DD268589A3

DD268589A3 - Greifer mit schwimmend gelagertem greiferkopf fuer industrieroboter

Info

Publication number: DD268589A3
Application number: DD29968187A
Authority: DD
Inventors: Henning Guellmeister; Rudolf Meinl; Lothar Schueppel; Dietmar Vogel
Original assignee: Werkzeugmaschinenbau Fz
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1989-06-07

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar an einem Greifer für Industrieroboter, der einen träger aufweist, in den Kugeln gelagert sind, zwischen denen eine Führungsplatte radial schwimmt, die mit dem Greiferkopf verbunden ist, der sich Achsabweichungen gegenüber dem Werkstück anzupassen vermag. Erfindungsgemäß sind die Kugeln ortsfest und die Führungsplatte ist radial sowie drehwinklig jeweils durch ein Federpaar positioniert, dessen beide Federn gegeneinander gerichtet sind, wovon jede an einem ortsfesten sowie einen sich zwischen einer Nenn- und einer Istlage bewegenden Anschlag anliegt. Die Führungsplatte ist Teil einer Kreuzschieberkupplung, welche die Nennlage des Anschlages bestimmt sowie die Istlage ermöglicht und mit einem Drehleiter für die Schwenkbewegung des Greifkopfes verbunden ist. Klemmfahnen und Klemmzylinder vermögen die Teile in jeder Istlage gegeneinander festzulegen. Fig. 1.{Industrieroboter, Greifer, Greiferkopf, schwimmend gelagert, Kugelwälzführung, radiale und Drehbewegung, Kreuzschieberkupplung, Federrückstellung, Nennlagenbegrenzung, Istlagenklemmung, Klemmzylinder}

Description

Titel der Erfindung

Greifer mit schwimmend gelagertem Greiferkopf für Industrieroboter

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar an Industrierobotern bzw. Manipulatoren mit mindestens einem Greifer und an dessem Ende radial schwimmend gelagertem Greiferkopf, der sich Achsabweichungen gegenüber einem Greifobjekt anzupassen vermag.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die DE-OS 29 30 006 offenbart eine Werkstückbeschickungsvorrichtung mit einem Greifer und endseitig angeordnetem Greiferkopf, der mit Beweglichkeiten zum Fluchtausgleich verseilen isto So sind z. B. die Greiferfinger zur Parallelverstellung auf miteinander fluchtenden Spindeln gelagert, die ihrerseits an den beiden einander abgewandten Enden in hydraulischen Kolbenzylindereinheiten aufgenommen sind. Deren Hydraulikdruck ist steuerbar, so daß die Spindeln entweder starr oder nachgiebig gelagert und letzteren Falles die Greiferfinger samt Spindeln im Greifer radial verschoben werden können. Als weitere Möglichkeit der Lageanpassung läßt sich der Greiferkopf axial vom Greifer trennen und wird damit für eine gewisse Eigendrehung freigegeben. Hierbei ist der radiale Fluchtausgleich nur in einer Richtung möglich. Die Mittel für die gegebenen Möglichkeiten des Fluchtausgleiches sind trotz dieser Einschränkung sehr aufwendig und nüssen durch eine Steuerung für den Einsatzfall erst freigegeben werden.

Die DE-OS 33 46 160 hingegen zeigt einen Greiferkopf für Manipulatoren an Stauchmaschinen, der relativ zum Greifer in beliebigen Richtungen radial und auch axial ausweichen kann, indem er über einen Horizontal-, einen Kreuz- und einen Vertikalschieber mit dem Greifer verbunden ist. Diese Schieber

reagieren zwar unmittelbar, ihre Leichtgängigkeit hängt jedoch sehr von der Beherrschung der ihnen anhaftenden hohen Reibkräfte ab. Fast reibungsfrei und radial schwimmend ist der Greiferkopf nach DE-OS 33 lO 191 gelagert, indem am Ende des Greifers ein Tragteil befestigt ist, das den Greiferkopf mittels Kugeln aufnimmt, die in Käfigen geführt sind. Bei einer solchen Lagerung laufen die Kugeln radial mit, so daß mit dem Fluchtausgleich die Lagerstellen aus ihrer achssymmetrischen Lage herauswandern, was die Lagerbedingungen verschlechtert. Diese Lösung weist des weiteren Zentrierkugeln auf, die mit Hilfe achsparallel im Greiferkopf angeordneter Federn in Zentriersitze gedrückt werden, die ortsfest im Greifer angeordnet sind. Diese Klemmung legt den Greiferkopf in seiner Ausgangslage fest, da er axial mit dem Greifer fluchtet und sie bewirkt, daß beim Auftreten von Querkräften der Greiferkopf einer gewissen radialen Verlagerung nachgeben kann. Die Federn holen ihn zurück,sobald die Querkräfte nachlassen, indem die Kugeln wieder in ihren Zentriersitz gedrückt werden.

Nachteilig ist hierbei, daß die Größe des radialen Fluchtausgleiches begrenzt ist, indem die Kugeln, einmal aus ihrem Zentriersitz herausgehoben, in diesen nicht mehr zurückkehren und, daß das Herausbewegen, nämlich der Fluchtausgleich, gegen den Widerstand erfolgen muß, den die Kugeln ihrer Verlagerung entgegensetzen. Die Klemmung sichert auch nur die Rückkehr in die Ausgangslage, sie ist aber nicht geeignet, beliebige Positionen aufrechtzuerhalten. Diese Notwendigkeit besteht aber, soll dor Greifer ein 'Werkstück einem Spannfutter entnehmen, um es diesem auf Umschlag gewendet wieder zuzuführen. Dieser bekannte Greifer würde sich zwar vorerst der Position des Werkstückes im Spannfutter anpassen können, sein Greiferkopf würde jedoch beim öffnen des Spannfutters in seine Ausgangslage zurückkehren, womit die Werkstückposition, die zur Weiterbearbeitung wichtig ist, verloren geht.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Leichtgängigkeit der Anpassung des Greiferkopfes an die Spannlage des Werkstückes aufrechtzuerhalten und diese angepaßte Lage zu sichern wie auch die sichere Rückführung des Greiferkopfes in seine Nullage zu gewährleisten«·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Greiferkopf unter stets zentrischen Kugellagerbedingungen kraftschlüssig zu verlagern und auch zu halten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kugeln im Trägerrahmen ortsfest gelagert sind und die Führungsplatte sowohl drehwinklig als auch radial in jeder zweier entgegengesetzter Bewegungsrichtungen gegen eine Feder verstellbar ist, die in ihrer entspannten Lage an einem die Greiferkopfnennlage bildenden Anschlag anliegt, und wobei der Greiferkopf mit der Führungsplatte entweder starr oder axial beweglich verbunden ist und sowohl der Greiferkopf an der Führungsplatte als auch diese am Trägerrahmen mittels Klemmeinrichtungen feststellbar ist. Hierbei setzt sich jeder radial wirksame Nennlageanschlag aus Teilen einer Kreuzschieberkupplung zusammen, die aus der Führungsplatte, einem Kreuzschieber und einem Drehteller besteht, der zentrisch im Trägerrahmen gelagert ist, und wobei jede der Klauen der Kreuzschieberkupplung mit einer fluchtenden Aufnahme für eine Druckfeder versehen ist, die außen an der Aufnahme und innen an einer konzentrisch angeordneten Druckplatte anliegt, welche sich mit dem wandernden Kupplungsteil verlagert und deren innere Endlage durch die Anlage sowohl an der Klaue als auch dem die Nut tragenden Kupplungsteil bestimmt ist. Oeder drehwinklig wirksame Nennlageanschlag wird von einer radialen Klemmfahne sowie einem Gehäuse gebildet, wovon die

Klemmfahne am Drehteller und das Gehäuse am Trägerrahmen befestigt ist. Der Drehteller ist auf einem zentrisch am Trägerrahmen befestigten Klemmzylinder gelagert, der durch den Kreuzschieber sowie die Führungsplatte hindurchragt und eine starre sowie eine axial bewegliche Klemmplatte aufweist, zwischen denen eine Ringmembran angeordnet ist, die an der Führungsplatte befestigt ist. Der Greiferkopf ist an der Führungsplatte axial gegen Rückstellfedern bewegbar aufgenommen. Am Greiferkopf ist eine mindestens achsparallele Klemmfahne befestigt, die zwischen Klemmplatten eines radial wirksamen Klemmzylinders angeordnet ist, der an der Führungsplatte befestigt ist. Am Trägerrahmen sowie auf der Führungsplatte ist je ein Positionierkegel einandergegenüberliegend angeordnet, wovon der eine federbelastet und mit einem Signalgeber verbunden ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

eine Seitenansicht des Greifers, teilweise im Schnitt, die Kreuzschieberkupplung in Nullage, die Kupplung mit verlagertem Kreuzschieber, die Kupplung mit verlagerter Führungsplatte, um 90° versetzt gezeichnet

Schnitt I - I in Fig. 1, Schnitt II - II in Fig. 1, Fig. 7 einen Signalgeberanschluß.

Fig. l zeigt das Greiferende eines Industrieroboters, das mittels eines Adapterflanschss l an die sich anschließenden Baugruppen montiert wird. Am Adapterflansch 1 ist ein Trägerrahmen 2 befestigt, der Arme aufweist, in deren Enden jeweils zwei parallel zur Greiferachse sich gegenüberliegende Dreipunktlager 2.1 vorgesehen sind, von denen jedes eine Kugel 2.2 aufnimmt, so daß die sich gegenüberliegenden Kugeln eine Wälzführung für eine Führungsplatte 3 darstellen.

ZMSfS 7

Diese ist Teil einer Kreuzschieberkupplung, zu der auch ein Kreuzschieber 4 und ein Drehteller 5 gehören, welcher auf einem Klemmzylinder б gelagert ist, der zentrisch am Adapterflansch 1 befestigt ist. Als Teil einer Kreuzschieberkupplung ist der Drehteller 5 mit zwei sich radial gegenüberliegenden Klauen 5.1 versehen, die in Nuten 4.1 eintauchen, mit denen der Kreuzschieber 4 versehen ist. Dieser weist zwei weitere, sich radial gegenüberliegende Nuten 4.2 auf, die zu den Nuten 4,1 um 90° versetzt und in der anderen Planfläche angeordnet sind. In die Nuten 4.2 tauchen Klauen

3.1 ein, die an der Führungsplatte 3 befestigt sind« An deren greiferkopfseitigen Planfläche sind achsparallele Führungsbuchsen 3.5 vorgesehen, indenen je eine Druckfeder Зоб lagert, welche jeweils einen Führungsbolzen 7.1 beauflagt. Diese Führungsbolzen 7.1 sind an der rückseitigen Planfläche eines Greiferkopfes 7 befestigt. An dieser Planfläche ist auch eine achsparallele Klemmfahne 7.2 vorgesehen, welche zwischen Klemmplatten eines radial wirkenden Klemmzylinders '8 zu liegen kommt, der an der greiferkopfseitigen Planfläche der Führungsplatte 3 befestigt ist.

Die Kreuzschieberkupplung weist eine Besonderheit nach Fig. bis 4 auf, indem in jeder der Klauen 3.1; 5.1 ein sich radial nach außen erstreckender Bolzen 3.2; 5.2 befestigt ist. Auf jedem der Bolzen 3.2; 5.2 sitzt axial verschiebbar eine Druckplatte 3.3; 5.3, deren innere Anlagefläche in der zentrischen Nullage der Kreuzschieberkupplung sowohl an der jeweiligen Klaue 3.1; 5,1 als auch am Kreuzschieber 4 anliegt» Die Bolzen 3.2; 5.2 dienen als Aufnahme für eine Druckfeder 3.4; 5.4, von denen jede am Kopf des jeweiligen Bolzens 3.2;

5.2 wie auch an der betreffenden Druckplatte 3_O3; 5.3 anliegt. Fig. 5 zeigt den Klemmzylinder 6. Er ist mit einer starren Klemmplatte 6.1 sowie einer axial beweglichen Klemmplatte 6.2 versehen, die durch einen Kolben 6.3 gegen eine Rückstellfeder 6.4 bewegbar ist. Zwischen beiden Klemmplatten

6.1 und 6.2 liegt eine Ringmembran 3.7, die zentrisch in der Führungsplatte 3 befestigt ist.

Gemäß Fig. 6 ist der Drehteller 5 mit einer radialen Klemmfahne 5.5 versehen. An deren in die beiden Drehrichtungen weisenden Flächen liegt je ein durch Druckfedern 9.1 beaufschlagter Druckbolzen 9 an, von denen jeder in einem Gehäuse 9.2 aufgenommen ist, das am Trägerrahmen 2 befestigt sind.

An einer Stelle des Trägerrahmens 2 ist ein Zylinder 10 achsparallel befestigt, der einen gefederten Bolzen 10.1 aufnimmt, welcher zur Führungsplatte hin in einen Kegel 10.2 endet, dem ein zweiter Kegel 3.8 gegenüberliegt, welcher auf der Führungsplatte 3 befestigt ist. Der Bolzen 10.1 steht mit einem Signalgeber 11 in Verbindung.

Der erfindungsgeraäße Greifer wirkt wie folgt: Der Greifer schiebt seinen Greiferkopf 7 mit geöffneten Fingern über ein Werkstück, das einem Spannfutter zu entnehmen und zu wenden ist. Hierbei nimmt der Greifer eine durch die Steuerung vorgegebene Grobposition ein und die Greiferfinger sind mit entsprechendem Übermaß geöffnet, um das Werkstück einzufangen.

Schließen sich daraufhin die Greiferfinger, so wird sich einer vorzeitig anlegen und dieser zieht den Greiferkopf aus seiner zentrisc'nen Lage zum Trägerrahmen 2 und mittet ihn auf das Werkstück ein, sofern beider Achsen nicht fluchten. Die vorhandene Exzentrizität zwischen Werkstück- und Greiferkopfachse wird von der Kreuzschieborkupplung ausgeglichen, indem sich der Kreuzschieber 4 gegenüber dem Drehteller 5 in einer und die Führungsplatte 3 gegenüber den Kreuzschieber 4 in einer anderen, um 90° versetzten radialen Richtung verschieben kann. Dies erfolgt gegen den Druck der betreffenden Druckfeder 3.4; 5.4 Fig. 2 zeigt die Kreuzschieberkupplung in ihrer Nullage, die der zenrischen Lage der Führungsplatte 3 und damit des Greiferkopfes 7 im Trägerrahmen 2 gemäß Fig. 1 entspricht. Fig. 3 zeigt eine Verschiebung des Kreuzschiebers 4 nach außen, an welcher die gegenüberliegende

Druckfeder 5.4 wegen ihrer Anlage am Drehteller 5 nicht teilnimmt, so daß die Rückstellung des Kreuzschiebers 4 in die Ausgangslage frei von Gegenkräften erfolgt. Die gleichen Bedingungen liegen vor, wenn sich auch die Führungsplatte 3 im Kreuzschieber 4 in einer Richtung nach außen verlagert, was beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist. Während der Verlagerung nimmt der Trägerrahmen 2 das Gewicht des Greiferkopfes 7 durch die Wälzführung der Kugeln 2.2 leichtgängig auf. Stellen sich am Greiferkopf 7 Drehkräfte ein, so kann er sich diesen anpassen, indem der Drehteller 5 über die Klemmfahne 5.5 gegen eine der Druckfedern 9.1 ausschwenkt. Auch hier erfolgt die Rückstellung unbelastet vom Druck der Gegenfeder.

Da die exzentrische Achslage des Greiferkopfes 7 beim Entnehmen, Wenden und Wiedereinsetzen des Werkstückes beibehalten werden muß, wird der Greiferkopf 7 in der erzielten Lage fixiert, indem der Kolben 6.3 die Klemmplatte 6.2 gegen die Klemmplatte 6.1 drückt, wodurch die Ringmembran 3.7 und damit die Führungsplatte 3 mit dem Trägerrahmen 2 starr verbunden ist. Um den Greiferkopf 7 an der Führungsplatte 3 zu fixieren, gegen welche er sich u.U. axial in den Führungsbuchsen 3.5 bewegt hat, wird die Klemmfahne 7.2 in Klemmzylinder S festgestellt.

Nunmehr kann das Spannfutter das Werkstück freigeben und dieses vorn Greifer entnommen werden, der es wendet, un es dem Futter in der fixierten Achsposition wieder einzugeben. Hat das Futter das Werkstück wieder gefaßt, öffnen sich die Greiferfinger und der Greiferkopf 7 kommt vom Werkstück frei, d. h. daß die Kräfte nicht mehr wirksam sind, die zu seiner Verlagerung geführt haben.

