DD223393A1 - Greifvorrichtung zum paarweisen handhaben von werkstuecken durch industrieroboter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum paarweisen Handhaben von Werkstuecken durch Industrieroboter oder andere Transportvorrichtungen zur vorteilhaften Realisierung von koaxialen Fuegeoperationen bei der Montage von vorzugsweise rotationssymmetrischen Werkstuecken. Die Greifvorrichtung zum paarweisen Handhaben von Werkstuecken durch Industrieroboter macht den Fuegevorgang unabhaengig von der Wiederholpositioniergenauigkeit des Industrieroboters und der Einsatz eines gesteuerten oder ungesteuerten Fuegemechanismus ist damit nicht mehr erforderlich. Gleichzeitig wird die Handhabezeit des Industrieroboters durch die Reduzierung der Bewegungszyklen gesenkt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass an einem um mindestens 180 drehbarem Handgelenk eines Industrieroboters eine Fuehrungsplatte mit vertikaler Geradfuehrung angeordnet ist, in deren Fuehrung ein Parallelzangengreifer fest und ein Parallelzangengreifer vertikal beweglich angebracht ist und vor dem eigentlichen Fuegevorgang in einer Presse, die beiden zu fuegenden Werkstuecke koaxial aufeinander zufuehrt und aufsetzt.

Description

Titel der Erfindung

Greifvorrichtung zum paarweisen Handhaben von Werkstücken durch Industrieroboter

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum paarweisen Handhaben von Werkstücken durch Industrieroboter bzw. Manipulatoren, zur vorteilhaften Realisierung von koaxialen Fügeoperationen bei der Montage von vorzugsweise rotationssymmetrischen Werkstücken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind verschiedene Greifvorrichtungen zum Handhaben von Werkstücken mittels Industrieroboter und Manipulatoren, die auch beim Fügen von Werkstücken bei der automatischen Montage eingesetzt werden. Bei den bekannten technischen Lösungen werden entweder' die beiden zu fügenden Werkstücke nacheinander gegriffen und der Fügeeinrichtung nacheinander zugeführt oder ein zu fügendes Werkstück wird mittels eines Greifers gegriffen und einem ziveiten schon bereitstehendem Werkstück zugeführt und anschließend gefügt.

Beide Verfahren haben den Nachteil, daß die koaxiale Positioniergenauigkeit der zu fügenden Teile von der Wiederholpositioniergenauigkeit des Manipulators bzw. Industrieroboters abhängig ist und diese .je nach Art des Industrieroboters kleinen oder größeren Abweichungen unterliegt. Diese Abweichungen der

Koaxialität der zu fügenden. Werkstücke zueinander werden bekannterweise durch gesteuerte oder ungesteuerte Fügemechanismen ausgeglichen

Beispiele für gesteuerte Fügemechanismen sind u. a. in den PS DD 219554 und DE OS 2614524 beschrieben.

Mach DD 153602 wird -ein Greifkopf mit pneumatischem Servomechanismus zum Fügen von Bauteilen vorgeschlagen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusatzeinrichtung für Manipulatoren und Industrieroboter zum Feinpositionieren von Bauteilen bei automatischen Fügeprozessen. Der Greiferkopf enthält Greiferfinger mit beweglichen pneumatischen Sensoren mit Abtastöffnungen. Die Sensoren erfassen die relative Lage der zu fügenden Bauteile und steuern über eine ·. Stelleinrichtung im Greifkopf die Feinpositionierung. Durch zusätzliche Signalgeber in den Greiferfingern kann der Fügevorgang

5' überwacht werden.

Die gesteuerten Fügemechanismen erfordern einen hohen gerätetechnischen Aufwand und sind oft nicht zum Fügen von Bauteilen mit kleinem Passungsspiel geeignet. ·

Allgmein ist der Einsatz mehrachsiger nachgiebiger Greiferauf-

!0 hängungen bekannt. Diese nachgiebigen Greiferaufhängungen zum Fügen von Werkstücken v/erden so ausgelegt, daß beim Aufbringen von Fügereaktionskräften und -momenten die Aufhängung bei lateral auftretenden Komponenten der Fügereaktionskräft eine weitgehend reine'Translationsbewegung des Greifers senkrecht zur Fügerichtung

.5 und damit ein achsparalleles Verschieben des Werkstückes in X- oder Y-Achse hin zur Sollposition entsteht und daß bei auftretenden Fügereaktionsmomenten eine von der Translationsbewegung unabhängige weitgehend reine Rotationsbewegung, um den Angriffspunkt des Fügereaktionsmomentes erfolgt und damit ein Abkippen des

SO Werkstückes.

