DE102006046893A1

DE102006046893A1 - Greifereinrichtung mit zum Schwenken antreibbaren Greifarmen sowie Transportvorrichtung mit einer solchen Greifereinrichtung

Info

Publication number: DE102006046893A1
Application number: DE200610046893
Authority: DE
Inventors: Paul Skljarow; Boris Büsing
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Eine Transporteinrichtung umfasst einen Werkstückträger (10), eine sich längs einer Transportrichtung (T) erstreckende Transportbahn (44) sowie eine drehbare Greifereinrichtung (52) zum Manipulieren, insbesondere Umsetzen, des Werkstückträgers (10), wobei die Greifereinrichtung (52) einen Greifer-Grundkörper (54) mit wenigstens einem vom Greifer-Grundkörper (54) abstehenden Greiferarm (56, 58, 60, 62) aufweist, welcher relativ zum Greifer-Grundkörper (54) um eine Greiferarm-Schwenkachse (DGA) schwenkbar ist, wobei der wenigstens eine Greiferarm (56, 58, 60, 62) zum Schwenkantrieb mit einem verzahnten Abtriebsteil (66) verbunden ist, welches wiederum mit einem verzahnten Antriebsteil (68) in Kraft- und Bewegungsübertragungsverbindung steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Greifereinrichtung zum Manipulieren, insbesondere Umsetzen, eines Werkstückträgers, welcher auf einer sich längs einer Transportrichtung erstreckenden Transportbahn bewegbar ist. Derartige Greifereinrichtungen sind beispielsweise an Transportvorrichtungen in Betrieb, in welchen Werkstücke nacheinander unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt werden sollen. Ein Einsatzbeispiel derartiger Transportvorrichtungen sind Montageanlagen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Transportvorrichtung mit einer solchen Greifereinrichtung.
Der Werkstückträger ist an der Transportbahn durch eine Führungsausbildung in der Regel formschlüssig geführt, um eine für eine Bearbeitung ausreichend genaue Positionierung eines vom Werkstückträger transportierten Werkstücks zu gewährleisten.
Die Werkstückträger werden in den Anlagen, in welchen sie eingesetzt sind, häufig umgesetzt, etwa von der Transportbahn zu einer Bearbeitungsstation und zurück, oder etwa zwischen zwei Transportbahnen unterschiedlicher Transportrichtung. Ersteres gestattet eine Bearbeitung eines Werkstücks ohne Störung des Werkstücktransports auf der Transportbahn. Letzteres gestattet eine flexible Nutzung der Transportanlage.
Bei derartigen Umsetzvorgängen wird der Werkstückträger von Greifereinrichtungen gegriffen, dann angehoben, um den Führungseingriff zwischen Werkstückträger und Transportbahn sicher zu lösen, und schließlich in die gewünschte neue Position bewegt.
Nachteilig an den bekannten Greifereinrichtungen ist, dass diese häufig einen sehr umständlichen Bewegungsweg zurücklegen müssen, um einen Werkstückträger sicher zu greifen. Hierfür sind aufwändige Antriebe notwendig, die unerwünscht viel Bauraum beanspruchen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Greifereinrichtung anzugeben, welche einfach und unter Beanspruchung von wenig Bauraum zum Greifen eines Werkstückträgers angetrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Greifereinrichtung einen Greifer-Grundkörper mit wenigstens einem vom Greifer-Grundkörper abstehenden Greiferarm aufweist, welcher relativ zum Greifer-Grundkörper um eine Greiferarm-Schwenkachse schwenkbar ist, wobei der wenigstens eine Greiferarm zum Schwenkantrieb mit einem verzahnten Abtriebsteil verbunden ist, welches wiederum mit einem verzahnten Antriebsteil in Kraft- und Bewegungsübertragungsverbindung steht.
Die Greifereinrichtung kann den Werkstückträger mit geringer bewegter Masse in Eingriff nehmen, da der wenigstens eine Greiferarm relativ zum Greifer-Grundkörper um eine Greiferarm-Schwenkachse schwenkbar ist. So kann der Greiferarm-Antrieb klein dimensioniert sein, da nur der Greiferarm und nicht wie im Stand der Technik häufig die gesamte Greifereinrichtung angetrieben werden muss.
Besonders flexibel kann der Anbringungsort eines die Antriebskraft des Greiferarms bereitstellenden Kraftgeräts an der Transportvorrichtung bei gleichzeitig geringem Übertragungsverlust dadurch gewählt werden, dass der Greiferarm und das Kraftgerät durch eine Verzahnung gekoppelt sind. Der wenigstens eine Greiferarm ist zum Schwenkantrieb mit einem verzahnten Abtriebsteil verbunden, welches wiederum mit einem verzahnten Antriebsteil in Kraft- und Bewegungsübertragungsverbindung steht. Das Antriebsteil selbst ist wiederum mit dem Kraftgerät verbunden. Dabei soll nicht ausgeschlossen sein, dass zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil ein oder mehrere weitere verzahnte Elemente vorgesehen sind. Das Kraftgerät kann somit dort vorgesehen sein, wo es nicht stört bzw. wo ausreichend Bauraum vorhanden ist.
