DD248694A3 - Greifvorrichtung, insbesondere fuer werkstuecke - Google Patents

Abstract

Greifvorrichtung, insbesondere fuer Werkstuecke, die aus Magazinen von Robotern in Werkzeugmaschinen eingelegt werden. Es ist das Ziel, die Entnahme und das Einlegen funktions- und unfallsicher optimal zu gestalten. Aufgabe ist die Schaffung einer Greifvorrichtung mit einstellbaren Greiferbacken und konstanter Spannkraft, die axial zum Werkstueck elastisch gestaltet ist. Die Erfindung besteht darin, dass der eine Greiferbacke antreibende Arbeitszylinder axialbeweglich in einer Fuehrungshuelse angeordnet ist, dass durch vorgespannte Federn die Anlagekraft des Arbeitszylinders an der Fuehrungshuelse geringer ist als die Spannkraft des Arbeitszylinders. Die Vorteile der Greifvorrichtung bestehen darin, dass sie die Entnahme von Werkstuecken aus Magazinen und das Einlegen in Werkzeugmaschinen funktions- und unfallsicher gestaltet. Die Erfindung ist fuer die Beschickung von Werkzeugmaschinen durch Roboter bei der Klein- und Mittelserienfertigung geeignet. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung, insbesondere für Werkstücke vorwiegend für die automatische Beschickung von Werkzeugmaschinen mit Werkstücken aus stationären Magazinen oder Magazinpaletten durch Industrieroboter, vorzugsweise bei Klein- und Mittelserienfertigung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für das automatische Beschicken von Werkzeugmaschinen mit rotationssymmetrischen Werkstücken sind bereits mehrere Lösungen von Greifvorrichtungen bekannt. So wird in dem DD-WP 0154432 ein hydraulisch betriebener Backengreifer beschrieben, bei welchem eine Greiferbacke durch Hydraulikdruck linear bewegt und diese Bewegung durch Ritzel und Zahnstange auf wenigstens eine weitere Greiferbacke übertragen wird. Dabei wurden für das Öffnen und Schließen der Greiferbacken gesonderte Plunger-Zylindersysteme eingesetzt.

Diese technische Lösung hat den Nachteil, daß das Plunger-Zylindersystem zum Schließen der Greifbacken direkt vom Druckstromerzeuger über Wegeventile angesteuert wird. Bei Ausfall des Druckstromerzeugers oder bei Rohr- bzw. Schlauchbruch kann sich ein im Greifer gehaltenes Werkstück lösen und bei einem automatischen Beschickungszyklus erheblichen Schaden anrichten.

Des weiteren stellen sich bei dieser Lösung zwar die Greifbacken selbständig und sicher auf den zu greifenden Werkstückdurchmesser ein, es ist aber nicht möglich, den Backenhub beim Öffnen der Greiferbacken einzustellen. Das ist aber gerade bei der Entnahme von Werkstücken unterschiedlicher Durchmesser aus Palettenmagazinen bedeutsam.

Des weiteren gestattet es die offenbarte Lösung nicht, daß der Greifer in axialer Richtung der zu transportierenden Werkstücke elastisch auf äußere Kräfte wirkt. Diese axiale Elastizität wird jedoch besonders zum sicheren Einlegen von zentrierten rotationssymmetrischen Werkstücken in NC-Werkzeugmaschinen bei Bearbeitung zwischen Spitzen benötigt.

Die in der DE-AS 2530598 offenbarte technische Lösung ermöglicht ebenfalls kein sicheres Haltes eines Werkstückes beim Ausfall des Druckstromerzeugers oder bei Leitungsbruch. Diese Lösung sieht eine Einstellmöglichkeit des Backenhubes vor, die aber den Nachteil hat, daß in Abhängigkeit von dem geringen möglichen Zylinderhub nur Werkstücke in einem sehr begrenzten Durchmesserbereich ohne manuelle Nachstellung sicher transportiert werden können. Bei Abweichung in einen kleineren Durchmesser besteht die Gefahr, daß das Werkstück nicht sicher gegriffen wird. Es ist damit eine zeitaufwendige Einstellarbeit vor jedem zu bearbeitenden Werkstücklos erforderlich.

In der Europäischen Patentanmeldung EP 036912 ist eine weitere technische Lösung eines Greifers offenbart, der in einem begrenzten Bereich falsch positionierte Werkstücke erfassen kann. Dazu sind zwei Prismenführungen um 90° zueinander zwischen der Halterung am Manipulator und dem eigentlichen Greiforgan angeordnet. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß bei Druckaus^:all des Mediums der Kolben-Zylinder-Einheit das Halten des zu transportierenden Werkstückes nicht gewährleistet ist.

Auch die in der DE-OS 22 54784 offenbarte Lösung sichert kein Halten des zu transportierenden Werkstückes bei Druckausfall im Arbeitszylinder. Der Backenhub ist nicht einstellbar.

In der DE-OS 3133205 wird eine aufeinanderfolgend klemmende und lösende Greifvorrichtung beschrieben. Diese Greifvorrichtung ist zwar in der Lage, bei Druckausfall ein Werkstück sicher zu halten, sie ist aber nur in einem sehr begrenzten Durchmesserbereich einsetzbar und erfüllt damit nicht die Anforderungen für den Einsatz in der Klein- oder Mittelserienfertigung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einerfunktions-und unfallsicheren Greifvorrichtung für Industrieroboter, zur Entnahme von Werkstücken aus stationären oder transportablen Werkstückmagazinen und zum Einlegen in Werkzeugmaschinen, die besonders für die Klein- und Mittelserienfertigung geeignet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung zu entwickeln, deren Backenhub beim Öffnen einstellbar ist und der sich beim Schließen auf die Werkstückkontur einstellt, wobei das Werkstück auch bei Störungen im Druckmittelstrom gehalten wird und in axialer Richtung zum Werkstück auftretende Belastungen elastisch aufgenommen werden. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wie bekannt, die Greiferbacken der Greifvorrichtung durch Ritzel und Zahnstangen miteinander gekoppelt sind, wobei der Antrieb durch einen Arbeitszylinder erfolgt, der erfindungsgemäß axialbeweg lieh in einer Führungshülse gelagert ist. Dabei wird der Arbeitszylinder durch vorgespannte Federn mit seinem Zylinderkopf mit einer Federkraft F = F'- AF' zur Spannkraft F' des Arbeitszylinders gegen die Führungshülse gedrückt. Beim Einfahren des Arbeitszylinders werden die Greiferbacken über die am Kolbenstangenkopf befestigte Greiferbacke an das Werkstück herangeführt. Bei dem weiteren Einfahren und nach dem Anliegen der Greiferbacken am Werkstück, wird der Arbeitszylinder entgegen der Kraft der Federn axial in der Führungshülse verschoben, bis beim Erreichen der vollen Spannkraft der Greifvorrichtung, die durch ein weiteres Spannen der Federn auf eine eingestellte Größe fixiert ist, der Druckstrom durch einen Endschalter unterbrochen wird. Ein unmittelbar im Zylinderfuß angeordnetes druckentsperrbares Rückschlagventil bewirkt in Verbindung mit den durch die axiale Verschiebung des Arbeitszylinders gespannten Federn, bei einem Ausfall des Druckstromerzeugers oder bei einem Leitungsbruch, daß das im Greifer gespannte Werkstück sicher gehalten wird. Diese Anordnung ermöglicht erfindungsgemäß, daß sich die Greifvorrichtung sicher und selbständig auf die Werkstückkontur einstellt.

Des weiteren ist erfindungsgemäß an der Führungsbahn einer Greiferbacke ein über eine Spindel manuell einstellbarer Anschlag so angeordnet, daß er den Backenhub beim Öffnen der Greifvorrichtung begrenzt. Zweckmäßigerweise ist die Spindel mittig zwischen der Führungsbahn angeordnet, um die auftretenden Kräfte vom Gleitschlitten der Greiferbacke symmetrisch, über die Spindel mit einstellbarem Anschlag, auf das Festlager der Spindel an der Stirnseite der Führungsbahn zu übertragen. Damit wird erreicht, daß die zu bearbeitenden Werkstücke in den Magazinen entsprechend ihres Durchmessers mit einer größtmöglichen Dichte eingelagert werden können. Der Abstand zwischen den Werkstücken in einem Palettenmagazin wird annähernd auf das durch die Greiferbacke erforderliche Maß reduziert. Diese Lösung ermöglicht es, besonders in integrierten Fertigungsabschnitten, wertvolle Transport- und Lagerkapazität einzusparen. Das Öffnen des Greifers erfolgt dabei mit einem reduzierten Druck. Bei Andrücken der Greiferbacke an den Anschlag wird durch den ansteigenden Druck über einen Druckschalter der Druckstromerzeuger ausgeschaltet. Erfindungsgemäß ist am Befestigungsbügel des Greifers eine Andrückeinrichtung so angeordnet, daß sie eine elastische Verschiebung des Greifers in axialer Richtung des Werkstückes zuläßt. Diese ausschließlich in axialer Richtung wirkende Elastizität ist besonders für das sichere Einlegen von rotationssymmetrischen Werkstücken in NC-Werkzeugmaschinen durch Industrieroboter von Bedeutung. Dabei sind in dem Grundkörper einer an sich bekannten Prismenführung Bohrungen mit Anschlagbunden und Mitnehmernuten angeordnet, die zwischen je zwei Mitnehmerscheiben und zwei Anschlagbunden vorgespannte Druckfedern und Federbolzen aufnehmen. Die Federbolzen sind über Mitnehmerstifte, welche durch die Mitnehmernuten hindurchgeführt sind, mit dem Greifer verbunden. Der Federbolzen ist in seiner Länge einstellbar und weist ebenfalls zwei Anschläge auf. Die Mitnehmerscheiben sind sowohl auf den Federbolzen als auch in der Bohrung entgegen den Anschlagbunden, axial beweglich angeordnet. Die Länge des Federbolzens ist bei Montage so eingestellt, daß durch die vorgespannten Druckfedern die Mitnehmerscheiben mit ihren Innendurchmessern an den Anschlagbunden des Federbolzens und mit ihren Außendurchmessern an den Anschlagbunden der Bohrung anliegen. Dabei ist je ein Anschlagbund in der Bohrung montierbar. Durch das gleichzeitige Anliegender Mitnehmerscheiben an den Anschlagbunden der Bohrungen und an den Anschlagbunden der Federbolzen sind die Federbolzen ohne äußere Krafteinwirkung eindeutig lageorientiert.

Wirken Kräfte auf die Mitnehmerstifte, so werden diese über di» Federbolzen auf die Druckfedern übertragen. Dabei wird die Druckfeder je nach Wirkrichtung der Kraft entweder zwischen dem festen Anschlagbund in der Bohrung und einem Anschlag des Federbolzens, oder zwischen dem montierbaren Anschlagbund in der Bohrung und einem Anschlag des Federbolzens elastisch verformt. Zweckmäßigerweise sind zwei Bohrungen symmetrisch zur Mitte der Prismenführung angeordnet.

Ausführungsbeispiel

In der Zeichnung ist eine zweckmäßige Form der Realisierung der Erfindung dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1: eine Ansicht der Greifvorrichtung

Fig. 2: einen Schnitt der Fig. 1 nach der Linie A-A

Nach Fig. 1 einer Greifvorrichtung, deren Greiferbacken bekannterweise über Zahnstangen und Ritzel gekoppelt sind, ist der die Greiferbacke 1 antreibende Arbeitszylinder 2 axialbeweglich in einer Führungshülse 3 angeordnet. An dem Zylinderfuß 4 des Arbeitszylinders 2 sind Spannschrauben 5 mit Federn 6 und Spannelementen 7 befestigt. Die Federn 6 sind zwischen den Spannelementen 7 und der mit dem Grundkörper der Greifvorrichtung verbundenen Führungshülse 3 bzw. dem Widerlager 8 mit einer geringeren Kraft als der Spannkraft des Antreibssystems der Greifvorrichtung vorgespannt. Mit dieser geringeren Kraft wird der Zylinderkopf 9 gegen die Führungshülse 3 angedrückt. Der Arbeitszylinder 2 ist bei geöffneter Greifvorrichtung ausgefahren. An dem Arbeitszylinder 2 ist ein Endschalter 31 so angeordnet, daß er bei Erreichen der vollen Spannkraft der Greifvorrichtung durch die axiale Bewegung des Arbeitszylinders 2 und die damit verbundene weitere Spannung der Druckfedern 6, den Impuls zum Unterbrechen des Druckstromes gibt. Bei Unterbrechung des Druckstromes ist ein im Zylinderfuß 4 angeordnetes druckentsperrbares Rückschlagventil 30 geschlossen.

An der Führungsbahn 10, der angekoppelten Greiferbacke 11, ist ein über eine Spindel 12 einstellbarer Anschlag 13 angeordnet, so daß der Gleitschlitten 14 der angekoppelten Greiferbacke 11 in geöffnetem Zustand der Greifvorrichtung, an dem Anschlag 13 anliegt. Dabei ist das Festlager 15 der Spindel 12 an der Stirnseite der Führungsbahn 10 befestigt. Ein Druckschalter 33 schaltet den Vorgang desÖffnens der Greiferbacken 1 und 11 bei Anliegen der angekoppelten Greiferbacke 11 an dem Anschlag 13. An dem Befestigungsbügel 16 der Greifvorrichtung ist eine Prismenführung 17 angeordnet, wodurch die Greifvorrichtung in einem bestimmten Bereich in axialer Richtung des eingespannten Werkstückes elastisch beweglich ist. Nach Fig.2 sind in dem Befestigungsteil 18 der Prismenführung 17 parallel zur Prismenführung 17 und zweckmäßigerweise symmetrisch zur Mitte der Prismenführung 17 zwei Bohrungen 29 mit je einem festen Anschlagbund 19 und einem montierbaren Anschlag bund 20 angeordnet. Die auf dem in der Länge einstellbaren Federbolzen 21 vorgespannte Druckfeder 22 drückt Mitnehmerscheiben 23 gegen die Anschlagbunde 19 und 20. Die Länge des Federbolzens 21 ist dabei so eingestellt, daß die Mitnehmerscheiben 23 gleichzeitig mit ihren Außendurchmessern an den Anschlagbunden 19 und 20 und mit ihren Innendurchmessern an den Anschlagbunden 24 und 25 des Federbolzens 21 anliegen. Die Mitnehmerscheiben 23 sind sowohl auf den Federbolzen 21 als auch in den Bohrungen 29 axial beweglich angeordnet. In den Federbolzenköpfen 26 sind Mitnehmerstifte 27 befestigt, die durch die Mitnehmernuten 28 hindurchreichen und den Befestigungsbügel 16 mit den Federbolzen 21 verbinden. Das Befestigungsteil 18 der Prismenführung 17 ist dabei an dem Roboter befestigt.

Claims (5)

1. Greifvorrichtung, insbesondere für Werkstücke, die mit um 90° zueinander versetzten Prismenführungen am Manipulator befestigt ist und deren Greiferbacken durch Ritze! und Zahnstangen gekoppelt sind, wobei der Antrieb durch einen Arbeitszylinder erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß der die Greiferbacke (1) antreibende Arbeitszylinder (2) axialbeweglich in einer Führungshülse (3) angeordnet ist und daß Druckfedern (6), zwischen Spannelementen (7), der Führungshülse (3) und einem Widerlager (8), mit einer Kraft F = F'- AF' zur Spannkraft F' des Antriebssystems der Greifvorrichtung vorgespannt sind und daß an dem Befestigungsbügel (16) der Greifvorrichtung die Prismenführung (17), parallel zur Achse des zu transportierenden Werkstückes, angeordnet ist.

2. Greifvorrichtung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß Bohrungen (29) mit Anschlagbunden (19; 20) parallel zur Prismenführung (17) in deren Befestigungsteil (18) angeordnet sind, in denen Federbolzen (21) mit vorgespannten Druckfedern (22) und Mitnehmerscheiben (23) gelagert sind, wobei der Federbolzenkopf (26) durch einen Mitnehmerstift (27), der durch eine Mitnehmernut (28) hindurchreicht, mit dem Befestigungsbügel (16) der Greifvorrichtung verbunden ist.

3. Greifvorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Mitnehmerscheiben (23) auf den in der Länge einstellbaren und mit den vorgespannten Druckfedern (22) versehenen Federbolzen (21), gleichzeitig mit ihren inneren Durchmessern an Anschlagsbunden (19; 20) der Bohrung (29) anliegend angeordnet sind.

4. Greifvorrichtung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß an der Führungsbahn (10) der Greiferbacke (11) ein durch die Spindel (12) einstellbarer Anschlag (13) angeordnet ist.

5. Greifvorrichtung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß in der Druckmittelleitung (32) ein, bei Anliegen der Greiferbacke (11) an dem Anschlag (13), den Vorgang des Öffnens der Greifvorrichtung ausschaltender Druckschalter (33) angeordnet ist.