Bei den ungesteuerten Fügemechanismen unterscheidet man

- Fügemechanismus mit Ferderelementen aus Stahl Nachteile: . große Abmessungen

. infolge der Art der Federelemente nur bei geringen Fügekräften sowie kleiner

Greifer- und Werkstückmasse einsetzbar

. schwingungsanfällig

- Fügemechanismus mit Pederelementen aus Elastomeren

Nachteile: . nur für mittlere Lageabweichungen geeignet . die Größe der erforderlichen Fügekraft wird _ durch Art und Größe der maximalen Lageab

weichungen wesentlich beeinflußt . Anpassung an unterschiedliche Werkstücklängen bei großen Längendifferenzen nötig

- Kombinierter Fügemechanismus mit taktilem Sensor und Federelement aus Stahl

Nachteile: . großer technischer Aufwand bei Bewegungsübertragung und Lagerungen . großer Bauraum und große Masse . hohe Fertigungsgenauigkeit erforderlich

- Kombinierter Fügemechanismus mit pneumatischen Sensoren und Federelementen aus Stahl Nachteile: . es sind mehrere Sensoren erforderlich

. der Fügemechanismus ist schwingungsanfällig und nur zur Übertragung von geringen Fügekräften geeignet

. die Fügebewegung muß bei großen Lageabweichungen

und hoher Fügegeschwindigkeit gesteuert werden . bei Werkstücken, deren Höhe größer als der Verschiebeweg der Sensoren ist, muß eine zusätzliehe Fügebewegung des Montageteils aus den

GreifOrganen heraus ermöglicht werden

- Kombinierter Fügemechanismus mit gesteuerter Drehbewegung und Federelementen

Machteile: . die Fügebewegung muß gesteuert werden · schwingungsanfällig bei Verwendung von Federele-

meten aus Stahl

- Fügemechanismus mit Schwingungserregung Nachteile: . bei Werkstücken ohne Phase sind nur

kleine Lageabweichungen ausgleichbar . nur für kleine Greifer- und Werkstückmassen ' geeignet

' die Fügebewegung muß gesteuert werden · '

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Greifvorrichtung zum paarweisen Handhaben von Werkstücken durch Industrieroboter zu entwickeln, V.. 0 die das genaue koaxiale Fügen von Werkstücken, vorzugsweise rotationssymmetrischen Werkstücken, gestattet und damit zur Automatisierung von Montageprozessen beträgt. Außerdem soll gleichzeitig die Handhabungszeit des Industrieroboters für einen Fügearbeitsgang gesenkt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine G-reifvorrichtung zum paarweisen Handhaben von Werkstücken durch Industrieroboter zu .entwickeln, die das genaue koaxiale Fügen von Werkstücken, vorzugsweise rotationssymmetrischen Werkstücken, gestattet und .. °0 damit die auftretende Wiederholpositionierungenauigkeit des Industrieroboters eliminiert.

Der Einsatz eines gesteuerten oder ungesteuerten Fügemechanismus soll dadurch entfallen

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem um mindestens 180° drehbarem Handgelenk eines Industrieroboters bzw. Manipulators eine Führungsplatte mit Geradführung vertikal angeordnet ist, in deren Führung ein Parallelzangengreifer mit selbstzentrierenden Prismenbacken vertikal beweglich und ein Parallslzangengreifer mit selbstzentrierenden Prismenbacken fe'st angeordnet ist. Dabei werden die Parallelzangengreifer über Führungsstifte und Druckfedern elastisch an Haltewinkeln vertikal geführt, die wiederum über Greifergrundplatteh mit der Führungsplatte verbunden sind, v/ob ei eine Greif ergrundplatte in der

Geradführung der Führungsplatte beweglich geführt wird. Zwischen Haltewinkel und Parallelzangengreifergehäuse sind Weg-Meß-Baugruppen bzw. Näherungsschalter angeordnet. Die zwei Parallelzangengreifer sind so angeordnet, daß die Achsen der zu greifenden Werkstücke genau koaxial übereinstimmen. Die vertikale Verstellung eines Parallelzangengreifers erfolgt durch ein im oberen Teil der Führungsplatte angeordnetes steuerbares Antriebssystem, das eine Spindel antreibt, die durch eine in einer Greifergrundplatte angeordnete Spindelmutter hindurchführt und in der anderen Greifergrundplatte drehbar gelagert ist. , .