Vorteilhafterweise ist die Greifereinrichtung derart an der Transportbahn einer Transportvorrichtung vorgesehen, dass die Greiferarm-Schwenkachse orthogonal zu einer Auflageebene des Werkstückträgers verläuft, in welcher der Werkstückträger auf der Transportbahn aufliegt. Vorteilhafterweise verläuft dann die Greiferarm-Schwenkachse parallel zur Höhenrichtung des Werkstückträgers, so dass dieser verglichen mit Werkstückträgern des Standes der Technik zum Eingriff des Greiferarms nicht oder nur sehr geringfügig höher baut. Darüber hinaus kann ein derartiger seitlicher Eingriff des Greiferarms in den Werkstückträger unterhalb einer Ebene erfolgen, auf der ein Werkstück an dem Werkstückträger aufgenommen ist (Transportebene), so dass die Werkstückaufnahme durch den Eingriff des Greiferarms unbeeinflusst bleibt. Die Greiferarm-Schwenkachse ist in diesem Fall vorzugsweise ebenfalls orthogonal zur genannten Transportebene. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Greiferarm unterhalb der Transportebene angeordnet, um ein vom Werkstückträger transportiertes Werkstück bei Bewegung der Greifer nicht zu stören. Besonders bevorzugt ist der wenigstens eine Greiferarm zwischen der Transportebene und der Auflageebene vorgesehen, um die erforderliche Höhenabmessung des Werkstückträgers gering zu halten.
Dabei ist mit „Greifereinrichtung" jegliche Einrichtung gemeint, welche in der Lage ist, den Werkstückträger kraft- oder/und formschlüssig in Eingriff zu nehmen. Ein Kraftschluss umfasst dabei insbesondere einen Reibschluss.
In an sich bekannter Weise kann eine Transportvorrichtung, an welcher die Greifereinrichtung bevorzugt eingesetzt ist, Antriebsmittel aufweisen, welche mit dem Werkstückträger koppelbar sind, um diesen zur Bewegung längs der Transportrichtung anzutreiben. „Transportrichtung" ist dabei die jeweils lokale Transportrichtung der Transportbahn an der Stelle, an welcher sich der Werkstückträger gerade befindet. Dort, wo es hilfreich für ein besseres Verständnis ist, werden Merkmale der Transportvorrichtung hinzugezogen, um die Greifereinrichtung, insbesondere ihre räumliche Lage und Orientierung, zu beschreiben.
Die Antriebsmittel der Transportvorrichtung können in an sich bekannter Weise wenigstens eine umlaufende Antriebsschleife umfassen, welche form- oder/und kraftschlüssig mit dem Werkstückträger koppelbar ist. In diesem Falle ist es zur Vermeidung einer unerwünschten verschleißerhöhenden Berührung zwischen Führungsteil und Antriebsschleife vorteilhaft, wenn wenigstens eine Führungsausbildung zur genauen Führung des Werkstückträgers in Transportrichtung an einem das antreibende Trumm der wenigstens einen Antriebsschleife tragenden Bauteil oder an einem fest mit diesem verbundenen Bauteil ausgebildet ist.
Zum Umsetzen des Werkstückträgers ist vorzugsweise der Greifer-Grundkörper gemeinsam mit dem wenigstens einen Greiferarm um eine Drehachse drehbar. Dadurch benötigt der Greifer-Grundkörper für seine Umsetzbewegung möglichst wenig Bewegungsraum. Wenn dann der wenigstens eine Greiferarm orthogonal zur Drehachse der Greifereinrichtung von dem Greifer-Grundkörper absteht, kann der Greiferarm schon durch Verschwenken lediglich des Greifer-Grundkörpers in sehr kleine Eingriffsräume am Werkstückträger hinein bewegt werden.
Vorteilhafterweise liegen zur optimalen Ausnutzung des für eine Bewegung von Greiferarm und Greifer-Grundkörper benötigten Raumes die Greiferarm-Schwenkachse und die Drehachse der Greifereinrichtung im Wesentlichen parallel zueinander.
Ein besonders sicherer Eingriff der Greifereinrichtung mit dem Werkstückträger kann dann erfolgen, wenn wenigstens zwei Greiferarme vom Greifer-Grundkörper abstehend vorgesehen sind. Dabei kann die Eingriffssicherheit weiter erhöht werden, wenn die wenigstens zwei Greiferarme mit entgegengesetztem Drehsinn zangenartig aufeinander zu und voneinander weg schwenkbar sind.
Die Greifereinrichtung kann dann zwei Werkstückträger gleichzeitig in ihren Positionen vertauschen, wenn am Greifer-Grundkörper in entgegengesetzte Richtungen je wenigstens ein Greiferarm, vorzugsweise je ein Paar von zangenartig bewegbaren Greiferarmen, vom Greifer-Grundkörper abstehend vorgesehen sind.
Eine besonders vorteilhafte, weil platzsparende Anordnung mit ausreichender Beweglichkeit ergibt sich dadurch, dass das Abtriebsteil wenigstens ein Stirnzahnradsegment ist und das verzahnte Antriebsteil eine zur Bewegung antreibbare Zahnstange ist, welche mittelbar oder unmittelbar mit dem Stirnzahnradsegment kämmt. Wird als Abtriebsteil ein vollständiges Stirnzahnrad gewählt, kann bei gleichem Bewegungsumfang des Greiferarms der Durchmesser des Abtriebsteils verringert und somit Bauraum eingespart werden.
Eine besonders gleichmäßige und geräuscharme Kraftübertragung zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil kann dadurch erhalten werden, dass beide Teile schräg verzahnt sind. Um sicherzustellen, dass der Greiferarm nicht unerwünschterweise durch am Werkstückträger auftretende Kräfte angetrieben werden kann, was ein unerwünschtes Öffnen des Greifers zur Folge haben könnte, kann vorgesehen sein, dass die Schrägstellung der Verzahnung an Antriebs- und Abtriebsteil bezogen auf die jeweilige Abwälzrichtung des Teils betragsmäßig größer als oder gleich 45° und kleiner als 90° ist. Mit „Abwälzrichtung" ist dabei die Bewegungsrichtung eines Zahns bei bewegtem Antriebs- bzw. Abtriebsteil gemeint. Die Abwälzrichtung eines Stirnzahnrades ist dementsprechend die Umfangsrichtung des Stirnzahnrads, die Abwälzrichtung einer Zahnstange ist die Zahnstangenlängsrichtung und die Abwälzrichtung eines Kegelrads ist die Umfangsrichtung des Kegelrads um die Kegelachse.
Die Greifereinrichtung benötigt dann besonders wenig Bau- und Bewegungsraum des Antriebsteils, wenn die Bewegungsrichtung des Antriebsteils im Wesentlichen parallel zur Greiferarm-Schwenkachse ist.
Grundsätzlich kann, wie oben angedeutet, vorgesehen sein, dass zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil wenigstens ein weiteres Verzahnungselement vorgesehen ist (mittelbarer Kämmungseingriff). Zur Vermeidung einer unnötig hohen Anzahl von Bauteilen ist es jedoch bevorzugt, wenn das Antriebsteil mit dem Abtriebsteil in unmittelbarem Kämmungseingriff ist. Dabei kann man weiter die zwischen den Verzahnungen des Antriebsteils und des Abtriebsteils auftretende Flächenpressung gering halten, wenn die Verzahnung wenigstens eines Teils aus Antriebsteil und Abtriebsteil orthogonal zur zugeordneten Abwälzrichtung des Teils gekrümmt ausgebildet ist, so dass sich aufeinander abwälzende Zähne längs einer Linie berühren.
Dabei kann eine die Flächenpressung am Wälzkontakt reduzierende Linienberührung zwischen miteinander kämmenden Zähnen des Antriebsteils und des Abtriebsteils mit Schrägverzahnung erhalten werden, wenn das Abtriebsteil zumindest in seinem eine Verzahnung tragenden Abschnitt konkav gekrümmt ist oder/und das Antriebsteil konvex gekrümmt ist. Eine Paarung aus einem zylindrischen und einem orthogonal zur Abwälzrichtung konvex gekrümmten Stirnzahnrad ist aus der JP 08-028659 A bekannt. Dann jedoch, wenn bevorzugt das Abtriebsteil ein Stirnzahnradsegment oder ein Stirnzahnrad ist und das Antriebsteil eine Zahnstange ist, kann eine Linienberührung zwischen kämmenden Zähnen des Antriebs- und des Abtriebsteils bei einfacher Fertigung der Teile dadurch erhalten werden, dass das Abtriebsteil zumindest in seinem eine Verzahnung tragenden Abschnitt zylindrisch ist und das Antriebsteil konkav gekrümmt ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Zahnstange als Antriebsteil an mehreren, vorzugsweise gegenüberliegenden Seiten eine Verzahnung auf und ist gleichzeitig mit wenigstens zwei Abtriebsteilen in Kämmungseingriff. Dadurch kann ein Antriebsteil zum Antrieb mehrerer Greiferarme genutzt werden, insbesondere zum Antrieb der oben genannten vorteilhaften Ausführungsform der beiden zangenartig bewegbaren Greiferarme. Der Bewegungssinn der jeweiligen Abtriebsteile kann durch geeignete Wahl der Schrägung der jeweiligen Schrägverzahnung wie gewünscht eingestellt werden.
Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform vermieden wird, den Werkstückträger durch die Greifereinrichtung von dem Transportband abzuheben, sondern diesen nur zu verrutschen, sind die zwischen Abtriebsteil und Antriebsteil im Kämmungseingriff auftretenden Kräfte über die gesamte Betriebsdauer gering. Lediglich beim Greifen des Greiferkopplungsteils am Werkstückträger treten geringfügig erhöhte Kräfte an den Verzahnungen auf. Aus diesem Grunde kann überraschenderweise das Abtriebsteil oder/und das Antriebsteil aus Kunststoff gebildet sein, wobei sich besonders Kunststoff-Spritzgussteile als Abtriebsteil bzw. Antriebsteil kostengünstig bei ausreichender Festigkeit herstellen lassen.
Grundsätzlich kann das Antriebsteil durch ein beliebiges Kraftgerät zur Antriebsbewegung angetrieben werden. Aus Platzgründen bevorzugt ist jedoch, dass das Antriebsteil durch ein fluidbetriebenes Kolben-Zylindersystem zur Bewegung antreibbar ist. Als Arbeitsfluid kommt entweder ein Gas, wie etwa Luft, oder eine Flüssigkeit, insbesondere Hydrauliköl, in Betracht.
Um sicherzustellen, dass die durch das fluidbetriebene Kolben-Zylinder-System angetriebene Greifereinrichtung in ihrer Greifer-Eingriffsstellung mit Kraft an dem Greiferkopplungsteil des Werkstückträgers angreift, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der gesamte verfügbare Verfahrweg des Kolben-Zylinder-Systems größer ist als der notwendige Verfahrweg, welcher benötigt wird zur Verlagerung der Greifereinrichtung zwischen ihrer Greifer-Eingriffsstellung, in welcher sie in Eingriff mit einem an einem Werkstückträger vorgesehenen Greiferkopplungsteil ist, und ihrer Greifer-Öffnungsstellung, in welcher ein Werkstückträger unbeeinflusst von der Greifereinrichtung auf der Transportbahn bewegbar ist.
In Weiterbildung des oben genannten Gedankens kann das Kolben-Zylindersystem derart ausgebildet sein, dass der Kolben sich dann, wenn sich die Greifereinrichtung in ihrer Greifer-Eingriffsstellung befindet, zwischen seinen beiden Endstellungen relativ zum Zylinder befindet.
Weiterhin kann die Greifereinrichtung eine Drehantriebsvorrichtung umfassen, durch welche sie zur Drehung um die Drehachse antreibbar ist.
Wie oben bereits angedeutet ist, verleiht diese vorbeschriebene Greifereinrichtung einer Transportvorrichtung mit einer sich längs einer Transportrichtung erstreckenden Transportbahn einen besonderen Wert, so dass auch um unabhängigen Schutz für eine derartige Transportbahn mit einer wie oben beschrieben ausgebildeten Greifereinrichtung nachgesucht wird.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
1 eine perspektivische Explosionsansicht eines vorteilhaften Werkstückträgers für eine erfindungsgemäße Transportvorrichtung,
2 eine erfindungsgemäße Transportvorrichtung, umfassend den Werkstückträger von 1, eine Transportbahn und eine erfindungsgemäße Greifereinrichtung, wobei die Greifereinrichtung außer Eingriff mit dem Werkstückträger ist,
3 die Transportvorrichtung von 2, wobei die Greifereinrichtung in Eingriff mit dem Werkstückträger ist, und
4 eine vergrößerte Ansicht der Eingriffssituation der erfindungsgemäßen Greifereinrichtung mit dem Werkstückträger.
In 1 ist eine Ausführungsform eines für eine erfindungsgemäß ausgeführte Transportvorrichtung bevorzugten Werkstückträgers allgemein mit 10 bezeichnet.
Der Werkstückträger 10 umfasst einen Werkstückträger-Grundkörper 12 mit Führungsstangen 14, einen an den Führungsstangen 14 zur Bewegung längs des Doppelpfeils F geführten Führungsrahmen 16 und eine Werkstückaufnahmeplatte 18, an deren zum Werkstückträger-Grundkörper 12 hin weisenden Seite ein Berandungsrahmen 20 angeschraubt ist. Die Oberseite 18a der Werkstückaufnahmeplatte 18 definiert eine Transportebene 19, auf welcher ein vom Werkstückträger 10 transportiertes Werkstück aufliegt.
Der Werkstückträger-Grundkörper 12 und die Werkstückaufnahmeplatte 18 halten daher zwischen sich den Führungsrahmen 16 und bilden in dessen Bewegungsrichtung F mechanische Endanschläge, die die Bewegung des Führungsrahmens 16 längs des Doppelpfeils F begrenzen.
Die Werkstückaufnahmeplatte 18 kann auf ihrer vom Werkstückträger-Grundkörper 12 weg weisenden Seite 18a eine Vorrichtung aufweisen, welche an ein von dem Werkstückträger 10 zu transportierendes Werkstück angepasst ist, so dass das Werkstück mit definierter Position und Orientierung vom Werkstückträger 10 aufgenommen werden kann.
Der Führungsrahmen 16 weist vier kreisförmige Ausschnitte 22 und 24 auf, welche im montierten Zustand des Führungsrahmens 16 von den Führungsstangen 14 durchsetzt sind. Dabei sind die beiden Ausschnitte 22 mit Gleitbuchsen 26 versehen, welche im montierten Zustand des Werkstückträgers 10 in Gleitkontakt mit Mantelflächen 14a der den Ausschnitten 22 zugeordneten Führungsstangen 14 stehen, so dass der Führungsrahmen 16 durch die so gebildete Gleitpaarung in seiner Längsbewegung in Richtung des Doppelpfeils F am Werkstückträger-Grundkörper 12 geführt ist.
Die Transportrichtung, in welcher der Werkstückträger 10 zur Bewegung ausgebildet ist, ist durch den Doppelpfeil T angegeben. Die Querrichtung des Werkstückträgers ist durch den Doppelpfeil Q angegeben. Die Rich tungen F, Q und T sind jeweils paarweise orthogonal zueinander.
Der Werkstückträger 10 ist zu zwei zueinander orthogonalen Symmetrieebenen symmetrisch ausgebildet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Symmetrieebenen nicht dargestellt. Sie werden jedoch im Folgenden beschrieben.
Die erste Symmetrieebene verläuft in Transportrichtung T und in Führungsrichtung F des Führungsrahmens 16 und verläuft durch die Quermitte des Werkstückträgers 10.
Eine zweite Symmetrieebene verläuft ebenfalls in Führungsrichtung F des Führungsrahmens 16 und verläuft in Querrichtung Q des Werkstückträgers 10 durch dessen Längsmitte. Die Längsrichtung L des Werkstückträgers 10 fällt in dem in 1 gezeigten Beispiel mit dessen Transportrichtung T zusammen.
Dabei sind die Gleitbuchsen 26 derart angeordnet, dass auf jeder Seite jeder der beiden Symmetrieebenen genau eine Gleitbuchse angeordnet ist. Dadurch kann ein vorteilhafter großer Abstand zwischen den beiden Gleitbuchsen erreicht werden.
