DD219145A1 - Greifeinrichtung zum handhaben von vorzugsweise ungeordnet abgelegten werkstuecken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung fuer Handhabegeraete zum Handhaben von vorzugsweise ungeordnet abgelegten Werkstuecken, mit einer schaltbaren Einrichtung zum Aufbringen einer Haftkraft auf ein Werkstueck, die in einem Greifkopf federnd mittels einer mehrseitig beweglichen Fuehrung an einem Greiferarm angeordnet ist, unter Verwendung eines Kugelgelenkes als Fuehrung. Ziel der Erfindung ist, die Greifsicherheit bei unterschiedlichsten Werkstuecklagen zu erhoehen und die Werkstueckposition bei dessen Ablage zu sichern. Aufgabe ist, eine bessere Anpassung des Greifkopfes an die jeweilige Werkstuecklage und dessen sichere Rueckfuehrung in die Ausgangslage zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess weist die Kugel des Kugelgelenkes eine die Kugelmitte durchdringende Durchgangsbohrung auf, welche einerseits begrenzt axial verschiebbar durch einen am Greiferarm befestigten Mitnehmerbolzen und andererseits durch eine axial verschiebbare Fuehrungsbuchse verschlossen ist, wobei der Innenraum zwischen Mitnehmerbolzen und Fuehrungsbuchse eine Druckfeder aufweist und an eine Druckluftquelle anschliessbar ist sowie im Greifkopf eine Rueckstell- und Rasteinrichtung angeordnet ist. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

Greifeinrichtung zum Handhaben von vorzugsweise ungeordnet., abgelegten Werkstücken

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung für Handhabegeräte zum Handhaben von vorzugsweise ungeordnet abgelegten Werkstücken, mit einer schaltbaren Einrichtung zum Aufbringen einer Haftkraft auf ein'oder mehrere Werkstücke, die in einem Greifkopf federnd mittels einer mehrseitig beweglichen Führung an einem Greiferarm angeordnet ist, unter Verwendung eines Kugelgelenkes als Führung« Bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Entnahme von ungeordnet in einem Behälter abgelegten Werkstücken und deren Zuführung zu einem Werkstückspeicher, einer Erkennungsstation oder zu einer Werkzeugmaschine, unter Verwendung eines Handhabegerätes bzw· Industrieroboters. Das Handhabegerät bzw. der Industrieroboter muß dabei über eine Greifeinrichtung verfügen, welche den Greifprozeß für unterschiedlichste Lagen der Werkstücke ermöglicht.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits einige Einrichtungen der genannten Art bekannt. So ist in DE-OS 3 036 116 eine Einrichtung zum An-

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heben und Transportieren von nichtpositionierten Schüttgütern, insbesondere quaderförmigen Gegenständen, unter Verwendung eines Saugstromes beschrieben· Die Einrichtung, besteht aus einem Saugnapf, der an einer beweglichen Führung angeordnet ist und der über eine Saugleitung mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung in Verbindung steht. An der Führung sind mindestens zwei übereinander sitzende und miteinander verbundene Kardan-, Kugeloder Kegelgelenke angeordnet, wobei der Saugnapf am unteren Gelenk befestigt ist und die Saugleitung zentral durch die Gelenke geführt ist.

Bedingt durch die Doppelanordnung von Gelenken ist der als Greifkopf fungierende Saugnapf der jeweiligen Werkstückfläche des zu ergreifenden Werkstückes, die beliebig schief im Raum liegen kann, anpassbar. Die Doppelanordnung der Gelenke ermöglicht, jedoch ein leichtes seitliches Ausweichen des Greifkopfes, insbesondere bei größeren Schräglagen der Werkstücke, so daß der Greifvorgang unsicher ist. Auch schließt die Döppelanordnung einen erheblichen gerätemäßigen Aufwand und eine größere Baulänge der Greifeinrichtung ein. Die Rückstellung des Greifkopfes in die Ausgangslage mittels einer Rückstellfeder zwischen beiden Gelenken ist nicht in jedem Fall sicher gewährleistet, so daß z. B. bei der Werkstückablage nur ungenaue Positionen erreichbar sind.

In der DE-PS 3 021 357 ist ein elastisches Verbindungsglied zwischen einem Arm und einer Magnethaltevorrichtung eines Handhabegerätes beschrieben· Am Arm ist eine Grundplatte befestigt, der gegenüber mittels zweier im Abstand voneinander angeordneter Bolze'n ein Magnetträger geführt und federnd abgestützt beweglich ist.