Werden daraufhin die Klemmungen, ζ. Β. die Klemmplatte 6.1 gelöst, mittet die Kreuzschieberkupplung den Greiferkopf 7 wieder ein, indem sich die belasteten Druckfedern 3.4; 5.4 entspannen und über die betreffenden Druckplatten 3.3; 5.3 den Kreuzschieber 4 wie auch die Führungsplatte 3 zurückverlagern, bis die zentrische Ausgangsposition wieder erreicht ist, wo die Druckplatten 3.3; 5.3 sowohl an den Klauen 3.1; 5.1 als auch am Kreuzschieber 4 anliegen. Die Stellung der Führungsplatte 3 wird durch die Lage der beiden Kegel 3.8; 10.2 übereinander mittels Signalgeber 11 kontrolliert.

Claims

Patentanspruch

GreiferVfür Industrieroboter, an dessem Greiferende ein Trägerrahmen befestigt ist, in dem Kugeln gelagert sind, welche eine Führungsplatte radial schwimmend aufnehmen, die mit dem die Greiferfinger enthaltenden Greiferkopf verbunden ist, der mittels Federn in seine Nennlage rückstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kugeln (2.2) im Trägerrahmen (2) ortsfest gelagert sind und die Führungsplatte (3) sowohl drehwinklig als auch radial in jeder zweier entgegengesetzter Bewegungsrichtungen gegen die. >, Feder (3.4; 5.4; 9.1) verstellbar ist, die in ihrer entspannten Lage an einen die Greiferkopfnennlage bildenden Anschlag (5.1; 4 bzw. 3.1; 4 bzw. 5.5; 9.2) anliegt, und wobei der Greiferkopf (7) mit der Führungsplatte (3) entweder starr oder axial beweglich verbunden ist und sowohl der Greiferkopf (7) an der Führungsplatte (3) als auch diese am Trägerrahmen (2) mittels Klemmeinrichtungen (6; 8) feststellbar ist.

Greifer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß jeder radial wirksame Nennlageanschlag sich aus Teilen einer Kreuzschieberkupplung zusammensetzt, die aus der Führungsplatte (3), einem Kreuzschieber (4) und einem Drehteller (5) besteht, der zentrisch im Trägerrahmen (2) gelagert ist, und wobei jede der Klauen (3.1; 5.1) der Kreuzschieberkupplung mit einer fluchtenden Aufnahme (3.2; 5.2) für eine Druckfeder (3.4; 5.4) versehen ist, die außen an der Aufnahme (3.2; 5.2) und innen an einer konzentrisch angeordneten Druckplatte (3.3; 5.3) anliegt, welche sich mit dem wandernden Kupplungsteil (4; 3) verlagert und deren innere Endlage durch die Anlage sowohl an der Klaue (3.1; 5.1) als auch dem die Nut (4.1; 4.2) tragenden Kupplungsteil (4) bestimmt ist.

3. Greifer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder drehwinklig wirksame Nennlageanschlag von einer radialen Klemmfahne (5.5) sowie einem Gehäuse (9.2) gebildet wird, wovon die Klemmfahne (5.5) am Drehteller (5) und das Gehäuse (9.2) am

Trägerrahmen (2) befestigt ist.
4. Greifer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehteller (5) auf einem zentrisch am Trägerrahmen (2) befestigten Klemmzylinder (6) gelagert ist, der durch

den Kreuzschieber (4) sowie die Führungsplatte (3) hindurchragt und eine starre (6.1) sowie eine axial bewegliche Klemmplatte (6.2) aufweist, zwischen denen eine Ringmembran (3.7) angeordnet ist, die an der Führungsplatte (3) befestigt ist.
5. Greifer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferkopf (7) an der Führungsplatte (3) axial gegen Rückstellfedern (6.3) bewegbar aufgenommen ist,
6. Greifer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Greiferkopf (7) mindestens eine achsparallele Klemmfahne (7.2) befestigt ist, die zwischen Klemmplatten eines radial wirksamen Klemmzylinders (8) angeordnet ist, der an der Führungsplatte (3) befestigt ist.
7. Greifer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Trägerrahmen (2) sowie auf der Führungsplatte (3) je ein Positionierkegel (3,8; 10.2) angeordnet ist, wovon der eine federbelastet und der andere mit einem Signalgeber (11) verbunden ist.

Hierzu „Ζ Seiten Zeichnungen