DE102011052976B4 - Greifkopf zum Beschicken einer Schleifmaschine - Google Patents

Abstract

Greifkopf (1) zum Beschicken einer Schleifmaschine zum Bearbeiten zylindrischer Werkstücke mit mindestens einem Greifer, der mindestens einen Haltefinger (14) und mindestens einen relativ dazu durch einen Aktuator (30) bewegbaren Greiffinger (14) aufweist, um ein Werkstück zwischen dem Haltefinger (16) und dem Greiffinger (14) aufzunehmen, wobei – der Greiffinger an einer Welle (12) sitzt, die um ihre Längsachse drehbar ist, – der Greiffinger (14) in Richtung des Haltefingers (16) federbelastet ist, – axial versetzt zum Greiffinger (14) ein Hebel (28) an der Welle (12) angeordnet ist, auf den der Aktuator (30) gegen die Federbelastung wirkt, um den Greiffinger (14) um die Längsachse der Welle (12) zu schwenken, wodurch der Greiffinger (14) geöffnet wird. dadurch gekennzeichnet dass an der Welle (12) ein hebelartiger Vorsprung (15) ist, auf den ein Federelement (44) wirkt, um den Greiffinger (14) in Richtung des Haltefingers (16) federzubelasten und dass das Federelement (44) auf einer linearen Führung (42) für einen Schieber (46) sitzt, und auf den Schieber (46) eine Kraft in Richtung des Vorsprungs (15) ausübt.