Die Bolzen weisen in Ausgangslage des Magnetträgers im Bereich der öffnungen des Trägers einen zylindrischen und einen daran sich anschließenden konisch verjüngten Bereich auf. Dabei ist eine öffnung als Zentrieröffnung zylind-Tisch und die andere als Langloch ausgeführt. '

Mit dieser bekannten Einrichtung sollen bei einfacher und leichter Ausführung schief angeordnete bzw« grob positionierte ferromagnetische Werkstücke aufgenommen werden können, wozu auch eine beschränkte seitliche Auswanderung ermöglicht ist. Die vorliegende Gelenkkonstruktion unter Anwendung von zwei Bolzen, von denen einer in einem Langloch geführt ist, gestattet jedoch nur ein geringfügiges Ausschwenken des als Greifkopf dienenden Magnetträgers, d« h. der Greifkopf ist insbesondere grösseren Abweichungen der zu ergreifenden Werkstückflachen .^ von der Horizontalen nicht gewachsen, da er sich diesen ^v- Lagen nicht anpassen kann. Unsichere Greifvorgänge sind die Folge. Auch birgt die vorliegende Gelenkkonstruktion die Gefahr der Verklemraung bei größeren Schräglagen des Greifkopfes, und damit eine unsichere Rückführung in die Ausgangslage, in sich, was insbesondere zu ungenauen Positionen bei der Werkstückablage führt·

Ziel der Erfindung

Es ist Zielder Erfindung, die GreifSicherheit bei unterschiedlichsten Werkstücklagen zu erhöhen und die Werkstückposition bei dessen Ablage zu sichern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifeinrichtung für Handhabegeräte zum Handhaben von vorzugsweise ungeordnet abgelegten Werkstücken, mit einer schaltbaren Einrichtung zum Aufbringen einer Haftkraft auf ein oder mehrere Werkstücke, die in einem Greifkopf federnd mittels einer mehrseitig beweglichen Führung an einem Greiferarm angeordnet ist, unter Verwendung eines Kugelgelenkes als Führung, zu schaffen, welche eine bessere Anpassung des Greifkopfe„s an die jeweilige Werkstücklage und dessen sichere Rückführung in die Ausgangslage ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kugel des Kugelgelenkes eine die Kugelmitte durchdringende Durchgangsbohrung aufweist, welche einerseits begrenzt axial verschiebbar durch einen am Greiferarm befestigten Mitnehmerbolzen und andererseits durch eine axial verschiebbare Führungsbuchse verschlossen ist, wobei der Innenraum zwischen Mitnehmerbolzen und Führungsbuchse an eine Druckluftquelle anschließbar ist, zwischen Mitnehmerbolzen und Führungsbuchse eine Druckfeder angeordnet ist und die Führungsbuchse mit einer Rückstell- und Rasteinrichtung bezüglich des Greifkopfes in Wirkverbindung steht.

Zweckmäßig besteht die Rückstelleinrichtung aus einer halbkugelförmigen Fläche, die am aus der Kugel des Kugelgelenkes herausragenden äußeren Ende der Führungsbuchse angeordnet ist und welche an einer halbkugelähnlichen Innenfläche anliegt, deren Radius etwa gleich dem der Kugel des Kugelgelenkes ist und deren Mitten um einen Exzentrizitätsbetrag abweichen« wobei die halbkugelähnliche Innenfläche im Greifkopf angeordnet ist«

Die Rasteinrichtung besteht aus einer in der Mitte der halbkugelähnlichen Innenfläche angeordneten Rastbohrung zur zeitweisen Aufnahme der halbkugelförmigen Fläche der Führungsbuchse. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist an der Kugel des Kugelgelenkes ein Mikroschalter vorgesehen, dessen Stößel im Wirkbereich eines am MitneHmerbolzen befindlichen Schaltnockens ist und der in einem Steuerkreis zum Schalten der Einrichtung zum Aufbringen einer Haftkraft, zum Schalten der Druckluftquelle und/oder zum Steuern der Bewegungsachsen des Handhabegerätes angeordnet ist. ,

Weiterhin weist der Mitnehmerbolzen eine oder mehrere,außermittige axial verlaufende Bohrungen auf, welche an der Greiferarmbefestigung in einer Radialbohrung münden, die an die Druckluftquelle anschließbar ist.

