DD267696A1 - Sensor zur greifkraftmessung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das Messen der Greifkraft fuer die Handhabung zerbrechlicher, deformierbarer und massiver Teile, unter Verwendung eines Verformkoerpers, der konstruktiv im Aufbau eines Drei- bis Sechsfingergreifers integriert ist. Dieser Greifer mit integriertem Sensor fuer die Greifkraftmessung kann fuer die Handhabung - Fuegen, Sortieren und Bestuecken von Werkzeugmaschinen - von Teilen genutzt werden. Durch die Bestimmung und Steuerung der Greifkraft, kann sie gemaess den unterschiedlichen Teilen angepasst werden, so dass sie nicht zerbrechen, weder deformieren noch die Beschaffenheit der durch die Greiffinger beruehrten Oberflaechen beschaedigen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die in der kinematischen Kette des Drei- bis Sechsfingergreifers auftretenden Kraefte, die direkt an den Greiffingern wirken, mittels eines speziellen Verformkoerpers gemessen werden. Die Schnittstelle zur Messwerterfassung liegt zwischen dem Ritzel und dem von ihm angetriebenen Stirnraedern; an denen die Greiffinger direkt befestigt sind. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Messen und Steuern der Grei'kraft für die Handhabung zerbrechlicher, deformierbarer und massiver Teile. Der Fingergreifer mit einem Greifkraftsensor kann τ. B. für die Handhabung rotationssymmetrischer Teile mit rotationssymmetrischen Greifflächen zum Fügen, Sortieren und Bestückung von Werkzeugmaschinen genutzt werden. Durch den Einsatz des Greifkraftsensors wird dieser Greifer so gesteuert, daß er die zu handhabenden Teile nur mit der erforderlichen Kraft anpackt — ohne sie zu deformieron und zu zerbrechen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind einige Sensoren zur Bestimmuno der Greifkraft bekannt, deren Funktion für die adaptive Greifkiansteuerung verschiedener Greifer in Verbindung mit Handhabegeräten bzw. Industrierobotern genutzt werden. Diese Sensoren sollen möglichst klein und leicht sein, um die Masse und Abmessungen des Greifers gering zu halten. Dabei ist die Kraftmeßstelle so nahe wie möglich an die zu greifenden Teils anzuordnen, um unverfälschte Meßergebnisse zu erzielen. In DD-WP 245616 ist der Greiffinger selbst als elastisches Element gestaltet, auf dem Dehnungsmeßstreifen hafton. Eine Meßvorric ntung zur Anzeige einer Belastung wird in DE-OS 2934414 beschrieben. Die an beiden Enden befestigte Spindol, die zwischen diesen weitgehend zu einer Fläche mit verminderten Querschnitt ausgearbeitet ist, kann in einen Graiffinger eingebaut werden. Diese Anordnungen haben gemeinsam die Nachteile, daß

• sie die Baugröße/Abmessungen der Greiffinger ungünstig beeinflussen,

• sie durch ihre ungünstigen Baugrößen/Abmessungen den Zugriff an enganeinan Jer liegenden Teilen unmöglich machen,

• ihre Funktionen bei Kollisionen der Greiffinger nicht mehr gewährleistet sind.

