DD231537A1 - Selbstspannender greifkopf fuer industrieroboter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen selbstspannenden Greifkopf zum selbstzentrierenden Spannen von rotationssymmetrischen Werkstuecken mittels Industrieroboter. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Greifkopfes, der mit geringer Masse und moeglichst geringen Reibungsverlusten in Verbindung mit einer am Handgelenk des Industrieroboters befestigten Dreheinrichtung fuer unbegrenzte Drehbewegungen des gespannten Werkstueckes ohne Zufuehrung von Hilfsenergie ein sicheres und selbstzentrierendes Spannen ermoeglicht. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dass durch die lineare Bewegung einer in einem Grundkoerper drehfest gefuehrten Mutter ueber eine im Grundkoerper drehbar gelagerte Spindel mittels Rollen ein kurvengesteuertes Dreibackensystem betaetigt wird. Dabei wird durch eine Druckfeder ueber die Mutter die Spannkraft erzeugt und nur im Stillstand des Greifkopfes mit Hilfe eines hydraulischen oder pneumatischen Entspannsystems zum Entspannen und Ablegen des Werkstueckes die Druckfeder betaetigt.

Description

Titel der Erfindung

Selbstspannender Greifkopf für Industrieroboter

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen selbstspannenden Greifkopf für Industrieroboter zum Greifen und Spannen von rotationssymmetrischen Werkstücken in der Bo-hrung. Sie ist insbesondere dort vorteilhaft einsetzbar, v/o mittels Industrieroboter unbegrenzte Drehwinkel der Werkstücke zu realisieren sind und die bei der Bearbeitung der Werkstücke auftretenden Kräfte ο und Drehmomente durch den Greifkopf aufgenommen v/erden müssen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Energiezuführung zur Krafterzeugung an Spann- und Greifeinrichtungen für Industrieroboter erfolgt gegenwärtig vor- . rangig mittels flexibler Leitungen. Dieses Prinzip läßt sich bei durchdrehenden Handgelenken nicht anwenden, da solche Leitungssysteme nur für begrenzte Drehwinkel des Handgelenkes einsetzbar sind. Bekannte Lösungen, z. B. bei Druckluftspannfuttern mitlaufende Luftzuführungen, lassen sich durch die Kompliziertheit und Vielfalt der Industrieroboterachsen nicht übernehmen, da sie auf Grund der notwendigen Dimensionierung zu hohen Reibungsverlusten bei der Drehbewegung und zu hoher Trägheit der rotierenden Massen (Spannsystem) führen.

Diese Bremswirkungen, die sich im aktiven Betriebszustand (Werkstück gespannt) noch erhöhen, verhindern einen definierten Prozeßablauf und schränken die nutzbare Tragfähigkeit des Industrieroboters ein.

Es wurde bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen und Polieren rotationssymmetrischer Werkstücke vorgeschlagen, wo mittels einer Dreheinrichtung unbegrenzte Winkel des Greifkopfes erreicht werden. Der Nachteil des Greifkopfes dieser Einrichtung besteht darin, daß die Spannkraft erst bei der Bearbeitung des Werkstückes aufgebracht wird und die über eine Feder nach außen gedrückten Spannrollen eine nicht immer ausreichende Greifkrait zum Festhalten des Werkstückes bei drehendem Greifkopf sichert. Außerdem ist bei sich änderndem Greifdurchmesser auch jedesmal ein anderer Greifkopf und bei der Ablage des Werkstückes ein zusätzlicher Abstreifer erforderlich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen solchen Greifkopf zu schaffen, der für technologisch erforderliche unbegrenzte Drehbewegungen einsetzbar ist und durch ein selbständiges Spannprinzip ein Ablegen des Werkstückes ohne Zusatzeinrichtung gestattet und damit die Zykluszeit des Industrieroboters verkürzt. Außerdem soll durch ein unkompliziertes Wechseln der Greif el entente bei sich änderndem Greif durchmesser je nach Werkstücksortiment der Aufwand für Greifköpfe reduziert werden

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Greifkopf zu entwickeln, der in Verbindung mit einer am Handgelenk des Industrieroboters befestigten Dreheinrichtung für technologisch erforderliche unbegrenzte Drehbewegungen ohne Zuführung von Hilfsenergie ein sicheres und selbstzentrierendes Spannen des Werkstückes in der Bohrung gewährleistet, wobei die Spann-

-J-

kraft durch eine Druckfeder über bewegliche Spannelemente erzeugt werden soll. Die Spannelemente sind für sich ändernde Greifdurchmesser unkompliziert auswechselbar zu gestalten. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem zylindrischen Grundkörper eine Spindel drehbar gelagert.ist, an der in gleichen Abständen drei Rollen befestigt sind, die auf drei Spannbacken einwirken. Die Spannbacken sind drehbar durch Lagerzapfen mit dem·Grundkörper verbunden und werden durch Spiralfedern in der Ausgangslage gehalten. Die erforderliche Greifdurchrnesseränderung wird durch eine exzentrische Kurve an den Spannbacken erreicht. Durch einen durch die Spindel.zentrisch angeordneten Zuganker wird der Grundkörper mit einem Anschlußflansch und einem Abschlußstück starr verbunden, wobei das Abschlußstück zusätzlich mit den Lagerzapfen verschraubt ist. " Durch eine Gewindekurve ist die Spindel mit einer Mutter verbunden, die verdrehfest im Grundkörper geführt und durch eine Druckfeder in ihrer Ausgangslage gehalten wird. Durch an der Mutter befestigte Hebel, die aus dem Grundkörper herausragen und durch einen Druckring verbunden sind, kann ein Entspannsystem auf die Druckfeder einwirken. Der erfindungsgemäße Greifkopf wird durch den Anschlußflansch mit dem Handgelenk eines Industrieroboters bzw. daran befestigter Dreheinrichtung verbunden. Zur Aufnahme eines Werkstückes wird mittels des Entspannsystems die Mutter im Grundkörper entgegen der Federkraft linear bewegt. Die durch die Gewindekurve ausgelöste Drehbewegung der Spindel bewirkt eine Bewegung der Rollen entlang der exentrischen Kurve der Spannbacken in Richtung Lagerzapfen. Die Spiralfedern in den Lagerzapfen der Spannbacken bewirken eine Rückführung der Spannbacken und damit eine Verkleinerung des Greifdurchmessers. Nachdem sich der Industrieroboter mit dem Greifkopf in die Bohrung des aufzunehmenden Werkstückes bewegt hat, wird durch Abschalten des Entspannsystems die Mutter durch die Druckfeder in Richtung ihrer Ausgangsstellung bewegt, wodurch gleichzeitig durch Drehung der Spindel über die Rollen die Spannbacken das Werkstück erfassen, wodurch eine selbstzentrierende Spannung des Werkstückes erfolgt. Durch die Trennung des Entspannsystems vom Greifkopf im gespanntem Zustand des Werkstückes ist eine unbe-

_ 4 —

grenzte Drehbewegung des gespannten Werkstückes möglich, was häufig für verschiedene" technologische Prosesse, in denen während der Bearbeitung das Werkstück durch den Industrieroboter gehalten werden muß, wie z. B. bei Schleif- und Polierprozessen, erforderlich ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: Längsschnitt des Greifkopfes Fig. 2: Schnitt A-A nach Figur 1 Fig. 3' Anschluß des Greifkopfes

.Entsprechend Figur 1 wird in dem Grundkörper 1 eine Spindel 7, an der drei Rollen 10 befestigt sind, welche auf drei Spannbacken einwirken, geführt. Die Spannbacken 2 sind an den Lagerzapfen 3 drehbar befestigt und mit dem Grundkörper 1 verbunden. Nach Figur 2 werden die Spannbacken 2 durch die Spiralfedern 13 in der Ausgangslage gehalten. Die erforderliche Greifdurchmesseränderung wird durch eine exzentrische Kurve an den Spannbacken 2 erreicht.