Bei einer Greifeinrichtung, bei der eine Einrichtung zum Aufbringen der Haftkraft, wobei magnetische Kräfte erzeugt werden, eingesetzt ist, ist es zweckmäßig, daß im Greifkopf mehrere vorzugsweise gleichwinklig radial verlaufende

Schlitze für die Aufnahme von Schutzrohrkontaktschaltern vorgesehen sind, welche parallel geschaltet im Steuerkreis des Handhabegerätes angeordnet sind.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen Fig. 1: den Axialschnitt längs Linie I - I in Fig. 2 einer erfindungsgemäßen Greifeinrichtung, bei der die Einrichtung zum Erzeugen der Haftkraft aus Elektromagneten besteht, und Fig. 2: den Schnitt nach Linie II - II in Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Greifeinrichtung weist einen Greifkopf 1 mit zylindrischer Grundform auf, der in Fig. 1 in maximal ausgeschwenkter Stellung dargestellt ist, und in dessen in der unteren Planfläche 2 eingearbeiteten kreisringförmigen Nuten 3 Elektromagnete 4 zum Erzeugen einer Haftkraft angeordnet sind. Die Elektromagnete 4 bestehen aus mehreren konzentrisch ineinandersitzenden Spulen (nicht gezeichnet), die einzeln oder gemeinsam an Spannung legbar sind, um unterschiedlich große Haftkräfte zu erzeugen. Die Stromzufuhr erfolgt über eine flexible Leitung 5. Der Greifkopf 1 ist über ein Kugelgelenk mit einem Mitnehmerbolzen 6 verbunden, welcher am Greiferarm eines Industrieroboters mittels eines Mitnehmers 7 angeordnet ist· Das Kugelgelenk besteht aus einer oberen Lagerschale 8 und einer unteren Lagerschale 9, welche beide am Greifkopf 1 befestigt sind und welche eine Kugel 10 gleitfähig einschließen. Die Kugel 10 ist als Teil eines Gelenkkörpers 11 ausgeführt, welcher axial verschiebbar auf dem Mitnehmerbolzen 6 sitzt. Die axiale Verschiebbarkeit des Gelenkkörpers 11 ist begrenzt durch ein Langloch 12 sowie einen Mitnehmerbolzen 6 und Gelenkkörper 11 im Bereich des Langloches 12 quer durchdringenden Stift 13.

Die Verdrehung des Greifkopfes 1 relativ zur Kugel 10 ist verhindert durch eine in dieser eingearbeitete Nut 14, in welche ein zwischen den Lagerschalen 8 und 9 angeordneter

Stift 15 eingreift. .

Kugel 10 und Gelenkkörper 11 weisen eine die Kugelmitte durchdringende Ourchgangsbohrung 16 auf. Diese ist einerseits durch den Mitnehmerbolzen 6 - begrenzt axial verschiebbar - verschlossen. Im kugelseitigen Teil der Durchgangsbohrung 16 sitzt axial verschiebbar eine Führungsbuchse 17. Im durch die Führungsbuchse 17 und den Mitnehmerbolzen 6 verschlossenen Innenraum 18 der Durchgangsbohrung 16 ist eine Druckfeder 19 angeordnet, die sich gegen Führungsbuchse 17 und Mitnehmerbolzen 6. abstützt.

Im Mitnehmerbolzen 6 ist weiterhin eine außermittige, axial verlaufende Bohrung 20 vorgesehen, welche einerseits in den Innenräum 18 mündet und andererseits mit einer Radialbohrung 21 in Verbindung steht, die über einen Druckan-· schluß 22 an eine nicht gezeichnete Drückluftquelle anschließbar ist.

Zwecks sicherer Rückführung des Greifkopfes 1 in seine Ausgangsstellung bei Verschwenkungen um das Kugelgelenk ist eine Rückstell- und Rasteinrichtung vorgesehen. Diese besteht aus einer halbkugelförmigen Fläche 23, die am. äußeren Ende der Führungsbuchse 17, welche aus der Kugel 10 des Kugelgelenkes herausragt, angeordnet ist.

Die halbkugelförmige Fläche 23 liegt an einer halbkugelähnlichen Innenfläche 24 an, die im Inneren des Greifkopfes 1 eingearbeitet ist..Die halbkugelähnliche Innenfläche wird dadurch erzeugt, daß die jeweiligen Radienmittelpunkte um einen Exzentrizitätsbetrag 25 von der Symmetrielinie des Greifkörpers 1 abweichen, so daß bei Verschwenkung des Kugelgelenkes die halbkugelförmige Fläche 23 unter einem bestimmten Gleitwinkel auf der halbkugelähnlichen Innenfläche 24 gleitet. In der Mitte der halbkugelähnlichen Innenfläche 24 ist eine Rastbohrung 26 vorgesehen, welche zur Sicherung der Ausgangsstellung des Greifkopfes' 1 zeitweise die halbkugelförmige Fläche 23 aufnehmen kann.