An den Seitenrandbereichen 16a und 16b des Führungsrahmens 16 sind im Bereich von dessen Längsmitte an jedem Seitenrand je ein Greiferkopplungsteil 28 vorgesehen, welche zum Eingriff mit einer gesondert vom Werkstückträger 10 ausgebildeten Greifereinrichtung ausgebildet sind.
Im Bereich der Längsenden 16c und 16d des Führungsteils 16 sind an jedem Längsende zwei Führungsteile 30 in dem in 1 gezeigten Beispiel nach unten abgekröpft ausgebildet. Die Führungsteile 30 sind zum gleitenden Kontakt mit einer in 1 nicht dargestellten Führungsausbildung an einer ebenfalls nicht dargestellten Transportbahn ausgebildet.
Der Führungsrahmen 16 weist außerdem eine zentrale Ausnehmung 32 auf, welche gestattet, an der Werkstückaufnahmeplatte 18 auch Werkstücke aufzunehmen, welche in Führungsrichtung F eine große Erstreckung haben und beim Transport den Führungsrahmen 16 durchsetzen. Außerdem wird durch die Ausnehmung 32 des vorzugsweise aus Stahlblech hergestellten Führungsrahmens 16 das Gewicht des Werkstückträgers 10 reduziert. Aus den gleichen Gründen weist auch der Werkstückträger-Grundkörper 12 eine zentrale Ausnehmung 34 auf.
Durch das Vorsehen der Führungsteile 30 an den Längsenden 16c und 16d des Führungsrahmens kann ein vorteilhafter großer Führungsabstand zwischen den Führungsteilen 30 in Längsrichtung des Werkstückträgers erreicht werden. Aus dem gleichen Grunde sind die Führungsteile 30 auch in Querrichtung Q mit möglichst großem Abstand voneinander ausgebildet.
Am Werkstückträger-Grundkörper 12 sind an dessen Seitenrändern 12a und 12b in Werkstückträger-Längsrichtung L verlaufende Auflageleisten 36 ausgebildet. Diese Auflageleisten 36 liegen im Betrieb des Werkstückträgers 10 mit ihrer von der Werkstückaufnahmeplatte 18 weg weisenden Unterseite 36a auf einem umlaufenden angetriebenen Transportband auf und werden von diesem durch Reibschluss zur Bewegung in die Transportrichtung T angetrieben (s. 2 und 3). Die Unterseiten 36a der Auflageleisten 36 liegen in einer in 1 nicht dargestellten Auflageebene. Die Auflageebene verläuft sowohl in der Transportrichtung T als auch in der Querrichtung Q. Die beiden Auflageleisten 36 sind durch in Querrichtung Q verlaufende Querstreben 38 verbunden, welche die zuvor beschriebenen Führungsstangen 14 tragen. Die Führungsstangen 14 sind im montierten Zustand des Werkstückträgers 10 von in 1 nicht dargestellten Schrauben durchsetzt, welche mit ihrem Gewinde in die Querstreben 38 eingedreht sein können, und für deren Köpfe in der Oberseite 18a der Werkstückaufnahmeplatte 18 Einsenkungen 40 ausgebildet sein können.
Die Auflageleisten 36 ragen an den Längsenden 12c und 12d des Werk stückträger-Grundkörpers 12 in Längsrichtung L über die Querstreben 38 hinaus und definieren so einen Aufnahmeraum 42, in welchem je ein Führungsteile 30 tragender gekröpfter Abschnitt des Führungsrahmens 16 aufgenommen ist. Dadurch sind die Führungsteile 30 oder zumindest der sie tragende gekröpfte Teil des Führungsträgers 16 von drei Seiten geschützt.
Dann, wenn der Führungsrahmen 16 sich in einer werkstückträger-grundkörpernahen Stellung befindet, vorzugsweise am Werkstückträger-Grundkörper 12 anliegt, befinden sich die Führungsteile 30 in Führungseingriff mit einer Führungsausnehmung an der in 1 nicht dargestellten Transportbahn (s. auch 2). Die Führungsteile 30 ragen dann unter die Auflageebene, die durch die Unterseiten 36a der Auflageleisten 36 definiert ist.
Der Führungsrahmen 16 ist längs der Führungsrichtung F zur Werkstückaufnahmeplatte 18 hin verstellbar, wobei dann, wenn sich der Führungsrahmen 16 in seiner werkstückaufnahmeplattennahen Stellung befindet, vorzugsweise an der Werkstückaufnahmeplatte 18 anliegt, die Führungsteile 30 außer Eingriff mit der Führungsanordnung der Transportbahn sind, und sich vorzugsweise von drei Seiten geschützt in den zugeordneten Aufnahmeräumen 42 am Werkstückträger-Grundkörper 12 befinden (s. auch 3). In dieser Führungsinaktivstellung kann der Werkstückträger 10 an der Führungsbahn ohne angehoben zu werden sowohl in Transportrichtung T als auch in Querrichtung Q verlagert werden. Die Transportbahn braucht hierzu lediglich derart ausgeführt werden, dass sie ein Verlagern, etwa Verrutschen, des Werkstückträgers 10 in den genannten Richtungen ermöglicht. In den 2 und 3 ist ein Werkstückträger 10 an einer Transportbahn 44 dargestellt.
Die Transportbahn 44 der 2 und 3 umfasst zwei parallel angeordnete umlaufende Transportbänder 46, welche durch einen nicht dargestellten Elektromotor zum Umlauf angetrieben sind. Auf dem jeweiligen Obertrumm 46a liegen die Auflageleisten 36 des Werkstückträger-Grundkörpers 12 auf und werden reibschlüssig mitgeführt.