In einer zweiten Ausführungsvariante können -die beiden Parallelzangengreifer zusätzlich noch um 90° drehbar angebracht sein. Bei einem Fügearbeitsgang von rotationssymmetrischen Werkstücken, z.B. Welle und Lager, wird die Greifvorrichtung vorzugsweise am Handgelenk des Industrieroboters so. gedreht, daß der in der Geradführung verschiebbare Parallelzangengreifer die untere Position einnimmt. Dieser Parallelzangengreifer mit selbstzentrierenden Prismenbacken greift nun von einer geeigneten Bereitstellungspalette ein Lager, danach wird die Greifvorrichtung durch das Handgelenk des Industrieroboters um 180° gedreht und der jetzt unten positionierte feststehende Parallelzangengreifer mit selbstzentrierenden Prismenbacken greift von einer Bereitstellungspalette eine Welle. Anschließend schaltet das gesteuerte Antriebssystem zur vertikalen Bewegung des jetzt oben positionierten Parallelzangengreifers ein, bewegt diesen Greifer mit dem gegriffenen Lager entgegen des unten positionierten Greifers gegen das oben liegende Wellenende der gegriffenen Welle. Setzt das Lager auf das Wellenende auf, wird der unter Parallelzangengreifer in der elastischen Führung entgegen den Druckfedern am Haltewinkel bewegt und über die Weg-^r-ieB-Baugruppe bzw. Näherungsschalter das Antriebssystem der Spindel ausgeschaltet. Die Greifvorrichtung fährt nun mit den zu fügenden Werkstücken, Welle und Lager, in den Pressenraum einer Vertikalpresse ein und setzt das untere Wellenende in einer geeigneten Aufnahme auf. Danach wird der Fügearbeitsgang von der Presse eingeleitet. Drückt der Pressenstößel das Lager auf das Welllenende auf, wird im Anfangsstadium der obere Parallelzangen-

O O f

greifer gleichzeitig mit dem gehaltenen Lager in der elastischen Führung entgegen den Druckfedern am Haltewinkel bewegt und über die Weg-Meß-Baugruppe bzw. Näherungsschalter der obere Parallelzangengreifer geöffnet und das Lager vollständig durch den Pressenstößel eingepreßt. Die gefügte Baugruppe, Lager und Welle, wird über den unteren noch greifenden Parallelzangengreifer abgelegt.

In einer zweiten Ausführungsvariante steht die Greifvorrichtung in Ausgangstellung horizontal und die beiden Parallelzangengreifer sind um 90° so gedreht, daß diese zwei Werkstücke, z. B. Lager und Welle, -gleichzeitig von einer Bereitstellungspalette entnehmen können. Im Anschluß an die Entnahme der Teile wird die Greifvorrichtung um 90° in vertikale Lage so gedreht, daß der vertikal bewegliche Greifer die obere Position einnimmt. Die beiden Parallelzangengreifer werden nun um 90° so zueinander gedreht, daß die Werkstücke koaxial in Fügeposition gegenüberstehen. Der weitere Ablauf ist gleich dem der ersten Ausführungsvariante.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeipiels näher erläutert.

Es „zeigt

Fig 1 - eine erfindungsgemäß ausgeführte Greifvorrichtung zum paarweisen Handhaben von Werkstücken

Im einzelnen wurde die erfindungsgemäße Greifvorrichtung zum paarwei.sen Handhaben von Werkstücken durch Industrieroboter entsprechend Fig. 1 folgendermaßen ausgeführt. Am um'mindestens 180° drehbaren Handgelenk 1 eines Indutrieroboters wird eine Führungsplatte 2 mit Geradführung 3 verti-kal angeordnet. Im unteren Teil der Geradführung 3 ist eine Greifergrundplatte k- fest angebracht, an der ein Haltewinkel 5 verschraubt ist. Auf dem Haltewinkel 5 ist über mindestens vier Führungsstifte 6 und Druckfedern 7 ein Parallelzangengreifer 3 mit selbstzentrierenden Prismenbacken elastisch federnd aufgenommen. "Zwischen dem Haltewinkel 5

