor zum Wechseln eine hin- und hergehende Schwenkbwegung ausführt. Dies hat den Nachteil, daß zwei Wechselvorrichtungen vorzuse hen sind, wobei die eine der Entnahme des verbrauchten bzw. nicht mehr benötigten Werkzeuges und die andere der Zuführung eines neuen Werkeuges dient.Tool changing devices of the above type for example in the case of automatically working, electrical Arc welding torches used to be in certain Intervals to be able to change torch necks automatically because individual parts of the torch neck through the welding process pollute and / or wear. With such tool Exchange devices must be the one receiving the torch necks First perform a rotary movement to turn with a rotor out of the protection area from the maintenance personnel into it inserted torch neck to below the welding torch to be able to pan. Then the rotor has a rela Perform a large stroke movement around the torch neck insert a torch neck holder of the welding torch. To create these two movements, some have knew change devices two drives, namely one for the rotary movement and one for the lifting movement. This both drives must have an electronic control Controlled one after the other in the correct order become. There are several end positions for reversing the movements switch necessary. Through the two separate drives are the tool changes previously known directions relatively complex and therefore expensive. There are therefore tool changers have already been implemented have been used to generate a coupled lifting and rotary motion by means of the linear drive Link guide in the outer surface of the guide shaft or the guide cylinder is provided, in which a Lead of the opposite component attacks. Through this design, the required for Linear stroke movement of the guide shaft required drive can be used at the same time, before the actual Chen lifting process, in which the tool into a tool recording is used, the required swivel movement execution. An example of such a device device is known from DE 35 33 048 A1: In this case direction, however, the backdrop consists only of egg ner semi-spiral, so that the one-armed rotor to change executes a reciprocating swivel movement. This has the disadvantage that two changing devices vorzuse hen are, the one of the removal of the used or no longer required tool and the other of the Feeding a new tool is used.

Aus der SU 13 93 578 ist eine umlaufende Kulissenführung mit mindestens einer Wiederholung zu erkennen. Um zu ver meiden, daß der Führungsvorsprung nach Durchlaufen eines Scheitelpunktes der Wiederholung in den zuvor zurückge legten Abschnitt der Kulissenführung zurückläuft, was eine nicht gewollte Umkehrung der Drehbewegung des Rotors bedeuten würde, sind in der Kulissenführung wegklappbare Riegel angeordnet, die diese für eine rücklaufende Bewe gung sperren um vom Führungsvorsprung zu Seite geklappt werden, wenn dieser die Kulissenführung in der vorgegebe nen Richtung durchläuft. Die Gefahr, daß eines dieser Riegel klemmt und damit die Sperrwirkung nicht mehr gege ben ist, ist allerdings sehr groß und zwar vor allem dann, wenn die Werkzeug-Wechselvorrichtung an einer Ma schine eingesetzt wird, bei deren Betrieb Schmutz in Form von Staub und Spänen anfällt, der sich in der Kulissen führung an den Riegeln festsetzen kann.SU 13 93 578 is an all-round backdrop guide recognizable with at least one repetition. To ver avoid that the lead lead after going through a Vertex of repetition in the previous put back section of the backdrop leading back to what an unwanted reversal of the rotary movement of the rotor would mean are collapsible in the backdrop guide Bars arranged that move backwards lock to the side of the ledge if this sets the stage guidance in the direction. The danger of one of these Bolt is stuck and the locking effect is no longer counter ben is, however, very large and above all then when the tool changing device on a Ma machine is used in the operation of dirt in the form of dust and shavings that accumulates in the backdrop can fix the guide on the bolts.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Werkzeug- Wechselvorrichtung der eingangs genannten Art so auszu bilden, daß sie möglichst einfach gestaltet ist und zu ihrer Betätigung ein möglichst geringer steuerungstechni scher Aufwand erforderlich wird. Außerdem soll sie mög lichst wenig störanfällig seinThe invention is based on the problem of a tool Exchange device of the type mentioned above form that it is as simple as possible and to their actuation, the lowest possible control technology effort is required. It should also be possible as little as possible

