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Die Erfindung betrifft einen Greifer, insbesondere für Industrieroboter, flexible Fertigungszellen, Bearbeitungszentren od. dgl., bei dem drei Finger in bezug auf ein Greifzentrum zentrisch verstellbar sind und zum Umschalten von einem Dreifingerbetrieb auf einen Zeifingerbetrieb einer der Finger abschaltbar bzw. auskuppelbar ist. Derartige Greifer besitzen üblicherweise drei angetriebene Finger, die in bezug auf ein Greifzentrum zentrisch verstellbar sind. Insbesondere dienen derartige Greifer zum Handhaben von zylindrischen und prismatischen Teilen in flexiblen Fertigungszellen bzw. Bearbeitungzentren.
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greifen. Bei einer Kombination von beiden Greifarten ist zumindest ein Greifbackenwechsel oder das Auswechseln des gesamten Greifers notwendig oder das Greifen erfolgt nicht optimal.
Dies bedeutet Zeitaufwand und höhere Kosten, die für die einen zweiten Greifer bzw. weitere Greifbacken aufzuwenden sind. Bekannte Dreifingergreifer können Werkstücke mit kleinem Durchmesser von einer ebenen Fläche nicht gut aufnehmen, da meist durch den seitlichen Anbau des Antriebsmechanismus das Greifzentrum hinter dem Gehäuseabschluss liegt. Darüberhinaus hindert das üblicherweise breitbauende Gehäuse von bekannten Dreifingergreifem das Einlegen von Werkstücken in Drehmaschinen bzw. das Aufnehmen von Werkstücken von einer Palette. Überdies können mit einem Dreifingerzentrischgreifer prismatische Werkstücke nicht gut aufgenommen bzw. zentriert werden, sodass bei einer wechselnden Aufeinanderfolge von prismatischen und runden oder prismatischen und dreieckigen Werkstücken ein Dreifingergreifer nicht gut eingesetzt werden kann.
Aus der EP-A1 0 143 573 bzw. der EP-A1 0 142 409 sind Greifer mit drei Fingern bekannt, die zum Erfassen von Gegenständen relativ zueinander verstellbar und verschwenkbar sind und die geschilderten Nachteile besitzen.
Aus der EP-A1 0 140 569 sind Greifer der eingangs genannten Art bekannt, deren Finger jeweils über Zahnräder getrennt angetrieben und verschwenkbar und verdrehbar gelagert sind. Dieser Greifer ist jedoch vom Aufbau und von der Form her nicht gut für einen wahlweisen Zwei- oder Dreifmgerbetrieb geeignet
Ziel der Erfindung ist es daher, die Nachteile der bekannnten Anordnungen zu vermeiden.
Dies wird bei einem Greifer der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Finger auf einem Greifer gelagert sind, der im wesentlichen die Form eines Y, vorzugsweise mit gleichen Winkeln (60 ) zwischen seinen Schenkeln besitzt, dass auf jedem der Schenkel einer der drei Finger verfahrbar gelagert ist, dass der zwischen den äusseren Fingern gelegene bzw. zwischen diesen verstellbare mittlere Finger unabhängig von den äusseren Fingern stillsetzbar, insbesondere in seiner maximalen Offenstellung in eine Ausserbetriebstellung überführbar ist und dass jeder äussere Finger neben einer in bezug auf die Greiffläche des jeweils anderen äusseren Fingers unter einem Winkel, vorzugsweise 600, geneigten Greiffläche zum Zentrischgreifen eine weitere Greiffläche aufweist, welche
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Durch das erfindungsgemäss mögliche Auskuppeln des mittleren Fingers kann vom normalen Dreifingerzentrischbetrieb in einen Zweifingerparallelbetrieb umgeschaltet werden, ohne eine Betriebsunterbrechung notwendig zu machen. Dadurch entsteht die Möglichkeit zur Aufnahme von zylindrischen oder prismatischen Teilen, ohne den Greifer wechseln zu müssen ; prismatische Teile können mit zwei Fingern in bestimmter Position ergriffen werden. Die äusseren Finger sind für beide Aufgaben ausgelegt, sodass es nicht notwendig wird, die Finger bzw. die Greifbacken auf den Fingern zu wechseln ; dies ist insbesondere wichtig bei Kombination von Drehmaschinen und Fräsmaschinen innerhalb eines Bearbeitungszentrums.
