DE3328412A1

DE3328412A1 - Mechanische ueberlastungssicherung

Info

Publication number: DE3328412A1
Application number: DE19833328412
Authority: DE
Inventors: Heinz 7507 Pfinztal Bommer; Harald 7517 Waldbronn Fritz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1985-02-21
Also published as: DE3467319D1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeicher? 328412 Berlin und München - ^- VPA 83 P 4434 DE

Mechanische überlastungssicherung

Die Erfindung.betrifft eine mechanische Überlastungssicherung zwischen zwei kraft- und momenteübertragenden Flanschen.

Soll beispielsweise eine mit Sensoren ausgestattete Greifhand eines Roboters gegen die Einwirkung von Kollisionen mit der Umgebung oder mit einem zu bewegenden Werkstück geschützt werden, so müssen heftige Berührungen der Greifhand bei Bewegungen des Roboterarmes in beliebiger Richtung eine Sehne11abschaltung der Antriebsmotoren des Roboters auslösen und den Arm stillsetzen.

Die Verbindung zwischen einem Arm des Roboters und seiner Greifhand muß jedoch, um genaue Positionierungen vornehmen zu können, sehr steif ausgebildet sein. Wegen dieser geforderten steifen Verbindung können bei Kollisionen die Berührungskräfte sehr schnell ansteigen, wobei unter Umständen die Greifhand trotz einer Schnellabschaltung beschädigt wird.

.

Es wäre denkbar, mit einer leicht austauschbaren Sollbruchstelle im Roboterarm das angesprochene Problem zu
lösen. Mit einer Auffangvorrichtung und einem Schalter
kombiniert könnte an der Sollbruchstelle das Vorderteil des Greifarmes bei Kollisionen freigegeben und über einen Kontakt die Schnellabschaltung betätigt werden.
Ein Nachteil einer Sollbruchstelle ist, daß sie nach jeder Kollision ausgewechselt werden muß. Weiter ist es
schwierig, die Sollbruchstelle so auszubilden, daß die

Auslösekraft gut reproduzierbar wird. Normalerweise ist eine Sollbruchstelle eine Schwächung in einer kraftübertragenden Anordnung und kann deshalb nicht so steif sein,

Li 4 Bz / 01.08.1983

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wie der Rest der Anordnung. Schließlich werden für verschieden hohe Auslösekräfte unterschiedliche Bruchsicherungen benötigt. .

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine eingangs erwähnte mechanische Überlastungssicherung zu schaffen, die nach einer Kollision durch einfaches Einrenken ohne weiteres Demontieren wieder betriebsbereit gemacht werden kann. Sie soll mindestens so steif wie der übrige Teil der Kraftübertragung sein, und ihre Auslösekraft soll in vernünftigen Grenzen reproduzierbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer eingangs genannten mechanischen Uberlastungssicherung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.

Die Auslösekraft einer federbelasteten Rastverbindung kann so genau dosiert werden, daß keine Abstriche an einer Mindeststeifigkeit der Kraftübertragung notwendig sind. Eine Rastverbindung kann auch nach Auslösung ohne Demontage wieder in ihre eingerastete Lage zurückgebracht werden.

Zweckmäßig ist die Kraft der Schraubenfeder, mit welcher der Kegelstumpf gegen die inneren Enden der Kugelbolzen drückt, einstellbar.

Der Kegelstumpf ist vorteilhafterweise mit einem Kolben verbunden, der bei einer durch das Ausrasten der Kugelbolzen verursachten Axialbewegung des Kegelstumpfes einen in die Rastscheibe eingebauten Ausschalter' auslöst.

Um die Ausrastbewegung zu begrenzen, ist ein zylindrischer Mittelteil der Rasttrommel beidseitig durch kegelstumpfförmige Ansätze abgeschlossen. Ein Ausrasten, das . durch eine reine Verdrehung der beiden Flansche gegen-

VPA 83 P 4434 DE einander erfolgt, wird durch eine Ausnehmung in der Rastscheibe, die eine Nase in der Rasttrommel umfaßt, begrenzt.

Zweckmäßig sind drei Kugelbolzen in der Rastscheibenebene vorgesehen, die ,
ange ordnet sind.

vorgesehen, die jeweils um 120° gegeneinander versetzt

Zur Reibungsverminderung sind auch an den inneren Enden der Kugelbolzen Kugeln angeordnet.

Die Erfindung wird an einer Zeichnung mit zwei Figuren erläutert.

Figur 1 stellt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. . ·

Figur 2 ist eine Aufsicht auf das gleiche Ausführungsbeispiel mit der Angabe von Schnittlinien, in die der in Figur 1 dargestellte Längsschnitt gelegt ist.

