DD158525B1 - Greifer fuer industrieroboter - Google Patents

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Greifer für Industrieroboter mit Positionierfehler kompensierenden Greiferwirkstellen, insbesondere zur Handhabung von rotationssymmetrischen Werkstücken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die automatische Handhabung von^Verkstücken in Verbindung mit Industrierobotern oder Einlegegeräten an Be- oder Verarbeitungsmaschinen sind bereits viele technische Lösungen von Greifern bekannt. Die zu handhabenden Werkstücke werden dabei von außen- oder innenwirkenden Greiferbacken oder -zangen gefaßt, die im Greifer relativ zueinander bewegbar gelagert sind.

Beispielsweise ist in der DD-PS 97152 eine Greifereinrichtung für rotationssymmetrische Werkstücke, zur sicheren Entnahme der Werkstücke aus lagedefinierten Speicherplätzen von Werkstückspeichern oder Transportmitteln und deren Zuführung zu den Spanneinrichtungen der Bearbeitungsspindeln von Werkzeugmaschinen sowie zur lagegerechten Rückführung der Werkstücke zum Speicherplatz, mit einem Antrieb zur Betätigung von zwei Greiferbacken, wobei ein Greiferbacken mit einer ebenen Klemmfläche am Umfang des Werkstückes tangiert und der zweite Greiferbacken V-förmig zueinanderstehende Zentrierflächen aufweist, beschrieben, bei der das Übersetzungsverhältnis für den Antrieb der Greiferbacken derart unterschiedlich ausgelegt ist, daß sich der Greiferbacken mit den V-förmig zueinanderstehenden Zentrierflächen zum Greiferbacken mit der ebenen Klemmfläche in einem entsprechenden Verhältnis bewegt.

Gemäß DE-OS 2513539 ist ein Greifer für einen Industrieroboter mit geringem konstruktiven Aufwand gestaltet, indem die Zangenglieder des Greifers an zwei nebeneinander auf einem Bolzen sitzenden Tragscheiben angeordnet und diese für den Öffnungs- und Schließvorgang der Zange durch ein Antriebselement gegeneindner verdrehbar sind. Das Verdrehen der Tragscheiben und damit das Öffnen und Schließen der Zangenglieder kann mit verhältnismäßig einfachen Mitteln erfolgen. Die Zangenglieder sind an den Tragscheiben mittels Schrauben auswechselbar sowie gegeneinander versetzbar befestigt, so daß sich die Spannweite einstellen läßt.

Bei einer Vorrichtung zur Zuführung und/oder Entnahme von Werkstücken bei verketteten Druckgußmaschinen und Stanzpressen zum Entgraten oder Abschlagen des Angusses erfolgt gemäß DE-OS 2235799 bzw. DE-OS 2235770 eine Ferneinstellung des Greifkopfes unabhängig davon, wie die Verstellung des Schlittens zur Orientierung der Bearbeitungsmaschine erfolgt, indem der Greifkopf relativ zum Schlitten quer zur Längsrichtung des Tragarmes verstellt wird. Zur Erreichung einer den Anforderungen entsprechenden Positioniergenauigkeit für Industrieroboter und Einlegegeräte üben die eingesetzten Wegmeßsysteme und deren Qualität einen großen Einfluß auf das genaue Handhaben von Werkstücken aus. Die qualitative Erhöhung der Positioniergenauigkeit erfordert aufwendige Wegemeßeinrichtungen in Verbindung mit technisch aufwendigen Handhabungsantrieben. Mit zunehmender Betriebsdauer machen sich Positionierfehler durch noch größeren Verschleiß im Greiferlenkgetriebe bemerkbar.

Hinsichtlich dieser Feststellung unterliegen alle Antrieb- und Bewegungssysteme einem zeitlich unterschiedlichem Verschleiß. Eine wesentliche Beeinflussung erfolgt dabei durch die konstruktive Ausführung der Greifermechanismen. Entsprechend dieser Anforderungen besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen den bekannten Greifern an Be- oder Verarbeitungsmaschinen in ihrer Möglichkeit vorhandene Positioniertoleranzen vom Werkstück, dessen Spanneinrichtung oder Greiferlenkgetriebe auszugleichen bzw. bei Nichtausgleich als Biege-, Druck- oder Zugarbeit in die Bewegungsachsen und die statischen Glieder eingehen zu lassen und somit den Verschleiß wesentlich zu begünstigen. Der Einsatz von Greifern als Einzweckgeräte erfolgt nur dann, wenn hohe Stückzahlen der zu handhabenden Werkstücke den hohen Investitionsaufwand gegenüber dem Nutzen rechtfertigen.

Demgegenüber gibt es Entwicklungen von Greifern, die Werkstücke unterschiedlicher Abmessungen und Einsatzmasse automatisch ausgleichend greifen und der Be-oder Verarbeitungseinrichtung zuführen oder entnehmen. In der DE-PS 140549 ist ein Greifkopf für Manipuliereinrichtungen mit zwei relativ zueinander bewegbaren Greiferbacken zur Handhabung von

Werkstücken sowie des automatischen Ausgleiches eines vorhandenen Achsversatzes in einer Dimension beschrieben. Nachteilig erweist sich bei allen bekannten Lösungen,daß der Toleranzausgleich nicht alle 3 Dimensionen eines Positionierfehlers berücksichtigt und somit Biege-, Zug- oder Druckarbeit in die statischen Glieder eingehen und der Verschleiß erhöht wird. Ein Nachteil der bekannten Greifer besteht ferner darin, daß das Werkstück nur in einer bestimmten Zwangslage der Be- oder Verarbeitungseinrichtung zugeführt werden kann und dabei nicht die Plananlage bei nachgiebigen Greiferwirkstellen oder Greifgetrieben gewährleistet wird.

Eine weitere bekannte technische Lösung stellen Lamellengreifbacken dar. Das Abtasten der Greifflächengeometrie erfolgt durch verschiebbare Stahllamellen, die im Grundkörper geführt sind. Auf jeder Spannlamelle ist ein Schleifkontakt befestigt, der in Verbindung mit einer Widerstandsbahn einen Schiebewiderstand bildet. Die Greiferwirkstelle wird kraftschlüssig gesichert. Ein Nachteil besteht darin, daß neben dem hohen Kostenaufwand und der großen äußeren Bauform die Plananlage bei nachgiebigen Greifgetrieben nicht gewährleistet ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Beeinflussung von Positionierfehlern durch Erweiterung des Spannbereiches und eine sichere Arretierung im gegriffenem Zustand bei gleichzeitigem Ausgleich der Toleranzen in drei Achsrichtungen bzw. Dimensionen, wobei einerseits der vorhandene Positionierfehler in der Verfahrdynamik ablesbar gehalten wird und andererseits die Korrektur anhand des Fehlers erfolgen soll. Die Zielstellung der Erfindung sieht weiterhin vor, daß das Zentrum eines Greifgetriebes bei Zugriff mindestens in zwei Dimensionen in Wirkverbindung stehen soll. Ferner soll der Greifer fernbedienbar und für eine automatische Entsorgung von Druckgußmaschinen geeignet sein. Geeifgetriebe und Greiferwirkstellen sollen für bestimmbare Größen nach dem Baukastenprinzip austauschbar sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Greifer für Industrieroboter mit anpassungsfähigen Greiferwirkstellen zu schaffen, der Positionierfehler in drei Dimensionen, wobei zwei Dimensionen des Positionierfehlers auf dem Verfahrweg der Handhabung ablesbar sowie auf die Steuerung rückwirkend verwendbar sein müssen, durch Verschiebung des gesamten Greifgetriebes innerhalb des Gehäuses des Greifers automatisch bei Zugriff dergestalt ausgleicht, daß die zuerst berührenden Greiferwirkstellen das Zentrum des Greifgetriebes aus dem Zentrum des Greifergehäuses abgestützt am noch fixierten Werkstück um den Betrag des Positionierfehlers verschieben, indem die Greifkraft identisch mit der Verschiebekraft, aber größer als die permanente Klemmkraft ist, welche der Verfahrdynamik des Industrieroboters und dem Gewicht der Last ohne die Lage des Zentrums des Greifergetriebes zu verändern standhält, bis die Verkettungseinrichtung das Werkstück übernimmt, um eine erneute Lageverschiebung für einen zulässigen zweiten Positionierfehler zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß zwei durch Druckmittel fern betätigte konzentrische Scheiben im Greifgetriebe korrelativ zueinander mittels äußeren Kugelgelenken verdrehbar angeordnet sind, deren mindestens drei auf dem Umfang gleichmäßig verteilten, untereinander mittels des Greifgetriebes im Wirkverbund stehende Greiferwirkstellen als Winkelhebel planetengetriebeartig wirkend in einer Scheibe befestigt sind, die die Reibung einer permanenten Klemmeinrichtung überwindend in geöffneter Stellung durch ihre Kröpfung aus dem Greifergehäuse herausragend, das Greifgetriebe zentrierend, am Greifergehäuse anliegen und in geschlossener Stellung das Zentrum des Greifgetriebes entsprechend den Positionierfehlern in zwei Dimensionen verlagernd am noch fixierten Werkstück abgestützt sind, wobei zur Erhaltung des erreichten Zustandes eine zusätzlich betätigte oder permanent federnde, kraftschlüssige Einrichtung vorgesehen ist.

Zusätzlich ist ein elastisch federnder Flansch anbaufähig, der in Annäherungsrichtung linear verschiebbar in einer Halterung durch Anschmiegarbeit des Greifers am Werkstück ist, wobei Kegel durch Reibung und Masseträgheit von Führungsbolzen in bekannterWeise um ihr Spiel aus ihren Arretierungen bis Anschlag ihrer Kugelköpfe an der Greifergehäuserückwand gelöst sind und um den Betrag ihres Spieles kippbar in drei Dimensionen kardanisch und im seitlichen Versatz der Annäherungsrichtung ausweichbar angeordnet sind.

Die Greifkraft ist größer als die Reibung der Verschiebung entsprechend dem Positionierfehler auszulegen.

Als Mittel zur Erhaltung des Positionierfehlers auf dem Transportweg der Handhabung sind federnde Elemente vorgesehen.

Der Positionierfehler ist an der Verschiebung des Zentrums des Greifgetriebes ablesbar und damit an dem Verfahrwegmeßsystem des Industrieroboters unter dynamischen Bedingungen korrigierbar und stellt somit einen Tastsensor

Sobald das Antriebssystem an extrem entfernter Stelle gelagert ist, das den Fahrweg mitfährt, wozu das tangierend am Greifgetriebe angreifende Schubgestänge extrem lang ausgebildet ist, kann ein Fernantrieb vorgesehen werden.

Greifgetriebe und Greiferwirkstellen sind nach dem Baukastenprinzip für bestimmbare Größen austauschbar, wobei das Antriebsystem erhalten bleibt.

In einer umgekehrten Ausführungsart kann auch ein innengreifender, divergierender Mechanismus vorgesehen werden.

Insbesondere in Verbindung mit hydraulischen Antriebsystemen mittels Fernantrieb können spezielle klimatisch und chemisch resistente sowie für automatische Entsorgung von Druckgußmaschinen geeignete Materialien verwendet werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert worden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: die axonometrische Darstellung der Greiferhand mit Greiferwirkstellen,

Fig.2: die Darstellung des Positionierfeldes im Greifergehäuse,

Fig.3: eine Schnittdarstellung der Achse des Führungsbolzens für den Greifer,

Fig.4: eine Schnittdarstellung des axialen Versatzes im dynamischen Zustand,

Fig.5: eine Schnittdarstellung des räumlichen Versatzes im dynamischen Zustand,

Fig.6: eine Schnittdarstellung der Fig. 5 des räumlichen Versatzes im dynamischen Zustand,

Fig. 7: das Sinnbild des Zugriffs für Außenkonturen,

Fig. 8: das Sinnbild für Fig. 7 im dynamischen Zustand,

Fig. 9: das Sinnbild des Zugriffs für Innenkonturen,

Fig. 10: das Sinnbild für Fig.9 im dynamischen Zustand.

Die durch ein Druckmittel fernbetätigten beiden zueinander konzentrischen Scheiben 4,5 des Greifgetriebes werden korrelativ zueinander mittels äußerer Kugelgelenke 9,10 verdreht. Diese Bewegung zwingt die fünf nach Fig. 1 mit 72°-Teilung auf dem Umfang verteilten Mitnehmer 7 und Greiferwirkstellen 2 planetengetriebeartig in der Scheibe 4 sitzend, sich auf das Zentrum des Greifgetriebes zu oder von ihm weg zu bewegen.

In geöffneter Stellung legen sich die Greiferwirkstellen 2 durch ihre Kröpfung 3 aus dem Greifergehäuse 1 herausragend am Greifergehäuse 1 an und erzwingen automatisch die Selbstzentrierung des Greifgetriebes gegenüber dem Greifergehäuse 1 durch Überwinden der Reibung der permanenten Klemmeinrichtung 6,8. Dadurch ist das Zentrum des Greifgetriebes kongruend mit dem Zentrum des Greifergehäuses 1 und steht in optimaler Öffnung in Bereitstellung für einen erneuten Greifzyklus, den Positionierfehler des vorherigen Greifzyklus automatisch löschend.