Durch Vorsehung eines Spindelantriebes und von Präzisionsführungen für die Finger kann eine hohe Genauigkeit erzielt werden, welche die von vergleichbaren Greifern mit Hebelmechanismen bei weitem übertrifft Überdies kann ein grosser Durchmesserbereich abgedeckt werden, wodurch sich ein Greiferwechsel für verschiedene Durchmessergruppen erübrigt. Durch eine spezielle Anordnung der Antriebsspindeln für die Finger, welche frei herausragend sind, ist keine seitliche Behinderung beim Aufnehmen von Werkstücken von Paletten oder beim Einlegen von Werkstücken in Maschinen vorhanden.
Behinderungen der äusseren Finger im Parallelgreifbetrieb werden vermieden, wenn der mittlere Finger vorzugsweise zur Gänze in den Schenkel, auf dem er gelagert ist, einfahrbar ist Zur genauen Betätigung des mittleren, abkuppelbaren Fingers ist es zweckmässig, wenn der mittlere Finger in seinem Schenkel auf vorzugsweise seitlich angeordneten Rollen gelagert bzw. geführt ist
Ein einfach aufgebauter, gleichmässiger und genauer Antrieb der Finger wird erreicht, wenn die Finger auf jeweils einer Spindel verfahrbar gelagert sind, an deren einander zugewandten Enden jeweils ein (Kegel) Zahnrad befestigt ist und wenn die drei Zahnräder mit einem gemeinsamen, vorzugsweise unterhalb der (Kegel) Zahnräder gelegenen Antriebszahnrad in Eingriff stehen und von diesem antreibbar sind.
Vorteilhaft ist es, wenn auf der Spindel für den mittleren Finger ein Verstellteil gelagert ist, der mit dem mitteleren Finger über eine Kupplung verbunden ist.
Zur lösbaren Verbindung zwischen dem mittleren Finger und seiner ihn antreibenden Spindel ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass auf der Spindel für den mittleren Finger ein Verstellteil gelagert ist, der mit
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dem mittleren Finger über eine Kupplung verbunden ist. Dabei kann als Kupplung auf dem mittleren Finger ein Elektromagnet und ein magnetisierbarer Kupplungsteil vorgesehen sein, der mit einem auf dem Verstellteil angeordneten bzw. von diesem gebildeten magnetisierbaren Kupplungsteil und/oder formschlüssig verbindbar ist, um eine gute Verbindung zu ermöglichen. Die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung kann durch Einschalten des Elektromagneten getrennt bzw. durch Ausschalten hergestellt werden.
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mittleren Fingers ein vorzugsweise von einem Magneten, z. B.
Elektromagneten oder magnetisierbaren Material, gebildeter Anschlag vorgesehen ist, gegen den der mittlere Finger, insbesondere eine von ihm getragene Anschlagfläche, anlegbar und mit diesem kraft-und/oder formschlüssig verbindbar ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische
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Fig. 3 einen Längschnitt durch einen erfindungsgemässen Greifer längs der Linie B-B in Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie A-A in Fig. 3.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Greifer, der im wesentlichen die Form eines Y mit Schenkeln (8,9) und einem Basisschenkel (10) aufweist. Auf bzw. in den Schenkeln (8,9) sind äussere Finger (15,16) in Längsrichtung der Schenkel verfahrbar gelagert. Im Basisschenkel (10) ist ein weiterer Finger (17) verfahrbar gelagert, welcher zwischen den beiden äusseren Fingern (15,16) angeordnet und zwischen diesen verfahrbar ist.
Die Finger (15,16, 17) sind bezüglich des Greifzentrums Z zentrisch spannbar und können z. B. ein rundes Werkstück (31) lagegenau bzw. an definierten Punkten festhalten. Mit Pfeilen (34) sind jeweils die Bewegungsmöglichkeiten der Finger (15,16, 17) angedeutet.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen erfingungsgemässen Greifer. Im Basisschenkel (10) ist die Spindel (12) in einem Lager (23) in einem Abschlussteil (13) des Basisschenkels (10) rotierbar gelagert. Die Spindel (12) trägt an ihrem anderen Ende ein Zahnrad (11), welches von einem zentralen Antriebszahnrad (6) angetrieben wird. Die Spindel (12) trägt eine Spindelmutter (14) und bei Drehung der Spindel (12) wird die Spindelmutter (14), die mit ihrem Gewinde auf der Spindel läuft, in Längsrichtung der Spindelachse verstellt.
Die Spindelmutter (14) ist mittels einer vom Finger (17) getragenen Kupplung, mit dem Finger (17) gekoppelt. Der Finger (17) wird durch die Rollen (24) beidseitig geführt. Im aus dem Basisschenkel (10) herausragenden Endbereich trägt der Finger (17) eine Greiffläche (26) zum Ergreifen von Werkstücken im Dreifingerbetrieb und eine nach hinten gewandte Greiffläche (27) zum Ergreifen von runden Werkstücken.
In diesen Schenkeln (8,9) ist je eine Spindel (12'bzw. 12") gelagert. Die Spindel (12'bzw. 12") treiben die mit den Fingern (15 bzw. 16) verbundenen Spindelmuttern an. Die Finger (15,16) sind mit Schrauben (30) an den Spindelmuttern (14'bzw. 14") befestigt. Die zum Zentrum des Greifers gerichteten Enden der Spindeln (12'bzw. 12") tragen je ein Zahnrad (11), welche mit dem zentralen Antriebsrad (6) kämmen und von diesem angetrieben werden. Aufgrund des zentralen Antriebszahnrades (6), welches gleichzeitig mit den Zahnrädern (11) aller Spindeln (12, 12', 12") der Finger (15,16, 17) kämmt, werden die Finger (15,16, 17) gleichmässig angetrieben.
Die Finger (15,16) tragen im Winkel zueinander angeordnete Greifflächen (26) für den Dreifingerbetrieb sowie parallel zueinander verlaufende, weiter aussen liegende Greifflächen (25) für den Zweifingerbetrieb, in dem der mittlere Finger (17) ausser Betrieb gestellt ist bzw. in den Basisschenkel (10) eingezogen verbleibt. Die Spindeln (12'bzw. 12") sind mit zusammenschiebbaren Abdeckungen (28) gegen Schmutz geschützt. Die Spindel (12) wird durch eine Abdeckhaube geschützt
Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 2. Im Basisschenkel (10), der von dem Abschlussflansch (13) begrenzt wird, liegt das Lager (23) für die Spindel (12), die mit ihrem anderen Endbereich in weiteren Lagern (23) im Gehäuse gelagert ist und an ihrem Ende das Zahnrad (11) trägt.
Dieses Zahnrad (11) kämmt mit dem Antriebszahnrad (6), das auf einer Antriebswelle (4) befestigt ist, welche in Lagern (23) in einem Antriebsgehäuse (1) gelagert ist Die Welle (4) trägt ferner ein Zahnrad (3), das mit einer Schnecke (2) in Eingriff steht, welche von einem (nicht dargestellten) Motor angetrieben ist.
Die Spindelmutter (14) mit einem Eingriffsteil (19), welcher eine Verzahnung (36) trägt, greift in die Verzahnung (37) eines Passteiles (20) ein, welcher im Finger (17) verschiebbar gelagert ist. Der Eingriff zwischen den Verzahnungen (36 und 37), erfolgt, wenn der Elektromagnet (18) ausgeschaltet wird. Infolge des Abschaltens des Elektromagneten drückt die Feder (18') den Passteil (20) in den Eingriffsteil (19).
Im Abschlussflansch (13) ist ein magnetisierbarer Anschlag (22) vorgesehen, an welchen der Finger (17) in eingezogener Endstellung mit der Anschlagfläche (22') anliegt. Für den Zweifingerbetrieb ist mittels einer Verriegelungsvorrichtung vorgesorgt, dass die Spindelmutter (14) nur bei eingeschaltetem Elektromagnet (18) verfahrbar ist. Beim Einschalten des Elektromagneten (18) in dieser Stellung wird zwischen dem Anschlag (22) und dem Finger (17) ein Kraftanschluss erzielt und der Finger (17) verbleibt, in eingezogener Stellung. Der Finger (17) kann somit in seiner eingefahrenen Stellung arretiert werden, sodass bei weiteren zum Antrieb der
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Finger (15 und 16) notwendiger Spindeldrehungen nur die Spindelmutter (14) verfahren wird, während der Finger (17) am Anschlag (22) anliegt.
