DD152507A1 - Greifersystem fuer handhabungsvorgaenge mit rotationssymmetrischen teilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Greifersystem fuer Handhabungsaufgaben an Maschinen, vorrangig zur Beschickung von Werkzeugmaschinen mit rotationssymmetrischen Teilen durch Industrieroboter bzw. Manipulatoren im Bereich der Klein-, Mittel- und Grossfertigung. Ziel der Erfindung ist es, die Flexibilitaet der Fertigungszellen durch Senkung bzw. Beseitigung des Umruestungsaufwandes zu erhoehen. Es steht die Aufgabe, das Greifersystem so zu gestalten, dass beim Greifvorgang das Werkstueck kraftschluessig bei gleichzeitiger Zentrierung gespannt und manipuliert wird. Geloest wird die Aufgabe durch ein Greifersystem, das aus einem Greifermechanismus mit Greiferfingern, die an einem Traegerelement angeordnet sind und einer Stuetzkonstruktion, auf der ein energetisches System, das mit einem Hydraulikaggregat und einer Steuereinrichtung eines Industrieroboters verbunden ist, besteht. Das Greifersystem ist vorzugsweise zum Beschicken von Werkzeugmaschinen in flexiblen Fertigungszellen und integrierten gegenstandsspezialisierten Fertigungsabschnitten anwendbar.

Description

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Titel der Erfindung

Greifersystem für Handhabungsvorgänge mit rotationssymmetrischen Teilen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Greifersystem für Handh.abungsaufgaben an Maschinen, vorrangig zur Beschickung von Werkzeugmaschinen mit rotationssyminetrischen Teilen, die aus Werkstückmagazinen entnommen und nach der Bearbeitung wieder abgelegt werden sowie allgemeine Handhabungsaufgaben durch Industrieroboter/Manipulatoreneinsatz im Bereich der Klein-, Mitte1- und Großserienfertigung bei flexiblen Fertigungszellen und integrierten gegenstandsspezialisierten Fertigungsabschnitten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Handhabungsvorgänge mit Hilfe von Industrieroboter-Manipulatoren beim Beschicken von Werkzeugmaschinen erfolgen unter Verwendung eines Greiforgans_o

Bei den bekannten technischen Lösungen wird vorrangig ein Greifersystem nach dem Zangenprinzip verwendet. Die CH-PS 463 enthält einen Zwei—Zangen-Greifer zum Positionieren und Transportieren und auch die DS-AS 22 50 407 _o Eine stromungsmittelbetriebene Positioniereinrichtung für'Werkstücke-ist in der DE-PS 19 22 714 enthalten. Die DE-PS 19 18 und DE-AS 22 53 929 enthalten Industrieroboter mit Zwei-Zangen-Greifer. Ein programmgesteuerter Manipulator mit Zwei-Zangen-Greifer zum Fügen ist in der DE-AS 23 23 II3 beschrieben.

Dabei handelt es sich um ein polares" System, das ein Zentrieren der Teile bei wechselndem Durchmesser in der Rotations-

achse nicht zuläßt_o Außerdem treten folgende Nachteile auf:

- Verwendbarkeit für einen sehr begrenzten Durchmesserbereich ~ Wechsel des Greifers bei Sortimentswechsei der Werkstücke

- Zeitaufwand für den Greiferwechsel

.« Erfordernis des Einsatzes eines spezifischen ^erkstückmagazinsj vorrangig Rundpaletten mit zusätzlichen peripheren Einrichtungen

- Der flexible Einsatz dieses Greifers erfordert einen hohen steuerungstechnischen Aufwand«

- Erfordernis der Neuprogranulierung der Industrieroboter, Steuerung bei Greifer- und Sortimentswechsel

- Einsatz des Greifers vorrangig für Handhabungsvorgänge'von Punkt-zu-Punkt-Bewegung«

Aus den genannten Nachteilen ist abzuleiten, daß sich dieses Greifersystem aus technischer und ökonomischer Sicht nur für eine Großserienfertigung einsetzen läßt.

