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Die Erfindung betrifft eine Greiferanordnung für einen Roboter zum Erfassen eines zylinder- und/oder ringförmigen Werkstückes, mit wenigstens zwei Greiferfingerpaaren, die das Werkstück von außen oder bei ringförmigem Werkstück von innen erfassen, mit einem Gehäuse zur Halterung der einzelnen Komponenten der Greiferanordnung, welches an das freie Ende eines Armes des Roboters anschließbar ist, wobei zum Antrieb der beweglichen Finger der wenigstens zwei Greiferpaare ein Elektromotor vorgesehen ist, der von einer speicherprogrammierbaren Steuereinheit (SPS) ansteuerbar ist und auf ein Verfahren zum Betrieb der Greiferanordnung.
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Aus der
DE 20 2005 019 060 U1 ist eine Greifervorrichtung für eine Produktionslinie und/oder einen Industrieroboter mit wenigstens zwei Greifelementen bekannt, welche jeweils einem Gewinde zugeordnet sind, wobei die Greifelemente durch eine Drehbewegung einer von einem Elektromotor angetriebenen Gewindespindel in zueinander entgegen gesetzten Richtungen bewegbar sind.
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Greiferanordnungen für Roboter sind in großer Vielzahl bekannt geworden. Einerseits können die Greifer in Art einer Hand ausgebildet sein, entsprechend der Aufgabe, die die Greiferanordnung zu erfüllen hat.
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Insbesondere zum Ergreifen und Transportieren von zylinderförmigen oder ringförmigen Bauteilen werden Greiferanordnungen verwendet, die paarweise einander zugeordnete Greiffinger aufweisen, von denen ein Greiffinger feststeht, wogegen der andere Greiffinger beweglich angeordnet ist, so dass der Abstand des beweglichen Greiffingers zum feststehenden Greiffinger verändert werden kann.
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Dabei besteht auch die Möglichkeit, dass zwei Greiferpaare vorgesehen sind, die so einander zugeordnet sind, dass sie beispielsweise einen Ring oder einen Zylinder erfassen und transportieren können; beim Erfassen eines Ringes können die Greifer von außen gegen den Außenumfang oder von innen gegen den Innenumfang bewegt werden. Dies kann zum Beispiel der Fall sein bei Felgen für Kraftfahrzeuge.
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Bekannte Greiferanordnungen werden pneumatisch oder hydraulisch angesteuert, was zur Folge hat, dass der Greifdruck kaum einstellbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Greiferanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine Einstellung und Einhaltung des Greifdrucks erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Greiferanordnung einen feststehenden U-förmigen Träger mit zwei feststehenden Greifern und einen mittels einer vom Elektromotor angetriebenen Spindel beweglichen Träger mit zwei Greifern aufweist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ein bevorzugtes Verfahren zum Betrieb der Greiferanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass zur Überwachung der Greifkraft eine Strom- und/oder Spannungswertemessung des wenigstens einen Elektromotors vorgenommen wird, und dass innerhalb der speicherprogrammierbaren Steuerung maximale Grenzwerte der Greifkraft beziehungsweise der Greifkräfte abgelegt sind, die mit den den gemessenen Strom- und/oder Spannungswerten entsprechenden Greifkräften verglichen werden.
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Hierdurch ist es möglich, eine einfache Steuerung für die Erfassung eines Werkstückes zu verwenden, ohne dass Drucksensoren und dergleichen erforderlich sind.
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Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung, weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
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Es zeigen
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1 eine Aufsicht auf eine Greiferanordnung,
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2 eine Längsschnittansicht gemäß Schnittlinie II-II der 1,
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3 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie III-III der 2 und
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4 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie IV-IV der 3.
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Es sei nun Bezug genommen auf die 1.
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Die 1 zeigt ein langgestrecktes Gehäuse 10, siehe auch 2, an dessen rechter Seite über einen Flanschstutzen 11 ein Anschlussflansch 12 für einen Roboterarm vorgesehen ist.
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Am Gehäuse 10 gelagert sind zwei feststehende Greifer oder Greiffinger 15 und 16, die an Armen 18, 19 eines U-förmigen Bauteils 17 mittels Schraubverbindungen 21 und 22 befestigt sind; das U-förmige Bauteil 17 ist mittels weiterer Schraubverbindungen 20 an dem Gehäuse 10 befestigt. Die Greifer 15 und 16 besitzen weichelastische Abdeckungen 23 und 24, um von diesen erfasste Werkstücke zu schützen.