und dem Parallelzangengreifer 8 ist eine Weg-Meß-Baugruppe 9 angeordnet. Im oberen Teil der Geradführung 3 ist eine Greifergrundplatte 10 vertikal beweglich angeordnet, an der ein Haltewinkel 11 verschraubt ist. Auf dem Haltewinkel 11 ist über mindestens vier Führungsstifte 12 und Druckfedern 13 ein Parallel- zangengreifer 14 mit selbstzentrierenden Prismenbacken elastisch federnd aufgenommen. Der Parallelzangengreifer 14 ist so ausgeführt und angeordnet, daß die Achse 15 de-s zu greif enden Werkstückes 16 genau koaxial mit der Achse 17 des zu greifenden VJerk-Stückes 18 des Parallelzangengreifers 8 übereinstimmt und deren Lage sich zueinander auch bei unterschiedlichen Durchmessern der gegriffenen Werkstücke 15 und 18 nicht verändert. Zwischen dem Haltewinkel 11 und dem Parallelzangengreifer 14 ist eine Weg-'ieß-Baugruppe 19 angeordnet, über die der Parallelzangengreifer 14 geöffnet werden kann. Die Greifergrundplatte 10 und damit der gesamte Parallelzangengreifer 14 kann über eine Spindel 20 vertikal verstellt werden. Im oberen Teil der Führungsplatte 2 wird ein gesteuertes Antriebssystem 21 angeordnet, welches die Spindel 20 zur Vertikalbewegung des Parallelzangengreifers 14 in der Geradführung 3 antreibt und über die Weg-Meß-3augruppe 9 abgeschaltet werden kann.

Claims (6)

1. - 8 BrfindungSanspruch

   1. Greifvorrichtung zum paarweisen Handhaben von Werkstücken · durch Industrieroboter bzw. Manipulatoren zum Greifen und zum Transport von mindestens zwei Werkstücken, vorzugsweise

   5 rotationssymmetrischen Werkstücken, von einer Bereitstellungseinrichtung zu einer Preßvorrichtung mit gleichzeitigem koaxialem Ausrichten dieser Werkstücke mit zwei unabhängig voneinander zu betätigenden Parallelgreifern mit selbstzentrierenden Prismenbacken, gekennzeichnet dadurch, daß an einem um mindestens 180° drehbaren Handgelenk eines Industrieroboters eine Führungsplatte mit Geradführung in Grundstellung vertikal angeordnet ist, wobei in der Geradführung der " Führungsplatte zwei Parallelzangengreifer so angebracht sind, daß die Achsen der zu greifenden Objekte genau koaxial übereinstimmen und die Entfernung der Parallelzangengreifer zueinander durch ein geeignetes· Antriebssystem veränderbar ist.
2. 2. Greifvorrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die in Grundstellung der Führungsplatte angeordneten zwei Parallelzangengreifer über mindestens je vier Führungsstifte und Druckfedern vertikal elastisch federnd an Haltewinkeln aufgenommen sind.
3. 3. Greifvorrichtung nach Punkt 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Haltewinkel über Greifergrundplatten mit der Führungsplatte verbunden sind und daß eine Greifergrundplatte in der Geradführung der Führungsplatte vertikal beweglich geführt wird.
4. 4. Greifvorrichtung nach Punkt 1, 2 und 3 gekennzeichnet dadurch, daß im oberen Teil der Führungsplatte ein gesteuertes Antriebssystem angebracht ist, über das eine Spindel angetrieben wird, die durch eine Spindelmutter in der Greifergrundplatte eines Parallelzangengreifers hindurchführt und in der Greifergrundplatte des zweiten Parallelzangengreifers drehbar gela- gert ist.
5. 5. Greifvorrichtung nach Punkt 1, 2, 3 und 4 gekennzeichnet dadurch, - . daß zwischen dem Greifergehäuse der beiden Parallelzangengreifer und dem jeweiligem Haltewinkel eine Weg-Meß-Baugruppe bzw. ein Näherungsschalter angeordnet ist.
6. 6. Greifvorrichtung nach Punkt 1, 2, 3, 4 und 5 gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Parallelzangengreifer in ihrer Befestigung, Haltewinkel zu Greifergrundplatte, mindestens um 90° drehbar gelagert sind.

   Hierzu gehört eine Seite Zeichnung