In· der Figur 1 ist ein Flansch 1 mit einer Rasttrommel 2 verbunden. Ein zweiter Flansch 3 ist mit einer Nabe 4 verbunden, die einen integralen Bestandteil einer Rastscheibe 5 bildet. Eine radiale Bohrung 6 in der Rastscheibe 5, von denen nach der Aufsicht der Figur 2 insgesamt drei vorgesehen sind, nimmt einen Kugelbolzen 7 auf. An seinem rechten Ende enthält der Kugelbolzen 7 eine Kugelfassung 8, in dieser läuft eine Kugel 9.Die Kugel 9 ist in eine Rastvertiefung 10 in einem mittleren zylindrischen Wandteil der Rasttrommel 2 eingerastet. In einer zweiten Kugelfassung 11 am inneren Ende des Kugelbolzens ist eine Kugel 12 gelagert. Die Kugel 12 liegt auf der Mantelfläche eines Kegelstumpfes 13 auf, der in einer zentralen Bohrung 14 der Nabe 4 gleiten kann. Auf seiner Unterseite ist der Kegelstumpf 13 durch eine Schraubenfeder 15 belastet. Die Federkraft der Schraubenfeder 15 kann durch eine Schraube 16 verändert v/erden. Die Schraubenfeder 15 drückt über den Kegelstumpf 13 die Kugelbol-

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zen 7 nach außen und liefert somit die Rastkraft für die in die Rasttrommelwand eingerasteten Kugeln 9. An einem zylindrischen Portsatz des Kegelstumpfes 13 ist ein Kolben 17 angebracht, der bei einer axialen Bewegung des Kegelstumpfes 13 einen berührungslosen induktiven Schalter 18 betätigt. Der untere Flansch 3 und die Rasttrommel 2 sind durch einen Balg 19 miteinander verbunden, der verhindert, daß Schmutz in die Überlastungssicherung eindringen kann.

Wird durch eine zwischen den Flanschen 1 und 3 auftretende Kraft oder ein Drehmoment die Rastkraft der äußeren Kugeln 9 in den Vertiefungen· 10 des zylindrischen Wandteils der Rasttrommel 2 übertroffen, so rastet die Rastscheibe 5 aus. Dabei werden die Kugelbolzen 7 nach innen gedrückt und bewirken, daß der Kegelstumpf 13- gegen die Kraft der Schraubenfeder 15 nach unten wandert. Der mit dem Kegelstumpf 13 verbundene Kolben 17 gelangt vor den berührungslosen Schalter 18 und stellt die Antriebsmaschinen, die die Überlast verursachen, ab. Die an den zylindrischen Mittelteil der Rasttrommel 2 oben und unten anschließenden kegelstumpfförmigen Teile dienen als Begrenzung für eine Kippbewegung und eine rein axiale Bewegung der beiden Flansche 1 und 3 gegeneinander. End- und Zwischenstellungen des unteren Flansches 3 gegenüber dem oberen Flansch 1 sind strichpunktiert eingezeichnet, wobei die Schrägstellungen auf Kippbewegungen und die waagrechten Stellungen auf axiale Bewegungen zurückzuführen sind»

In der Aufsicht nach Figur 2 sind.Schnittlinien A und B eingezeichnet, in denen der Längsschnitt nach Figur 1 geführt ist. In der Figur 2 sind auch die drei Kugel-. bolzen 7 in der Rastscheibe 5 zu erkennen sowie der berührungslose Schalter 18. Die Kugelbolzen 7 sind radial unter gegenseitigen Abstandswinkeln von 120° angeordnet. Die Rastscheibe trägt eine Ausnehmung 20, in die eine an

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der Rasttrommel angebrachte Nase 21 hineinragt. Die beiden Teile bilden zusammen einen Anschlag für Ausrastbewegungen, die durch eine gegenseitige Torsion der beiden Flansche 1 und 3 hervorgerufen werden.

6 Patentansprüche
2 Figuren

Λ-

- Leerseite -

Claims

- JST- VPA 83 P 4434 DE Patentansprüche

1. -Mechanische Überlastungssicherung zwischen zwei kraft- und momenteübertragenden Flanschen, dadurch gekennzeichnet , daß eine an dem einen Flansch (3) befestigte Rastscheibe (5) mit· einer an dem anderen Flansch (1) befestigten, die Scheibe (5) mit Spiel umgebenden Rasttrommel (2) über in Vertiefungen (10) in der Innenwand der Trommel (2) unter der Kraft einer in einer hohlen Nabe (4) der Scheibe (5) geführten Schraubenfeder (15), die über einen Kegelstumpf (13) auf innere Enden von in radialen Bohrungen (6) der Scheibe (5) geführten Kugelbolzen (7) drückt, einrastende, an äußeren Enden der Kugelbolzen (7) gelagerte Kugeln (9) in Rastverbindung steht.

2. Mechanische Überlastungssicherung nach Anspruch 1, dadurch gek-ennzeichn-et, daß die Kraft der Schraubenfeder (15) einstellbar ist.

3. Mechanische Überlastungssicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (17) mit dem Kegelstumpf (13) verbunden 'ist, der bei einer axialen Bewegung einen in die Rastscheibe (5) eingebauten Ausschalter (18) auslöst.

4. Mechanische Überlastungssicherung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zur Begrenzung der Ausrastbewegungen an einem zylindrischen Mittelteil der Rasttrommel (2) auf beiden Seiten,kegelstumpfförmige Trommelteile angefügt sind und eine Ausnehmung (20) in der Rastscheibe (5) mit beidseitigen Abständen eine Nase (21) in der Trommel (2) umfaßt.

5. Mechanische Überlastungssicherung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

VPA 83 P 4434 DE gekennzeichnet , daß drei Kugelbolzen (7) in der Rastscheibenebene jeweils um 120° gegeneinander versetzt angeordnet sind.

6. Mechanische Überlastungssicherung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß auch an den inneren Enden der Kugelbolzen (7) Kugeln (12) gehaltert sind.