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Den feststehenden Greifern 15, 16 sind bewegliche Greifer 25 und 26 zugeordnet. Die beweglichen Greifer 25, 26 sind, ähnlich wie die feststehenden Greifer 15, 16 an den Schenkeln 29a, 29b eines U-förmigen Trägers mittels Schraubverbindungen (ohne Bezugsziffern) befestigt. Der U-förmige Träger 29 ist mittels Schraubenverbindungen 50 auf einem Schlitten 51 befestigt, der im Inneren des Gehäuses 10 gleitet und dort in weiter unten dargestellter Weise in Doppelpfeilrichtung P angetrieben wird. Die beiden Greifer 15 und 26 befinden sich, wenn sie ein zylinderförmigen Werkstück aufnehmen sollen, außerhalb des zylinderförmigen Werkstückes, wobei der Greifer 26 in Pfeilrichtung P1 gegen die Außenseite des zylinderförmigen Werkstücks gefahren wird, so dass das Werkstück zwischen dem Greifer 15 und dem Greifer 26 verspannt ist. Wenn ein Ring, zum Beispiel eine Autofelge, aufgenommen werden soll, können die Greifer 16 und 25 benutzt werden, dergestalt, dass die beiden Greifer 16 und 25 ins Innere des Ringes eingreifen können und nach Verfahren des Greifers 25 in Pfeilrichtung P2 gegen den Ring von innen angedrückt werden und so den Ring festhalten. Zum Schutz des Werkstückes ist in gleicher Weise auch eine Platte 27 beziehungsweise 28 aus weichelastischem Material vorgesehen.
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Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, eine Autofelge dadurch aufzunehmen, dass die beiden Greifer oder Greiffinger 15 und 26 von außen gegen die Außenfläche des Ringes gedrückt und verspannt werden.
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Dabei ist der Greifer 15 auch als erster Greifer, der Greifer 26 als zweiter Greifer, der Greifer 16 als dritter Greifer und der Greifer 25 als vierter Greifer bezeichnet.
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Es sei jetzt Bezug genommen auf die 1. Der Greifer 15 und der Greifer 26 besitzen auf ihrer dem Greifer 16 beziehungsweise 25 zugewandten Seite eine konkave Form, so dass kreisförmige Körper, von denen die Umrissformen 31 und 30 dargestellt sind, an zwei Auflagepunkten 32 und 33 beziehungsweise 32a und 33a festgehalten werden können; die Auflagepunkte 32 und 33 entstehen bei der Verspannung eines kreisförmigen Körpers 30 mit geringerem Durchmesser und die Auflagepunkte 32a und 33a, die sich bezogen auf die Mittellinie II-II (die gleichzeitig auch eine Schnittlinie darstellt) außerhalb der Auflagepunkte 32, 33 befinden, entstehen bei der Verspannung eines kreisförmigen Körpers 31 mit größerem Durchmesser.
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Der Greifer 16 besitzt ebenso wie der Greifer 25 eine eher konvexe Form, so dass sich die Greifer 16 und 25 gegen die Innenfläche eines kreisringförmigen Körpers 34 anlegen können.
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Die beiden Greifer 16 und 25 nehmen in der Darstellung gemäß 1 den kleinsten Abstand zueinander ein, so dass sich die beiden Greifer 16 und 25 innerhalb eines Hüllzylinders 35 befinden, wobei der Hüllzylinder 35 die Kontur, das heißt die Innenkontur des kleinsten Zylinderringes bildet, der von den beiden Greifern 16, 25 ergriffen werden kann.
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In der 2 ist andeutungsweise ein weiteres Trägerteil 36 dargestellt, welches auf der den Greiferpaaren entgegengesetzt liegenden Seite des Gehäuses 10 angeordnet ist, so dass auch hier auf der in der 2 unten befindlichen Seite geeignete Greiferanordnungen angebracht und vorgesehen sein können.
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Zum Antrieb der bewegbaren Greifer 25, 26, die gemeinsam miteinander bewegbar sind, ist eine Gewindespindel 40, siehe 4 vorgesehen, die mittels eines Zahnband- oder Zahnriemenantriebes 41 von einem Elektromotor 42 angetrieben wird. Der Schlitten 51, der innerhalb des Gehäuses 10 verschieblich geführt ist, ist von der Gewindespindel 40 durchgriffen, wobei die Gewindespindel 40 ein entsprechendes Außen-Schraubengewinde und der Schlitten ein damit kämmendes beziehungsweise darauf gleitendes Innengewinde aufweist. Dabei wird der Träger 29 zusammen mit den Greifern 25 und 26 in geeigneter Weise soweit verschoben werden, so dass kreiszylinderförmige Körper sowohl von außen über die Greifer 15 und 26 als auch von innen über die Greifer 16, 25 erfasst und weiter bewegt werden können.
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Es sei nun Bezug genommen auf die 3.
