DD150570A1

DD150570A1 - Antriebseinheit fuer greifer

Info

Publication number: DD150570A1
Application number: DD22092780A
Authority: DD
Inventors: Manfred Werner
Original assignee: Manfred Werner
Priority date: 1980-05-01
Filing date: 1980-05-01
Publication date: 1981-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit fuer Greifer von Industrierobotern zum separaten Bewegen der den Greifer bildenden Greiferarme. Diese Antriebseinheit zeichnet sich durch eine relativ kurze Bauhoehe und einen groszen Spannbereich aus, was durch eine Veraenderung der Lage der wesentlichsten Funktionselemente der Antriebseinheit bei gleichzeitiger Anordnung und Ausbildung dieser Funktionselemente erfolgt. Bei dieser Antriebseinheit ist gleichachsig oder annaehernd gleichachsig zur Bewegung der Greiferarme ein Fuehrungsrohr angeordnet, in dem ein mit Zahnstange versehener Zylinder verschiebbar lagert. Die Zahnstange des Zylinders ragt durch eine Ausnehmung des Fuehrungsrohrs hindurch und erfaszt ein Antriebs- und ein Wechselrad. In den Zylinder ragen beidseitig im Fuehrungsrohr gehaltene Kolben hinein, die in abgeschlossenen Zylinderkammern dichtend gefuehrt sind. Die gleichachsige Anordnung des Fuehrungsrohrs wird durch eine Abstufung der Zahnstange,die Anordnung eines Distanzstueckes zwischen Fuehrungsschlitten und Fuehrungsschlittenverzahnung oder Verwendung unterschiedlich groszer Antriebsraeder erreicht, wogegen die annaehernd gleichachsige Anordnung mit gleichgroszen Antriebsraedern bei einem Neigungswinkel zwischen 3 Grad bis 6 Grad erfolgt.

Description

220927

ffitel der Erfindung Antriebseinheit für Greifer

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Greifer von Industrierobotern zum separaten Bewegen der arbeitsseitig auf dem Greiferträger vorgesehenen Greiferarme. Die Antriebseinheit bewegt die parallel geführten Greiferarme gleichzeitig und gleichmäßig, so daß die Last immer symmetrisch vom GreifZentrum erfaßt wird, selbst bei Werkstücken mit unterschiedlichen Durchmessern«

Diese Antriebseinheit ist sowohl für Greifer mit Innenais auch mit Außenspannung verwendbar, wobei sich dann nur die Punktionen in den Bewegungsrichtungen umkehren. Bei einer Innenspannung erfolgt mit der gegeneinander ablaufenden Bewegung ein Lösen der Greiferarme, wogegen sie bei der Außenspannung bei dieser Bewegung das Werkstück erfassen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Betätigung von Greifern werden Antriebseinheiten verwendet, die auf pneumatische oder hydraulische Stellantriebe oder Elektromotoren aufbauen. Aus der DD-PS 97 152 ist eine Greifeinrichtung bekannt, bei der die beiden Greiferbacken mittels Gleitfüßen in einem Greiferkopf geführt sind. An den Gleitfüßen der Greiferbacken sind gleichzeitig Zahnstangen vorgesehen, in die die im Greiferkopf gelagerten Ritzel eingreifen. Als Antrieb der Greiferbacken dient

eine Schubstange mit Zahnstangenkopf. Bei Betätigung der Schubstange werden die Ritzel über den Zahnstangehkopf gleichsinnig gedreht und die Greiferbacken gleichzeitig bewegt. Durch die rechtwinklige Anordnung der Schubstange zur Bewegungsrichtung der Greiferbacken eignet sich diese Antriebsausführung nur für relativ kleine Hübe der Greiferbacken₀ Somit weist diese Greifeinrichtung nur einen begrenzten Anwendungsbereich auf, da durch den geringen Spannbereich des Greifers Werkstücke größerer Abmessungen nicht erfaßbar sind. Zur Vergrößerung des Spannbereiches ist der im Greiferkopf befindliche Zahnstangenkopf der Schubstange um den jeweiligen Betrag des Spannbereiches zu verlängern, was dazu führen würde, daß zur Gewährleistung der Abdeckung des Zahnstangenkopfes bei der Lösebewegung der Greiferbacken der Greiferkopf ebenfalls in Eichtung der zu bewegenden Last auszubauen wäre. Die Veränderung bedingt gleichzeitig eine Verlängerung der Greiferarme· und damit eine weitere Entfernung der zu bewegenden Last von den Festpunkten des Systems, Dabei wurden größere Momente auftreten, die die Ursache für unerwünschte Schwingungen bilden. Ein weiterer,aus der rechtwinkligen Anordnung der Schubstange resultierender Nachteil besteht darin, daß diese Schubstangenordnung an sich schon eine relativ große Bauhöhe der Antriebseinheit erfordert, die auf Grund ihrer Ausmaße in lastaufnehmender Kichtung zu Schwingungen neigt.