Arn Gelenkkörper 11 ist oberhalb der Kugel IO ein Mikroschalter 27 befestigt, dessen Stößel mit einem Schaltnocken

28 zusammenarbeitet. Der Schaltnocken 28 ist in den Mitnehmerbolzen 6 eingearbeitet« Der Mikroschslter 27 ist in einem Steuerkreis zum Schalten der Elektromagnete 4, zum Schalten der Druckluftquelle und/oder zum Steuern der Bewegung Sachsen des Industrieroboters angeordnet.

Zur Anzeige des Ergreifens eines Werkstückes ist der Greifkopf 1 mit drei gleichwinklig radial verlaufenden Schlitzen

29 versehen. In diese sind Schutzrohrkontaktschalter 30 eingesetzt und mit einer aushärtenden Masse abgedeckt.

Die Schutzrohrkontaktschalter 30 sind einander parallel geschaltet im Steuerkreis des Industrieroboters angeordnet.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: ,

Mittels des Greifarmes des Industrieroboters wird der Greifkopf 1 in einen Behälter, in dem ferromagnetische Werkstücke ungeordnet abgelegt sind, von oben absenkend hineinbewegt. Der Greifkopf 1 befindet sich dabei in seiner Ausgangsstellung, d. h. die untere Planfläche 2 verläuft horizontal, da die halbkugelförmige Fläche 23 der Führungsbuchse 17 in der Rastbohrung 26 sitzt.

Beim Absenken des Greifkopfes 1 in den Werkstückbehälter trifft er auf mindestens eine Werkstückflache auf, die unter einem Winkel zur Horizontalen verläuft. Die durch das Kugelgelenk bedingte Beweglichkeit des Greifkopfes 1 ermöglicht die Anlage seiner Planfläche 2 an diese vVerkstückfläche, d. h. der Greifkopf 1 schwenkt entsprechend der Schräglage der anliegenden Werkstückfläche aus. Gleichzeitig wird beim weiteren Absenken des Greifkopfes 1 der Gelenkkörper 11 gegen die Wirkung der Druckfeder 19 auf den Mitnehmerbolzen 6 aufgeschoben, wobei der Stift 13 im Langloch 12 den Weg begrenzt. Der Beginn dieser Verschiebebewegung wird durch den Mikroschalter 27 signalisiert, da dessen Stößel mittels des Schaltnockens 28 verschoben wird.

Durch den Schaltvorgang des Mikroschalters 27 werden die Elektromagnet^ 4 des Greifkopfes 1 an Spannung gelegt, so daß eine magnetische Haftkraft auf das am Greifkopf 1 anliegende Werkstück ausgeübt wird. Wird dabei ein Werkstück angezogen, so schalten durch die Wirkung des magnetischen Streufeldes die im Greifkopf angeordneten Schutzrohrkontaktschalter 30, so daß Programmfortgang signali- siert ist.

Wird infolge ungunstiger Werkstückablagebedingungen kein Werkstück angezogen, dann werden mangels eines entsprechenden magnetischen Streufeldes die Schutzrohrkontaktschalter 30 nicht geschaltet·

Dieses bewirkt die Steuerung eines neuen Abhebezyklus. Nachdem das Werkstück entsprechend ergriffen ist, folgt die Bewegung des Greifkopfes 1 nach oben. Dabei drücken Eigengewicht und die Kraft der Druckfeder 19 den Gelenkkörper 11 (mit dem Greifkopf 1) relativ zum Mitnehmerbolzen 6 nach unten, wodurch der Stößel des Mikroschalters 27 wieder seine Ausgangslage erreicht. Mit dem dadurch bedingten Schaltvorgang wird die Druckluftquelle eingeschaltet, so daß Druckluft über Druckanschluß 22, Radialbohrung 21 und Bohrung 20 in den Innenraum 18 zwischen Mitnehmerbolzen 6 und Führungsbuchse 17 einströmen kann.

Die dadurch bedingte Kraftwirkung auf die Führungsbuchse 17 verstärkt die Wirkung der Druckfeder 19, so daß die halbkugelförmige Fläche 23 auf der unter einem Gleitwinkel abfallenden halbkugelähnlichen Innenfläche 24 bis zum Einrasten in die Rastbohrung 26 abgleitet, d. h. der Greifkopf 1 wird gemeinsam mit dem ergriffenen Werkstück in die waagerechte Ausgangslage geschwenkt.