Bei entgegengesetzter Betätigung der Kugelgelenke 9,10 in erneutem Zugriff verhalten sich die Greiferwirkstellen 2 diametral. Die Kröpfung 3 der Greiferwirkstellen 2 entfernen sich durch den Greifweg um den Betrag des möglichen Positionierfehlers e unterschiedlich vom Greifergehäuse 1 des Greifers und führen am noch fixierten Werkstück 17 abgestützt die Reibung der permanenten Klemmeinrichtung 6,8 überwindend, den gesamten Verschiebeweg entsprechend dem Positionierfehler einschließlich dem Einrichtfehler der Verkettungseinrichtung durch die totale Verschiebung des gesamten Greifgetriebes innerhalb des Greifergehäuses 1 des Greifers durch. Damit ist ein auf dem Verfahrweg der Handhabung ablesbarer Positionierfehler e kraftschlüssig durch die Reibung der Klemmeinrichtung 6,8 für eine regressive Auswertung eines auf die Steuerung des Industrieroboters verwertbaren Zustandes erzielt. Er wird erst bei Übergabe in die zu besorgende Verkettungseinrichtung vor dem Öffnen der Greiferwirkstellen 2 verändert und/oder während des Öffnens automatisch wie oben erwähnt gelöscht.

Der Greifer wird in Kombination mit einer Zusatzeinrichtung, dem in den Figuren 3,4,5,6 dargestellten flexiblen Flansch 13 und den durch Federkraft belasteten, drei auf dem Umfang gleichmäßig im Raum hinter dem Greiferboden 6 verteilten Führungsbolzen 15, die in der Halterung 16 verschiebbar sind, zum flexiblen Positionierfehler kompensierenden Greifgerät für eine universelle Verwendung.

Diese Zusatzeinrichtung ist für andere, nicht dargestellte Anwendungsfälle, wie z. B. Montageroboter, bei denen flexible Glieder zwischengeschaltet werden müssen, verwendbar. Der flexible Flansch 13 ist in Annäherungsrichtung linear in der Halterung 16 durch Anschmiegarbeit des Greifers am Werkstück verschiebbar. Die Kegel 14 sind durch Reibung und Masseträgheit der Führungsbolzen 15 in bekannter Weise um ihr Spiel aus ihren Arretierungen bis Anschlag ihrer Kugelköpfe an der Greifergehäuserückwand 16 gelöst und um den Betrag ihres Spieles kippbar in drei Dimensionen kardanisch und im seitlichen Versatz der Annäherungsrichtung ausweichbar angeordnet.

Die Kugelköpfe 14garantieren verkantungsarm eine resultierende Kraft angenähert der Achse der Führungsbolzen 15 in den Gleitbohrungen der Halterung 16. Der Kegelsitz 13,14 bewirkt unmittelbar hinter der Klemmhalterung 6,8 sitzend das Ausrichten der Greiferwirkstellen 2 und des Greifgetriebes 4,5 bei Werkstückabtransport. Bei Nichtbetätigung verharren sie in spielfreier Arretierung in ihren Kegeln 13,14 nach Fig.3.

Claims (7)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Greifer für Industrieroboter mit anpassungsfähigen Greiferwirkstellen und zugehörigem Greifergetriebe, gekennzeichnet dadurch, daß zwei durch Druckmittel fernbetätigte konzentrische Scheiben (4; 5) im Greifergetriebe korrelativ zueinander mittels äußeren Kugelgelenken (9,10) verdrehbar angeordnet sind, deren mindestens drei auf dem Umfang gleichmäßig verteilten Greiferwirkstellen (2) als Winkelhebel in der Scheibe (4) befestigt sind.
2. 2. Greifernach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein elastisch federnder Flansch (13), der in Annäherungsrichtung linear verschiebbar in der Halterung (16) ist und daß die Kugel (14) der Führungsbolzen (15) in bekannter Weise um ihr Spiel aus ihren Arretierungen bis Anschlag ihrer Kugelköpfe an der Greifergehäuserückwand (6) kippbar und im seitlichen Versatz ausweichbar angeordnet sind.
3. 3. Greifer nach Punkt 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Mittel zur Erhaltung des Positionierfehlers auf dem Transportweg der Handhabung federnde Elemente vorgesehen sind.
4. 4. Greifer nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Positionierfehler an der Verschiebung des Zentrums des Greifgetriebes ablesbar ist und damit einen Tastsensor darstellt.
5. 5. Greifer nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß ein Fernantrieb mit tangierend am Greifgetriebe angreifendem Schubgestänge (11,12) extrem lang ausbildbar ist.
6. 6. Greifer nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß Greifgetriebe und Greiferwirkstellen (2) nach dem Baukastenprinzip für bestimmbare Größen austauschbar sind.
7. 7. Greifer nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß in einer umgekehrten Ausführungsart ein innengreifender, divergierender Mechanismus für Werkstücke (18) vorgesehen ist.