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Dort ist der Elektromotor 42 dargestellt, dessen Mittelachse parallel zur Mittelachse des Gehäuses 10 verläuft. An dem in der Zeichnung 3 links befindlichen Ende ist am Elektromotor 42 ein Zahnrad 43 angeschlossen, das von dem Zahnriemen 41 umfasst ist. Der Zahnriemen 41 umfasst ein weiteres Zahnrad 44, welches mit der Gewindespindel 40 verbunden ist.
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Die Ansteuerung des Elektromotors erfolgt mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung, in der alle wesentlichen Daten eingegeben werden. Die Größe der zu klemmenden Werkstücke ist programmtechnisch innerhalb des Einstellbereiches, der durch die Geometrie und die Abstände der einzelnen Greifer zueinander vorgegeben ist, frei programmierbar, so dass mit dem Greifer beziehungsweise mit den Greiferpaaren Werkstücke unterschiedlicher Größe aufgenommen werden können.
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Der Elektroantrieb ist vorzugsweise ein Servomotor, mit dem über den Zahnriemen die Gewindespindel angetrieben wird.
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Dadurch, dass der Antrieb des Elektromotors beziehungsweise des Servomotors von einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) gesteuert wird, kann die Greifkraft beziehungsweise die Greifdruckkraft innerhalb der Systemgrenzen frei programmiert werden. Zum Greifen können die Greifer zum Beispiel in einer Suchfahrt bis zum Erreichen der geforderten Greifkraft fahren, so dass es möglich ist, sehr empfindliche Objekte oder sehr schwere Werkstücke zu greifen, welche Möglichkeiten sich normalerweise widersprechen. Die Position der beweglichen Greifer ist nicht fest programmiert, sondern kann über eine kraftabhängige Suchfahrt gefunden werden. Während dieser Suchfahrt werden die Strom- und/oder Spannungsaufnahme des Elektromotors 42 durch eine geeignete Messung erfasst; aufgrund dieser Messung kann dann die Greifkraft detektiert werden, was durch entsprechende Veränderung der Strom- und/oder Spannungswerte ermittelt wird; die maximal zulässige Greifkraft kann dann abhängig vom Material, aus dem das Werkstück besteht, in der Steuerung abgelegt sein. Zum Lösen eines Werkstückes müssen die Greifer nicht wie beispielsweise bei Druckluftsystemen, über den gesamten Hub geöffnet werden, sondern nur über eine frei programmierbare Strecke.
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In bestimmten Fällen, die hier allerdings nicht dargestellt sind, besteht natürlich auch die Möglichkeit, dass die beweglichen Greifer jedes Greiferpaares einzeln mittels jeweils einer Spindel angetrieben werden können; zu diesem Zwecke wären dann zwei Elektromotoren für je einen beweglichen Greifer vorgesehen.
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In der Ausführung gemäß 3 ist unterhalb beziehungsweise auf der diametral dem Elektromotor 42 entgegengesetzt liegenden Seite des Gehäuses 10 ein zweiter Elektromotor 45 vorgesehen, der eine in der Ebene der Gewindespindel 40 (siehe 3) liegende zweite Gewindespindel antreibt; diese zweite Gewindespindel betätigt dann einen nicht näher dargestellten Schlitten, der dem Schlitten 51 entspricht und an dem ein Träger angebracht ist, der dem Träger 29 entspricht. Ein dem feststehenden Träger 17 entsprechender Träger 36 ist andeutungsweise in der 2 dargestellt. Dadurch können sowohl auf einer Seite und auch auf der anderen Seite des Gehäuses 10 einander zugeordnete Greiferpaare vorgesehen sein, die getrennt voneinander angetrieben werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäuse
- 11
- Flanschstutzen
- 12
- Anschlussflansch
- 13
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- 15
- erster feststehender Greifer
- 16
- dritter feststehender Greifer
- 17
- U-förmiges Bauteiles
- 18
- Arm
- 19
- Arm
- 20
- Schraubenverbindung
- 21
- Schraubenverbindung
- 22
- Schraubenverbindung
- 23
- weichelastische Platte
- 24
- weichelastische Platte
- 25
- vierter beweglicher Greifer
- 26
- zweiter beweglicher Greifer
- 27
- weichelastische Platte
- 28
- weichelastische Platte
- 29
- U-förmiger Träger
- 30
- kreisförmiger Körper
- 31
- kreisförmiger Körper
- 32
- Auflagepunkte
- 33
- Auflagepunkte
- 34
- kreisringförmiger Körper
- 35
- Hüllzylinder
- 36
- Trägerteil
- 40
- Gewindespindel
- 41
- Zahnband
- 42
- Elektromotor
- 43
- Zahnrad
- 44
- Zahnrad
- 45
- Elektromotor