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft einen Greifkopf zum Beschicken einer Schleifmaschine zur Bearbeitung zylindrischer Werkstücke. Der Greifkopf hat mit mindestens einen Greifer, der mindestens einen Haltefinger und mindestens einen relativ dazu durch einen Aktuator bewegbaren Greiffinger aufweist, um ein Werkstück zwischen dem Haltefinger und dem Greiffinger aufzunehmen.
• Stand der Technik
• Bohrer werden aus zylindrischen Rohlingen geschliffen. Dazu muss der Rohling zunächst einem Reservoir entnommen und als Werkstück in eine Spannzange oder ein anderes Spannmittel einer Schleifmaschine eingesetzt werden. Dort wird es bearbeitet und anschließend aus dem Spannmittel entnommen und abgelegt. Das Bestücken und Entnehmen des Spannmittels mit einem Werkstück bezeichnet man auch als Beschicken. Es erfolgt meist automatisiert durch Greifer.
• Aus der WO2005/118219 ist ein zangenartiger Greifer zum Beschicken einer Schleifmaschine bekannt. Die Zange ist in Richtung Ihrer Schließstellung vorgespannt, so dass ein Werkstück passiv gehalten werden kann.
• Die DE 20 2007 006 029 zeigt eine Rundschleifvorrichtung, bei der die Werkstücke stehend bearbeitet und transportiert werden. Zum Beschicken hat die Rundschleifeinrichtung einen an einem Schlitten verfahrbaren Werkstückträger.
• Die DE 10 2008 029 711 offenbart einen Greifkopf mit zwei Greiffingern, die an ihrem proximalen Ende drehfest stiftartigen Körpern befestigt sind. Die stiftartigen Körper sitzen jeweils in einem Hülsenkörper, welche die stiftartigen Körper in dem Greifkopf führen. Axial versetzt zu den Greiffingern sind an den stiftartigen Körpern Hebel angebracht mit denen die stiftartigen Körper um ihre Längsachse gedreht werden können, wodurch die Greiffinger gegen die Kraft einer Feder geöffnet werden.
• Die DE 10 2006 003 985 A1 beschreibt eine Werkzeugmaschine mit einem Bestückungsroboter, der als Handhabungseinrichtung bezeichnet wird. Der Bestückungsroboter hat eine sogenannte Greifeinrichtung, die jedoch nicht näher beschrieben ist.
• Die DD 273 597 A1 offenbart einen Mehrfachgreifer zum Setzen von Stecklingen. Der Mehrfachgreifer hat fest an einem Linearschieber angebrachte Greiffinger, die mit schwenkbar an einem Träger angebrachten Greiffingern zusammenwirken. Die schwenkbaren Greiffinger sind an einer Achse drehbar gelagert und werden über einen zweiten Linearschieber betätigt, der auf einen Hebelarm der Greiffinger wirkt.
• Der Aufsatz „programmierbare, sensorgeführte Greifer für Industrieroboter” von Schweizer und Frankenhauser (Konstruktion, Bd. 46, 1994 Springer-Verlag) behandelt die Konstruktion eines Scherengreifers und eines Parallelbackengreifers. Beide Konstruktionen zeichnen sich dadurch aus, dass die Greifwerkzeuge mittels eines Greiferbackenwechselsystems austauschbar sind.
• Die DD 273 597 A1 offenbart einen Mehrfachgreifer zum Setzen von Stecklingen.
• Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass der Platz im Bereich des Spannmittels von Präzisionsschleifmaschinen immer knapper wird, weil die Rohlinge bei solchen Präzisionsschleifmaschinen nicht nur in ein Spannmittel eingespannt, sondern auch gegen seitlichen Ausweichen durch ein oder zwei axial von dem Spannmittel beabstandete Widerlager abgestützt werden. Insbesondere diese Widerlager erschweren eine automatisierte Beschickung von Präzisionsschleifmaschinen, weil der Greifkopf droht mit den Widerlagern zu kollidieren.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders kompakten Greifkopf zum Wechseln von Werkstücken einer Schleifmaschine bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird durch einen Greifkopf nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Der Greifkopf zum Beschicken einer Schleifmaschine hat mindestens einen Greifer, um Werkstücke aufzunehmen und an einem anderen Ort wieder abzusetzen. Beispielsweise kann der Greifer einen Rohling aus einer Palette entnehmen und als Werkstück in ein Spannmittel einer Schleifmaschine einsetzen. Ebenso kann der Greifkopf das Werkstück nach seiner Bearbeitung aus dem Spannmittel entnehmen und an einem Ablageort ablegen. Dazu hat der Greifkopf mindestens einen Haltefinger und einen relativ dazu bewegbaren Greiffinger. Zwischen dem Haltefinger und dem Greiffinger kann der Greifer ein Werkstück aufnehmen. Der Greiffinger sitzt an einer Welle, die um ihre Längsachse drehbar ist. Auf die Welle wirkt über einen an der Welle angebrachten Hebel ein Aktuator gegen ein Federelement. Durch den Aktuator kann der Greiffinger um die Längsachse der Welle geschwenkt und somit der Greifer geöffnet bzw. geschlossen werden. Der Hebel ist axial beabstandet von dem Greiffinger an der Welle angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es den Aktuator zum Öffnen des Greifers versetzt zum Greiffinger anzuordnen und die Form des Greifkopfes an die Gegebenheiten einer Schleifmaschine anzupassen. Der Greifkopf kann deshalb in diesem Bereich beispielsweise sehr schlank ausgeführt sein. Das ermöglicht eine hohe Packungsdichte der Rohlinge auf einer Palette, ohne dass die automatische Beschickung der Schleifmaschine dadurch gestört würde. Zudem ist der Platz im Bereich des Spannmittels von Schleifmaschinen zunehmend beengt, weil die zunehmende Präzision der Bohrer seitliche Abstützungen für die Bohrer erfordert, damit diese bei ihrer Bearbeitung nicht seitlich ausweichen. Der beschriebene Greifkopf kann dennoch im Bereich des Spannmittels Werkstücke absetzen oder aufnehmen.