Insofern ist auch bei ungünstiger elektromagnetischer Ankopplung des Werkstückes an die Planfläche 2 des Greifkopfes 1 dessen waagerechte Ausgangsstellung erreichbar.

Oie Ablage des Werkstückes erfolgt, nachdem der Greifkopf die vorgegebene Position erreicht hat« Um beim Absenken des Greifkopfes 1 durch unterschiedliche Werkstückaufnahmehöhen bedingte Havarien zu vermeiden, verschiebt sich bei Werkstückauflage wieder der Gelenkkörper 11 gegen die Wirkung der Druckfeder 19 auf den Mitnehmerbolzen 6, wobei durch den dabei ausgelösten Schaltvorgang des Mikroschalters 27 die Elektromagnete 4 des Greifkopfes 1 von der Spannung getrennt werden. Dadurch ist eine positionsgerechte Werkstückablage möglich.

Dabei erfolgt gleichzeitig die Abschaltung der Druckluftquelle.

Claims (6)

Erfindungsanspruch

1. Greifeinrichtung für Handhabegeräte zum Handhaben von 'vorzugsweise ungeordnet abgelegten Werkstücken, mit einer schaltbaren Einrichtung zum Aufbringen einer Haftkraft auf ein oder mehrere Werkstücke, die in einem Greifkopf federnd mittels einer mehrseitig beweglichen Führung an einem Greiferarm angeordnet ist, unter Verwendung eines Kugelgelenkes als Führung» dadurch gekennzeichnet,

daß die Kugel (10) des Kugelgelenkes eine die Kugelmitte durchdringende Durchgangsbohrung (16) aufweist, welche einerseits begrenzt axial verschiebbar durch einen am Greiferarm befestigten Mitnehmerbolzen (6.) und andererseits durch eine axial verschiebbare Füh- . rungsbuchse (17) verschlossen ist, wobei der Innenraum (18) zwischen Mitnehmerbolzen (6) und Führungsbuchse (17) an eine Druckluftquelle anschließbar ist, zwischen Mitnehmerbolzen (6) und Führungsbuchse (17) eine Druckfeder (19) angeordnet ist und die Führungsbuchse (17) mit einer Rückstell- und Rasteinrichtung bezüglich des Greifkopfes (1) in Wirkverbindung steht. ,

2. Greifeinrichtung nach Punkt 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Rückstelleinrichtung aus einer halbkugelförmigen Fläche (23) besteht, die am au.s der Kugel (10) des Kugelgelenkes herausragenden äußeren Ende der Führungsbuchse (17) angeordnet ist und welche an einer halbkugelähnlichen Innenfläche (24) anliegt, deren Radius etwa gleich dem der Kugel (lO) des Kugelgelenkes ist und deren Mitten um einen Exzentrizitätsbetrag (25) abweichen, wobei die halbkugelähnliche Innenfläche (24) im Greifkopf (1) angeordnet ist. ,

3« Greifeinrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Rasteinrichtung aus einer in der Mitte der halb-, kugelähnlichen Innenfläche (24) angeordneten Rastbohrung

(26) zur zeitweisen Aufnahme der halbkugelförmigen Fläche (23) der Führungsbuchse (17) besteht.»

4. Greifeinrichtung nach Punkt 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Kugel (10) des Kugelgelenkes ein Nikroschalter

(27) vorgesehen ist, dessen Stößel im Wirkbereich eines am Mitnehmerbolzen (6) befindlichen Schaltnockens (28) ist und der in einem Steuerkreis zum Schalten der Einrichtung zum Aufbringen einer Haftkraft zum Schalten der Druckluftquelle und/oder zum Steuern der Bewegungsachsen des Handhabegerätes angeordnet ist^;. '.'

5· Greifeinrichtung nach Punkt 1,

dadurch gekennzeichnet, >

daß der Mitnehmerbolzen (6) eine oder mehrere außermittige axial verlaufende Bohrungen (20) aufweist/ welche an der Grelferarmbefestigung in einer Radialbohrung (21) munden, die an die Druckluftquelle anschließbar ist.

6· Greifeinrichtung nach Punkt 1, unter Verwendung einer Einrichtung zum Aufbringen der Haftkraft, wobei magnetische Kräfte erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet,.

daß im Greifkopf (1) mehrere vorzugsweise gleichwinklig radial verlaufende Schlitze (29) für die Aufnahme von Schutzrohrkontaktschaltern (30) vorgesehen sind, welche parallel geschaltet im Steuerkreis des Handhabegerätes angeordnet sind.

- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -