DD250287A1

DD250287A1 - CLAMP CLAW

Info

Publication number: DD250287A1
Application number: DD28971386A
Authority: DD
Inventors: Guenter Gnauck; Johannes Volmer
Original assignee: Ingenieurschule Fuer Maschinen
Priority date: 1986-04-29
Filing date: 1986-04-29
Publication date: 1987-10-08

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zangengreifer zum Innen- und Aussengreifen von Werkstuecken, insbesondere fuer Handhabeeinrichtungen und Industrieroboter mit zwei parallel zueinander angeordneten Greiforganen. Das Ziel der Erfindung besteht darin, den erforderlichen Herstellungsaufwand zu verringern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verstell- und Halteeinrichtung der Greiforgane so auszubilden, dass ueber den gesamten Greifweitenbereich eine Parallelbewegung der Greiforgane und ein guenstiges Verhaeltnis von Greifkraft zu Antriebskraft bei einem grossen Greifweitenbereich vorhanden ist. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass zwischen zwei Gleitschienen (10, 11) eine antreibbare Spindel (7) angeordnet ist, auf deren rechts- und linksgaengigem Gewindebereich je eine an den Gleitschienen gefuehrte Mutter (8, 9) angebracht ist. Auf einer mit Abstand parallel zur Spindel (7) verlaufenden Fuehrungsschiene (21) sind die Greiforgane (3, 4) auf Gleitbuchsen (19, 20) gleitbeweglich angeordnet. Die Muttern (8, 9) sind mit den Gleitbuchsen (19, 20) durch je eine Koppelstange (17, 18) miteinander gelenkig verbunden. Zwischen der Spindel (7) und einem mit dem Gehaeuse verbundenen Lager ist ein Kniehebel (26, 27) gelenkig angeordnet. Fig. 1The invention relates to a pliers gripper for the internal and external gripping of workpieces, in particular for handling devices and industrial robots with two mutually parallel gripping members. The aim of the invention is to reduce the required production cost. The invention has for its object to form the adjusting and holding device of the gripping members so that over the entire gripping range a parallel movement of the gripping members and a favorable ratio of gripping force to driving force at a large gripping range is present. The essential features of the invention are that between two slide rails (10, 11) a drivable spindle (7) is arranged on the right and linksgaengigem threaded portion depending on a guided on the slide nut (8, 9) is mounted. On a guide rail (21) running at a distance parallel to the spindle (7), the gripping members (3, 4) are slidably mounted on slide bushings (19, 20). The nuts (8, 9) are connected to the slide bushes (19, 20) by a respective coupling rod (17, 18) hinged together. Between the spindle (7) and a bearing connected to the housing a toggle (26, 27) is articulated. Fig. 1

Description

Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings

field of use

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zangengreifer zum Innen- und Außengreifen von Werkstücken, insbesondere für Handhabeeinrichtungen und Industrieroboter mit zwei parallel zueinander bewegbar angeordneten Greiforganen, die mit einem Verstellantrieb zur Vorwahl der Greifweite versehen sind und bei denen die notwendige Greifkraft zum Halten des Werkstücks über einen Hebelmechanismus durch einen translatorischen Antrieb erzeugbar ist.The invention relates to a forceps gripper for internal and external gripping of workpieces, in particular for handling devices and industrial robots with two mutually parallel arranged gripping members, which are provided with an adjustment for preselecting the gripping width and where the necessary gripping force for holding the workpiece over a Lever mechanism can be generated by a translational drive.

Characteristic of known technical solutions

Zangengreifer mit Dreh-, Schub- und Kuvengelenken sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt. Entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck sind die Greiforgane und deren Verstell- und Halteeinrichtungen unterschiedlich gestaltet, angeordnet und dimensioniert.Pincer grippers with swivel, push and pivot joints are already known in various designs. According to the respective application, the gripping members and their adjusting and holding devices are designed differently, arranged and dimensioned.

So ist beispielsweise in der DD-PS 226511 ein Greiferkopf für Manipuliereinrichtungen beschrieben, bei dem für die beiden zueinander bewegbaren Greiforgane zur Vorwahl des Greifbereiches ein mit Rechts- und Linksgewinde versehener Verstellantrieb vorhanden ist und bei dem die Greiforgane in Schwenklagern am Greiferkopf gelagert sind.Thus, for example, in DD-PS 226511 a gripper head for manipulators described in which for the two mutually movable gripping members for preselection of the gripping area provided with right- and left-threaded adjustment is present and in which the gripping members are mounted in pivot bearings on the gripper head.

Mit dem Gewinde des Verstellantriebes steht jeweils ein Greifantrieb und/oder das zugehörige Schwenklager im Eingriff.With the thread of the adjustment is in each case a gripping drive and / or the associated pivot bearing engaged.

Der Greifantrieb besteht aus einer axial angetriebenen, zunächst einen annähernd axialen und anschließend einen um einen spitzen Winkel in Richtung Mittellinie abgeknickten Abschnitt aufweisende Führungsnut, in der ein an einem Ende des zugehörigen Greiforgans befestigter Führungsstift gleitend gelagert ist. Die Greiforgane sind vom Führungsstift bis einschließlich des Schwenklagers starr und danach blattfederartig ausgebildet.The gripping drive consists of an axially driven, initially an approximately axial and then bent at an acute angle in the direction of the center line section having guide groove in which a guide pin attached to one end of the associated gripping member is slidably mounted. The gripping members are rigid from the guide pin to the pivot bearing and then formed like a leaf spring.

Dem Verstellantrieb ist ein Handantrieb oder ein freiprogrammierbarer Verstellmotor zugeordnet.The adjustment is assigned a manual drive or a freely programmable variable motor.

Da bei dieser Ausführung die Bewegung der Greiforgane nicht parallel zueinander verläuft und die Greifkräfte nur in einer Richtung wirken, ist der Greifer nur zum Außengr.eifen von Werkstücken geeignet. Der mögliche Greifbereich ist durch die feststehende Lage der Schwenklager und durch die Gestaltung der Führungsnut sehr begrenzt. Die jeweilige Greifkraft wird durch die Antriebskraft, die Stellung des Greifantriebes und die damit verbundene Durchbiegung des Blattfederbereiches der Greiforgane erreicht und ist somit wesentlich von der Federsteifigkeit, der Anordnung und der Dimensionierung der Blattfedern abhängig. Zwischen der Führungsnut und dem Führungsstift tritt infolge der ständigen Gleitbewegung bei der Greifkrafterzeugung ein hoher Verschleiß auf, der sich besonders bei großen Dauerbeanspruchungen durch einen hohen Ersatzteil- und Instandhaltungsaufwand und damit verbundene Stillstandszeiten hochproduktiver Maschinensysteme negativ auswirkt.Since in this embodiment, the movement of the gripping members is not parallel to each other and the gripping forces act only in one direction, the gripper is suitable only for Außengrube of workpieces. The possible gripping area is very limited by the fixed position of the pivot bearing and by the design of the guide. The respective gripping force is achieved by the driving force, the position of the gripping drive and the associated deflection of the leaf spring region of the gripping members and is thus substantially dependent on the spring stiffness, the arrangement and the dimensioning of the leaf springs. Between the guide and the guide pin occurs due to the constant sliding movement in the Greifkrafterzeugung high wear, which has a negative impact, especially for large continuous loads by high spare parts and maintenance costs and associated downtime of highly productive machine systems.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den für einen universell einsetzbaren Zangeng reifer erforderlichen Herstellungsaufwand zu verringern.The aim of the invention is to reduce the time required for a universal Zangeng ripe manufacturing effort.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verstell-und Halteeinrichtung der Greiforganeso auszubilden, daß über den gesamten Greifweitenbereich eine Parallelbewegung der Greiforgane und ein günstiges Verhältnis von Greifkraft zu Antriebskraft bei einem großen Greifweitenbereich vorhanden ist. Erfindungsgemäß wird dies durch folgende Merkmale erreicht:The invention has for its object to form the adjusting and holding device of the Greiforganeso that over the entire gripping range a parallel movement of the gripping members and a favorable ratio of gripping force to driving force at a large gripping range is present. According to the invention this is achieved by the following features:

a) der Verstellantrieb für die Greifweite der Greiforgane besteht aus einer zwischen zwei Gleitschienen angeordneten antriebbaren Spindel, auf deren rechts- und linksgängigem Gewindebereich je eine an den Gleitschienen geführte Mutter angebracht ist;a) the adjusting drive for the gripping width of the gripping members consists of an arranged between two slide rails driven spindle, on the right and left threaded portion is mounted one guided on the slide nut each;

b) die Gleitschienen und die Spindel sind miteinander verbunden und gemeinsam gleitbeweglich an der inneren Wandung der Seitenwände des Gehäuses gelagert;b) the slide rails and the spindle are connected together and slidably mounted together on the inner wall of the side walls of the housing;

c) auf einer mit Abstand parallel zur Spindel verlaufenden Führungsschiene sind die Greiforgane auf Gleitbuchsen in axialer Richtung gleitbeweglich angeordnet;c) on a spaced parallel to the spindle guide rail, the gripping members are slidably mounted on slide bushes in the axial direction;

d) die auf der Spindel angeordneten Muttern sind mit den Gleitbuchsen durch je eine Koppelstange miteinander gelenkig verbunden undd) arranged on the spindle nuts are hinged together with the sliding bushes by a respective coupling rod and

e) zwischen dem Verstellantrieb und je einem mit dem Gehäuse verbundenen Lager ist beidseitig im Bereich der Seitenwände ein Kniehebel gelenkig angeordnet und zwischen den mittleren Gelenken der beiden Kniehebel ein translatorischer Antrieb angebracht.e) between the adjustment and each associated with the housing bearing a toggle lever is articulated on both sides in the region of the side walls and mounted between the middle joints of the two toggle lever a translational drive.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung sind-an den Seitenwänden des Gehäuses im Bereich der Kniehebel verstellbare Anschläge angeordnet. Zwischen den mittleren Gelenken der beiden Kniehebel ist ein hydraulischer oder pneumatischer Arbeitszylinder oder ein elektrischer Linearantrieb angeordnet.According to further features of the invention-adjustable stops are arranged on the side walls of the housing in the region of the toggle. Between the middle joints of the two toggle lever a hydraulic or pneumatic working cylinder or an electric linear drive is arranged.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Zangengreifers wird mit einem geringen baulichen Aufwand ein großer Greifweitenbereich und im gesamten Verstellbereich eine Parallelbewegung der beiden Greiforgane erreicht. Infolge der gleichbleibenden Richtung und der anpaßbaren Größe der wirkenden Greifkräfte ist auch beim Greifen und Halten von Werkstücken unterschiedlicher Abmessungen ein sicheres Handhaben möglich, da keine Änderung der Greiferkinematik erfolgt. Es ist über den gesamten Greifweitenbereich ein günstiges Verhältnis von Greifkraft zu Antriebskraft in Abhängigkeit von der Greifweite vorhanden. Durch den großen Greifweitenbereich ist ohne eine Auswechslung der Greiforgane ein umfangreiches Einsatzgebiet des Greifers vorhanden. Aufwendige unproduktive Umrüstzeiten entfallen, und die Anfertigung und Lagerhaltung einer Vielzahl verschiedener Greifergrößen ist nicht erforderlich. Der verschleißarme Verstell- und Haltemechanismus und die universelle Verwendbarkeit erhöhen die Zuverlässigkeit und den ökonomischen Einsatz des Zangengreifers.Due to the inventive design of the forceps gripper, a large gripping range and a parallel movement of the two gripping members is achieved with a low structural complexity. As a result of the constant direction and the adaptable size of the acting gripping forces safe handling is also possible when gripping and holding workpieces of different dimensions, since no change in the gripper kinematics takes place. There is a favorable ratio of gripping force to driving force as a function of the gripping width over the entire gripping range. Due to the large gripping range, a comprehensive application of the gripper is available without a replacement of the gripping members. Elaborate unproductive changeover times are eliminated, and the preparation and storage of a variety of different gripper sizes is not required. The low-wear adjustment and holding mechanism and the universal usability increase the reliability and economical use of the forceps gripper.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments. In the accompanying drawings show

Fig. 1: eine schematische Darstellung des Zangengreifers in geöffneter Stellung der Greiforgane zum Außengreifen;Fig. 1: a schematic representation of the forceps gripper in the open position of the gripping members for external engagement;

Fig.2: eine schematische Darstellung des Zangengreifers in der Schließstellung der Greiforgane zum Außengreifen;2 shows a schematic representation of the forceps gripper in the closed position of the gripping members for external gripping;

Fig.3: den Schnitt A-A nach Fig. 1;3 shows the section A-A of FIG. 1;

Fig.4: eine schematische Darstellung des Zangengreifers mit einer Ausbildung der Greiforgane zum Innengreifen.4 shows a schematic representation of the forceps gripper with an embodiment of the gripping members for internal gripping.

Am Auslegearm 1 eines Industrieroboters ist ein von einem Gehäuse umgebener Zangengreifer angeordnet. In der Arbeitsstellung des Zangengreifers wird das Werkstück 2 von zwei parallel zueinander verlaufenden G reif Organen 3,4 gehalten. Zur Einstellung der für die jeweiligen Abmessungen des Werkstücks 2 erforderlichen Greifweite sind die beiden Greiforgane 3,4 mit einem Verstellantrieb zur Vorwahl der Greifweite verbunden. Der Verstellantrieb wird über ein Einstellrad 5 von Hand oder durch einen mittels Mikrorechner gesteuerten elektrischen Stellmotor mit angebautem Tachometer und Inkrementalgeber betätigt. Die parallele Bewegung der Greiforgane 3, 4 sowie das Aufbringen der Greifkraft zum Halten des Werkstücks 2 erfolgt über einen Hebelmechanismus durch einen translatorischen Antrieb mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Arbeitszylinders 6 oder durch einen elektrischen Antriebsmotor.On Auslegearm 1 of an industrial robot surrounded by a housing pliers gripper is arranged. In the working position of the forceps gripper, the workpiece 2 is held by two mutually parallel G ripe organs 3.4. To set the required for the respective dimensions of the workpiece 2 gripping the two gripping members 3,4 are connected to an adjustment for preselecting the gripping width. The adjusting drive is actuated via a dial 5 by hand or by means of a microcomputer controlled electric servomotor with attached tachometer and incremental encoder. The parallel movement of the gripping members 3, 4 and the application of the gripping force for holding the workpiece 2 via a lever mechanism by a translational drive by means of a hydraulic or pneumatic working cylinder 6 or by an electric drive motor.

Der Verstellantrieb besteht aus einer Spindel 7 mit einem jeweils bis zur Mitte reichenden Rechts- bzw. Linksgewinde. Jedem Gewindebereich ist eine Mutter 8, 9 zugeordnet. Beide Muttern 8, 9 werden zur Lagesicherung an beidseitig parallel zur Spindel 7 angebrachten profilierten Gleitschienen 10,11 geführt. Über die an beiden Enden der Spindel 7 angeordneten Lager 12,13 sind die beiden Gleitschienen 10,11 mit der Spindel 7 verbunden. Die äußeren Stirnseiten der Lager 12,13 liegen gleitbeweglich an der inneren Wandung der Seitenwände 14,15 des Gehäuses an. Am verstellseitigen Ende der Spindel 7 ist außerhalb der mit einer langlochförmigen Öffnung 16 versehenen Seitenwand 15 ein Einstellrad 5 angebracht.The adjustment consists of a spindle 7 with a reaching respectively to the middle right or left hand thread. Each threaded area is assigned a nut 8, 9. Both nuts 8, 9 are performed for securing the position on both sides parallel to the spindle 7 mounted profiled slide rails 10,11. About the arranged at both ends of the spindle 7 bearings 12,13, the two slide rails 10,11 are connected to the spindle 7. The outer end faces of the bearings 12,13 are slidably on the inner wall of the side walls 14,15 of the housing. At the adjusting end of the spindle 7, a dial 5 is mounted outside of the provided with a slot-shaped opening 16 side wall 15.