Bei einem Greifer für Industrieroboter sind die den Greifer bildenden Zangenglieder auf Tragscheibeη verstellbar befestigt. Die als Kegelräder ausgebildeten Tragscheiben werden von einem Bolzen gehalten, wobei ein Antriebsritzel in beide Kegelräder gleichzeitig eingreift. Das Antriebsritzel ist auf einer von einem Motor angetriebenen Antriebswelle vorgesehen (DS-OS 2 513 539). Die von der Antriebswelle und dem Antriebsritzel auf die Kegelräder

-3- 220927

übertragene Drehbewegung bewirkt eine Betätigung der Zangenglieder. Auch bei diesem Greifer erfolgt eine rechtwinklige Anordnung der Antriebswelle zur Bewegung der Zangenglieder, wodurch die die Bauhöhe bestimmenden Abmessungen beeinflußt werden. Durch die zusätzliche Verwendung von Tragscheiben wird die bereits nicht geringe Bauabmessung der Antriebseinheit weiterhin vergrößert« Die sich aus diesen Abmessungen ergebenden Nachteile worden durch die bereits dargelegten Schwingungen und durch die bei dieser Ausführung zusätzlich entstehenden Belastungen der Lager der Tragscheiben sowie der Antriebswelle verkörpert. Diese, durch die Schwingungen noch unterstützten Lagerbeanspruchungen führen zu einem erhöhten Verschleiß und teils zu Beschädigungen derselben«,

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Antriebseinheit für Greifer zu schaffen, die sich durch eine relativ kurze Bauhöhe, einen großen Spannbereich und kleinem Moment zwischen Spannebene und Antriebseinheit auszeichnet, somit unerwünschte Schwingungserscheinungen und Lagerbeanspruchungen ausschließt»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lage der wesentlichsten Funktionselemente der Antriebseinheit zur Bewegung der Greiferarme bei zweckentsprechender Anordnung und Ausbildung dieser Funktionseleniente zu verändern, so daß die Antriebseinheit eine relativ geringe Bauhöhe aufweist.

Bei der über gleichgroße Zahnräder die Greiferarme bewegenden Antriebseinheit ist in einem gleichachsig oder annähernd gleichachsig zur Bewegung der Greiferarme angeordnetem

Führungsrohr ein mit Zahnstange versehener Zylinder angeord~ net, dessen Zahnstange durch eine im Führungsrohr vorgesehene Ausnehmung hindurchragt und sowohl ein Antriebsrad als auch ein Wechselrad erfaßt. Bei der gleichachsigen Anordnung des Führungsrohres zur Bewegung der Greiferarme verfügt die Zahnstange des Zylinders über eine Abstufung oder es wird ein Distanzstück zwischen dem Führungsschlitten des Greiferarmes und der Führungsschlittenverzahnung angeordnet. Eine weitere Variante ist durch die unterschiedliche Größe der Durchmesser der Antriebsräder gegeben. Die annähernd gleichachsige Anordnung des Führungsrohres erfolgt unter einem geringen Neigungswinkel, der zwischen 3° bis 6° aufweist« Beidseitig ragen die im Rührungsrohr radial beweglich^ aber axial gehaltenen Kolben in den Zylinder hinein. Rechtwinklig zur Zahnstange verfügt der Zylinder über eine Trennwand, wodurch zwei Zylinderkammern entstehen, in denen die Kolben dichtend geführt sind« über mehrere, am Umfang des Zylinders verteilte Stege ist dieses Funktionselement im Führungsrohr gleitend geführte Das Führungsrohr ist in Richtung der Greiferarme über zwei parallel verlaufende Stege mit einer Führungsplatte verbunden, wogegen es sich über zwei weitere Stege auf einer Grundplatte abstützt.

Wird der Antriebseinheit durch eine im Kolben befindliche Bohrung ein Arbeitsmedium zugeführt, so bewegt sich der Zylinder im Führungsrohr in entgegengesetzter Richtung. Durch die Zylinderbewegung werden über die Zahnstange sowohl ein Antriebsrad als- auch das Wechselrad gedreht. Die Drehbewegung des Wechselrades wird dann auf das andere Antriebsrad übertragen. Da beide Antriebsräder in die Führungsschiittenversahnung eingreifen, wird die Drehbewegung in eine Längsbewegung umgewandelt, mittels der die Greiferarme das Werkstück spannen oder sich von diesem lösen.