In der DE-OS 26 54 445 "Greifervorrichtung zum Erfassen von Brennkapseln" ist ein Drei-Finger-Greifer beschriebene Dieser Greifer ist auch selbstzentrierend, jedoch ist er für eine spezielle Anwendung geschaffen und für das vorgesehene System nicht verwendbar«

Ein weiteres System., bei dem die Greif organe linear bewegt werden, DE-AS 22 24 349 "Manipulator mit Harmonic-Drive-Getriebe und elektrisch-pneumatischem Antrieb", ermöglicht zwar den Einsatz für einen breiten Durchmesserbereich und ein eingeschränktes Zentrieren der Werkstücke in der Rotationsachse, hat aber analoge Nachteile, wie das polare Zangengreifersystem und die zu verwendenden Anlagen sind größer j -

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, den Einsatz von Industrierobotern und Manipulatoren für Handhabungs- und Beschickungsaufgaben, vorrangig an Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung rotationssymnietrischer Teile, ökonomisch vorteilhaft zu gestalten· Dabei ist, bezogen auf Durchmesser und Länge der Werkstücke, ! entsprechend der Handhabungsaufgäbe ein'breites Sortiment zu gewährleisten β Die Flexibilität der Fertigungszelle ist durch Senkung bzw«, Beseitigung des Umrüstungsaufwandes und der Un-

fallzeiten, verursacht durch das Greifersystem, zu erhöhen.

Darlegung des Wesens, der Erfindung

Die derzeitig bekannten technischen Lösungen für Greifersysteiite, ζ« B. Zangengreifer, Parallelgreifer, erfordern auf Grund klei— ner Systembereiche beim Sortimentswechsel der Werkstücke ein Umrüsten der Greiforgane und angrenzender Ausrüstung, z„ B. Peripherie β Aus technischer und ökonomischer Sicht sind diese Systeme vorzugsweise für Großserienfertigung vorteilhaft einsetzbar. Die verwendeten Greifersysteme erfordern spezifische, angepaßte periphere Einrichtungen, z„ B₀ Rundpaletten mit Hub- und Drehvorrichtung, die einen Anschluß an bestehende Systeme nur mit großem technischem Auf v/and ermöglichen. Die Zangengreifer bzw. Parallelgreifer bestehen aus zwei Greiferfingern, zwischen denen das Werkstück beim Greifervorgang Undefiniert kraftschlüssig gespannt .wird,, Ein stabiler Griff kann nur annähernd durch eine genau definierte Bereitstellung der Werkstücke bei sich wiederholenden Handhabungsaufgaben erreicht werden, Aufgabe der Erfindung ist es, durch Verwendung entsprechender peripherer Systeme die Fertigungszelle, Z₀ B, Industrieroboter/ Manipulator und Werkzeugmaschine, für integrierte gegenstandsspezialisierte Fertigungsabschnitte und auch bestehende Fertigungsprozesse mit vorhandenen Prozessen, einsetzbar zu gestalten«, Das Greifersystem ist konstruktiv so zu gestalten, daß beim GreifVorgang das Werkstück kraftschlüssig in stabiler Dreipunktunterstützung, bei gleichzeitiger Zentrierung in der Rotationsachse des Werkstückes mit der Symmetrieachse des Greifersystems gespannt und manipuliert wird und sich ohne Veränderung am Greifermechanismus ein breites Werkstücksortiment mit variablem Durchmesser und unterschiedlicher Länge handhaben läßt₀ ^: Zusätzlich ist durch asymmetrische Aufhängung des Greiferinechanismus am Armstumpf des Manipulators eine Manipulation räumlich definiert gestapelter Werkstücke zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß·wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Grei- · fersystem aus einem Greifermechanismus und einer Stützkonstruktion besteht. Die Stützkonstruktion wird über ein Verbindungselement, z, B, Winkel, am Industrieroboter-Manipulator-Armstumpf befestigt. Das energetische System für die Betätigung