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem Rotor zumindest zwei Aufnahmen für Werkzeuge vor handen sind, daß die Kulissenführung in sich geschlossen auf der Mantelfläche der Führungswelle oder des Füh rungszylinders umläuft und aus einer festgelegten Anzahl von längeren, senkrechten Bereichen besteht, welche je weils über einen schräg nach oben verlaufenden Bereich, einen kurzen, senkrechten Bereich und einen schräg nach unten verlaufenden Bereich miteinander verbunden sind, und daß an den jeweiligen Verzweigungsstellen die Schei telpunkte der einzelnen Bereiche zur Mittellinie der Kulissenführung einheitlich nach einer Seite hin versetzt sind.This problem is solved according to the invention in that at least two receptacles for tools on the rotor are that the scenery is closed on the outer surface of the guide shaft or the guide cylinder and from a fixed number of longer, vertical areas, which each because of a sloping area a short, vertical area and an oblique after area running below are connected to each other, and that the shit at the respective branches points of the individual areas to the center line of the Scenic guide uniformly offset to one side are.

Bei dieser Gestaltung des Verlaufes der Kulissenführung kann man sich den jeweiligen Erfordernissen der Vorrich tung anpaßen, dessen Werkzeug mit der erfindungsgemäßen Werkzeug-Wechselvorrichtung ausgetauscht werden soll. With this design of the course of the backdrop tour one can meet the respective requirements of the device adapt, whose tool with the invention Tool changing device to be replaced.

Besonders geeignet ist eine solche Werkzeug-Wechselvor richtung für den Wechsel von Brennerhälsen eines von ei nem Roboter geführten Lichtbogen-Schweißbrenners. Bei der erfindungsgemäßen Kulissenführung kommt es durch die Auf- und Abbewegung der Führungswelle jeweils gegen Ende einer Abwärtsbewegung und zu Beginn einer Aufwärtsbewegung der Führungswelle zu einer Drehbewegung dieser Führungswelle. Der Rotor dreht sich deshalb immer dann, wenn er von dem Schneidbrenner entfernt ist und hat deshalb einen langen, geraden Hubweg, um den Brennerhals in die Brennerhalsauf nahme einzuschieben oder ihn dieser zu entnehmen. Durch den Versatz der Scheitelpunkte wird erreicht, daß die Führungswelle sich bei ihrer Hubbewegung zwangsläufig im mer nur in eine Richtung drehen kann.Such a tool change is particularly suitable direction for changing burner necks one of egg robotic arc welding torch. In the scenery guide according to the invention it comes through the and movement of the guide shaft towards the end of each Downward movement and at the beginning of an upward movement of the Guide shaft for a rotary movement of this guide shaft. The rotor therefore always turns when it is driven by that Cutting torch is removed and therefore has a long, straight stroke to the torch neck in the torch neck insert or remove it. By the offset of the vertices is achieved such that the Guide shaft inevitably in the stroke can only turn in one direction.

Konstruktiv besonders einfach ist die Werkzeug-Wechsel vorrichtung gestaltet, wenn die Kulissenführung in der Mantelfläche der Führungswelle verläuft und der Führungs vorsprung ein radial am Führungszylinder angeordneter Führungsbolzen ist.The tool change is particularly simple in design device designed when the backdrop guide in the The outer surface of the guide shaft runs and the guide projection a radially arranged on the guide cylinder Guide pin.

Um die Reibung zwischen dem Führungsvorsprung und der Wandung der Kulissenführung möglichst klein zu halten, könnte man auf den Führungsvorsprung drehbar einen Ring lagern, was jedoch eine entsprechend breite Kulissenfüh rung erforderte. Besonders schmal kann die Kulissenfüh rung ausgebildet sein, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Führungsbolzen mittels Wälzlager drehbar am Führungszylinder gehalten ist.To the friction between the guide tab and the To keep the wall of the slide guide as small as possible, you could turn a ring on the guide tab store, but what a correspondingly wide backdrop required. The scenery guide can be particularly narrow tion be formed if, according to a further development of the Invention of the guide pin by means of rolling bearings on Guide cylinder is held.