An den beiden auf der Spindel 7 befindlichen Muttern 8,9 ist je eine Koppelstange 17,18 gelenkig befestigt. Das andere Ende der Koppelstangen 17,18 ist an Gleitbuchsen 19,20 der G reif organe 3,4 ebenfalls gelenkig befestigt. Mit Hilfe der Koppelstang en 17, 18 wird die Verstell bewegung der Spindel 7 auf die Greiforgane 3,4 übertragen. Die G reif organe 3,4 mit den Gleitbuchsen 19,20 sind auf einer parallel zur Spindel 7 verlaufenden Führungsschiene 21 gleitbeweglich angeordnet.At the two located on the spindle 7 nuts 8.9 each a coupling rod 17,18 is articulated. The other end of the coupling rods 17,18 is also hinged to slide bushings 19,20 of the G ripe organs 3,4. With the help of Koppelstang s 17, 18, the adjustment movement of the spindle 7 is transmitted to the gripping members 3.4. The G ripe organs 3.4 with the sliding bushings 19,20 are arranged on a parallel to the spindle 7 extending guide rail 21 slidably.

Entsprechend der Drehbewegung der Spindel 7 werden die beiden Greiforgane 3, 4 auf der Führungsschiene 21 in axialer Richtung verschoben und damit die jeweils erforderliche Greifweite eingestellt. Die Führungsschiene 21 ist beidseitig in Lagern 22,23 angeordnet, die mit den Seitenwänden 14,15 fest verbunden sind. Zur Einleitung der notwendigen Greifkraft zwischen den auswechselbaren Backen 24, 25 der Greiforgane 3, 4 und dem Werkstück 2 ist zwischen den Lagern 22, 23 der Führungsschiene 21 und den Lagern 12,13 der Spindel 7 beidseitig je ein Kniehebel 26, 27 gelenkig angeordnet. An den mittleren Gelenken 28, 29 der Kniehebel 26,27 sind Anschlußhebel 30,31 befestigt. Zwischen den beiden freien Enden dieser Anschlußhebel 30,31 ist ein hydraulischer Arbeitszylinder 6 angeordnet, dessen Kolbenstange 32 bei Betätigung die beiden Kniehebel in Strecklage bringt. Dadurch wird die Spindel 7 mit den Gleitschienen 10,11 in Richtung zur Rückwand 33 des Gehäuses verschoben und über die damit verbundene Lageänderung der Koppelstangen 17,18 und die axiale Bewegung der Greif organe 3,4 auf der Führungsschiene 21 die Greifkraft an den Backen 24,25 der Greiforgane 3,4 erzeugt. Die jeweils erforderliche Greifkraft ist durch an den Seitenwänden 14,15 im Bereich der Kniehebel 26, 27 angebrachte schraubbare Anschläge 34,35 einstellbar (Fig. 1 bis 3).According to the rotational movement of the spindle 7, the two gripping members 3, 4 are displaced on the guide rail 21 in the axial direction and thus set the respectively required gripping width. The guide rail 21 is arranged on both sides in bearings 22,23 which are fixedly connected to the side walls 14,15. To initiate the necessary gripping force between the interchangeable jaws 24, 25 of the gripping members 3, 4 and the workpiece 2 is between the bearings 22, 23 of the guide rail 21 and the bearings 12,13 of the spindle 7 on both sides ever a toggle 26, 27 articulated. At the middle joints 28, 29 of the knee lever 26,27 connecting lever 30,31 are attached. Between the two free ends of these connection lever 30,31 a hydraulic working cylinder 6 is arranged, the piston rod 32 brings the two toggle levers in extended position upon actuation. Thus, the spindle 7 is moved with the slide rails 10,11 toward the rear wall 33 of the housing and the associated change in position of the coupling rods 17,18 and the axial movement of the gripping organs 3,4 on the guide rail 21, the gripping force on the jaws 24th , 25 of the gripping members 3,4 produced. The gripping force required in each case can be adjusted by screwable stops 34, 35 mounted on the side walls 14, 15 in the region of the toggle levers 26, 27 (FIGS. 1 to 3).

In der Fig.4 ist ein Zangengreifer mit Greiforganen 3,4 zum Innengreifen von Werkstücken 2 dargestellt. Abweichend von der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Greiferausbildung zum Außengreifen bewegen die Kniehebel 26,27 in der Greifstellung der Greiforgane 3,4 die Spindel 7 mit den Gleitschienen 10,11 in Richtung zum Werkstück 2. Zu diesem Zweck sind zwei Lager 36,37 der Kniehebel 26,27 mit der Rückwand 33 des Gehäuses verbunden, während die beiden anderen Lager 38,39 an der anliegenden Gleitschiene 10 befestigt sind. Auf diese Weise bewegen die Koppelstangen 17,18 die Greiforgane 3,4 auf der Führungsschiene 21 nach außen und halten das Werkstück 2 zwischen den Backen 24, 25 der Greiforgane 3,4 und einer Innenwand 40 des Werkstückes 2. Die Verstellbewegung der Kniehebel 26, 27 erfolgt durch die Kolbenstange 32 eines hydraulischen Arbeitszylinders 6, dessen Kolbenstange 32 und der Fußpunkt direkt an den mittleren Gelenken 28, 29 der Kniehebel 26,27 angeordnet ist.FIG. 4 shows a gripper gripper with gripping members 3, 4 for gripping workpieces 2 inside. Notwithstanding the gripper formation shown in FIGS. 1 to 3 for external gripping the toggle 26,27 move in the gripping position of the gripping members 3,4, the spindle 7 with the slide rails 10,11 toward the workpiece 2. For this purpose, two bearings 36th , 37 of the knee lever 26,27 connected to the rear wall 33 of the housing, while the other two bearings 38,39 are attached to the adjacent slide rail 10. In this way, the coupling rods 17,18 move the gripping members 3,4 on the guide rail 21 to the outside and hold the workpiece 2 between the jaws 24, 25 of the gripping members 3,4 and an inner wall 40 of the workpiece 2. Die Verstellbewegung der Kniehebel 26, 27 is effected by the piston rod 32 of a hydraulic working cylinder 6, the piston rod 32 and the base point directly to the central joints 28, 29 of the knee lever 26,27 is arranged.

Claims

1. pliers gripper for internal and external gripping of workpieces, in particular for handling devices and industrial robots with two mutually parallel arranged gripping members, which are provided with an adjustment for preselection of gripping and where the necessary gripping force for holding the workpiece via a lever mechanism by a translational Drive can be generated,

characterized by the following features:

a) the adjusting drive for the gripping width of the gripping members (3,4) consists of a between two slide rails (10,11) arranged drivable spindle (7), guided on the right and left threaded portion each one on the slide rails (10,11) Nut (8, 9) is attached;

b) the slide rails (10,11) and the spindle (7) are interconnected and slidably mounted together on the inner wall of the side walls (14,15) of the housing;

c) on a spaced parallel to the spindle (7) extending guide rail (21), the gripping members (3, 4) on slide bushes (19, 20) slidably disposed in the axial direction;

d) on the spindle (7) arranged nuts (8, 9) are connected to the slide bushes (19, 20) by a respective coupling rod (17,18) hinged together and

e) between the adjusting drive and a respective bearing (22, 23; 36, 37) connected to the housing, a toggle lever (26, 27) is articulated on both sides in the region of the side walls (14, 15) and between the middle joints (28, 29) of the two toggle levers (26, 27) mounted a translational drive.

2. forceps gripper according to claim 1, characterized in that on the side walls (14,15) of the housing in the region of the toggle lever (26, 27) adjustable stops (34, 35) are arranged.

3. pliers gripper according to claim 1, characterized in that between the middle joints (28,29) of the two toggle levers (26,27) a hydraulic or pneumatic working cylinder (6) or an electric linear drive is arranged.