Zwischen den Transportbändern 46 ist eine Metallplatte 48 vorgesehen, welche eine Führungsausbildung 50 in Form eines in Transportrichtung T verlaufenden erhöhten Mittelstegs aufweist. Dieser Mittelsteg verläuft zwischen den Führungsteilen 30 hindurch, so dass die in Querrichtung Q weisenden Flächen 50a des Mittelstegs sich an aufeinander zu weisenden Flächen der Führungsteile 30 in Gleitanlageeingriff befinden. Dabei sind die Abmessungen derart gewählt, dass die in Querrichtung Q voneinander weg weisenden Flächen der Führungsteile 30 im Transportbetrieb des Werkstückträgers 10 die Transportbänder 46 nicht berühren. Für den unerwünschten und unwahrscheinlichen Fall, dass dennoch eine derartige Berührung zustande kommt, sind die Führungsteile 30 an ihren zu den Transportbändern 46 weisenden Ecken abgerundet ausgebildet, um einen Abrieb der Transportbänder 46 durch scharfe Kanten an einem Führungsteil 30 zu vermeiden. Zu einer Relativbewegung zwischen den Transportbändern 46 und dem Führungsteil kommt es dann, wenn der Werkstückträger von einem Vereinzeler aufgehalten wird.
Die in 2 gezeigte Transportvorrichtung umfasst weiterhin eine erfindungsgemäße Greifereinrichtung 52, welche dazu dient, den Werkstückträger 10 an einem seiner Greiferkopplungsteile 28 zu ergreifen und zu einer anderen Position umzusetzen.
Hierzu umfasst die Greifereinrichtung 52 einen Greifer-Grundkörper 54, an welchem vier Greiferarme 56, 58, 60 und 62 aufgenommen sind. Die Greifereinrichtung 52 ist um eine Drehachse DGK drehbar angeordnet und durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung zur Drehung angetrieben. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Greifereinrichtung 52 derart aufgebaut, dass sie bei aktivem Drehantrieb zur Verdrehung um die Drehachse DGK eine Drehung um 180° um diese Achse ausführt, so dass die Greiferarme 56 und 62 sowie 58 und 60 ihre Positionen jeweils tauschen. Hierdurch kann der Werkstückträger 10 von der in 2 gezeigten Transportbahn 44 auf eine hierzu parallele, nicht dargestellte Transportbahn oder Bearbeitungsstation umgesetzt werden, welche vor der Greifereinrichtung 52 verläuft.
Die Greiferarme 56, 58, 60 und 62 ihrerseits sind ebenfalls um Greiferarm-Schwenkachsen DGA drehbar. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind lediglich für die Greiferarme 56 und 82 deren Schwenkachsen DGA1 bzw. DGA2 gezeigt. Die Greiferarm-Schwenkachsen DGA sind sowohl zueinander als auch zur Drehachse DGK der Greifereinrichtung 52 parallel.
Da die Greiferarme 56, 58, 60 und 62 im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet sind und beispielsweise die Greiferarme 56 und 58 sowie 60 und 62 jeweils spiegelsymmetrisch zueinander sind, wird im Folgenden lediglich der Greiferarm 58 ausführlich beschrieben. Da auch die Greiferarme 58 und 62 sowie 56 und 60 spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet und angeordnet sind, trifft die Beschreibung des Greiferarms 58 somit auch auf alle anderen Greiferarme zu.
Am Greifer-Grundkörper 54 sind jedem Greiferarm 56, 58, 60 und 62 zugeordnet Drehantriebswellen drehgelagert. Beispielhaft ist die dem Greiferarm 58 zugeordnete Drehantriebswelle mit 64 bezeichnet. Mit dieser Drehantriebswelle zur gemeinsamen Drehung verbunden ist ein zylindrisches Stirnzahnrad 66 mit Schrägverzahnung. Der Schrägungswinkel α der Schrägverzahnung liegt dabei betragsmäßig im Bereich von 45° bis 90°, so dass der Greiferarm 58 zwar durch Bewegung der Zahnstange 68 zum Verschwenken um seine Greiferarm-Schwenkachse angetrieben werden kann, eine auf den Greiferarm 58 in Öffnungs- oder Schließrichtung einwirkende äußere Kraft auf Grund der Selbsthemmung des Verzahnungseingriffs zwischen der Zahnstange 68 und dem Stirnzahnrad 66 dagegen nicht zu einer Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Greiferarms 58 führt.
Die Zahnstange 68 weist an zwei einander gegenüberliegenden Seiten 68a und 68b je eine Schrägverzahnung auf, welche jeweils mit einem Stirnzahnrad unmittelbar in Kämmungseingriff steht. Die Zahnstange 68 kann in Führungsrichtung F, d.h. parallel zur Drehachse DGK der Greifereinrichtung 52 und parallel zu den Greiferarm-Schwenkachsen DGA der Greiferarme 56, 58, 60 und 62 bewegt werden. Dabei werden die Greiferarme 58 und 62 aufeinander zu bzw. voneinander weg verschwenkt, abhängig von der jeweiligen Bewegungsrichtung der Zahnstange 68. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Schrägung der Stirnzahnräder derart gewählt, dass durch eine Annäherungsbewegung der Zahnstange 68 an die Greiferarme 58 und 62 diese schließen und durch eine entgegengesetzte Bewegung der Zahnstange 68 öffnen.