Die Hubbewegung der Führungswelle kann auf beliebige Weise erzeugt werden. Besonders einfach ist es, wenn die Führungswelle um ihre Längsachse drehbar auf einem Quer joch befestigt ist und der Linearantrieb durch zwei Kol ben-Zylinder-Einheiten gebildet ist, deren Kolbenstangen an gegenüberliegenden Seiten der Führungswelle mit dem Querjoch verbunden sind.The stroke movement of the guide shaft can be on any Generated way. It is particularly easy if the Guide shaft rotatable about its longitudinal axis on a cross yoke is attached and the linear drive by two Kol ben-cylinder units is formed, the piston rods on opposite sides of the guide shaft with the Querjoch are connected.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be schrieben. Diese zeigt inThe invention allows numerous embodiments. to there is a further clarification of their basic principle of shown in the drawing and will be below wrote. This shows in

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Werkzeug-Wechsel vorrichtung nach der Erfindung, Fig. 1 is a front view of a tool-changing device according to the invention,

Fig. 2 eine geschnitten dargestellte Seitenan sicht der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 2 is a cut view of the device shown Seitenan according to Fig. 1,

Fig. 3 eine Abwicklung einer Kulissenführung der Werkzeug-Wechselvorrichtung. Fig. 3 is a development of a link guide of the tool changing device.

Die Fig. 1 zeigt eine ortsfest zu montierende Tragplatte 1, auf der ein Führungszylinder 2 angebracht ist. Durch diesen Führungszylinder 2 führt axial verschiebbar und verdrehbar eine Führungswelle 3, welche an ihrem unteren Ende einen Rotor 4 trägt, der bei diesem Ausführungsbei spiel als ein einfacher Balken ausgebildet ist, welcher an seinen beiden Enden jeweils eine Aufnahme 5 hat, in die jeweils ein nicht gezeigter Schweißbrennerhals ein gesetzt werden kann. Fig. 1 shows a stationary mounting plate 1 on which a guide cylinder 2 is attached. Through this guide cylinder 2 leads axially displaceable and rotatable, a guide shaft 3 , which carries at its lower end a rotor 4 , which in this embodiment is designed as a simple bar, which has a receptacle 5 at both ends, in each of which welding neck, not shown, can be inserted.

Die Führungswelle 3 ist nahe ihres oberen Endes in einem Lager 6 verdrehbar, jedoch relativ zum Lager unverschieb lich gehalten. Dieses Lager 6 ist fest mit einem Querjoch 7 verbunden, an welchem die Enden zweier Kolbenstangen 8, 9 von Kolben-Zylinder-Einheiten 10, 11 angreifen, die ih rerseits fest mit der Tragplatte 1 verbunden sind. The guide shaft 3 is rotatable near its upper end in a bearing 6 , but held immovably Lich relative to the bearing. This bearing 6 is fixedly connected to a transverse yoke 7 , on which the ends of two piston rods 8 , 9 of piston-cylinder units 10 , 11 engage, which in turn are firmly connected to the support plate 1 .

Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 läßt erkennen, daß auf der Führungswelle 2 eine Kulissenführung 12 vorgese hen ist, in die ein Führungsvorsprung 13 greift, bei dem es sich um einen mittels Wälzlager 14, 15 drehbar und ra dial ausgerichtet am Führungszylinder 2 gehaltenen Zapfen handelt.The sectional view of FIG. 2 shows that on the guide shaft 2, a link guide 12 is hen vorgese, in which a guide projection 13 engages, which is a rotatably by means of rolling bearings 14 , 15 and ra dial aligned on the guide cylinder 2 held pin ,

Wenn das Querjoch 7 durch Druckbeaufschlagung der in Fig. 1 gezeigten Kolben-Zylinder-Einheiten 10, 11 eine Hubbewegung ausführt und deshalb die Führungswelle 3 eine entsprechende Hubbewegung macht, dann führt sie infolge des noch zu beschreibenden Verlaufs der Kulissenführung 12 nahe ihrer tiefsten Stellung zugleich eine Drehbewe gung aus. Deshalb ist in Fig. 2 strichpunktiert darge stellt, daß in unterster Stellung der Rotor 4 gegenüber der in durchgezogenen Linien gezeigten Stellung um 90° verdreht ist.If the transverse yoke 7 executes a lifting movement by pressurizing the piston-cylinder units 10 , 11 shown in FIG. 1 and therefore the guide shaft 3 makes a corresponding lifting movement, then at the same time it leads close to its lowest position due to the course of the guide 12 to be described a rotary motion. Therefore, in Fig. 2 dash-dot Darge provides that in the lowest position, the rotor 4 is rotated by 90 ° relative to the position shown in solid lines.