Ziel der Erfindung ·

Ziel der Erfindung ist die Bestimmung und Steuerung der Greifkraft während des Anpackens eines Teiles, so daß unterschiedliche Teile, die nacheinander gegriffen werden können, durch die adaptive Handhabung nicht zerbrechen, weder deformieren noch die Beschaffenheit der durch die Greiffinger berührten Oberfläche beschädigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen Greifkraftsensor für einen Drei- bis Sechsfachgreiferzu schaffen, mit dem die Gi eifkraft gemessen und gesteuert werden kann, der die Baugröße der Greiffinger nicht ungünstig beeinflußt, das Greifer enganliegender Teile ermöglicht, wobei bei Kollision der Greiffinger die Funktion erhalten bleiben soll. Erfino ingsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die in der kinematischen Kette des Greifers auftretenden Kräfte, die direkt an den Greiffingem wirken, mittels eines spaziellen Verformkörpers gemessen werden. Die Schnittstelle zur Meßwerterfassung liegt zwischen dem Ritzel und den von ihm angetriebenen Stirnrädern. Jeder den wirkenden Kräften entsprechend gestalteter Greif finger ist an einem der drei bis sechs Stirnräder, die gleichmäßig am Umfang eines Antriebsritzels angeordnet sind, exentrisch befestigt. Die vom Antriebsritzel übertragene Kraft auf diese Stirnräder, deren Achsen am Innenring des Verformkörpers befestigt sind, bewirkt eine Drehung des freiliegenden Innenringes, der zum am Greifergehäuse befestigten Außenring über Meßstege verbunden ist. Durch die Drehung des Innenringes werden die elastischen Meßstege gebogen. Die dabei auftretenden Dehnungen der Meßstege, die kraftproportional sind, werden mit Dehnungsindikatoren gemessen. Der Antrieb des Ritzels erfolgt günstigerweise mit einem Schrittmotor und einem dazwischengeschalteten Schneckenradgetriebe mit großer Untersetzung, so daß eine hohe Feinfühligkeit der Greifkraftdosierung gegeben ist.

Ausführungsbeispiele Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: die Schnittdarstellung eines 3-Fingergreifers und Fig. 2: den Verformkörper.

ein Schrittmotor treibt über ein Schneckenradgetriebe 2 ein Antrieb uitzel 3 an, an dem drei Stirnräder 4 gleichmäßig am Ritzelumfang verteilt angeordnet sind. Jeder Greiffinger 5 ist direkt un der Seitenfläche eines Stirnrades 4 exentrisch befestigt. Die synchronen Bewegungen — öffnen und Schließen der Greiffinger 5 — sind durch die symmetrische Anordnung gegeben und der Arbeitsbereich wird über Endschalter 9 begrenzt. Die Achsen β der Stirnräder 4 sind am Innenring 7.1 eines an der Greifergehäuseplatte 8 befestigten Verformkörpers 7 so eingespannt, daß der über den Innenring 7.1 ragende Teil der Stirnradachse 6 als Anschlag gegen die Greifergehäuseplatte 8 genutzt wird. Die vom Antriebsritzel 3 auf die Stirnräder 4 und demzufolge auf die Greiffinger 5 übertragenen Kräfte bewirken eine Drehung des Innenringes 7.1 bzw- eine Biegung der elastischen Meßstege 7.2 gegenüber dem fest verankerten Außenring 7.3 des Verformkörpers 7. Die durch die Biegung sich ergebende Dehnung bzw. Stauchung der Meßstege 7.2 mit Dehnungsmeßstreifen 10 wird über deren Widerstandsänderungen gemessen. Die auftretende Meßspannung wird mit einem angepaßten elektronischen Signalverarbeitungsmodul zu einem standardisierten Signalpegel formiert.

Da mit dem Verformkörper eine hohe Auflösung der Kraftmessung gegeben ist, kann in Verbindung mit dem Schrittmotor 1 und dem hochuntersetzdenden Schneckenradgetriebe 2 die Greifkraft feinfühlig dosiert werden.

Claims (3)

1. Sensor zur Greif kraftmessung eines Drei- bis Sechsfingergreifers, bei dem jeder Fingergreifer exentrisch an einem Stirnrad befestigt ist, wobei die Stirnräder gleichmäßig am Umfang eines Antriebsritzels zum Eingriff angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (6) der Stirnräder (4) mit dem Innenring (7. Deines an sich bekannten Verformkörpers (7) fest verbunden sind, dessen Außenring (7.3) am Greifergehäuse befestigt ist, wobei Außen- und Innenring (7.1; 7.2) durch mit Dehnungsindikatoren (10) versehenen Meßstegen (7.2) verbunden sind.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannlager zur Befestigung der Achsen (6) der Stirnräder (4) zwischen den Meßstegen (7.2) am Innenring (7.1) angeordnet sind.

3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnet, daß die verlängerten Stirnradachsen (6) gegen das Greifergehäuse zur Vermeidung von Deformationen bei Kollision anschlagen.