Auf diese Weise ist ein unabhängiger Betrieb der Finger (15,16) möglich.
In Fig. 3 sind weiters die Zweifmgerbetriebsgreiffläche (25) sowie die dazu im Winkel geneigte nach innen gerichtete Dreifingerbetriebsgreiffläche (26) des Fingers (16) zu erkennen, sowie die Dreifingerbetriebsgreiffläche (26) und die nach aussen gerichtete Greiffläche (27) des Fingers (17).
Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3, wobei der auf der Spindel (12) verfahrbare Spindelmutter (14) zu erkennen ist, der den Eingriffsteil (19) trägt, welcher gegenüber dem Passteil (20) angeordnet ist, der vom Finger (17) getragen ist. Im Basisschenkel (10) ist die Spindelmutter (14) zusätzlich seitlich in Führungen (39) des Gehäuses mittels schräg gestellter Führungswalzen (5) gelagert, um seine seitliche Führung zu gewährleisten.
Zu bemerken ist, dass die Verbindung zwischen der mit Innengewinde versehenen Spindelmutter (14) und
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Verzahnungen (36 und 37), erfolgen, oder kann elektromechanisch oder elektrisch, z. B. durch Einschalten oder Umpolen des Elektromagneten (18) erfolgen, welcher im vorliegenden Fall den Passteil (20) in Eingriff mit dem Eingriffsteil (19) verstellt. Es sind jedoch auch andere Verriegelungsmöglichkeiten zwischen dem Finger (17) und dem Verstellteil (14) denkbar.
Die Verbindung zwischen dem Finger (17) und dem Anschlag (22) in der eingefahrenen Endstellung kann kraft- und/oder formschlüssig in gleicher Weise durch Verriegelungseinrichtungen, z. B. mechanisch oder elektromechanisch betätigte Haken, Verschiebeteile, die in Ausnehmungen eingreifen, od. dgl., hergestellt werden, es könnte auch eine Verbindung vorgesehen sein, die ähnlich der Verbindung zwischen Spindelmutter (14) und Finger (17) funktioniert und einen gehäusefesten Eingriffsteil aufweist, in welchen ein verschiebbarer Passteil des Fingers (17) einführbar ist. Vorteilhaft kann jedoch eine elektromagnetische Kupplung erfolgen, indem im Anschlag (22) ein einschaltbarer Elektromagnet vorgesehen ist, oder der Elektromagnet der Kupplung derart ausgeführt ist (z.
B. durch Umpolung des Stromflusses bzw. der Richtung des Magnetfeldes), dass er bei eingezogenem Passteil (20) den magnetisierbaren Anschlag (22) anzieht.
PATENTANSPRÜCHE 1. Greifer, insbesondere für Industrieroboter, flexible Fertigungszellen, Bearbeitungszentren od. dgl., bei dem drei Finger in bezug auf ein Greifzentrum zentrisch verstellbar sind und zum Umschalten von einem Dreifingerbetrieb auf einen Zweifingerbetrieb einer der Finger abschaltbar bzw. auskuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (15,16, 17) auf einem Greifer gelagert sind, der im wesentlichen die Form eines Y, vorzugsweise
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gelegene bzw.
zwischen diesen verstellbare mittlere Finger (17) unabhängig von den äusseren Fingern (15,16) stillsetzbar, insbesondere in seiner maximalen Offenstellung in eine Ausserbetriebstellung überführbar, ist, und dass jeder äussere Finger (15,16) neben einer in bezug auf die Greiffläche (26) des jeweils anderen äusseren Fingers unter einem Winkel, vorzugsweise 60 , geneigten Greiffläche (26) zum Zentrischgreifen eine weitere Greiffläche (25) aufweist, welche weiteren zum Parallelgreifen dienenden Greifflächen (25) an den beiden äusseren Fingern (15,16) parallel zueinander verlaufen.