Die Zahnstange 68 ist ihren verzahnten Seiten zylindrisch konkav gekrümmt, so dass die Zahnstange an diesen Seiten sich an die Außenkontur des zugeordneten Stirnzahnrads anschmiegt. Dadurch befinden sich Zähne des Stirnzahnrads und der Zahnstange bei einer Abwälzsituation in Linienberührung, was die auf den jeweils abwälzenden Zahn einwirkende Flächenpressung reduziert. Dadurch kann die auf die Verzahnung einwirkende Belastung erheblich reduziert werden, so dass die Zahnstange 68 und die mit ihr kämmenden Stirnzahnräder kostengünstig als Kunststoff-Spritzgussteile bereitgestellt werden können.
Der Greiferarm 58, der durch eine Schraube 70 drehfest mit der Drehantriebswelle 64 verbunden ist, weist eine bezüglich der Greiferarm-Schwenkachse DGA geneigte erste Backenfläche 72 auf. Diese erste Backenfläche 72 wird in Auskragrichtung A des Greiferarms 58 von seiner Greiferarm-Schwenkachse DGA durch zwei von der ersten Backenfläche 72 abstehende zweite Backenflächen 74 begrenzt. Der Übersichtlichkeit halber sind die zweiten Backenflächen 74 am Greiferarm 62 mit Bezugszeichen versehen.
Im geschlossenen Zustand der Greiferarme 58 und 62 liegen sowohl die erste Backenfläche 72 als auch die zweiten Backenflächen 74 an entsprechenden Gegenanlageflächen des Greiferkopplungsteils 28 an. Dabei verhindern die zweiten Backenflächen 74, dass sich der Abstand des gehaltenen Greiferkopplungsteils 28 von der Drehachse DGK der Greifereinrichtung 52 ändert. Die ersten Backenflächen 72 liegen dabei an Schrägflächen 76 (s. 1) der Greiferkopplungsteile 28 an.
Die Schrägflächen 76 der Greiferkopplungsteile 28 dienen als Kraft-Umlenkeinrichtungen, welche zumindest einen Anteil der Schließkraft der Greiferarme 58 und 62 oder auch 56 und 60 derart umlenken, dass sie in Führungsrichtung F wirkt. Dadurch kann erreicht werden, dass dann, wenn ein Greiferkopplungsteil 28 durch zwei Greiferbacken zangenartig in Eingriff genommen wird, der starr mit ihm verbundene Führungsrahmen 16 und somit die an diesem einstückig ausgebildeten Führungsteile 30 in Führungsrichtung F vom Werkstückträger-Grundkörper 12 weg verlagert werden, d.h. dass die Führungsteile 30 von ihrer in 2 gezeigten Führungsaktivstellung in die in 3 gezeigte Führungsinaktivstellung verstellt werden. Somit ist für die Verstellung der Führungsteile 30 keine eigene Vorrichtung und auch keine zusätzliche Bewegung der vorhandenen Greifereinrichtung notwendig. Die Verstellung der Führungsteile 30 von der Führungsaktivstellung in die Führungsinaktivstellung erfolgt auf Grund der oben beschriebenen Geometrie der Greiferarme einerseits und des Greiferkopplungsteils 28 andererseits automatisch bei jedem Greifvorgang.
Dies hat weiter zur Folge, dass der Werkstückträger 10 dann, wenn die Greiferkopplungsteile 28 gegriffen und die Führungsteile in ihre Führungsinaktivstellung verstellt worden sind, ohne Anhebebewegung von seiner derzeitigen Position in eine andere Position gleicher Höhe umgesetzt werden kann. Dies bedeutet, dass die Greifereinrichtung 52, welche auch eine Umsetzeinrichtung ist, kein Kraftgerät zum Anheben des Werkstückträgers 10 benötigt. Hierfür ist vorzugsweise die Platte 48 derart angeordnet, dass ihre Oberseite 48a in Führungsrichtung F tiefer liegt als die mit den Auflageleisten 36 in Auflageeingriff stehenden Oberseiten des Obertrumms 46a der Transportbänder 46.
Zur Bewegung der Greiferarme ist keine nennenswerte Kraft notwendig. Die einzig benötigte höhere Kraft, die über die Verzahnung übertragen werden muss, tritt bei der Verlagerung des Greiferkopplungsteils in Führungsrichtung F auf.
Dann, wenn zwei eine Greiferzange bildende Greiferarme wieder geöffnet werden, bewegt sich der Führungsrahmen 16 schwerkraftgetrieben auf den Werkstückträger-Grundkörper 12 zu, so dass die Führungsteile 30 wieder in Eingriff mit den Gleitflächen 50a gelangen.
In 3 ist die Transportvorrichtung von 2 dargestellt, wobei hier die zu Greiferzangen zugeordneten Greiferarme 56 und 60 einerseits sowie 58 und 62 andererseits durch Verlagerung der Zahnstangen (s. Zahnstange 68 in 3) in ihre Schließstellung verstellt worden sind. Dadurch wurden die Führungsteile 30 von der Platte 48 abgehoben und in ihre Führungsinaktivstellung verstellt. Die zuvor beschriebene Eingriffssituation der Backenflächen an entsprechenden Gegenanlageflächen des Greiferkopplungsteils 28 ist dabei zu erkennen.
In 4 ist die Eingriffssituation der Greiferarme 56 und 60 mit dem Greiferkopplungsteil 28 vergrößert dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass eine von den Greiferkopplungsteilen 28 vorstehende Vorsprungsleiste 28a in Eingriff mit Ausnehmungen 78 am Führungsrahmen 16 ist, um die Greiferkopplungsteile 28 vor einer Verdrehung relativ zum Führungsrahmen 16 sowie zum Werkstückträger 10 zu sichern.
