DE102015012779A1 - Greifvorrichtung mit integriertem Servoregler - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum mechanischen Greifen von Werkstücken mittels bewegbarer Greifarme, die von mindestens einem in einem Gehäuse untergebrachten elektrischen Antrieb angetrieben werden. Der Antriebsmotor wird über eine entfernt vom Gehäuse der Greifvorrichtung angeordnete speicherprogrammierbare Steuerung gesteuert. Im oder am Gehäuse der Greifvorrichtung ist erstens eine Datenschnittstelle für eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zusammen mit der speicherprogrammierbaren Steuerung angeordnet. Dort ist zweitens mindestens ein Rechner- und Speichermodul für die Anwendungssoftware der Greifvorrichtung platziert. Drittens ist dort ein Servoregler untergebracht, der einen geschlossenen Kaskadenregler, die Ansteuerung des Antriebsmotors und eine Geberschnittstelle für den Drehgeber oder das Wegmesssystem aufweist. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Greifvorrichtung entwickelt, die mit einem minimalen Verschaltungs- und Programmieraufwand zumindest an die Maschinensteuerung adaptierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum mechanischen Greifen von Werkstücken mittels bewegbarer Greifarme, die von mindestens einem in einem Gehäuse untergebrachten elektrischen Antrieb angetrieben werden. Der Antriebsmotor wird über eine entfernt vom Gehäuse der Greifvorrichtung angeordnete speicherprogrammierbare Steuerung gesteuert.
  • Aus der DE 10 2006 045 783 B4 ist eine derartige Greifvorrichtung bekannt. Der elektrische Antrieb der Greifvorrichtung wird von einem universellen, der speicherprogrammierbaren Steuerung zugeordneten Servoregler geführt. Der Elektromotor und der Dreh- oder Weggeber des Antriebs ist jeweils über geschirmte Leitungen mit der externen Steuerung verbunden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine Greifvorrichtung zu entwickeln, die mit einem minimalen Verschaltungs- und Programmieraufwand zumindest an die Maschinensteuerung adaptierbar ist. Auch soll die Handhabung und die Anpassung an verschiedene Greifaufgaben erleichtert werden.
  • Diese Problemstellung wird zum einen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei weist entweder der Antriebsmotor einen Drehgeber oder mindestens eines der mit den Greifarmen bewegten Bauteile ein Wegmesssystem auf. Entfernt vom Gehäuse ist eine speicherprogrammierbare Steuerung angeordnet. Im oder direkt am Gehäuse der Greifvorrichtung ist erstens eine Datenschnittstelle für eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit der speicherprogrammierbaren Steuerung angeordnet. Es ist dort zweitens mindestens ein Rechner- und Speichermodul für die Anwendungssoftware der Greifvorrichtung vorhanden. Drittens ist dort ein Servoregler angeordnet, der einen geschlossenen Kaskadenregler, die Ansteuerung des Antriebsmotors und eine Geberschnittstelle für den Drehgeber oder das Wegmesssystem aufweist.
  • In das Gehäuse der Greifvorrichtung ist ein vollwertiger Servoregler, bzw. Servoachsregler, zusammen mit einem dazugehörigen Rechner- und Speichermodul, eingebaut. Der Servoregler wird werkseitig so programmiert, dass der Endnutzer, bzw. der Maschinenbediener, keine besonderen Fachkenntnisse benötigt, um die Greifvorrichtung auf die entsprechenden Greifgüter bzw. Werkstücke einzustellen. Dabei können die Greifgüter sowohl formsteif als auch elastisch sein.
  • Neben den einfachen Parametern wie z. B. dem Greifhub und dem elastizitäts- und greifweitenabhängigen Greifhubzuschlag, können im Rechner- und Speichermodul für bestimmte, z. B. kundenspezifische Greifgüter, spezielle, katalogisierte Greifrezepturen abgelegt sein, die vom Maschinenbediener über eine Greifgutnummer aufgerufen werden können. Auf diese Weise ist ein schnelles Umstellen zwischen zwei verschiedenen, bekannten Greifaufgaben möglich.
  • Hierzu sitzt der Servoregler und das dazugehörige Rechner- und Speichermodul direkt im Gehäuse der Greifvorrichtung. Alle greifvorrichtungsspezifischen Werte und Reglereinstellungen werden direkt in der Greifvorrichtungssoftware herstellerseitig einprogrammiert. Im Ergebnis wurde dazu gegenüber dem allgemeinen Stand der Technik u. a. die Lage der Schnittstelle zwischen den Steuerungsbereichen verschoben. Teile der externen Steuerung werden in das Greifvorrichtungsgehäuse verlagert und an den Antrieb speziell angepasst.
  • Nun können Greifrezepturen für neue Greifaufgaben vom kundenseitigen Maschinenbediener handgesteuert angelernt und in vorrichtungsseitigen Rechner- und Speichermodul direkt und dauerhaft, z. B. zusammen mit einer neuen Greifgutnummer, abgespeichert werden. Als neue Greifgutnummer wird entweder die nächste freie Nummer automatisch gewählt oder sie wird numerisch über die SPS-Eingabetastatur eingegeben. Auch andere Einricht- oder Anlernvorgänge werden in der Regel über diese Tastatur vorgegeben und über das SPS-Display optisch überprüft.
  • Selbstverständlich lassen sich vom Maschinenbediener auch greifgutnummerabhängige Datensätze zur Manipulation ändern oder löschen, ohne dass hierzu in die werkzeugmaschinenseitige, speicherprogrammierbare Steuerung eingegriffen werden muss.
  • Im greifvorrichtungseigenen Rechner- und Speichermodul sind optional Mess- und Auswertealgorithmen einprogrammiert, die während der üblichen Greiffunktion auch Umfeldparameter wie Gehäusetemperatur, Gehäuseschwingungen, Körperschall u. s. w. messen und protokollieren können. Diese Daten werden in eine Verschleißstatistik umgesetzt, um hieraus den Zeitpunkt der nächsten Wartung oder Vorrichtungsüberholung zu ermitteln und das Erreichen dieses Zeitpunkts beispielsweise an der Vorrichtung z. B. akustisch oder optisch anzuzeigen. Selbstverständlich können die Umfeldparameter und/oder ihre Auswertung und Interpretation vom Rechner- und Speichermodul über die greifvorrichtungseigene Datenschnittstelle, bzw. deren Dateninterface, zurück an die speicherprogrammierbare Steuerung der Maschine bzw. Anlage übermittelt werden.
  • Um die in die Werkzeugmaschine eingebaute Greifvorrichtung auf einfache Weise schnell austauschen zu können, ist das metallische Gehäuse der Greifvorrichtung mit üblichen Zentriermitteln – zur Darstellung eines sogenannten Nullpunktspannsystems – ausgestattet. Dazu befinden sich beispielsweise im Boden oder in einer der Seitenwandungen des Gehäuses zwei weit auseinanderliegende Passstifte, die beim Einbau der Greifvorrichtung in entsprechende Passbohrungen an der Werkzeugmaschine einsteckbar sind. Die geometrischen Orte der Passstifte bzw. der Passbohrungen sind zumindest innerhalb einer Greifer-Serie eng toleriert. Die maximal zulässigen Lageabweichungen liegen, bei der Größe der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Variante, bei 0,1 mm. Die Passstifte können auch durch Passschrauben ersetzt werden, wodurch zwei Bohrungen und Passstifte entfallen.
  • Alternativ werden an der Werkzeugmaschine oder einem greifertragenden Handhabungsgerät an der Stelle, an der die Greifvorrichtung zu befestigen ist, eine Schnellwechselbasis dauerhaft befestigt. Die Schnellwechselbasis ist beispielsweise eine flache Wanne, die bereichsweise einen überstehenden Rand mit tolerierter Innenwandung aufweist. In die wannenförmige Vertiefung der Schnellwechselbasis wird die Greifvorrichtung eingesetzt und dort mittels mindestens eines Schnellspannverschlusses befestigt.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
  • 1: Perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung;
  • 2: Perspektivische Ansicht der um 180° geschwenkten Greifvorrichtung ohne Gehäuse und Greifarme;
  • 3: Übersicht über die Hard- und/oder Softwarebaugruppen eines universellen Servoantriebs aus dem Stand der Technik;
  • 4: Übersicht über die Hard- und/oder Softwarebaugruppen eines individuellen Servoantriebs mit einem in der Greifvorrichtung untergebrachten individuellen Servoregler.
  • Die 1 und 2 zeigen einen elektromotorisch angetriebenen Parallelgreifer mit zwei für das Aufnehmen von Greifelementen (1, 2) ausgestatteten Schlitten (41, 42). Die Schlitten (41, 42) und der Antrieb (120), also der Motor (121), die Getriebe (130, 140, 150) und Teile der Steuerung (2427), sind in einem Grundkörper oder Gehäuse (10) gelagert.
  • Der Grundkörper (10) ist ein quaderförmiger, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellter Gegenstand. Die Abmessungen des Grundkörpers (10) betragen beim Ausführungsbeispiel in Millimetern: 121 × 90 × 73. Der Grundkörper (10) weist an seiner Oberseite (11) zwei t-nutenförmige Führungsnuten (15, 16) auf. Diese Führungsnuten (15, 16) verlaufen parallel zu den längeren Körperkanten des Gehäuses (10). Ihr Abstand von Führungsnutmitte zu Führungsnutmitte beträgt z. B. 38 mm. Die Führungsflächen der Führungsnuten (15, 16) sind hardcoatiert, d. h. das Gehäuse (10) wird zumindest im Bereich der Führungsnuten (15, 16) z. B. galvanisch mit einer keramikähnlichen Aluminiumoxidschicht überzogen.
  • In den Führungsnuten (15, 16) des Gehäuses (10) sind zwei Schlitten (41, 42) geführt. Beide Schlitten (41, 42) bestehen aus einem unteren Antriebsabschnitt (43) und einem oberen Schlittensteg (45). Der breitere, untere Antriebsabschnitt (43) hat jeweils seitlich ein Zahnstangenprofil (151). Auf der dem Zahnstangenprofil (151) abgewandten Seite hat der Antriebsabschnitt (43) eine Anschlagsnut (44), die jeweils kurz vor dem Schlittenende, einen Anschlag bildend, endet. Ein in die jeweilige Anschlagsnut (44) eingreifender Anschlagsstift (21) ist in oder am Gehäuse (10) befestigt.
  • Der Schlittensteg (45) steht bei beiden Schlitten (41, 42) z. B. 0,4 Millimeter über die Gehäuseoberseite (11) über. An der Schlittenoberseite (46), vgl. 1, trägt jeder Schlitten (41, 42) beispielsweise an den den jeweiligen äußeren Stirnseiten (47) zugewandten Enden zwei Zentrierhülsen (6) und drei Befestigungsbohrungen (48). Die Befestigungsbohrungen (48) haben unterhalb der Zylindersenkungen jeweils ein Innengewinde. Auf den Zentrierhülsen (6) wird hier pro Schlitten (41, 42) ein Greifarm (1, 2) aufgesetzt. Die Greifarme (1, 2) sind jeweils über zwei Schrauben (17) in den entsprechenden Befestigungsbohrungen (48) verankert.