Es sei nunmehr zunächst angenommen, daß die Aufnahme 5 im Arbeitsbereich eines elektrischen Schweißbrenners über einen auszuwechselnden Schweißbrennerhals greift und au ßerhalb des Arbeitsbereiches in der gegenüberliegenden Aufnahme 5a ein neuer Schweißbrennerhals von Hand einge setzt wurde. Wird nun das Querjoch 7 abwärts bis in seine tiefste Stellung bewegt, dann bewegt sich der Rotor 4 zunächst ohne Drehung abwärts und zieht dabei den auszu wechselnden Brennerhals vom Schweißbrenner. Gegen Ende des abwärts gerichteten Hubs verdreht sich der Rotor 4 um 90° und gelangt in die strichpunktiert dargestellte Stellung. Steuert man nun die Hubrichtung der Führungs welle 3 um, dann dreht sich der Rotor 4 im gleichen Dreh sinn wiederum um 90°. Hierdurch gelangt der neue Brenner hals unterhalb des Schweißbrenners und der alte Brenner hals aus dem Arbeitsbereich heraus. Durch Fortsetzung des aufwärts gerichteten Hubs wird anschließend der neue Brennerhals in den Schweißbrenner eingeschoben. It is now first assumed that the receptacle 5 in the working area of an electric welding torch engages over a welding torch neck and outside of the working area in the opposite receptacle 5 a a new welding torch neck has been inserted by hand. If the transverse yoke 7 is now moved down to its lowest position, then the rotor 4 first moves downward without rotation and thereby pulls the torch neck to be replaced from the welding torch. Towards the end of the downward stroke, the rotor 4 rotates by 90 ° and reaches the position shown in broken lines. If you now control the stroke direction of the guide shaft 3 , then the rotor 4 rotates in the same direction again by 90 °. This will get the new torch neck below the welding torch and the old torch neck out of the work area. By continuing the upward stroke, the new torch neck is then inserted into the welding torch.

Die Fig. 3 läßt erkennen, wie die Kulissenführung 12 den zuvor erläuterten Bewegungsablauf erzeugt. Der Führungs vorsprung 13 befindet sich in der dargestellten Stellung, in der die Führungswelle 3 ihre oberste Position ein nimmt, am unteren Ende eines senkrechten, relativ langen Bereiches 16 der Kulissenführung 12. Bewegt sich die Füh rungswelle 3 abwärts, dann greift nach einem der Länge dieses Bereiches 16 entsprechenden Hub ein schräg nach oben verlaufender Bereich 17 und anschließend ein kurzer, senkrecht nach oben führender Bereich 18 über den Füh rungsvorsprung 13, so daß die Führungswelle 3 zunächst zusätzlich zu ihrer Hubbewegung eine Drehbewegung um bei diesem Ausführungsbeispiel 90° ausführt und sich an schließend noch ein kurzes Stück ohne Drehung abwärts be wegt. Dreht man dann die Hubrichtung um, dann dreht sich die Führungswelle 3 infolge eines schräg nach unten füh renden Bereiches 19 der Kulissenführung 12 im selben Drehsinn wie bei der Aufwärtsbewegung weiter und ver schiebt sich anschließend infolge eines weiteren senk rechten, langen Bereiches 20 ohne Drehung. Dem Bereich 20 schließen sich mit den Bereichen 17, 18, 19 entsprechende Bereiche 17a, 18a, 19a an, wobei ein Teil des Bereiches 19a im rechten und der andere Teil des Bereiches 19a im linken Teil der Fig. 3 gezeigt ist.The Fig. 3 can be seen how the connecting link guide 12 generates the motion sequence previously discussed. The guide projection 13 is in the position shown, in which the guide shaft 3 takes its uppermost position, at the lower end of a vertical, relatively long area 16 of the link guide 12th If the guide shaft 3 moves downwards, then after a stroke corresponding to the length of this area 16 , an obliquely upwardly extending area 17 and then a short, vertically upwardly extending area 18 over the guide projection 13 , so that the guide shaft 3 initially additionally to their stroke movement performs a rotary movement by 90 ° in this exemplary embodiment and then moves down a short distance without rotation. If you then turn the stroke direction, then the guide shaft 3 rotates as a result of an obliquely downward leading area 19 of the link guide 12 in the same direction of rotation as in the upward movement and then shifts as a result of another vertical right, long area 20 without rotation. The area 20 is followed by the areas 17 , 18 , 19 corresponding areas 17 a, 18 a, 19 a, with part of the area 19 a shown in the right part and the other part of the area 19 a in the left part of FIG. 3 is.

