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Greiferköpfe zum
Anbringen an Manipulatorarmen von Greifern sind bekannt. Zur Erläuterung sei
hier auf die
1a verwiesen, welche eine Prinzipskizze
eines derartigen Greifers erläutert.
Die
1a zeigt einen einem Arbeitstisch
100 einer
nicht näher
ausgeführten
Bearbeitungsstation zugeordneten Manipulator
102, durch
den ein zu bearbeitender Gegenstand
103 vom Arbeitstisch
100 abgehoben und
zum Arbeitstisch einer benachbarten Bearbeitungsstation transportiert
werden kann. Hierzu führt der
Manipulatorarm
104 des Manipulators
102 geeignete
Hub- und Schwenkbewegungen durch. Der Manipulatorarm
104 ist
mittels eines Hub- und Schwenkaggregats
105 antreibbar
und ist an seinem antriebsfernen Ende mit einem Greiferkopf
106 versehen,
der zur Aufnahme des Gegenstands
103 geeignet ist. Ein
geeignetes Hub- und Schwenkaggregat ist beispielsweise der
DE 10 2004 055 610
A1 zu entnehmen. In dem Manipulatorarm
104 ist
ein mit einer nicht dargestellten Schub- und Zugstange verbundener
Axialmotor
136 angeordnet, der eine hin- und hergehende
Bewegung der Schub- und Zugstange erzeugen kann, welche über ein
nicht näher
gezeigtes Getriebe auf in Radialrichtung linear hin- und herbewegliche
Spannstücke
109 übertragbar
ist, die wiederum auf diese Weise mit dem Rand einer Aufnahmeausnehmung
in dem zu bearbeitenden Gegenstand
103 in und außer Eingriff
bringbar sind.
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Derartige
Greifer haben sich in der Fertigung von CDs oder DVDs bewährt. Es
zeichnet sich allerdings ab, dass Greifer der genannten Gattung
für komplexere
Handhabungsaufgaben nicht ausreichen. Dadurch wird ein an sich denkbarer
Einsatz in breiten Technologiefeldern vereitelt, obwohl gegenüber konkurrierenden
Technologien, wie beispielsweise Roboterarmen oder dergleichen,
hohe Kostenvorteile bestehen.
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Ferner
sind schon Greiferköpfe
vorgeschlagen worden, die zum gleichzeitigen Drehen und Ergreifen
eines Werkstücks
eingerichtet sind.
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Die
DD 234 146 A3 zeigt
einen Greifer, bei dem eine über
einen Schubzylinder translatorisch angetriebene Gewindespindel eine
mit in das Gewinde eingreifenden Nocken versehene Innenhülse rotatorisch
antreibt, an der der Greiferkopf befestigt ist. Im Greiferkopf ist
wiederum ein Antriebszylinder untergebracht, mit dem über einen
Kipphebelmechanismus die Greifbewegung der Greiffinger ausgeführt wird.
Die Antriebsstränge
für die
Drehbewegung des Greiferkopfs und zum Durchführen der Greifbewegung arbeiten
dabei rückkopplungsfrei
zueinander. Im Falle einer Drehbewegung wird einfach der gesamte
Greifantriebsstrang mitsamt Greifzylinder mitgedreht. Dies führt jedoch
nicht nur zu einem voluminösen
und damit unpraktikablen Aufbau des Greiferkopfes, sondern auch
zu einem eingeschränkten Drehbereich.
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Ferner
zeigt auch die
US 5
639 136 A einen Greifer, mit einem Drehantriebsstrang und
einem Greifantriebsstrang. Dabei ist eine mit einem Ritzel versehene
Kolbenstange über
eine Kolben-Zylindereinheit translatorisch antreibbar, wobei über zwei Zapfen
die Greifbewegung der Kipphebelfinger ausgeführt werden kann. Die Kolbenstange
trägt ein
Ritzel, welches über
eine quergestellte Zahnstange und beiderseits der Zahnstange angeordnete
Kolben-Zylindereinheiten angetrieben wird.
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Rückkopplungen
in den jeweils anderen Antriebsstrang können hierbei nicht ausgeschlossen werden.
Auch dieser Greiferkopf hat einen relativ voluminösen Aufbau
und einen eingeschränkten
Drehbereich.
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Die
weitere Schrift
US 4 042 122 zeigt schließlich einen
Greifer mit einem teleskopierbaren Schwenkarm.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Greifer und einen Greiferkopf
dafür mit
erweiterten Einsatzmöglichkeiten
für unterschiedliche
Einsatzszenarien zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind die
Greifelemente über
ein Entkopplungsglied bzw. Greiferkopfgetriebe mit dem Greif-Antriebsstrang
und dem Dreh-Antriebsstrang verbunden, welches zum Vermeiden einer
Rückkopplung
der Greifbewegung auf den Dreh-Antriebsstrang und der Drehbewegung
auf den Greif-Antriebsstrang eingerichtet ist, wodurch eine gleichzeitige
Dreh- und Greifbewegung ermöglicht wird.
Dazu weist das Greiferkopfgetriebe vorteilhaft eine konzentrisch
zur Drehachse angeordnete, in beide Axialrichtungen kraftaufnehmende
Entkopplungs-Lageranordnung
auf, die einerseits fest mit dem Greif-Antriebsstrang und andererseits
mit Axialfreiheitsgrad mit dem Dreh-Antriebsstrang verbunden ist.
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Damit
wird es möglich,
den Greiferkopf beispielsweise auch bei Greifern zum Einsatz zu
bringen, die – anders
als beispielsweise in der CD-Fertigung – nicht nur rotationssymmetrische
Gegenstände
bzw. Werkstücke
handhaben sollen. Denn mit dem erfindungsgemäßen Greifer können die
zu ergreifenden Werkstücke
an der jeweiligen Station nicht nur ergriffen und gegebenenfalls übergeben oder
bearbeitet werden, sondern auch um einen bestimmten Winkel gedreht
werden und dann mit einer fest vorgegebenen Polarkoordinate abgelegt
oder an die nächste
Station übergeben
werden. Beispielsweise wäre
es möglich,
den Greifer zur Bestückung
einer Schachtel mit nicht rotationssymmetrischem Stückgut einzusetzen,
wenn die Schachtel beispielsweise eine in Form des aufzunehmenden
Gutes ausgeschäumte
Auskleidung aufweist. Das Stückgut
kann dabei mit einem mit dem erfindungsgemäßen Greiferkopf versehenen
Greifer nicht nur übergeben
werden, sondern gleichzeitig in die vorgesehene Winkellage gedreht
werden.
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Der
erfindungsgemäße Greiferkopf
ist dabei sowohl in einer Ausführungsform
als Fingergreiferkopf als auch Parallelgreiferkopf denkbar.
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Vorteilhaft
im Sinne eines einfachen Aufbaus der gesamten Greifmimik und besonders
des Greiferkopfgetriebes und einer schlanken Bauform des Greiferkopfes
mit geringen zu bewegenden Massen ist es dabei, wenn der Greif-Antriebsstrang
zur Abgabe einer in Axialrichtung zur Greiferkopf-Drehachse wir kenden
Kraft eingerichtet ist und der Dreh-Antriebsstrang zur Abgabe eines
Drehmoments um die Drehachse.
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Bei
einem Parallelgreifer hat das Greiferkopfgetriebe die in Axialrichtung
wirkende Kraft in eine in Radialrichtung auf die Greifelemente wirkende
Kraft zu übersetzen,
um die Entkopplung von Greif- und Drehbewegung zu leisten. Neben
dem Verdrehen der Greifelemente um eine Drehachse, zu der die Greifbewegung
konzentrisch ist, wäre
es im Rahmen der Erfindung jedoch prinzipiell auch denkbar, einen
Antriebsstrang zum Verdrehen der Greifelemente um eine zu der Greifbewegung
senkrechte Drehachse vorzusehen, und zwar für sich oder zusammen mit dem
Dreh-Antriebsstrang zum Verdrehen der Greifelemente um die Drehachse,
zu der die Greifbewegung konzentrisch ist. Dadurch kann die Beweglichkeit
des Greiferkopfes um eine weitere Dimension erweitert werden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft den Schwenkarm, an dem der
Greiferkopf des Greifers um eine Schwenkachse verschwenkbar ist.
Erfindungsgemäß ist es
dabei vorgesehen, dass der Schwenkarm teleskopierbar ist.
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Wenn
dabei ein Hub-Schwenkmodul vorgesehen ist, mit dem der Greiferkopf
sowohl um die Schwenkachse verschwenkt als auch entlang der Schwenkachse
hin- und herbewegt
werden kann, kann der Transaktionsrahmen des Greifers von einer durch
die Länge
des Schwenkarms vorgegebenen Fläche,
die der Umfangsoberfläche
eines Zylinders entspricht, auf einen Transaktionsraum erweitert
werden, der einem zylinderringförmigen
Raum entspricht. Der erfindungsgemäße Greifer eignet sich somit
für Einsatzfälle, bei
denen bisher Skara-Roboter eingesetzt wurden. Neben geringeren Herstellungskosten
weist der erfindungsgemäße Greifer
gegenüber
dem Skara-Robotor dabei aber ein besseres Verhältnis der Massenträgheitsmomente
auf, insbesondere wenn der Teleskopier-Antrieb für die Teleskopierbewegung in
der Nähe
der Rotationsachse angebracht ist, beispielsweise am dem Greiferkopf
abgewandten Ende des Schwenkarms anschließt.
