DD219146A1

DD219146A1 - SELF-CONTROLLING PERMANENT MAGNET GRIP FOR INDUSTRIAL ROBOTS

Info

Publication number: DD219146A1
Application number: DD25590583A
Authority: DD
Inventors: Helmut Krell
Original assignee: Ingbetrieb Rationalisierung
Priority date: 1983-10-24
Filing date: 1983-10-24
Publication date: 1985-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen selbststeuernden Permanentmagnetgreifer fuer Industrieroboter, insbesondere Beschickungsroboter, zum Transport von ferromagnetischen Werkstuecken verschiedener Formen und Abmessungen. Es ist Aufgabe der Erfindung, dass der magnetische Fluss der Permanentmagnete selbst gesteuert wird, eine gute Werkstueckanpassung und hohe Taktfolgen erreicht werden. Zum Auf- und Abbau der Magnetkraft im Greifer werden drehbar angeordnete, zylinderfoermige, diametral polarisierte Permanentmagnete verwendet. Zwecks Erreichen des selbstgesteuerten magnetischen Flusses kommt abwechselnd die Nord-Suedpolrichtung, die senkrecht zur Zylinderachse ueber den Kreisquerschnitt verlaeuft, und die neutrale Zone, die in der gleichen Querschnittsebene, aber um 90 gedreht, verlaeuft, zur Wirkung.The invention relates to a self-controlling permanent magnet gripper for industrial robots, in particular feed robots, for the transport of ferromagnetic workpieces of various shapes and dimensions. It is an object of the invention that the magnetic flux of the permanent magnets is controlled itself, a good Werkstueckanpassung and high cycle rates can be achieved. For assembly and disassembly of the magnetic force in the gripper rotatably arranged, cylindrical, diametrically polarized permanent magnets are used. In order to achieve the self-directed magnetic flux, the north-south pole direction, which runs perpendicular to the cylinder axis over the circular cross section, and the neutral zone, which is rotated in the same cross-sectional plane but rotated by 90, take effect alternately.

Description

Selbststeuernder Permanentmagnetgreifer für IndustrieroboterSelf-controlling permanent magnet gripper for industrial robots

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Selbststeuernde Permanentmagnetgreifer werden bei Industrierobotern angewendet» um das Transportieren von ferromagnetischen Werkstücken verschiedener Formen und Abmessungen beim Einfahren der Greifer in Arbeitsräume schnell und ohne großen Aufwand zu ermöglichen.Self-acting permanent magnet grippers are used in industrial robots »to enable the transport of ferromagnetic workpieces of various shapes and dimensions when retracting the gripper into workspaces quickly and without great effort.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bisher wurden Greifer als Zangengreifer mit Eigenantrieben, als Vakuumgreifer oder Elektromagnetgreifer ausgebildet. Sie benötigen in allen Fällen eine separate Ansteuerung mit einer entsprechenden Signalkette für den jeweiligen Betätigungszustand. Damit verbunden ist nicht nur ein teilweise hoher materieller Aufwand, sondern auch eine gewisse Trägheit der Signalübertragung und der eigentlichen Betätigungsglieder, wie z.B. Pneumatikzylinder oder Elektromagnete. Daraus resultiert, daß nur relativ niedrige Taktfolgen und damit geringe Mengenleistungen möglich sind. Außerdem benötigen Greifer dieser Art einen größeren Bauraum, der beim Einfahren der Greifer in Arbeitsräume von Werkzeugen, die sich ständig öffnen , und schließen, große Probleme mit sich bringen kann. Mitgeführte Leitungen und Schläuche sind störend.Previously, grippers were designed as gripper grippers with self-propelled, vacuum gripper or electromagnetic gripper. In all cases, you need a separate control with a corresponding signal chain for the respective operating state. Not only is there a high level of material expenditure, but also a certain inertia of the signal transmission and of the actual actuators, e.g. Pneumatic cylinders or electromagnets. As a result, only relatively low clock rates and thus small quantities are possible. In addition, grippers of this type require a larger space, which can bring great problems when retracting the gripper into working spaces of tools that open and close constantly. Entrained cables and hoses are disturbing.