In den 2 bis 4 ist die Werkstückaufnahmeplatte 18 des Werkstückträgers 10 nur strichpunktiert dargestellt. Zur Erleichterung der Ansicht der Greiferkopplungsteile 28 ist der restliche Werkstückträger 10 in 4 strichpunktiert dargestellt. Gleiches gilt für den Greifer-Grundkörper 54.

Claims

Greifereinrichtung (52) zum Manipulieren, insbesondere Umsetzen, eines Werkstückträgers (10), welcher auf einer sich längs einer Transportrichtung (T) erstreckenden Transportbahn (44) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifereinrichtung (52) einen Greifer-Grundkörper (54) mit wenigstens einem vom Greifer-Grundkörper (54) abstehenden Greiferarm (56, 58, 60, 62) aufweist, welcher relativ zum Greifer-Grundkörper (54) um eine Greiferarm-Schwenkachse (DGA) schwenkbar ist, wobei der wenigstens eine Greiferarm (56, 58, 60, 62) zum Schwenkantrieb mit einem verzahnten Abtriebsteil (66) verbunden ist, welches wiederum mit einem verzahnten Antriebsteil (68) in Kraft- und Bewegungsübertragungsverbindung steht.
Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer-Grundkörper (54) um eine Drehachse (DGK) drehbar ist und die Greiferarm-Schwenkachse (DGA) zur Drehachse (DGK) der Greifereinrichtung (52) im Wesentlichen parallel ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Greiferarme (56, 58, 60, 62) am Greifer-Grundkörper (54), vorzugsweise im Wesentlichen orthogonal zur Drehachse (DGK), vom Greifer-Grundkörper (54), abstehend vorgesehen sind.
Greifereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Greiferarme (56, 58, 60, 62) mit entgegengesetztem Drehsinn zangenartig aufeinander zu und voneinander weg schwenkbar sind.
Greifereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Greifer-Grundkörper (54) in entgegengesetzte Richtungen, vorzugsweise im Wesentlichen orthogonal zur Drehachse (DGK) der Greifereinrichtung (52), vom Greifer-Grundkörper (54) abstehend je wenigstens ein Greiferarm (56, 58, 60, 62), vorzugsweise je ein Paar von zangenartig bewegbaren Greiferarmen (56, 58, 60, 62) vorgesehen ist.
Greifereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (66) wenigstens ein Stirnzahnradsegment, vorzugsweise ein Stirnzahnrad (66), ist und dass das verzahnte Antriebsteil (68) eine zur Bewegung antreibbare Zahnstange (68) ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Abtriebsteil (66) als auch das Antriebsteil (68) schrägverzahnt sind.
Greifereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägstellung der Verzahnung an Antriebs- und Abtriebsteil (66, 68) bezogen auf die jeweilige Abwälzrichtung des Teils betragsmäßig größer als oder gleich 45° und kleiner als 90° ist.
Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung des Antriebsteils (68) im Wesentlichen parallel zur Greiferarm-Schwenkachse (DGA) ist.
Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsteil (68) mit dem Abtriebsteil (66) in Kämmungseingriff ist, wobei die Verzahnung wenig stens eines Teils aus Antriebsteil (68) und Abtriebsteil (66) orthogonal zur zugeordneten Abwälzrichtung des Teils gekrümmt ausgebildet ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (66) zumindest in seinem eine Verzahnung tragenden Abschnitt orthogonal zu seiner Abwälzrichtung konkav gekrümmt ist oder/und das Antriebsteil (68) orthogonal zu seiner Abwälzrichtung konvex gekrümmt ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (66) zumindest in seinem eine Verzahnung tragenden Abschnitt zylindrisch ist und das Antriebsteil (68) orthogonal zu seiner Abwälzrichtung konkav gekrümmt ist.
Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (66) oder/und das Antriebsteil (68) aus Kunststoff gebildet sind, vorzugsweise durch Kunststoff-Spritzgießen.
Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsteil (68) durch ein fluidbetriebenes Kolben-Zylindersystem zur Bewegung antreibbar ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte verfügbare Verfahrweg des Kolben-Zylinder-Systems größer ist als der notwendige Verfahrweg, welcher benötigt wird zur Verstellung der Greifereinrichtung (52) zwischen ihrer Greifer-Eingriffsstellung, in welcher sie in Eingriff mit dem am Werkstückträger (10) vorgesehenen Greiferkopplungsteil (28) ist, und ihrer Greifer-Öffnungsstellung, in welcher der Werkstückträger (10) unbeeinflusst von der Greifereinrichtung (52) auf der Transportbahn (44) bewegbar ist.
Greifereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Kolben-Zylindersystem dann, wenn sich die Greifereinrichtung (52) in ihrer Greifer-Eingriffsstellung befindet, zwischen seinen beiden Endstellungen befindet.
Greifereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Einbeziehung des Anspruchs 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Greifereinrichtung (52) eine Drehantriebsvorrichtung umfasst, durch welche sie zur Drehung um die Drehachse (DGK) antreibbar ist.
Transportvorrichtung mit einer sich längs einer Transportrichtung (T) erstreckenden Transportbahn (44) und einer Greifereinrichtung zum Greifen und Umsetzen eines auf der Transportbahn (44) bewegbaren Werkstückträgers von einer ersten Position in eine zweite Position, mit Merkmalen aus wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.