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Die
Ausführung
der Entkoppelung von Greifbewegung und Drehbewegung ist Gegenstand
der weiteren Unteransprüche.
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Insbesondere
kann die Entkopplungs-Lageranordnung dabei als Rillenkugellager
ausgebildet sein, dessen einer Lagerring, beispielsweise der Innenring,
mit dem Greif-Antriebsstrang verbunden ist und dessen anderer Lagerring,
beispielsweise der Außenring,
mit dem Dreh-Antriebsstrang. Der Innenring der Entkopplungs-Lageranordnung ist
dann auf den Lagerzapfen aufgepresst, der mit dem Greif-Antriebsstrang
verbunden ist. Der Außenring
der Entkopplungs-Lageranordnung kann dagegen in einen Mitnehmerring
eingepresst sein, der mit dem Dreh-Antriebsstrang in Verbindung
steht. Ebenfalls denkbar wäre
jedoch eine Axial-Lager- oder Schräglageranordnung.
Im Fall einer Axiallageranordnung könnten beispielsweise die äußeren Scheiben
mit dem Greif-Antriebsstrang verbunden sein, wohingegen die mittlere
Scheibe mit dem Dreh-Antriebsstrang in Verbindung steht.
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Um
die Verbindung der Entkopplungs-Lageranordnung mit dem Dreh-Antriebsstrang
mit Axialfreiheitsgrad zu gestalten, sind vorteilhaft konzentrisch
zur Drehachse angeordnete Verbindungselemente vorgesehen, die einen
Abstand in Radialrichtung überbrücken und
auf der einen Seite des Abstands mit der Entkopplungs-Lageranordnung
und auf der anderen Seite des Abstands mit dem Dreh-Antriebsstrang
gelenkig verbunden sind. Dabei sind die Gelenkachsen jeweils in
tangentialer Richtung zur Drehachse des Greiferkopfes ausgerichtet. Es
gelingt somit, den axial fest, aber um die Drehachse drehbeweglichen
Teil des Dreh-Antriebsstrangs mit dem drehfest, aber entlang der
Drehachse axial verschieblichen Teil des Greif-Antriebsstrangs zu koppeln.
Vorteilhaft sind die Verbindungselemente dabei mit Spiel in Radialrichtung
zur Drehachse an dem Entkopplungslager bzw. der Entkopplungs-Lageranordnung
angelenkt, da sich die in Radialrichtung zur Drehachse weisende
Längenkomponente der
Verbindungselemente bei einer Axialbewegung des Entkopplungslagers
gegenüber
dem Dreh-Antriebsstrang ändert.
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Um
sowohl den Dreh-Antriebsstrang als auch den Greif-Antriebsstrang
mit den Greifelementen zu verbinden sind die Verbindungselemente
vorteilhaft als Umlenkhebel ausgebildet, deren Drehpunkt durch den
Anlenkpunkt der Hebel an der Ausgangsseite des Dreh-Antriebsstrangs
gebildet wird, beispielsweise an einem in einem Gehäuse des
Greiferkopfs drehbar angeordneten Drehkopf.
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Der
erste Hebelarm bildet somit die Verbindung mit dem Entkopplungslager,
wohingegen der zweite Hebelarm zum zugeordneten Greifelement führt. Der
zweite Hebelarm ist dabei an seinem dem Drehpunkt abgewandten Ende
gelenkig mit dem jeweiligen Greifelement verbunden ist. Dadurch,
dass der Hebel im Drehpunkt mit dem Dreh-Antriebsstrang mitdrehend
am Drehkopf angelenkt ist und mit seinem zweiten Hebelarm mit dem
jeweiligen Greifelement, wird die durch den Dreh-Antriebsstrang
induzierte Drehbewegung auf die Greifelemente übertragen. Ferner wird dadurch,
dass der Hebel an seinem ersten Hebelarm gelenkig, aber axialfest
mit der Entkopplungs-Lageranordnung verbunden ist und der andere
Hebelarm gelenkig, aber ortsfest mit dem jeweiligen Greifelement,
die durch den Greif-Antriebsstrang induzierte Axialbewegung in ein
Drehmoment um den Anlenkpunkt an dem Dreh-Antriebsstrang übersetzt.
Dieses Drehmoment wird über
den zweiten Hebelarm in eine von der Drehbewegung entkoppelte Greifbewegung übertragen.
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Die
Greifelemente können
im Fall eines Fingergreifers direkt die Schwenkbewegung des Hebelarms
um den Anlenkpunkt mitmachen. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführung als
Parallelgreifer, wobei die Greifelemente als in Radialrichtung an
dem Drehkopf geführte
Spannstücke
ausgebildet sind. Dabei wird in Zusammenwirken der Radialführung der
Spannstücke
an dem Drehkopf und dem gelenkig an dem Drehkopf aufgehängten Umlenkhebel
die Axialbewegung des Greif-Antriebsstrangs in eine Radialbewegung
der Greifelemente übersetzt.
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Vorteilhaft
ist der Drehkopf dabei in dem Greiferkopfgehäuse bzw. an einem Greiferkopfrahmen
drehbar gelagert. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Umlenkhebel
als Winkelhebel ausgebildet sind, wobei sich der Anlenkpunkt der
Umlenkhebel im Knickbereich befindet, da auf diese Weise die vom Greif-Antriebsstrang
eingetragene Axialkraft in eine in Radialrichtung auf die Greifelemente
wirkende Kraft ohne große
Anteile in Axialrichtung umgewandelt werden kann. Weiterhin vorteilhaft
ist es dabei, wenn die Verbindung der Umlenkhebel mit den Spannstücken mit
Spiel in Axialrichtung zur Drehachse des Greiferkopfs vorgesehen
ist, um die Verkürzung
des zweiten Hebelarms in Axialrichtung beim Verschwenken um den
Anlankpunkt am Drehkopf auszugleichen. Vorteilhaft können die
Umlenkhebel an einem in das jeweilige Spannstück eingepressten Schuh angelenkt
sein, beispielsweise über
einen entsprechenden Gelenkbolzen.
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Der
Dreh-Antriebsstrang des Greiferkopfs weist vorteilhaft einen separaten
Motor auf, über
den der Drehkopf antreibbar ist, insbesondere einen als Flachmotor
ausgebildeten Servomotor, der ortsfest am Greiferkopfgehäuse angeordnet
ist, und dessen Ausgangs- bzw. Motorwelle parallel und exzentrisch zur
Drehachse des Greiferkopfs verläuft.
Auf der Motorwelle kann ein Ritzel angeordnet sein, das mit einer
Außenverzahnung
auf dem Außenumfang
des Drehkopfs in Eingriff steht.
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Heutige
Flachmotoren sind dabei so kleinbauend und auch von relativ kleinem
Gewicht, dass der Greiferkopf auch mit dem Dreh-Antriebsmotor eine
kompakte Bauform und im Einsatz an einem Schwenkarm ein geringes
Massenträgheitsmoment aufweist,
wodurch sich ein Greifer exakt steuern und mit hoher Geschwindigkeit
betreiben lässt,
wenn er einen mit einem derartigen Greiferkopf bestückten Schwenkarm
aufweist.
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Wie
für übliche Einsatzszenarien
gängig
ist der Greiferkopf dabei mit einer senkrecht oder unter Winkel
zu einem Schwenkarm angeordneten Drehachse an dem Schwenkarm befestigt,
so dass mit ihm beispielsweise auf einer Unterlage liegendes Stückgut ergriffen
und auf dem nächsten
Bearbeitungstisch abgelegt werden kann. Für andere spezielle Greiferaufgaben
wäre jedoch
auch ein anderer Verlauf der Drehachse und damit eine entsprechend abgewandelte
Geometrie des Greiferkopfes denkbar.
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Im
ersteren Fall weist der Greif-Antriebsstrang des Greiferkopfes vorzugsweise
eine drehbar im Greiferkopfgehäuse
bzw. am Greiferkopfrahmen gelagerte Steuerscheibe auf, deren Steuerscheiben-Rotationsachse
senkrecht zu der Drehachse des Greiferkopfs und der Achse des Schwenkarms
verläuft.
An der Steuerscheibe greift bei dieser vorteilhaften Ausführungsform
ein Antrieb des Greif-An triebsstrangs an, beispielsweise über eine
tangential angelenkte Schub- und Zugstange ein im Schwenkarm bzgl.
des Greiferkopfgehäuses
ortsfest anbringbarer Axialmotor. Die translatorische Bewegung der Hub-
und Zugstange entlang des Schwenkarms wird somit in eine Drehbewegung
der Steuerscheibe umgesetzt.
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Wenn
die Steuerscheibe ferner mit zumindest einer Führung versehen ist, die einen
kontinuierlich veränderbaren
Abstand zur Rotationsachse der Steuerscheibe aufweist, und ein in
Radialrichtung zur Steuerscheiben-Rotationsachse bewegliches Zwischenglied
mit dieser Führung
in Eingriff steht, kann diese Drehbewegung der Steuerscheibe wiederum
in eine Axialverschiebung entlang der Drehachse des Greiferkopfs übersetzt
werden. Dabei kann der in die Entkoppelungs-Lageranordnung eingepresste Lagerzapfen
einstückig
mit dem Zwischenglied ausgebildet sein. Über die Verbindung und Abstützung des
Entkopplungslages an dem Drehkopf mittels der Umlenkhebel wird somit
im Zusammenwirken mit der Führung
des Zwischenglieds in der Steuerscheibe auch eine Führung des
gesamten Zwischenglieds entlang in Axialrichtung zur Drehachse bewirkt.
Die Drehbewegung der Steuerscheibe wird somit zuverlässig in
eine Axialbewegung des Zwischenglieds und über den Lagerzapfen der Entkoppelungs-Lageranordnung übersetzt.
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Vorteilhaft
weist das Zwischenglied dabei einen die Führungsnut durchgreifenden Bolzen
auf, sowie eine an dem Bolzen mit vorzugsweise mit zwei Gabelschenkeln
eingehängte
Gabel, die auf der den Gabelschenkeln abgewandten Seite der Gabel
mit dem Lagerzapfen verbunden ist, insbesondere einstückig mit
dem Lagerzapfen ausgebildet ist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
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Die
einzelnen Merkmale der Ausführungsformen
gemäß den Ansprüchen lassen
sich, soweit es sinnvoll erscheint, beliebig kombinieren. Dabei
versteht es sich von selbst, dass die vorstehend genannten und die
nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der angegebenen Kombination, sondern auch
in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend
werden anhand schematischer Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1a eine
Seitenansicht eines mit einem Greiferkopf versehenen, einem Bearbeitungstisch zugeordneten
Greifers gemäß dem Stand
der Technik;
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1b eine
der 1a entsprechende Seitenansicht eines mit einem
Greiferkopf versehenen Greifers gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 eine
Seitenansicht des Greiferkopfs des in 1b gezeigten
Greifers;
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3 eine
Draufsicht auf den in 2 gezeigten Greiferkopf;
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4 eine
Stirnansicht des in den 2 und 3 gezeigten
Greiferkopfs;
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5 eine
Schnittansicht entlang der Linie V-V in 3;
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6 eine
Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 3;
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7 eine
Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in 2; und
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8 eine
perspektivische Teilansicht auf die Unterseite des in den 1b bis 7 gezeigten Greiferkopfs
mit explodiert dargestellten Spannstücken.
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Zunächst wird
Bezug genommen auf die 1b.
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Mit 1 ist
dabei der Greifer bezeichnet, welcher ein Hub-Schwenk-Modul 6 aufweist, über das ein
Schwenkarm 5 um eine Schwenkachse S verschwenkt und entlang
der Schwenkachse angehoben bzw. verschoben werden kann. An dem Ende des
Schwenkarms 5 ist ein Greiferkopf 2 angeordnet, welcher
um seine Symmetrie- und Drehachse D drehbar angeordnete Greifelemente
aufweist. Am dem Greiferkopf 2 entgegengesetzten Ende des Schwenkarms 5 befindet
sich in der Nähe
der Schwenkachse S ein Linearmotor 50, mit dem der Schwenkarm 5 teleskopierbar
ist.
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Der
Greifer 1 gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hat somit einen zylinderringförmigen Transaktionsraum, in
dem zu ergreifendes und zu versetzendes Stückgut gehandhabt werden kann.
Zusätzlich
kann das gegriffene Stückgut
dabei auch noch um die Greiferkopf-Drehachse D verdreht werden,
also insgesamt rotiert werden. Weiterhin wäre es ebenfalls denkbar, die
Beweglichkeit des Greifers noch dadurch zu erhöhen, dass eine zusätzliche
Rotationsachse entlang des Schwenkarms 5 eingerichtet wird,
das heißt,
dass ein weiterer Antrieb zum Drehen des Greiferkopfs 2 um
eine in Richtung des Schwenkarms 5 verlaufende Drehachse vorgesehen
wird.
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Die
von außen
sichtbaren Antriebs-, Greif- und Gehäuseelemente des Greiferkopfs 2 sind
den 2 bis 4 zu entnehmen. Der Greiferkopf 2 hat ein
Gehäuse 21, 22, 23 mit
einem oberseitigen Gehäusetopf 21,
einem unterseitigen gehäusedeckel 22 und
einem seitlichen Verbindungsrohrflansch 23, mit dem es
an dem Schwenkarm angebracht werden kann. Dazu ist eine Überwurfmutter 51 vorgesehen, mit
der der Greiferkopf an seinem Verbindungsrohrflansch an dem Schwenkarm 5 angeschraubt
werden kann. Der Gehäusetopf 21 umschließt einen
Aufnahmeraum für
die weiter unten stehend im Einzelnen beschriebene Greifermimik,
der sich nach unten hin öffnet
und seitlich von dem Deckel 22 umgrenzt ist.