Durch den durch die Spindel 7 zentrisch angeordneten Zuganker 9 ist der Grundkörper 1 mit dem Abschlußstück 4 starr verbunden. Zur Erhöhung der Stabilität ist das Abschlußstück 9 zusätzlich mit den Lagerzapfen 3 verschraubt

Die im Grundkörper 1 über die Hebel IS verdrehlest geführte liutter 5 ist durch eine Gewindekurve mit der Spindel 7 verbünden und wird durch die Druckfeder in ihrer Ausgahgslage gehalten. Das Entspannsystem 11 wirkt durch die an de.r Mutter 5 befestigten Hebel 18, die aus dem Grundkörper herausragen und durch den Druckring 19 verbunden sind, auf die Druckfeder 6 ein.

Das Entspannsystem 11 besteht entsprechend Figur 3 aus zwei am feststehenden Teil der Dreheinrichtung 15 befestigten pneumatischen Druckzylindern.

Entsprechend Figur 3 ist der erfindungsgemäße Greifkopf 14 durch den Anschlußflansch 8 mit dem rotierenden Teil der Dreheinrichtung 15 durch die Befestigungselemente 12 verbunden. Der feststehende Teil der Dreheinrichtung ist am Handgelenkflansch des Indu

strieroboters 17 befestigt. Zur Aufnahme des Werkstückes 16 wird mittels des Entspannsystems 11 die Mutter 5 im Grundkörper 1 entgegen der Federkraft der Druckfeder 6 linear bewegt .

Durch die Gewindekurve wird eine Drehbewegung der Spindel 7 ausgelöst. Dadurch bewegen sich die an der Spindel 7 befestigten Rollen 10 entlang der exzentrischen Kurve der Spannbacken in Richtung Lagerzapfen 3. Die Spiralfedern 13 in den Lagerzapfen 3 der Spannbacken 2 bewirken die Rückführung der Spannbacken 2 und damit eine Verkleinerung des Greifdurchmessers. Nachdem sich der Industrieroboter 17 mit dem Greifkopf 14 in die Bohrung des Werkstückes 16 bewegt hat, wird durch Abschalten des Entspannsystems 11 die Mutter 5 durch die Druckfeder in Richtung ihrer Ausgangsstellung bis zum Erreichen der Spannkraft bewegt. Durch die gleichzeitige Drehung der Spindel 7 mit den daran befestigten Rollen 10 erfassen die Spannbacken 2 das Werkstück 16 und es erfolgt eine selbstzentrierende Spannung. Durch die Trennung des Entspannsystems 11 vom Greifkopf 14 im gespannten Zustand des Werkstückes 16 ist eine unbegrenzte Drehbewegung des gespannten Werkstückes mittels der Dreheinrichtung 15 möglich.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   . Selbstspannender Greifkopf für Industrieroboter zum Greifen und Spannen von rotationssymmetrischen Werkstücken in der Bohrung, der in Verbindung mit einer am Handgelenk eines Industrieroboters befestigten Dreheinrichtung für unbegrenzte Drehbewegungen des gespannten Werkstückes einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zylindrischen Grundkörper eine Spindel drehbar gel'agert ist, die mit einer im Grundkörper verdrehfest geführten und durch eine Druckfeder gehaltenen Mutter durch eine Gewindekurve verbunden ist und an der Spindel in gleichen Abständen drei Rollen befestigt sind, die auf drei Spannbacken einwirken, wobei die Spannbacken drehbar durch Lagerzapfen mit dem Grundkörper verbunden sind und der Grundkörper mit einem Anschlußflansch und einem Abschlußstück durch einen durch die Spindel hindurch-,. führenden Zuganker starr verbunden ist.
2. 2. Selbstspannender Greifkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken durch Spiralfedern gehalten werden und mit einer exzentrischen Kurve ausgebildet sind.
3. 3. Selbstspannender Greif nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mutter Hebel befestigt sind, die aus dem Grundkörper herausragen und durch einen Druckring verbunden sind, der durch ein am Industrieroboter bzw. Dreheinrichtung angeordnetes Entspannsystem betätigt wird.

   Hierzu gehören 3 Seiten Zeichnungen