Um auszuschließen, daß es bei der Hubbewegung der Füh rungswelle 3 zu einer Rückdrehung der Führungswelle 3 kommen kann, sind die Scheitelpunkte 21, 22, 23, 24 der Bereiche 19a, 17; 17, 19; 19, 17a und 17a, 19a gegenüber dem jeweiligen senkrechten Bereich 16, 18, 20, 18a ein heitlich in Fig. 3 gesehen nach links versetzt. To exclude the possibility that it approximately shaft 3 to a reverse rotation during the lifting movement of the guide shaft may Füh 3, the apexes 21, 22, 23, 24 of the regions 19 a, 17; 17 , 19 ; 19 , 17 a and 17 a, 19 a with respect to the respective vertical region 16 , 18 , 20 , 18 a, as seen in FIG. 3, offset to the left.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Tragplatte
support plate

22

Führungszylinder
guide cylinder

33

Führungswelle
guide shaft

44

Rotor
rotor

55

Aufnahme
admission

66

Lager
camp

77

Querjoch
crosshead

88th

Kolbenstange
piston rod

99

Kolbenstange
piston rod

1010

Kolben-Zylinder-Einheit
Piston-cylinder unit

1111

Kolben-Zylinder-Einheit
Piston-cylinder unit

1212

Kulissenführung
link guide

1313

Führungsvorsprung
guide projection

1414

Wälzlager
roller bearing

1515

Wälzlager
roller bearing

16-2016-20

Bereich
Area

21-2421-24

Scheitelpunkt
vertex

Claims

1. Tool changing device, in particular for arc welding torch necks, which has at least one receptacle for tools on a rotor and in which the rotor can be rotated by a motor around its longitudinal axis in a non-rotatable guide cylinder and additionally displaceable in the axial direction by means of a linear drive Guide shaft is arranged, in order to generate a coupled lifting and rotating movement by means of the linear drive, a link guide in the mantle surface of the guide shaft or the guide cylinder is provided, in which a guide projection of the opposite component engages, characterized in that on the rotor ( 4 ) there are at least two receptacles for tools that the link guide ( 12 ) rotates closed on the outer surface of the guide shaft ( 3 ) or the guide cylinder ( 2 ) and from a fixed number of longer, vertical areas ( 16 , 20 ) b exists, which are connected to each other via an obliquely upward region ( 17 , 17 a), a short, vertical right region ( 18 , 18 a) and an obliquely downward region ( 19 , 19 a), and that the vertices ( 21-24 ) of the individual areas ( 19 a, 17 ; 17 , 19 ; 19 , 17 a; 17 a, 19 a) to the center line of the Ku lissenführung ( 12 ) are uniformly offset to one side.

2. Tool changing device according to claim 1, characterized in that the link guide ( 12 ) in the Man telfläche the guide shaft ( 3 ) and the Füh approximately projection ( 13 ) is a radially on the guide cylinder ( 2 ) arranged guide pin.

3. Tool changing device according to claim 2, characterized in that the guide pin (guide projection 13 ) by means of roller bearings ( 14 , 15 ) is rotatably held on the guide cylinder ( 2 ).

4. Tool changing device according to one of the preceding claims, characterized in that the guide shaft ( 3 ) rotatably about its longitudinal axis on a transverse yoke ( 7 ) and the linear drive is formed by two piston-cylinder units ( 10 , 11 ), de ren piston rods ( 8 , 9 ) on opposite sides of the guide shaft ( 3 ) with the transverse yoke ( 7 ).