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Ein
mit 4 bezeichneter Axialmotor ist zum Teil in dem Verbindungsrohrflansch 23 untergebracht
und steht auf Seiten der Überwurfmutter 51 über, so
dass er im zusammengebauten Zustand des Greifers in dem Schwenkarm
hineinragt. Der Axialmotor 4 dient als Antrieb für die Radialbewegung
R (4) von Greifelementen bzw. Spannstücken 7, 9,
die unterseitig an dem Greiferkopfgehäuse 21, 22, 23 angeordnet
sind.
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Mit 3 ist
dagegen ein flachbauender Servomotor bezeichnet, welcher auf dem
Greiferkopfgehäusetopf 21 angeordnet
ist und als Antrieb für
die Drehbewegung E (2) um die Drehachse D des Greiferkopfs
vorgesehen.
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Wie
man insbesondere der 4 entnimmt, verlaufen die Schwenkachse
S, die Drehachse D des Greiferkopfs, sowie die Motorachse M des
Servomotors 3 parallel zueinander, das heißt, dass
der Greiferkopf 2 um 90° versetzt
zur Achse des Schwenkarms 5 ausgerichtet ist, so dass auf
einer Ebene, beispielsweise einem Bearbeitungstisch abgelegte Werkstücke bzw.
abgelegtes Stückgut
gehandhabt werden können,
wenn der Greifer mit waagrecht ausgerichtetem Schwenkarm angeordnet
ist.
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Die
Greifelemente 7, 9 und deren Führung in Radialrichtung R werden
nun unter Bezugnahme auf 8 näher erläutert. In der in 8 dargestellten Teilansicht
ist zur besseren Verständlichkeit
lediglich ein unterer Teil eines in dem Gehäuse 21, 22, 23 des Greiferkopfs 2 um
die Drehachse D drehbar gelagerten Drehkopfs 34 mit den
daran geführt
aufgenommenen Greifelementen bzw. Spannstücken 7, 9 gezeigt.
Der Drehkopf 34 ist in dem von dem Gehäuse 21, 22, 23 umschlossenen
Einbauraum drehbar gelagert und zusammen mit der weiteren Greifermimik aufgenommen,
wie weiter unten stehend mit Bezug auf die 5 bis 7 beschrieben
wird.
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Auf
der mit Bezugszeichen 37 bezeichneten Unterseite des Drehkopfs 34 sind
zwei aus dem Greiferkopfgehäuse
nach unten herausgeführte
Spannstücke 7, 9 vorgesehen,
die in Radialrichtung R hin- und herbeweglich sind. Diese werden
symmetrisch zueinander betrieben und bilden so eine zu der Drehachse
D konzentrisch bzw. symmetrisch arbeitende Spannanordnung. Die Spannstücke 7, 9 weisen
nach Art eines Universaladapters auf ihrer Unterseite verschiedene
nicht bezeichnete Bohrungen auf, in die je nach Art und Form des
zu ergreifenden Stückguts
unterschiedliche Endstücke
eingeschraubt werden können.
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An
dem Drehkopf 34 springen zwei Führungsschienen 14a nach
unten vor, entlang denen die Spannstücke 7, 9 radialgeführt und
wälzgelagert abgleiten
können.
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Man
erkennt, dass die Spannstücke 7, 9 ungleich
aufgebaut sind. Das eine Spannstück 7 weist einen
rollengeführten
Abschnitt 7a in Form von zwei gabelförmig vorspringenden Stegen 7a auf,
welche die beiden vom Drehring 34 vorspringenden Führungsschienen 14a außenseitig
umgreifen. Die beiden Stege 7a laufen auf Rollen 14b ab,
die auf den Außenseitenflächen der
Führungsschienen 14a angeordnet
sind. Dagegen hat das andere Spannstück 9 einen zentralen
rollengeführten
Abschnitt 9a, der zwischen den Führungsschienen 14a aufgenommen ist
und auf weiteren Rollen 14b abläuft, die auf der Innenseite
der Führungsschienen 14a in
Radialrichtung R angeordnet sind.
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Die
geführten
Abschnitte 7a, 9a der Spannstücke 7, 9 haben
auf ihren den Führungsschienen 14a zugewandten
Seitenflächen
jeweils V-förmig
eingeschnittene, in Führungsrichtung
verlaufende Nuten 7b, 9b. In den Innen- und Außenseitenflächen der Führungsschienen 14a ist
ebenfalls jeweils eine V-förmige
Nut vorgesehen. Zwischen den Seitenflächen der Führungsschienen 14a und
der Spannstücke 7, 9 befinden
sich Flachkäfige
bzw. Käfigschienenplatten 14d,
in denen die Rollen 14b jeweils aufgenommen sind. Die Flachkäfige bzw.
Käfigschienenplatten 14d sind
dabei so angeordnet, dass die darin aufgenommene Rollen 14b in
den V-förmigen Nuten
ablaufen können.