• Bevorzugt ist an der dem Greiffinger abgewandten Seite der Welle ein Vorsprung, auf den ein Federelement wirkt, wodurch der Greiffinger in Richtung des Haltefingers federbelastet ist. Auch diese Anordnung trägt, dazu bei, dass der Greifer im Bereich des Greiffingers bzw. Haltefingers sehr wenig Raum beansprucht. Dabei kommt es nicht darauf an, ob der Vorsprung an der Welle selbst, an dem Greiffinger oder an dem Hebel angeordnet ist, Greiffinger, Welle, Hebel und Vorsprung sollten lediglich kraftschlüssig miteinander verbunden sein.
• Bevorzugt wirkt das Federelement auf einen Schieber, der auf einer bevorzugt orthogonal zu der Welle angeordneten insbesondere linearen Führung läuft und durch das Federelement in Richtung des Vorsprungs vorgespannt ist. Dies ermöglicht einen auch auf der den Fingern abgewandten Seite besonders kompakten Greifkopf. Besonders zu Tragen kommt der Effekt, wenn der Greifkopf zwei nebeneinander angeordnete Greifer hat, weil dann beide Schieber auf der gleichen Führung laufen können. Die Federelemente können beispielsweise zwischen den Schiebern auf der Führung oder beidseits des Schieberpaares angeordnet sein.
• Bevorzugt stützen sich Federelemente über einen festlegbaren Anschlag bzw. Anschläge an der Führung oder an einem Träger ab.
• In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat der Greifkopf mindestens zwei Greifer, die je mindestens einen Haltefinger und mindestens einen relativ zum Haltefinger durch einen Aktuator bewegbaren Greiffinger aufweisen, um zwischen den Haltefingern und den Greiffingern je ein zylindrisches Werkstück aufzunehmen. Dadurch kann der Greifer gleichzeitig zwei Werkstücke aufnehmen, z. B. einen Rohling von einem Reservoir entnehmen, dann mit einem weiteren Greifer ein bearbeitetes Werkstück aus einer einem Spannmittel oder dgl. entnehmen, um bevorzugt unmittelbar anschließend den Rohling in das Spannmittel einzusetzen. Danach kann das bearbeitete Werkstück abgelegt werden. Dadurch wird die Zeit in der kein Werkstück in dem Spannmittel ist und somit die Totzeit beim Wechsel der Werkstücke minimiert. Besonders kompakt ist der Greifkopf, wenn der Träger mindestens zwei zueinander parallelen Führungen hat, in denen je eine Welle drehbar angeordnet ist, wobei an jeder der Wellen je mindestens ein Greiffinger und davon axial beabstandet (bezogen auf die Längsachse der entsprechenden Welle) mindestens ein Hebel angeordnet ist. Auf jeden der Hebel wirkt je mindestens ein Aktuator, um die Greiffinger um die Längsachse der Welle zu schwenken.
• Bevorzugt hat der Träger auf der dem Greiffinger abgewandten Seite eine Ausnehmung mit einer Führung ist, auf der mindestens zwei Schieber sitzen, die sich je über ein mindestens Federelement an gegenüberliegenden Begrenzungen der Ausnehmung abstützen und durch die Federelemente gegen je einen mit je einem der Greiffinger drehfest gekoppelten Vorsprung vorgespannt sind. Dadurch sind die Greiffinger in einer Richtung federbelastet und es genügt ein einfacher ein Weg Aktuator, z. B. ein Pneumatikzylinder. Wird der Pneumatikzylinder mit Druckluft beaufschlagt, dann wirkt er auf den entsprechenden Hebel, wodurch der entsprechende Greifer öffnet oder schließt. Wird der Pneumatikzylinder entlastet, dann werden er und der Greiffinger durch das Federelement in ihre jeweiligen Ausgangsstellungen zurück bewegt. Die beschriebene Bauform ist äußerst kompakt und erlaubt den Einsatz eines Greifkopfes mit zwei Greifern auch an sehr beengten Schleifmaschinen.
• Bevorzugt sitzt auf der Ausnehmung ein prismatischer Deckel zur Befestigung mindestens eines Positionssensors für mindestens einen der Schieber und/oder mindestens einen der Vorsprünge. Durch die prismatische Oberfläche, können die Positionssensoren bevorzugt radial zur Führung für die Schieber ausgerichtet werden, so dass deren Endstellungen durch einfache Näherungssensoren überwacht werden können.
• Beschreibung der Zeichnungen
• Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
• 1 zeigt einen Greiffarm mit einem Greifkopf
• 2 zeigt den Greifkopf
• 3 zeigt den Greifkopf