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des Greifermechanismus kann sowohl auf der Stützkonstruktion als auch im Greifermechanismus selbst angeordnet werden und wird über ein externes System energetisch versorgt und an-' gesteuert„

Der Greifermechanismus besteht aus einer tragenden Konstruk-. tion, in welcher drei Greiferfinger beweglich angeordnet sind -und über eine Mechanik koordiniert bewegt werden· Die Kraftübertragung vom energetischen System auf den Greifermechanis-mus erfolgt direkt oder bei externer Anordnung desselben auf

) der Stützkonstruktion durch einen flexiblen Anschluß, z, B, Seilzug, Bowdenzug, Der autonome Greifermechanismus ist flexibel an der Stütz-

- konstruktion befestigt und ermöglicht eine Relativbewegung bei Belastung zwischen Greifermechanismus und Stützkonstruktion₀ ^: Im entlasteten Zustand nimmt der Greifermechanismus durch federnde Elemente eine definierte Stellung ein«^: Bei Ansteuerung des energetischen Systems, z„^: Bv durch Druckzylinder, Motor, wird die Kraft mechanisch auf den Greifermechanismus übertragene Die Mechanik des Greifermechanismus

D bewirkt eine koordinierte intermittierende Bewegung der Greiferfinger innerhalb der Tragekonstruktion, d, h_e ein sich im Bereich des Greifers befindliches Werkstück wird mit seiner Rotationsachse zur Symmetrieachse des Greifermechanismus zentriert und kraftschlüssig durch die Greiferfinger eingespannt.

Bei gegenläufiger Ansteuerung des energetischen Systems bewirkt die Mechanik ein Öffnen der Greiferfinger und Versenken derselben in der tragenden Konstruktion des Greifermechanismus,

Ausführung; sb e isp iel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden* Die dazugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine schematische Darstellung des Greifersystems in der Vorderansicht

Fig. 2 Draufsicht des Greifersystems in der Ansicht Y. Fig» 3 Draufsicht des Greifersystems in der Ansicht X

Das Greifersystem besteht aus dem Greifermechanismus 4· und der Stützkonstruktion 1 und ist über das Befestigungselement am Armstumpf 8 des Industrieroboter/Manipulators angebracht.

Der Industrieroboter/Manipulator führt mit dem Greifersystem Handhabungsaufgaben an scheibenförmigen rotationssymmetrischen Werkstücken zur Beschickung von Maschinen· sowie Be- und Entladung von Werkstückmagazinen durch» Das energetische System 2' ist auf der Stützkonstruktion 1 befestigt und.wird durch das Hydraulikaggregat des Industrieroboter/Manipulators versorgt und von der Steuerung des Industrieroboter/Manipulators betätigt „ Die Stützkonstruktion"1 bewirkt eine asymmetrische Anordnung des Greifermechanismus 4 zur Achse des Industrieroboter/Manipulator-Armstumpfes und -ermöglicht ein Heranführen des Greifermechanismus 4 an senkrecht gestapelte scheibenförmige Werkstücke von oben in der Stapelachse, auch wenn mehrere Stapel in axialer Richtung des Industrieroboter/Manipulator-Armes hintereinander angeordnet sind. Der Greifermechanismus 4 stellt ein autonomes System dar, welches federnd und in der Endlage definiert an der Stützkonstruktion 1 aufgehängt ist. Zur Gewährleistung der Beweglichkeit erfolgt die Kraftübertragung zwischen dem energetischen System 2 und Greifermechanismus 4 über Seilzug, Bowdenzug oder dergleichen» Die flexible Aufhängung 5 des Greifermechanismus sichert eine stabile Positionierung der Werkstücke an den übergabe- bzw. Übernahmepunkten, z_e B₀ Werkstückmagazin, Fatter einer Werkzeugmaschine, auch bei geringen Lageabweichungen zwischen dem Greifer und dem Zielpunkt des Werkstückes«, Der Greifermechanismus 4 besteht aus-

2p drei mechanisch bewegbaren Greiferfingern 6, die in einem ringförmigen 'Trägerelement 7 angeordnet sind. Die Betätigung der Greiferfinger 6 erfolgt vom energetischen System 2 über den Übertragungsmechanismus , ζ...B, Bowdenzug, auf die Mechanik des Greifermechanismus 4 und bewirkt das Schließen bzw. Öffnen desselben.