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Die
Rollen 14b sind mit einem dem Öffnungswinkel der jeweiligen
V-förmigen
Nut 7b, 9b entsprechenden Winkel gegenüber der
Seitenfläche angeordnet,
und zwar mit abwechselnd über
Kreuz stehenden Drehachsen. Auf eine auf der nach unten gerichteten
Fläche
der jeweiligen V-Nut 7b, 9b ablaufende Rolle folgt
somit eine auf der nach oben gerichteten Fläche der V-förmigen Nut 7b, 9b ablaufende Rolle.
Vorzugsweise haben die V-förmigen
Nuten 7b, 9b dabei einen Öffnungswinkel von 90°, so dass
die Rollen mit aufeinander senkrecht stehenden Drehachsen aufeinander
folgen.
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An
den Stirnseiten der Führungsschienen 14a sind
ferner Sicherungsschrauben 14c eingeschraubt, deren Köpfe eine
Begrenzung der Radialbewegung der zwischen den Führungsschienen 14a und
den geführten
Stegen bzw. Abschnitten 7a, 9a der Spannstücke 7, 9 lediglich
eingelegten Flachkäfige 14d bilden.
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Die
vorstehend beschriebene Überkreuz-Anordnung
der Rollen 14b in den V-Nuten der Spannstücke 7, 9 einerseits
und den Führungsschienen 14a andererseits
erlaubt eine rein radiale Bewegung R der Spannstücke 7, 9.
Dabei sind die Führungsschienen 14a einstückig mit
dem Drehkopf 34 ausgebildet, so dass die Spannstücke 7, 9 bei
einer Drehbewegung E des Drehkopfs 34 mitgenommen werden.
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Die
Drehbewegung der Spannstücke 7, 9 wird
somit über
den drehbar in dem Greifergehäuse 21, 22, 23 gelagerten
Drehkopf 34 ausgelöst,
wie im Folgenden mit Bezugnahme auf 5 beschrieben wird.
In der dort gezeigten Schnittansicht ist zu erkennen, dass der Servomotor 3 exzentrisch
zu der Drehachse D angeordnet ist und eine Motorwelle 31 aufweist,
auf der ein mit 32 bezeichnetes Ritzel aufgenommen ist,
welches in einer Außenverzahnung 33 auf
dem Umfang des Drehkopfs 34 angreift. Der Drehkopf 34 ist über Rollen 35 um
die Drehachse D drehbar in dem Gehäuse 21, 22, 23 gelagert,
so dass die von dem Motor 3 abgegebene Antriebsleistung über den
Drehkopf 34 und die Führungsschienen 14a auf
die Spannstücke 7, 9 übertragen
wird.
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Der
Aufbau und die Funktionsweise des Greif-Antriebsstrangs zur Auslösung der
Greifbewegung der Spannstücke 7, 9 wird
im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben.
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Der
in dem Schwenkarm bzw. dem schwenkarmseitigen Verbindungsrohrflansch 23 angeordnete
Axialmotor 4 weist Hubmagnete 40 auf, mit denen eine
Schub- und Zugstange 41 entlang
der Achse des Schwenkarms bewegt werden kann. Über die Schub- und Zugstange 41 wird
eine Steuerscheibe 42 betätigt, die mit einer zur Achse
des Schwenkarms und zur Drehachse D senkrecht stehenden Steuerscheiben-Rotationsachse
SR in dem Gehäusetopf 21 aufgehängt ist.
Dazu ist die Schub- und Zugstange an einem exzentrischen Gelenkbolzen 47 im
Wesentlichen tangential an der Steuerscheibe 42 angelenkt.
Die Transversalbewegung der Schub- und Zugstange 41 wird
somit in eine Drehbewegung der Steuerscheibe 42 um die
Steuerscheiben-Rotationsachse SR umgesetzt.
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Auf
der dem Gelenkbolzen 47 gegenüberliegenden Seite der Steuerscheibe 42 befindet
sich eine Führungsnut 46,
die in etwa in Form eines Spiralabschnitts verläuft. Die Führungsnut 46 ist von
einem Bolzen 43 durchgriffen, an dem eine Gabel 44 mit
ihren beiden Gabelschenkeln seitlich der Steuerscheibe 42 eingehängt ist.
Da sich der Abstand des Bolzens 43 zur Steuerscheiben-Rotationsachse
SR mit der Drehbewegung der Steuerscheibe 42 kontinuierlich ändert, wird
somit die Drehbewegung der Steuerscheibe 42 in eine Hub-
bzw. Senkbewegung der Gabel 44 übersetzt.