2 4.ΌΚΤ. 1933*12 44522 4.ΌΚΤ. 1933 * 12 4452

maschinenintegrierten Robotern, deren Greifer mittels Vakuum die Werkstücke aufnehmen und halten und sich dabei selbst steuern. Einer hohen Taktfolge werden jedoch Grenzen gesetzt, da eine maschinenintegrierte Ventilsteuerung zum Auf- und Abbau des Vakuums immer noch einen relativ hohen- Leistungsaufwand erfordert. Die Vakuumerzeugung ist problematisch und Schläuche bzw. Leitungen wirken störend. Häufige Reinigung der Greifer ist infolge der Luftverschmutzung notwendig.Machine-integrated robots whose grippers absorb and hold the workpieces by means of a vacuum and thereby control themselves. However, there are limits to a high cycle rate since a machine-integrated valve control system for the construction and removal of the vacuum still requires a relatively high output. Vacuum generation is problematic and hoses or pipes are disturbing. Frequent cleaning of the grippers is necessary due to air pollution.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Permanentmagnete sollen in Greifern von Industrierobotern so angeordnet werden, daß der magnetische Fluß durch den Bewegungsablauf des Industrieroboters selbst gesteuert · wird und damit bei geringem materiellen und zeitlichen . > Aufwand,eine hoheFlexibilität der Werkstückanpassung und hohe Taktfolge möglich werden.Permanent magnets are to be arranged in grippers of industrial robots so that the magnetic flux is controlled by the movement of the industrial robot itself · and thus with little material and temporal. > Expenditure, a high flexibility of the workpiece adjustment and high clock rate are possible.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Für Werkstücke, die aus ferromagnetischen Werkstoffen bestehen, werden die Greifer von Industrierobotern vorteilhafterweise mit Permanentmagneten ausgerüstet. Da sie jedoch die an Greifern üblichen Funktionen:For workpieces made of ferromagnetic materials, the grippers of industrial robots are advantageously equipped with permanent magnets. However, since they have the usual functions of grippers:

- Aufnehmen und Halten- Record and hold

- Ablegen- Lay down

erfüllen müssen, ist eine Steuerung des magnetischen Flusses und damit der auf das Werkstück wirkenden Magnetkraft im Bewegungsablauf des Industrieroboters notwendigTo meet, a control of the magnetic flux and thus the force acting on the workpiece magnetic force in the movement of the industrial robot is necessary

Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß zum Auf- und Abbau der Magnetkraft im Greifer drehbar angeordnete Permanentmagnete verwendet werden. Besonders geeignet sind dafür zylinderförmige, diametral polarisierte Permanentmagnete. Die Richtung Nord - Südpol liegt senkrecht zur Zylinderachse und verläuft über den Kreisquerschnitt. According to the invention this is achieved in that rotatably arranged permanent magnets are used for assembly and disassembly of the magnetic force in the gripper. Cylindrical, diametrically polarized permanent magnets are particularly suitable for this purpose. The direction North - South Pole is perpendicular to the cylinder axis and runs over the circular cross section.

XH aer gxeicueu tyuei'suuuxu uütsueue, ciucr um ^u verläuft die neutrale Zone des Magneten, in der keine Magnetkraft erzeugt wird. Der Erfindung wird dieser Effekt zugrunde gelegt, indem der Magnet durch mechanische Glieder des Industrieroboters während seines Bewegungsablaufes selbsttätig so gedreht wird, daß abwechselnd die Nord-Südpol-Zone und die neutrale Zone im magnetischen Kreis zur Wirkung kommen.XH aer gxeicueu tyuei'suuuxu uütsueue, cuucr around ^ u runs the neutral zone of the magnet, in which no magnetic force is generated. The invention is based on this effect by the magnet is automatically rotated by mechanical links of the industrial robot during its course of motion so that alternately the north-south pole zone and the neutral zone in the magnetic circuit come into effect.

Industrieroboter, die mit permanentmagnetischen Greifern dieser Art ausgerüstet sind, können teilweise auch direkt ah den Antrieb der Arbeitsmaschine, die mit Werkstücken beschickt werden sollen, mechanisch angekoppelt werden. Sie werden damit zum einfachen und kostengünstig herstellbaren maschinenintegrierten Industrieroboter.Industrial robots that are equipped with permanent magnetic grippers of this type can also be mechanically coupled in part directly to the drive of the working machine, which are to be loaded with workpieces. You are thus a simple and inexpensive to produce machine-integrated industrial robot.