• Der Greifkopf 1 in den 1 bis 3 ist an einem Greifarm 2 befestigt. In 3 wurde eine Abdeckung 60 entfernt um die Funktionsweise des Greifkopfes 1 besser darstellen zu können. Der Greifkopf 1 ist zwischen einem Reservoir (nicht dargestellt) für Rohlinge 3 einem Spannfutter einer Schleifmaschine (nicht dargestellt) und einer Ablage (nicht dargestellt) für bearbeitete Werkstücke verfahrbar. Der Greifkopf 1 hat einen Träger 10, in dem zwei parallele Wellen 12 gelagert sind (vgl. 1). Am unteren Ende beider Wellen ist je ein Greiffinger 14 drehfest angeordnet (vgl. 3). Den Greiffingern 14 gegenüberliegend ist an dem Träger 10 je ein Haltefinger 16 befestigt. Die Greiffinger 14 sind um die Längsachse der jeweiligen Welle 12 schwenkbar, so dass die beiden aus je einem Paar von Greiffinger 14 und Haltefinger 16 gebildeten Greifer geöffnet und geschlossen werden können, z. B. um einen Rohling 3 aufzunehmen oder abzusetzen (vgl. 1 und 3).
• Zum Öffnen der Greifer ist an den Wellen 12 je ein Hebel 28 drehfest angeordnet. Die Hebel sitzen an den den Greiffingern 14 gegenüberliegenden Enden der beiden Wellen 12 (vgl. 1). Auf die Hebel 28 wirkt je ein Pneumatikzylinder 30 als Aktuator, die in entsprechenden Ausnehmungen des Trägers 10 sitzen. Die Pneumatikzylinder 30 (vgl. 2 und 3) haben je eine Kolbenstange 32 (vgl. 1) die den Träger 10 von hinten, das ist die den Greifen abgewandte Seite, durchsetzen. Dadurch nehmen die Pneumatikzylinder 30 im Bereich der Greifer keinen Platz in Anspruch. Weil die Hebel 28 und die Greiffinger 14 in axialer Richtung der Wellen 12 deutlich voneinander beabstandet sind kann der Abstand von den Greifern zu den Aktuatoren an die Gegebenheiten einer Schleifmaschine angepasst werden. Zudem erlaubt dies in dem Träger 10 auf der den Greifern abgewandten Seite eine kastenartige Ausnehmung 40 vorzusehen: In der Ausnehmung 40 sitzt eine stangenartige Führung 42 für zwei Druckfedern 44 die sich an den seitlichen Wänden der Ausnehmung 40 abstützen und auf je einen Schieber 46 wirken. Die Schieber 46 sind hier beispielhaft Hülsen mit je einem Kragen 47, an deren einen Seite die jeweilige Druckfeder 44 und an deren anderer Seite je ein hebelartiger Vorsprung 15 anliegt. Die Vorsprünge 15 sitzen jeweils an der den Greiffingern abgewandten Seite je einer der Wellen 12. Dadurch sind die Greiffinger 14 über die Schieber 46 und die Druckfedern 44 in Richtung der Haltefinger 16 vorgespannt. Auf der Rückseite der Ausnehmung 40 sitzt ein Deckel 50 mit zwei gegeneinander verkippten rückseitigen Flächen 52. Der Winkel zwischen den Flächen 52 ist so gewählt, dass mittels Haltern 54 orthogonal auf die Flächen 52 aufgeschraubte Näherungssensoren 56 zumindest in etwa radial in Richtung der Führung 42 weisen, wozu der Deckel entsprechende Öffnungen 58 aufweist. Die Öffnungen 58 sind wie hier vorzugsweise als Langloch ausgeführt, so dass der Halter 54 mit den Näherungssensoren 56 parallel zu der Führung 42 verschiebbar sind. Somit können die Näherungssensoren einfach z. B. an die Endstellungen der Schieber 46 und damit der Greiffinger 14 verschoben werden.
• Zum Öffnen eines Greifers wird der entsprechende Aktuator 30 erregt, hier durch beaufschlagen mit Druckluft. Dieser wirkt über den Hebel 28 und die Welle 12 auf den Greiffinger 14, der dadurch um die Längsachse der Welle 12 von dem Haltefinger 16 weggeschwenkt wird. Dabei wird der Vorsprung 15 gegen die Kraft der Druckfeder 44 geschwenkt, wobei er den zwischen der Druckfeder 44 und dem Vorsprung 15 angeordnete Schieber 46 mitnimmt. Wenn der maximale Öffnungswinkel erreicht ist, dann sitzt der Kragen 47 des entsprechenden Schiebers 46 unter einem der Näherungssensoren 56 was somit erkannt und an eine Steuerung (nicht dargestellt) übermittelt wird. Nun kann der Greifkopf 1 verfahren werden, so dass z. B. ein Rohling zwischen dem Greiffinger 14 und dem Haltefinger 16 angeordnet ist. Die Steuerung kann nun den Aktuator 30 und somit den Hebel 28 entlasten, wodurch der Greiffinger durch die in der Druckfeder gespeicherte Arbeit geschlossen wird, denn diese wirkt über den Schieber 46 und den Vorsprung 15 auf den Greiffinger. Der Rohling 3 wird nun durch die Vorspannung der Druckfeder 44 zwischen dem Greiffinger 14 und dem Haltefinger 16 gehalten und kann an einen anderen Ort verfahren werden, z. B. in eine Spannzange einer Schleifmaschine eingesetzt werden. Durch eine erneute Aktivierung des Aktuators 30 wird der Greifer in der beschriebenen Weise wieder geöffnet.
• Der gezeigte Greifkopf 1 hat zwei Greifer, wodurch ein Rohling 3 gehalten werden kann, während ein schon bearbeitetes Werkstück aus dem Spannmittel entnommen wird. Anschließend kann der Rohling 3 in das Spannmittel eingesetzt werden. Während die Schleifmaschine das Werkstück, also den Rohling 3 bearbeitet, wird ein weiterer Rohling von einem Reservoir aufgenommen. Der Greifkopf ist nun bereit nach der Bearbeitung des ersten Rohlings diesen mit dem freien Greifer zu entnehmen und den weiteren Rohling in das Spannmittel einzusetzen. Dadurch wird die Zeitspanne des Stillstands der Schleifmaschine beim Wechsel der Werkstücke minimiert.
• Bezugszeichenliste