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Zwischen
den durch den Axialmotor 4, die Schub- und Zugstange 41,
die Steuerscheibe 42 und die über den Bolzen 43 daran
eingehängte
Gabel 44 gebildeten Greif-Antriebsstrang 4, 41, 42, 43, 44 und den
in Zusammenhang mit 5 beschriebenen, durch den Motor 3,
das auf der Motorwelle 31 aufgenommene Ritzel 32 und
den Drehkopf 34 gebildeten Dreh-Antriebsstrang 3, 31, 32, 33, 34 ist
ein Greiferkopfgetriebe 11, 8, 12, 13, 15, 16 geschaltet,
so dass sich die Spannstücke 7, 9 gleichzeitig
verdrehen und radial aufeinander zu bzw. voneinander wegbewegen lassen,
ohne dass diese Bewegungen in den jeweils anderen Antriebsstrang
rückgekoppelt
werden.
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Dazu
ist die Gabel 44 auf der den Gabelschenkeln abgewandten
Seite mit einem Lagerzapfen versehen, mit dem sie in ein Entkopplungslager 11 eingepresst
ist. Das Entkopplungslager 11 ist als Rillenkugellager
und damit axialkraftübertragend ausgebildet.
Das Entkopplungs-Rillenkugellager 11 wird somit mit der
Hub- bzw. Senkbewegung der Gabel 44 mitgenommen. Auf den
Außenlagerring
des Rillenkugellagers 11 ist ferner ein Mitnehmerring 12 aufgepresst.
Wie insbesondere der 7 zu entnehmen ist, sind an
den Mitnehmerring 12 Umlenkhebel 8 über in Tangentialrichtung
zur Drehachse D verlaufende Umlenkbolzen 13 ange lenkt,
welche einen Abstand in Radialrichtung nach außen überbrücken und an ihrem Drehpunkt
an dem Drehkopf 34 angelenkt sind.
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Dazu
haben die Umlenkhebel 8 an ihrem Drehpunkt jeweils Lagerbolzen 15,
mit denen sie in entsprechenden Aufnahmen am Drehkopf 34 aufgehängt werden
können.
Diese Aufnahmen sind in radial verlaufenden Nuten im Drehkopf vorgesehen.
Von dort aus erstrecken sich die Umlenkhebel 8 jeweils
in Richtung auf die Spannstücke 7, 9 zu.
Am Ende des sich in diese Richtung erstreckenden Hebelarms der Umlenkhebel 8 sind
die Umlenkhebel 8 wiederum jeweils gelenkig mit einem der
Spannstücke
verbunden, nämlich über einen
Gelenkbolzen 16, der sich in einer in das jeweilige Spannstück eingepressten
Hülse bzw.
Schuh 17 befindet.
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Bei
einer Drehbewegung des Drehkopfs 34 wird das Drehmoment
somit über
den Umlenkhebel 8 und die Führungsschienen 14a auf
die Spannstücke 7, 9 übertragen.
Anderenends sind die Umlenkhebel 8 mit dem Mitnehmerring 12 und
damit mit dem Außenlagerring
des Entkopplungslagers 11 verbunden, so dass die Drehbewegung
nicht in den mit dem Innenlagerring verbundenen Greif-Antriebsstrang
rückgekoppelt
wird.
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Andererseits
wird eine Hub- bzw. Senkbewegung der Gabel 44 über den
in den Lagerinnenring eingepressten Lagerzapfen und das Rillenkugellager 11 auf
den Anlenkpunkt der beiden konzentrisch angeordneten Umlenkhebel 8 übertragen.
Die Umlenkhebel 8 sind dabei mit ihrem Drehpunkt an dem
Drehkopf 34 schwenkbar aufgehängt, so dass die Hub- und Senkbewegung
der Gabel 44 nicht auf den in Axialrichtung zur Drehachse
D unbeweglich angeordneten Drehkopf 34 übertragen wird.
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Über den
zweiten Hebelarm des Umlenkhebels 8 wird die somit in eine
Schwenkbewegung des Umlenkhebels 8 um den Bolzen 15 transformierte Hub-
und Senkbewegung der Gabel 44 dagegen auf die Greifelemente 7, 9 übertragen.
Diese sind jedoch über
die Führungsschienen 14a in
Radialrichtung geführt,
so dass die Schwenkbewegung der Umlenkhebel 8 wiederum
in eine Radialbewegung der Spannstücke 7, 9 umgesetzt
wird.
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Dazu
weist die Aufhängung
der Umlenkhebel 8a dem Mitnehmerring 12 ein Spiel
in Radialrichtung zur Drehachse D auf und die Aufhängung der Umlenkhebel 8 an
den Spannstücken 7, 9 ein
Spiel in Axialrichtung zur Drehachse D. Auf diese Weise gelingt
es, ein Verklemmen der Greifermimik aufgrund der sich bei einer
Schwenkbewegung der Umlenkhebel 8 verkürzenden Hebelarme zu vermeiden.
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Selbstverständlich sind
Abweichungen von den gezeigten Varianten möglich, ohne den Grundgedanken
der Erfindung zu verlassen.