_₅_ 220927

Ausführunqsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1i Antriebseinheit in Schnittdarstellung Fig. 2: Schnitt A-A nach Fig. 1

Figo 3: Antriebseinheit mit abgestufter Zahnstange Fig» 4: Antriebseinheit mit Distanzstück Fig«, 5j Antriebseinheit mit unterschiedlich großen Antriebsrädern

Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Antriebseinheit sind auf einer Führungsplatte 1 mittels Führungsschlitten 2 zwei sich gegenläufig bewegende Greiferarme angeordnet. Antriebsseitig verfugen die Führungsschlitten über eine Führungsschlittenverzahnung 4, in die die Antriebsräder 5 eingreifen. Unterhalb der Antriebsräder 5 befindet sich ein Führungsrohr 6, das annähernd gleichachsig unter einem geringen Neigungswinkel 4~ zur Bewegung der Greiferarme 3 angeordnet ist. Dieser Neigungswinkel ^ liegt vorzugsweise zwischen 3° bis 6°. Das Führungsrohr 6 weist greiferarmseitig eine Ausnehmung 7 auf₀ In dem Führungsrohr 6 ist ein Zylinder 8 über am Umfang verteilte Stege 9 verschiebbar gelagert, dessen Zahnstange

10 durch die Ausnehmung 7 des Führungsrohres 6 hindurchragt. Die Zahnstange 10 des Zylinders 8 greift sowohl in ein Antriebsrad 5 als auch in ein Wechselrad

11 ein, wobei dieses \iechselrad 11 die Zahnstange 10 mit dem anderen Antriebsrad 5 verbindet. In den Zylinder 8 ragt beidseitig je ein Kolben 12$13 hinein, die gegenüber dem Zylinder 8 abgedichtet sind. Die Kolben 12;13 werden durch geteilte Ringe 14 und Gewinderinge 15 in dem Führungsrohr 6 radial beweglich, jedoch axial unverschiebbar gehalten. Da das. Führungsrohr 6 über eine rechtwinklig zur Zahnstange 10 angeordnete

^Trennwand 16 verfügt, entstehen entsprechende Zylinderkammern 17;18, die die Kolben 12j13 aufnehmen. Die den Zylinderkammern 17{18 gegenüberliegenden Stirnflächen der Kolben 12j13 besitzen Bohrungen 20, in die nicht dargestellte Leitungen zur Zu- oder Abführung des Arbeitsmediums münden«, Über parallel verlaufende Stege 21 ist das Führungsrohr 6 greiferarmse itig mit der Führungsplatte 1 verbunden, wogegen es sich über zwei weitere Stege 22 auf einer Grundplatte 23 abstützt. Die Antriebseinheit ist außerdem stirnseitig durch Bleche 24 abgedeckt.

Weitere Möglichkeiten zur Ausbildung einer derartigen Antriebseinheit mit gleichachsig zur Bewegung der Greiferarme 3 vorgesehenem Führungsrohr 6 sind in den nachfolgenden Zeichnungen aufgeführt. Die Fig. 3 zeigt eine Antriebseinheit, bei der die Zahnstange 10 des Zylinders 8 über eine Abstufung 25 verfügt. Durch diese Abstufung 25 wird bei gleichgroßen Antriebsrädern 5 eine gleichachsige Anordnung des Führungsrohres 6 zur Bewegung der Greiferarme 3 ermöglicht. Diese Lage des Führungsrohres 6 läßt sich weiterhin durch die Verwendung eines Di st an ζ Stückes 26, wie aus Fig. 4 erkennbar,' ermöglichen. Dabei wird dieses Distanzstück 26 zwischen dem Führungsschlitten 2 und der Führung s schütte nverzahnung 4 angeordnet. Werden unterschiedlich große Antriebsräder 5 eingesetzt, so ist das dem Wechselrad zugeordnete Antriebsrad 5 kleiner ausgeführt (Fig. 5). Die unterschiedliche Größe der beiden Antriebsräder 5 führt dazu, daß sich die Greiferarme 3 niit einer anderen Geschwindigkeit bewegen, wobei sich der über Wechselrad und Antriebsrad 5 betätigte Greiferarm 3 niit einer größeren Geschwindigkeit als der gegenüberliegende Greiferarm 3 bewegt.

— 7 —

-7- 220927

Die gleichachsige oder annähernd gleichachsige Anordnung des Führungsrohr es 6 mit dem die Antrieb sbev;egung erzielenden Zylinder 8 zur Bewegung der Greiferarme 3 ermöglicht eine relativ geringe Bauhöhe der Antriebseinheit. Die günstigste Ausführung zur Realisierung dieser Forderung werden durch die Antriebseinheit erfüllt, bei der das Führungsrohr 6 gleichachsig zur Bewegung der Greiferarme 3 lagert, da hierbei das Optimum der geringen Bauabmessungen erreichbar ist. Diese geringe Bauhöhe verringert bei Bewegung von Lasten unerwünschte Schwingungen, die sich auf die Funktionselemente der Antriebseinheit übertragen und diese beanspruchen. Die Anordnung des Führungsrohres 6 gestattet außerdem die Schaffung eines großen Spannbereiches des Greifers, wodurch ein Umrüsten der Industrieroboter auf größere Antriebseinheiten mit entsprechenden Greiferabmessungen reduziert wird.