1

Greifkopf

2

Greifarm

3

Rohling/Werkstück

10

Träger

12

Welle

14

Greiffinger

15

Vorsprung

16

Haltefinger

28

Hebel

30

Aktuator/Pneumatikzylinder

32

Kolbenstange

40

Ausnehmung

42

Führung/Stange

44

Druckfeder

46

Schieber

47

Kragen

50

Deckel

52

rückseitige Fläche des Deckels 50

54

Halter

56

Näherungssensor

58

Öffnung

60

Abdeckung

Claims (6)

1. Greifkopf (1) zum Beschicken einer Schleifmaschine zum Bearbeiten zylindrischer Werkstücke mit mindestens einem Greifer, der mindestens einen Haltefinger (14) und mindestens einen relativ dazu durch einen Aktuator (30) bewegbaren Greiffinger (14) aufweist, um ein Werkstück zwischen dem Haltefinger (16) und dem Greiffinger (14) aufzunehmen, wobei – der Greiffinger an einer Welle (12) sitzt, die um ihre Längsachse drehbar ist, – der Greiffinger (14) in Richtung des Haltefingers (16) federbelastet ist, – axial versetzt zum Greiffinger (14) ein Hebel (28) an der Welle (12) angeordnet ist, auf den der Aktuator (30) gegen die Federbelastung wirkt, um den Greiffinger (14) um die Längsachse der Welle (12) zu schwenken, wodurch der Greiffinger (14) geöffnet wird. dadurch gekennzeichnet dass an der Welle (12) ein hebelartiger Vorsprung (15) ist, auf den ein Federelement (44) wirkt, um den Greiffinger (14) in Richtung des Haltefingers (16) federzubelasten und dass das Federelement (44) auf einer linearen Führung (42) für einen Schieber (46) sitzt, und auf den Schieber (46) eine Kraft in Richtung des Vorsprungs (15) ausübt.
2. Greifkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (15) auf der dem Greiffinger (14) entgegengesetzten Seite der Welle (12) angeordnet ist.
3. Greifkopf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement (44) an einem an der Führung (42) festlegbaren Anschlag abstützt.
4. Greifkopf (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Träger für mindestens zwei Greifer, die je mindestens einen Haltefinger (16) und mindestens einen relativ zum Haltefinger (16) durch einen Aktuator (30) bewegbaren Greiffinger (14) aufweisen, um zwischen den Haltefingern (16) und den Greiffinger (14) je ein zylindrisches Werkstück aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass – der Träger mindestens zwei zueinander parallele Führungen hat, in denen je eine Welle (12) drehbar angeordnet ist, – an jeder der Wellen (12) je mindestens ein Greiffinger (14) und davon axial beabstandet mindestens ein Hebel (28) angeordnet ist, – auf jeden der Hebel (28) je mindestens ein Aktuator (30) wirkt, um die Greiffinger (14) um die Längsachse der Welle (12) zu schwenken.
5. Greifkopf (1) nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet dass der Träger auf der dem Greiffinger (14) abgewandten Seite eine Ausnehmung (40) hat, in der eine Führung (42) ist, auf der mindestens zwei Schieber (46) sitzen, die sich je über ein mindestens Federelement (44) an gegenüberliegenden Begrenzungen der Ausnehmung (40) abstützen und durch die Federelemente (44) gegen je einen mit je einem der Greiffinger (14) drehfest gekoppelten Vorsprung (15) vorgespannt sind.
6. Greifkopf (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (40) einen prismatischen Deckel zur Befestigung mindestens eines Positionssensors für mindestens einen der Schieber (46) und/oder mindestens einen der Vorsprünge hat.

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