DE10050428C1 - Verfahren und Vorrichtung zum definierten Ergreifen von Objekten mit einer Oberfläche von kreisförmigem Querschnitt - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum definierten Eingreifen von Objekten (2) mit einer nach innen oder außen gewandten Oberfläche (4) von kreisförmigem Querschnitt und mit einer ebenen Stirnfläche (3) wird eine gegenüber einer im Raum verfahrbaren Basis (6) frei verschwenkbare Kontaktplatte (5) zur Anlage an der Stirnfläche (3) des jeweiligen Objekts (2) gebracht, wird eine Mehrzahl von mindestens drei Greiferfüßen (8) parallel zu der Kontaktplatte (5) auseinander oder zusammen gefahren, um sich an die Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) anzulegen, werden die Verfahrwege der einzelnen Greiferfüße (8) durch ihre Anlage an der Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) begrenzt und werden die Verfahrwege der einzelnen Greiferfüße (8) bis zu ihrer Anlage an der Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) erfaßt, um die Relativlage des Objekts (2) zu der Kontaktplatte (5) zu ermitteln.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum definierten Ergreifen von Objekten mit einer nach innen oder außen gewandten Oberfläche von kreisförmigem Querschnitt und mit einer ebenen Stirnfläche. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vor­ richtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Bei den Objekten mit der nach innen oder außen gewandten Ober­ fläche von kreisförmigem Querschnitt und mit der ebenen Stirn­ fläche kann es sich um zylindrische, hohlzylindrische oder torusförmige Objekte handeln. Konkret können die Objekte Spulen­ körper oder andere Wickelkörper sein.

Derartige Objekte können in Stapeln angeordnet sein, wobei das jeweils oberste Objekt aufgrund der sich aufsummierenden Tole­ ranzen der Einzelobjekte in dem Stapel keine genau vorhersagbare Lage und Orientierung aufweist.

Wenn ein solches Objekt, das gegenüber mechanischen Bean­ spruchungen sehr empfindlich sein kann, ohne die Gefahr von Beschädigungen automatisch ergriffen werden soll, um es anschließend mit möglichst hoher Genauigkeit an einem Zielort abzulegen, müssen die unbekannte Lage und die unbekannte Orientierung des Objekts berücksichtigt werden.

Aus der DE 42 10 218 A1 ist ein Greifer für Handhabungsein­ richtungen zur kraft- und/oder formschlüssigen Aufnahme eines Gegenstands mittels Greiferfinger bekannt, der an unterschied­ liche zu ergreifende Objekte durch ein auswechselbares, von den Greiferfingern unabhängiges und räumlich getrenntes Formelement angepaßbar ist. Das Formelement ermöglicht eine Lagefixierung des zu ergreifenden Objekts gegenüber dem Greifer durch Form­ schluß. Das Formelement ist federnd gelagert und geführt, um eine Zerstörung des aufzunehmenden Gegenstands zu verhindern. In der DE 42 10 218 A1 wird auch die Möglichkeit einer selbstän­ digen bzw. programmierbaren Formanpassung und Formänderung des Formelements durch Konzeption von Freiformelementen ange­ sprochen. Selbst bei einer selbstätigen Formanpassung besteht aber weiterhin die Notwendigkeit, die Lage und die Orientierung des zu ergreifenden Objekts im Vorhinein genau zu kennen, um es mit dem bekannten Greifer zuverlässig und präzise ergreifen bzw. wieder ablegen zu können.

Aus der US 4 815 781 ist ein Industrierobotergreifer für die Handhabung von plattenförmigem Material bekannt. Dieser Greifer weist einen horizontal verschieblich gelagerten Rahmen auf, der sich aufgrund seiner Verschieblichkeit mittels angeschrägter Führungsflächen gegenüber einem Plattenstapel ausrichten kann, auch wenn dieser mit einem Positionsfehler von oben angefahren wird. Zum Aufnehmen bzw. Freigeben einer Platte oder eines Teilstapels von Objekten des plattenförmigen Materials sind an dem Greifer um horizontale Achsen verschwenkbare Greiferplatten vorgesehen, die sich durch die Schwenkbewegung in ihrem unteren Bereich auf den Stapel zu bzw. von diesem weg bewegen und das plattenförmige Material dort mit auf dessen Form abgestimmten Formsprüngen erfassen. Bei dem bekannten Industrierobotergreifer wird die tatsächliche Position des angefallenen Stapels nicht erfasst. Er ist zudem nur für plattenförmiges Material mit definierter horizontaler Ausrichtung verwendbar, also nicht für Objekte mit möglicherweise unterschiedlicher räumlicher Orientierung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, mit denen Objekte mit einer nach innen oder außen gewandten Ober­ fläche von kreisförmigem Querschnitt und mit einer ebenen Stirnfläche auch ohne genaue Kenntnis Ihrer Lage und Orientie­ rung definiert ergriffen werden können, um sie dann mit hoher Präzision an einem Zielort ablegen zu können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Bei der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 8 bis 12 beschrieben.

Mit der verschwenkbaren Kontaktplatte, die zur Anlage an der Stirnfläche des jeweiligen Objekts gebracht wird, wird bei der Erfindung die räumliche Orientierung des Objekts, d. h. seine Winkellage, erfaßt. Auf diese Weise werden die mindestens drei Greiferfüße bzw. wird die Ebene, in der die drei Greiferfüße parallel zu der Kontaktplatte verfahrbar sind, in geeigneter Weise gegenüber dem jeweiligen Objekt ausgerichtet. Anschließend werden die Greiferfüße an die Oberfläche des jeweiligen Objekts herangefahren, wobei sie hierzu relativ zueinander auseinander gefahren werden, wenn die jeweilige Oberfläche des Objekts eine Innenoberfläche ist, bzw. zusammengefahren werden, wenn die jeweilige Oberfläche des Objekts eine Außenoberfläche ist. Eine Verschiebung des Objekts relativ zu der Kontaktplatte erfolgt nicht, weil jeder der Greiferfüße nur bis in die Anlage an der Oberfläche des jeweiligen Objekts verfahren wird. D. h., das Objekt wird in beliebiger Lage längs der Kontaktplatte von den Greiferfüßen ergriffen. Gleichzeitig wird durch Erfassen der Verfahrwege der einzelnen Greiferfüße bis zu ihrer Anlage an der Oberfläche des jeweiligen Objekts die Information gewonnen, die erforderlich ist, um die Relativlage des Objekts zu der Kontakt­ platte zu bestimmen. Diese Information kann später beim präzisen Ablegen des Objekts an einen Zielort genutzt werden.

Um eine Belastung des Objekts durch die an seiner Stirnfläche zur Anlage kommende Kontaktplatte möglichst gering zu halten, damit direkte Beschädigungen des Objekts oder ein Umwerfen eines Stapels von Objekten vermieden werden, kann die Masse der Kontaktplatte bei ihrer Anlage an der Stirnfläche des jeweiligen Objekts teilweise kompensiert werden. Dies kann durch einen gegen die Masse der Kontaktplatte wirkenden Gegendruck in Hydraulikzylindern bewirkt werden, über die die Kontaktplatte an der Basis gelagert ist, wobei der Gegendruck in allen Hydraulik­ zylindern immer gleich sein sollte, um die Freiheit der Ver­ schwenkung der Kontaktplatte nicht zu behindern.

Nachdem das von den Greiferfüßen erfaßte Objekt angehoben wurde, kann die Kontaktplatte gegenüber der Basis definiert ausge­ richtet werden, indem sie beispielsweise in eine horizontale Ausrichtung verschwenkt wird. Damit weist auch das Objekt eine definierte Ausrichtung zur Horizontalen auf. Bei der Erfindung ist es nicht erforderlich, daß die ursprüngliche Orientierung des Objekts bestimmt wird. Vielmehr wird jede beliebige Abweichung dieser Orientierung durch die definierte Ausrichtung der Kontaktplatte gegenüber der Basis beseitigt.

Die Relativlage des Objekts zu der Kontaktplatte kann dadurch berücksichtigt werden, daß das Objekt zum Erreichen seines Zielorts entsprechend weiter bzw. weniger weit verfahren wird. An seinem Zielort kann es dann durch Zusammen- bzw. Auseinander­ fahren der Greiferfüße freigegeben werden.

Zur Anpassung an unterschiedliche zu ergreifende Objekte können die Greiferfüße anfänglich weiter auseinander bzw. näher zusammen gefahren werden oder es kann ihre Verfahrrichtung zum Anlegen an die Oberfläche des Objekts von einem Auseinander­ fahren auf ein Zusammenfahren umgeschaltet werden oder umge­ kehrt. Darüberhinaus kann der Abstand der Greiferfüße senkrecht zu der Kontaktplatte auf den Abstand der Oberfläche des jewei­ ligen Objekts von dessen Stirnfläche eingestellt werden.

Eine Möglichkeit, die Greiferfüße getrennt voneinander jeweils bis zur Anlage an der Oberfläche des Objekts zu verfahren, besteht darin, die Greiferfüße jeweils bis zum Aufbringen einer vorgegebenen Anlagekraft gegen die Oberfläche zu verfahren. Das Erreichen dieser Anlagekraft kann durch einen Kontaktschalter festgestellt werden. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Greiferfüße pneumatisch unter Aufbringen eines bestimmten Luftdrucks zu verfahren, wobei die Greiferfüße selbstätig anhalten, sobald die Anlagekraft an der Oberfläche des jewei­ ligen Objekts dem Luftdruck entspricht.

Zum besonders festen und sicheren Greifen von Objekten können die Greiferfüße, nachdem sie sich alle an die Oberfläche des jeweiligen Objekts angelegt haben, zum Aufbringen einer erhöhten Spannkraft jeweils noch weiter gegen die Oberfläche des jeweili­ gen Objekts verfahren werden. Die erhöhte Spannkraft bei dieser Verfahrensvariante führt nicht dazu, daß das Objekt relativ zu der Kontaktplatte verschoben wird, da es bereits durch die anliegenden Greiferfüße fixiert ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung muß die Anschlußeinrich­ tung für die Kontaktplatte an der Basis in einer Funktionsstel­ lung eine freie Verschwenkbarkeit der Kontaktplatte gegenüber der Basis ermöglichen. Gleichzeitig soll ein defininiertes Aus­ richten der Kontaktplatte gegenüber der Basis möglich sein. Erreichbar ist dies beispielsweise, wenn die Anschlußeinrichtung mindestens drei parallel zueinander angeordnete Reihenschal­ tungen von jeweils einem doppelt wirkenden pneumatischen Betätigungszylinder und einer flexiblen Kupplung aufweist. In der einen Wirkrichtung der Betätigungszylinder kann der notwen­ dige Gegendruck für die teilweise Kompensation der Masse der Kontaktplatte aufgebaut werden, dabei sind pneumatische Betätigungszylinder für die gewünschte Gleichverteilung eines kontrollierten Gegendrucks über die besonders bevorzugt. Durch Beaufschlagung der Betätigungszylinder bis zum Erreichen ihrer maximalen Ausdehnung in der andere Wirkrichtung wird die Kontaktplatte definiert gegenüber der Basis ausgerichtet.

Zum Einstellen des Abstands der Greiferfüße senkrecht zu der Kontaktplatte kann eine Parallelanordnung mehrerer getrieblich miteinander verbundener Gewindespindeln vorgesehen sein, die den Abstand der Kontaktplatte zu der Basis oder auch einer weiteren Zwischenplatte verstellbar machen, an der die Greiferfüße verfahrbar gelagert sind.

Zum Verfahren jedes der Greiferfüße kann ein separater pneuma­ tischer Betätigungszylinder vorgesehen sein, wobei für die Betätigungszylinder eine Druckregelung vorgesehen ist. Dabei kann es sich um eine einzige Druckregelung für alle Betäti­ gungszylinder gemeinsam handeln.

Bei geringem seitlichem Platz ist eine Ausführungsform der neuen Vorrichtung vorteilhaft, bei der die Greiferfüße an längs verschieblich gelagerten Zahnstangen vorgesehen sind, wobei die Betätigungszylinder in einer Querrichtung zu den Zahnstangen angeordnet sind, wobei die Kolben der Betätigungszylinder jeweils mit einer weiteren Zahnstange verbunden sind und wobei in die Zahnstange eines Greiferfußes und die Zahnstange des zugehörigen Betätigungszylinders jeweils ein Zahnrad eines die Bewegung des Betätigungszylinders übersetzenden, drehbar gelagerten Doppelzahnrads eingreift. Mit dem Doppelzahnrad aus zwei drehfest miteinander verbundenen einzelnen Zahnrädern unterschiedlichen Durchmessers werden die beiden Zahnstangen des Betätigungszylinders einerseits und des zugehörigen Greiferfußes andererseits auf einfachste Weise so getrieblich miteinander gekoppelt, daß die lineare Bewegung des Betätigungszylinders übersetzt wird. Mit anderen Worten legt der Greiferfuß größere Strecken zurück als der Kolben des Betätigungszylinders. Dies ist insbesondere dann interessant, wenn die Greiferfüße zum sicheren Erfassen von Objekten, deren tatsächliche Lage von einer anzunehmenden Mittellage sehr stark abweisen kann, weit ausgefahren werden müssen. Zudem eignet sich die neue Vorrich­ tung bei sehr großen von den Greiferfüßen zurücklegbaren Verfahrwegen ohne Umrüstung für sehr unterschiedliche Größen der zu greifenden Objekte. Durch die nur getriebliche Kopplung der Greiferfüße mit den Kolben der Betätigungszylinder ist es darüber hinaus möglich, die Betätigungszylinder quer zu der linearen Bewegungsrichtung der Greiferfüße auszurichten. Insbe­ sondere der lineare Platzbedarf kann so erheblich reduziert werden. Die Betätigungszylinder können in einer solchen Orien­ tierung zu den Zahnstanden der Greiferfüße angeordnet werden, in der innerhalb der Gesamtvorrichtung noch die größten Freiräume vorhanden sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaubild zu der neuen Vorrichtung beim Ergreifen des obersten Objekts von einem Stapel in einer Seitenansicht,

Fig. 2 die Anlage der Greiferfüße an das Objekt bei seinem Ergreifen mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die Anlage der Greiferfüße an das Objekt bei einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Einzelteileübersicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer ersten Funktionsstellung,

Fig. 5 die Einzelteilübersicht gemäß Fig. 4 in einer zweiten Funktionsstellung,

Fig. 6 eine Kontaktplatte der Vorrichtung in einer separaten Darstellung,

Fig. 7 ein erster, obere Teil einer Anschlußeinrichtung für die Kontaktplatte,

Fig. 8 ein zweiter, unterer Teil der Anschlußeinrichtung für die Kontaktplatte in einer ersten Funktionsstellung,

Fig. 9 der untere Teil der Anschlußeinrichtung gemäß Fig. 8 in einer zweiten Funktionsstellung,

Fig. 10 die Antriebseinheit für den in den Fig. 8 und 9 dargestellten unteren Teil der Anschlußeinrichtung für die Kontaktplatte,

Fig. 11 einen Antrieb für einen Greiferfuß der Vorrichtung,

Fig. 12 ein Getriebe des Antriebs gemäß Fig. 11 im Quer­ schnitt und

Fig. 13 den über das Getriebe gemäß Fig. 12 angetriebenen Greiferfuß.

Fig. 1 zeigt, wie eine Vorrichtung 1 das oberste Objekt 2 von einem Stapel von Objekten 2 ergreift. Bei den Objekten 2 kann es sich um solche handeln, deren Stirnflächen 3 nicht vollständig parallel zueinander ausgerichtet sind, so daß das oberste Objekt 2 eine aufgrund der aufsummierten Toleranzen undefinierte Winkellage zur Aufstandfläche 30 des Stapels der Objekte 2 aufweist. Um diese Winkellage zu erfassen, weist die Vorrichtung 1 eine Kontaktplatte 5 auf, die sich an die obere Stirnfläche 3 des obersten Objekts 2 des Stapels anlegt. Dabei ist die Kontaktplatte 5 gegenüber einer Basis 6 frei verschwenkbar, was durch eine geeignete Ausbildung einer Anschlußeinrichtung 7 für die Kontaktplatte 5 an der Basis 6 gewährleistet wird. Die Kontaktplatte 5 richtet die Vorrichtung 1 so gegenüber dem Objekt 2 aus, daß Greiferfüße 8 der Vorrichtung 1 in einer parallelen Ebene zu der Stirnfläche 3 an eine Oberfläche 4 des Objekts 2 herangefahren werden, um das Objekt 2 zu ergreifen. Auf diese Weise wird nicht nur ein sicheres Greifen des Objekts 2 gewährleistet. Durch Erfassen der Verfahrwege der einzelnen Greiferfüße durch hier nicht dargestellte Meßeinrichtungen kann auch die Relativlage des Objekts 2 gegenüber der Kontaktplatte 5 und damit der Vorrichtung 1 erfaßt werden. Unter Kenntnis dieser Relativlage kann das Objekt 2 gegenüber der Basis 6 in eine definierte Lage gebracht werden, indem die Kontaktplatte 5 gegenüber der Basis 6 definiert ausgerichtet wird. Dies ist ohne weiteres möglich, nachdem das Objekt 2 mit der verfahrbaren Basis 6 in Richtung des Doppelpfeils gemäß Fig. 1 angehoben wurde. Mit dem Ausrichten der Kontaktplatte 5 gegenüber der Basis 6 werden die Schwenkbewegungen der Kontaktplatte 5 beim Anlegen an die Stirnfläche 3 des Objekts 2 rückgängig gemacht. Anschließend kann das Objekt 2 in Richtung der horizontalen Pfeile gemäß Fig. 1 und auch in der horizpntalen Richtung senkrecht dazu an einen definierten Ort verfahren werden. Wenn dabei die Relativlage des Objekts 2 zu der Kontaktplatte 5 und damit zu der Basis 6 berücksichtigt wird, werden alle ursprüng­ lich vorhandenen Unsicherheiten bezüglich der genauen Lage des Objekts 2 beseitigt.

Fig. 2 skizziert das Anlegen von drei gleich beabstandeten Greiferfüßen 8 an die äußere Oberfläche 4 des Objekts 2 gemäß Fig. 1. Die Oberfläche 4 ist von kreisförmigem Querschnitt. Die Lage des Objekts 2 in der Zeichenebene der Fig. 2 kann daher durch die Verfahrwege der einzelnen Greiferfüße 8 vollständig erfaßt werden.

Dasselbe gilt in dem Fall von Fig. 3, bei dem die kreisrunde Kontaktfläche 4, an die sich die Greiferfüße 8 anlegen, eine innere Oberfläche des Objekts 2 ist. Außer einer umgekehrten Verfahrrichtung der Greiferfüße 8 beim Anlegen an die Oberfläche 4 ergeben sich daher keine prinzipiellen. Unterschiede gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten Fall.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Einzelteile der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 in zwei unterschiedlichen Funktionsstellungen. Gemäß Fig. 4 sind die Greiferfüße 8 ausgefahren. Gemäß Fig. 5 sind die Greiferfüße 8 eingefahren. Die weitere Erläuterung der Einzelteile aus den Fig. 4 und 5 erfolgt unter Verweis auf die weiteren Figuren, in denen diese Einzelteile separat darge­ stellt sind. Außer im Fall von Fig. 6, entspricht die Blick­ richtung der Einzelteilzeichnungen nicht derjenigen der Fig. 4 und 5, sondern verläuft senkrecht dazu. So ist die Zeichen­ ebene der Fig. 4 und 5 eine Horizontale, während die Zeichenebenen der Fig. 7 folgende vertikal verlaufen. Zudem sind in den Fig. 4 und 5 Einzelteile zusammen dargestellt, die sich tatsächlich in unterschiedlichen horizontalen Ebenen befinden.

In der untersten Ebene liegt die in Fig. 6 separat dargestellte Kontaktplatte 5. Auffällig ist, daß die Kontaktplatte 5 nicht kreisrund ist, sondern sich von einem Zentralbereich fingerartig nach außen erstreckt. Dies ist für die Anlage an einer Stirn­ fläche 3, um deren räumliche Orientierung zu erfassen, völlig ausreichend. Andererseits erlaubt die fingerförmige Ausbildung der Kontaktplatte 5, daß die Greifer 8 auch in den Außenumfang der Kontaktplatte 5 hinein zusammengefahren werden können.

Die Kontaktplatte 5 ist über die Anschlußeinrichtung 7 an der Basis 6 gemäß Fig. 1 gelagert. Die Anschlußeinrichtung ist in vertikaler Richtung zweigeteilt, wobei die jeweiligen Teile in den Fig. 7 bzw. 8 und 9 dargestellt sind. Der oberste Bereich der Anschlußeinrichtung 7 wird von einer Anschlußplatte 24 gebildet, die starr an die Basis 6 gemäß Fig. 6 angesetzt wird. An die Anschlußplatte 24 schließen sich Reihenschaltungen von Betätigungszylindern 11 und flexiblen Kupplungen 12 an. An den flexiblen Kupplungen 12 ist eine Aufbauplatte 25 gelagert. Durch die Reihenschaltungen der Betätigungszylinder 11 und der flexiblen Kupplungen 12, von denen hier drei in rotationssymme­ trischer Anordnung um die vertikale Hauptachse der Vorrichtung 1 vorgesehen sind, ist die Aufbauplatte gegenüber der Anschluß­ platte verschwenkbar, wenn die Betätigungszylinder 11 drucklos geschaltet sind oder wenn diese vorzugsweise mit einem begrenz­ ten pneumatischen Gegendruck auf Kontraktion beaufschlagt werden, um die Masse der Aufbauplatte und der daran gelagerten Bauteile der Vorrichtung 1 zumindest teilweise zu kompensieren. Zum Aufbringen dieses Gegendrucks ist eine Druckregelung 13 für alle Betätigungszylinder 11 vorgesehen, die in den Fig. 4 und 5 nicht wiedergegeben ist. An der Aufbauplatte 25 ist die Kontaktplatte 5 über Gewindespindeln 14 gelagert. Die genaue Anordnung ist den Fig. 8 und 9 entnehmbar. Es sind wieder drei Gewindespindeln 14 in symmetrischer Anordnung um die Hauptachse der Vorrichtung 1 vorgesehen. Die Gewindespindeln 14 sind über einen Motor 29 mit daran angeschlossenem Getriebe 28, die in Fig. 10 separat dargestellt sind, wobei die Relativ­ stellung der Kontaktplatte 5 zur Aufbauplatte 25 derjenigen gemäß Fig. 8 entspricht, ein- und ausfahrbar. Der Drehmoment­ übertrag zwischen dem Getriebe 28 und den einzelnen Gewinde­ spindeln 14 erfolgt über Synchronscheiben 26 und Zahnriemen 27. Durch das unterschiedlich weite Ausfahren der Spindeln 14 wird die Kontaktplatte 5 relativ zu den Greiferfüßen 8 in vertikaler Richtung positioniert. Hiermit wird unterschiedlichen hohen Objekten 2 Rechnung getragen. Für sehr hohe Objekte 2 werden die Spindeln 14 eingefahren. Für niedrige Objekte 2 werden die Spindeln 14 ausgefahren, so daß die Kontaktplatte 5 näher an die Greiferfüße 8 heranrückt. Die Fig. 8 und 9 unterscheiden sich weiterhin dadurch, daß sich auch die Anschlußplatte 24 gegenüber der Aufbauplatte 25 auf unterschiedlicher Höhe befindet. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei Fig. 8 die Betätigungs­ zylinder 11 gemäß Fig. 7 eingefahren sind, während sie bei Fig. 9 ausgefahren sind. Eine definierte Relativlage der Aufbauplatte 25 zur Anschlußplatte 24 ist sowohl dann gegeben, wenn die Betätigungszylinder 11 vollständig eingefahren sind, als auch, wenn diese vollständig ausgefahren sind. Letztlich ist gemäß Fig. 8 die Lagerung für eine andere Spindel 14 darge­ stellt als gemäß Fig. 9. Bei Fig. 8 ist zusätzlich eine Synchronscheibe 26 für den von dem Getriebe 28 ankommenden Zahnriemen 27 zu sehen, während gemäß Fig. 9 nur die Synchron­ scheibe 26 für den das Drehmoment zwischen allen Gewindespindeln 14 vermittelnden Zahnriemen 27 vorhanden ist.

Für das Ein- und Ausfahren der Greiferfüße 8 sind Betätigungs­ zylinder 15 vorgesehen, die wie die Betätigungszylinder 11 doppeltwirkend sind und über eine Druckregelung 16 angesteuert werden. Die Druckregelung 16 ist nur in Fig. 11 angedeutet und in den Fig. 4 und 5 nicht dargestellt. Kolbenstangen 18 der Betätigungszylinder 15 sind mit Zahnstangen 19 starr verlängert, die in Getriebe 31 einlaufen. Ein solches Getriebe 31 ist in Fig. 12 im Querschnitt dargestellt. In dem Getriebe 31 treibt die Zahnstange 18 ein kleines Zahnrad 20 an, das mit einem großen Zahnrad 21 starr zu einem Doppelzahnrad 20, 21 gekoppelt ist. Das große Zahnrad 21 überträgt seine Drehbewegung auf eine weitere Zahnstange 17, die unter einem Winkel 22 zu der Zahn­ stange 19 angeordnet ist. Das Getriebe 31 eröffnet damit große Freiheiten bei der Anordnung der Hydraulikzylinder 15 relativ zu den Greiferfüßen 8, die an den Zahnstangen 17 gelagert sind. Darüber hinaus macht die Übersetzung der Getriebe 31 eine kompakte Bauart der Betätigungszylinder 15 in Bezug auf den maximalen Hub der Kolbenstangen 18 möglich. Gleichzeitig greifen Drehwinkelimpulsgeber 23 die Drehbewegung des Doppelzahnrads 20, 21 ab, so daß der Verfahrweg jedes Greiferfußes 8 genau über­ wacht wird. Die Drehwinkelimpulsgeber 23 bilden zusammen eine Meßeinrichtung 9 für die Verfahrwege der einzelnen Greiferfüße 8, die in einer Auswerteeinheit 10, welche nur in Fig. 12 angedeutet ist, bezüglich der Relativlage des jeweiligen Objekts 2 zu der Kontaktplatte 5 ausgewertet werden.

Im Einsatz wird die Kontaktplatte 5 an die Stirnfläche 3 des jeweiligen Objekts 2 herangefahren, wobei die Gewindespindeln 14 in Abstimmung auf die Höhe des jeweiligen Objekts 2 so ausge­ fahren sind, daß die Greiferfüße 8 in einer parallelen Ebene mit geeignetem Abstand zur Kontaktplatte 5 verfahren werden. Bei der Anlage der Kontaktplatte 5 an die Stirnfläche 3 wird die Masse, die mit der Kontaktplatte 5 verschwenkt wird, wobei es sich fast um die gesamte Masse der Vorrichtung 1 gemäß den Fig. 4 bis 13 handelt, durch Aufbau eines Gegendrucks in den Betätigungs­ zylindern 11 größtenteils kompensiert, so daß die Anlagekraft der Kontaktplatte 5 an der Stirnfläche 3 klein bleibt, aber ausreichend für das Abgreifen der genauen Orientierung der Stirnfläche 3 ist. Dann werden durch Druckbeaufschlagung der Betätigungszylinder 15 die Greiferfüße 5 an die Oberfläche 4 des Objekts 2 herangefahren, bis eine gewünschte Anlagekraft erreicht ist. Der dabei von den einzelnen Greiferfüßen 8 zurückgelegte Weg wird durch die Drehwinkelimpulsgeber 23 registriert und an die Auswerteeinrichtung 10 übermittelt. Hieraus wird die Relativlage des Objekts 2 zu der Kontaktplatte 5 ermittelt, so daß das Objekt 2 eine definierte Relativlage zu der Basis 6 aufweist, sobald die Kontaktplatte 5 nach dem Anheben des Objekts 2 mit Hilfe der Betätigungszylinder 11 definiert zu der Anschlußplatte 24 ausgerichtet wurde. Anschließend kann dann durch Verfahren der Basis 6 das Objekt 2 präzise an einen anderen Ort verbracht werden, wobei bei der Festlegung des Verfahrweges der Basis 6 ein etwaiger horizon­ taler Versatz des Objekts 2 zu der Kontaktplatte 5 kompensiert wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Vorrichtung

2

Objekt

3

Stirnfläche

4

Oberfläche

5

Kontaktplatte

6

Basis

7

Anschlußeinrichtung

8

Greißerfuß

9

Meßeinrichtung

10

Auswerteinrichtung

11

Betätigungszylinder

12

Kupplung

13

Druckregelung

14

Gewindespindel

15

Betätigungszylinder

16

Druckregelung

17

Zahnstange

18

Kolbenstangen

19

Zahnstange

20

Zahnrad

21

Zahnrad

22

Winkel

23

Drehwinkelimpulsgeber

24

Anschlußplatte

25

Aufbauplatte

26

Synchronscheibe

27

Zahnriemen

28

Getriebe

29

Motor

30

Aufstandfläche

31

Getriebe

Claims (12)

1. Verfahren zum definierten Ergreifen von Objekten (1) mit einer nach innen oder außen gewandten Oberfläche (4) von kreisförmigem Querschnitt und mit einer ebenen Stirnfläche (3),
wobei eine gegenüber einer im Raum verfahrbaren Basis (6) frei verschwenkbare Kontaktplatte (5) zur Anlage an der Stirnfläche (3) des jeweiligen Objekts (2) gebracht wird,
wobei eine Mehrzahl von mindestens drei Greiferfüßen (8) parallel zu der Kontaktplatte (5) auseinander oder zusammen gefahren wird, um sich an die Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) anzulegen,
wobei die Verfahrwege der einzelne Greiferfüße (8) durch ihre Anlage an der Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) begrenzt werden,
wobei die Verfahrwege der einzelne Greiferfüße (8) bis zu ihrer Anlage an der Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) erfaßt werden, um die Relativlage des Objekts (2) zu der Kontaktplatte (5) zu ermitteln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Kontaktplatte (5) bei ihrer Anlage an der Stirnfläche (3) des jeweiligen Objekts (2) teilweise kompensiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Greiferfüßen (8) erfaßte Objekt (2) angehoben wird und daß dann die Kontaktplatte (5) gegenüber der Basis (6) definiert ausgerichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (2) unter Berücksichtigung seiner Relativlage zu der Kontaktplatte (5) an einen Zielort verfahren und dann durch Zusammen- bzw. Auseinanderfahren der Greiferfüße (8) freigegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor dem Auseinander- bzw. Zusammenfahren der Greiferfüße (8) zur Anlage an der Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) der Abstand der Greiferfüße (8) senkrecht zu der Kontaktplatte (5) auf den Abstand der Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) von dessen Stirnfläche (3) eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Greiferfüße (8) jeweils bis zum Aufbringen einer vorgegebenen Anlagekraft gegen die Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) verfahren werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum definierten Erfassen von Objekten (2) mit einer nach innen oder außen gewandten Oberfläche (4) von kreisförmigem Querschnitt und mit einer ebenen Stirnfläche (3), nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei eine Kontaktplatte (5) für die Anlage an der Stirnfläche (3) des jeweiligen Objekts (2) über eine Anschluß­ einrichtung (7) an einer im Raum verfahrbaren Basis (6) gelagert ist, die in einer Funktionsstellung eine freie Verschwenkung der Kontaktplatte (5) gegenüber der Basis (6) erlaubt,
wobei eine Mehrzahl von mindestens drei Greiferfüßen (8) parallel zu der Kontaktplatte (5) auseinander und zusammen fahrbar gelagert ist, um sich an die Oberfläche (4) des jewei­ ligen Objekts (2) anzulegen und um diese wieder freizugeben,
wobei Mittel vorgesehen sind, um die Verfahrwege der einzelne Greiferfüße (8) durch ihre Anlage an der Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) zu begrenzen,
wobei eine Meßeinrichtung vorgesehen ist, die die Verfahr­ wege der einzelne Greiferfüße (8) bis zu ihrer Anlage an der Oberfläche (4) des jeweiligen Objekts (2) erfaßt, und
wobei eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die aus den von der Meßeinrichtung gemessenen Verfahrwegen bis zur Anlage der Greiferfüße (8) an dem jeweiligen Objekt (2) die Relativlage des Objekts (2) zu der Kontaktplatte (5) ermittelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeinrichtung (7) mindestens drei parallel zueinander angeordnete Reihenschaltungen von jeweils einem doppelt wirkenden pneumatischen Betätigungzylinder (11) und einer flexiblen Kupplung (12) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung beim Verfahren der Basis (6) zum Verfahren des Objekts (2) an einen Zielort dessen Relativlage zu der Kontaktplatte (5) berücksichtigt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand der Greiferfüße (8) senkrecht zu der Kontaktplatte (5) durch Einstellen des Abstands der Kontakt­ platte (5) zu der Basis (6) über parallel zueinander angeordnete und getrieblich miteinander verbundene Gewindespindeln (14) einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Verfahren jedes Greiferfußes (8) ein separater doppelt wirkender pneumatischer Betätigungszylinder (15) vorgesehen ist, wobei für die Betätigungszylinder (15) eine Druckregelung (16) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferfüße (8) an längsverschieblich gelagerten Zahnstangen (17) vorgesehen sind, wobei die Betätigungszylinder (15) in einer Querrichtung zu den Zahnstangen (17) angeordnet sind, wobei die Kolben der Betätigungszylinder (15) jeweils mit einer weiteren Zahnstange (19) verbunden sind und wobei in die Zahnstange (17) eines Greiferfußes (8) und die Zahnstange (19) des zugehörigen Betätigungszylinders (15) jeweils ein Zahnrad (20, 21) eines die Bewegung des Betätigungszylinders (15) übersetzenden, drehbar gelagerten Doppelzahnrads eingreift.