Ausführungsbeispielembodiment

Der Permanentmagnet 1 wird in einem nichtferromagnetischeh Eohrstück 2 drehbar gelagert (Figur 2). In der Zone der Nord-Südpolrichtung sind ferromagnetische Polschuhe 3 angebracht, die mit der Mantelfläche des Magneten direkten Kontakt haben. Der magnetische Fluß geht dann über in bekannter Weise angeordnete Einstellglieder 4, die eine rasche Anpassung an verschiedene Werkstückformen und Werkstückgrößen ermöglichen, auf das Werkstück 5, womit der magnetische Kreis geschlossen ist und das Werkstück mit maximaler Magnetkraft aufgenommen und gehalten wird. In diesem Zustand läßt sich das Werkstück ytä Aufnahmeort (Magazin, Vibrator o.a.) zum Eingabeort (z.B. Werkzeug in einer Presse) transportieren. Der Bewegungsablauf ist für Beschickungsroboter charakteristisch entsprechend Figur 3, wobei der Transport von Punkt A nach Punkt D erfolgt. Am Eingabeort (Punkt D) wird das Werkstück abgelegt, indem der Magnet 1 in die neutrale Zone N₂ - N₂ gedreht wird, vorzugsweise etwas darüber hinaus, um durch kurze Gegenpolung Remanenzerscheinungen in den Einstellgliedern ,zu vermeiden und damit eine genaue, sichere Werkstückablage zu gewährleisten. ·.... 'The permanent magnet 1 is rotatably mounted in a non-ferromagnetic Eohrstück 2 (Figure 2). In the zone of the north-south pole direction ferromagnetic pole pieces 3 are mounted, which have direct contact with the lateral surface of the magnet. The magnetic flux then passes through adjusting members 4 arranged in a known manner, which allow rapid adaptation to different workpiece shapes and workpiece sizes, onto the workpiece 5, whereby the magnetic circuit is closed and the workpiece is received and held with maximum magnetic force. In this state, the workpiece ytä recording location (magazine, vibrator, etc.) can be transported to the input location (eg tool in a press). The sequence of movements is characteristic for loading robots according to FIG. 3, the transport taking place from point A to point D. At the input location (point D), the workpiece is stored by the magnet 1 is rotated in the neutral zone N ₂ - N ₂ , preferably slightly beyond to avoid by short reverse polarity Remanenzerscheinungen in the adjusters, and thus an accurate, secure workpiece storage to ensure. · .... '

Die gesamte Greiferkonstruktion ist an einer rohrförmigen Transportstange 6 befestigt, in der eine Antriebswelle 7 für den Magneten 1 drehbar gelagert ist und die den in Figur 3 dargestellten Bewegungsablauf ausführt. Während der Abwärtsbewegung von Punkt C nach Punkt D, zum Ablegen des Werkstückes, läuft am'Ende dieser Bewegungsphase der Hebel 8 auf einen Festanschlag 9 auf und dreht damit den Magneten 1 in die neutrale Zone Ng - H₂ um den Winkel Ψ . Das Werkstück wird sicher abgelegt. Beim Aufwärtshub von Punkt D nach Punkt C wird der Magnet in die Ausgangsstellung zurückgedreht. Das Magnetfeld baut sich wieder auf, kann aber nicht mehr auf das Werkstück 5 wirken, da mit der Aufwärtsbewegung ein Luftspalt zwischen den Polen der Einstellglieder und dem Werkstück entsteht, der das erneute Anziehen des Werkstückes verhindert. Damit wird die Magnetkraft automatisch synchron zum Bewegungsablauf gesteuert. _: The entire gripper construction is attached to a tubular transporting rod 6, in which a drive shaft 7 for the magnet 1 is rotatably mounted and which carries out the sequence of movements shown in FIG. During the downward movement from point C to point D, to deposit the workpiece, runs at the 'end of this phase of movement of the lever 8 on a fixed stop 9 and thus rotates the magnet 1 in the neutral zone Ng - H ₂ by the angle Ψ . The workpiece is stored safely. During the upward stroke from point D to point C, the magnet is turned back to the starting position. The magnetic field builds up again, but can no longer act on the workpiece 5, since the upward movement creates an air gap between the poles of the adjusting members and the workpiece, which prevents re-tightening of the workpiece. Thus, the magnetic force is automatically controlled synchronously to the movement. _:

Claims

claim

1. Permanent magnet gripper for industrial robots and inserters for ferromagnetic materials, characterized in that a diametrically polarized cylindrical permanent magnet (1) is mounted perpendicular to its axis north-south magnetic field and perpendicular thereto lying neutral zones in its axis rotatable in one of a Transport rod (6) guided non-ferromagnetic tube piece (2), the diametrically ferromagnetic pole pieces (3) are associated with forward and return stroke in north-south magnetic direction with direct contact with the lateral surface of the permanent magnet (1) and the

- Permanent magnet (1) for controlling the magnetic force between the pole pieces' (3) by means of an adjustable locked lever (8) via a drive shaft (7) is rotatable by 90 ° and more.

2. permanent magnet gripper according to item 1, characterized in that to ensure the magnetic flux between the pole pieces (3) for adaptation to specific shapes and dimensions of any workpieces. (5) adjusting members (4) are arranged ..

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