Das Trägerelement 7 ist konstruktiv so ausgeführt, daß in geöffnetem Zustand die Greiferfinger 6 darin versenkt sind und der lichte Durchmesser mit dem maximalen Greiferdurchmesser annähernd identisch ist» Die Funktion des Greifersystems ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Entnahme rotationssymmetrisch'er Werkstücke ,· die räumlich definiert gestapelt sind, d, h_e Anordnung der Werkstücke übereinander in einem Stapel und mehrere-Stapel nebeneinander, durchgeführt,, eine faschine, z_e 3, Werkzeugmaschine, mit Hilfe eines

Industrieroboter/Manipulators beschickt und die "Werkstücke nach der Bearbeitung,wieder in analoger Anordnung gestapelt werden« Durch Einrichten eines Zwischenspeicherplatzes ist eine Zwischenmanipulation, z, B« Wenden der Teile, Vordeponie-

)5 ren, mit diesem Greifersystem zu realisieren· Der eigentliche Greifvorgang erfolgt folgendermaßen: Der Industrieroboter/Manipulator fährt das Greifersystem über das zu greifende Werkstück im Stapel· Dabei ist die Rotationsachse des Werkstückes mit der Symmetrieachse des Greifermechanismus 4 identisch. Durch externe Aktivierung des energetischen Systems 2 und die mechanische Kraftübertragung erfolgt ein intermittierendes koordiniertes Schließen der Greiferfinger 6.in bezug auf die Symmetrieachse des Greifermechanismus 4 und damit verbunden ein kraftschlüssiges Einspannen des Werkstückes in stabiler Dreipunktabstützunge Der Vorgang verläuft in umgekehrter Reihenfolge beim Öffnungsvorgang ab«. Durch den konstruktiven Aufbau des Greifermechanismus und durch den koordinierten Bewagungsablauf der Greiferfinger 6 können Werkstücke eines großen Durchmesserbereiches gehandhabt werden und bei Lageabweichungen (außermittig) erfolgt ein selbsttätiges Zentrieren der Werkstücke im Greifermechanisinus 4_e Durch die Bev/egungsbahn der Greiferfinger 6 besteht ein Freiraum im Greifermechanismus 4, der ein "Überfahren" von Lagesicherungselementen·in Dreipunktunterstützung bei der Werkstückstapelung, ζ« B₀ Werkstückmagazin, zuläßt.

Claims (2)

1. Br f i ndungs anspruch

   1. Greifersestem für Handhabungsaufgaben mit selbstzentrie-

   " renden Zangen-J'inger-Greifern, vorrangig zur Beschickung' von Werkzeugmaschinen mit rotationssymmetrischen Teilen sowie allgemeine Handhabungsaufgaben durch Industrieroboter bzw« Manipulatoren, gekennzeichnet dadurch, daß das Greifersystem aus einem Greifermechanismus (4) mit zum Zentrum schwenkbaren Greiferfingern (6), die in einem ringförmigen Trägerelement (7) angeordnet sind und einer durch 'eine flexible Aufhängung (5) verbundenen Stützkonstruktion (1), auf der ein energetisches System (2) befestigt ist, welches mit einem Hydraulikaggregat und einer Steuereinrichtung des Industrieroboters bzw. Manipulators verbunden ist, besteht und mittels eines Befestigungselementes (3) an einem Armstumpf (8) des Roboters befestigt ist.
2. 2. Greifersystem für Handhabungsaufgaben nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß drei Greiferfinger (6) auf einem

   ' -Teilkreis des Trägerelementes (7) im gleichen Winkelabstand angeordnet sind.

   Hierzu 1 Seit© Zeichnungen