Die Antriebseinheit ist sowohl hydraulisch als auch pneumatisch betätigbar. Wird der Zylinderkammer 17 über eine nicht dargestellte Leitung, die sich an die Bohrung 20 des Kolbens 12 anschließt, ein Arbeitsmedium zugeführt, so bewegt sich der Zylinder 8 im Führungsrohr 6 in entgegengesetzter Richtung. Die Halterung der Kolben 12;13 in dem Führungsrohr 6 gestattet durch ihre radiale Beweglichkeit, daß die Bewegung des Zylinders 8 durch eventuelle Vorspannung der Kolben 12;13 mittels der Gewinderinge 15 oder Fertigungs- und Einbauabweichungen derselben nicht beeinträchtigt wird, erhöhte Reibung und damit einen unerv.'ünschten Verschleiß der Funktionselemente verursacht. Die radiale Beweglichkeit gestattet den Kolben 12;13 diese Abweichungen bei der Bewegung des Zylinders 8 auszugleichen. Bei Bewegung des Zylinders 8 wird das Antriebsrad und das Wechselrad 11 im gleichen Drehsinn beaufschlagt,

~ 8 —

Die Drehbewegung des Yiechselrades 11 wird auf das mit diesem zusammenwirkende Antriebsrad 5 übertragen, wodurch sich beide Antriebsräder 5 gleichsinnig bewegen. Da beide Antriebsräder 5 i^· die Pührungsschlittenverzahnungen 4 eingreifen, bewirkt die Drehbewegung der Antriebsräder 5 eine gegenläufige Längsbewegung der Greiferarme 3· Bei Einleitung des Arbeitsmediums in die Zylinderkammer 17 erfassen und spannen die Greiferarme 3 die Last, wogegen die Zuführung des Arbeitsmediums in die Zylinderkammer 18 ein Losen der Greiferarme 3 bewirkt·

9 ~

Claims

-9- 220927

Erfindungsanspruch

1. Antriebseinheit für Greifer, mittels der die Greiferarme über'gleichgroße Zahnräder in einer Führung bewegt werden, gekennzeichnet dadurch, daß in einem gleichachsig oder annähernd gleichachsig zur Bewegung der Greiferarme

(3) vorgesehenen Führungsrohr (6) ein mit Zahnstange (10) versehener Zylinder (8) angeordnet ist, dessen Zahnstange (10) durch eine im Führungsrohr (6) vorgesehene Ausnehmung (7) hindurchragt, sowohl ein Antriebsrad (5) als auch ein Wechselrad (11) erfaßt, wobei beidseitig in den Zylinder (8) im Führungsrohr (6) radial bewegliche, aber axial gehaltene Kolben (12;13) hineinragen, so daß jeder Kolben (12;13) in einer abgeschlossenen Zylinderkammer (17;18) dichtend geführt ist«
2. Antriebseinheit für Greifer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei der gleichachsigen Anordnung des Führungsrohres (6) zur Bewegung der Greiferarme (3) die Zahnstange (10) des Zylinders (8) eine Abstufung (25) aufweist oder zwischen dem Führungsschlitten (2) des' Greiferarmes (3) und der Führungsschiittenverzahmmg

(4) ein Di stanz stück (26) lagert oder die Antriebsräder

(5) der Greiferarme (3) über unterschiedliche Durchmesser verfügen.
3. Antriebseinheit für Greifer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Führungsrohr (6) annähernd gleichachsig zur Bewegung der Greiferarme (3) unter einem geringen Neigungswinkel (<k ) angeordnet ist, der zwischen 3° bis 6°.liegt.
4. Antriebseinheit für Greifer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das "Führungsrohr (6) in Richtung der Grei-

ferarme (3) über zwei parallel verlaufende Stege (21)

- 10 -

mit einer Führungsplatte (1) verbunden ist, wogegen es sich über zwei weitere Stege (22) auf einer Grundplatte (23) abstützt.

Antriebseinheit für Greifer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Zylinder (8) über eine rechtwinklig zur Zahnstange (10) verlaufende sowie die Zylinderkammern (17»18) bildende Trennwand (16) verfügt und über mehrere, am Umfang verteilte Stege (9) im Führungsrohr (6) gleitend geführt ist.

. Seilen Zeichnungen