  • An den Stirnseiten des einteiligen Gehäuses (10) befinden sich je eine größere Einfräsung, die nach den 1 und 2 hinten durch einen separaten Deckel (22) und vorn durch ein die Elektronik (2427) aufnehmendes Elektronikgehäuse (23) verschließbar ist. Das Elektronikgehäuse (23) und der Deckel (22) sind jeweils über vier Senkschrauben am Gehäuse (10) befestigt. Das Elektronikgehäuse (23) trägt eine mehrpolige Anschlussbuchse (29). Ggf. wird bei kleineren Greifvorrichtungen die Anschlussbuchse (29) durch ein durch eine PG-Verschraubung hindurch geführtes Kabel ersetzt, das an seinem freien Ende einen Stecker oder eine Buchse aufweist.
  • Nach 2 ist im Grundkörper (10) unterhalb der Führungsnuten (15, 16) ein Elektromotor (121) mit einem angebauten Drehgeber (125) gelagert. Der Elektromotor (121) ist z. B. ein bürstenloser DC-Servomotor mit wälzgelagertem Rotor. Im Ausführungsbeispiel beträgt sein Nenndrehmoment 72 mNm. Seine Nenndrehzahl liegt bei ca. 4900 U/min, seine Nennleistung bei 62 W. Der am hinteren Wellenende angeordnete Drehgeber ist ein Resolver. Letzterer verfügt z. B. über einen diametral magnetisierten zweipoligen Gebermagneten, der auf der Welle des Elektromotors (121) befestigt ist. In axialer Richtung hinter dem Gebermagnet ist ein Winkelsensor zur Erfassung der Motorwellenposition angeordnet. Der Winkelsensor umfasst eine Elektronik mit mehreren Hallsensoren, mit mindestens einem Interpolator und mit mehreren Treiberstufen. Das von den Hallsensoren wahrgenommene winkelabhängige analoge Magnetfeldsignal wird verstärkt und interpoliert, so dass eine absolute Winkelinformation entsteht, deren Auflösung bei ca. 5,27 Winkelminuten liegt.
  • Der Elektromotor (121) wirkt über ein z. B. einstufiges Rädergetriebe (130), dessen Stirnräder beispielsweise geradverzahnt sind, auf ein Schneckengetriebe (140). Die Schnecke (143) der Schneckenwelle (141) kämmt mit einem auf der Synchronhohlwelle (153) angeordneten Schneckenrad (145). Auf der Synchronhohlwelle (153) ist ein z. B. geradverzahntes Synchronrad (155) angeordnet, das mit den Zahnstangenprofilen (151) der Schlitten (41, 42) kämmt.
  • Im Detail ist auf der Abtriebswelle des Elektromotors (121) ein z. B. 10-zahniges Ritzelrad (131) angeordnet. Die Mittellinie (129) des Elektromotors (121) ist zu den Führungsnuten (15, 16) parallel orientiert. Das Ritzelrad (131) kämmt mit einem z. B. 36-zahnigen Zwischenrad (132). Letzteres treibt ein 24-zahniges Abtriebsrad (136) an, das auf der Schneckenwelle (141) des Schneckengetriebes (140) angeordnet ist. Die Schnecke (143) kämmt mit dem auf der Synchronhohlwelle (153) angeordneten 35-zahnigen Schneckenrad (145).
  • Die zylindrische Schnecke (143) ist beispielsweise eingängig ausgeführt. Die Schnecke (143) und das Schneckenrad (145) haben sich senkrecht kreuzende Mittellinien (149) und (159). Das Schneckenrad (145) hat im Ausführungsbeispiel eine reine Schrägverzahnung, deren Schrägungswinkel dem Mittensteigungswinkel der Zylinderschnecke (143) entspricht. Wegen der reinen Schrägverzahnung wird das Schneckenrad (145) als unechtes Schneckenrad bezeichnet. Die Zahnflanken der Radpaarung haben im Gegensatz zu regulären Schneckenradsätzen nur eine Punktberührung. Die vorhandene Längsgleitbewegung der Zahnflanken erfordert hier verschleißfeste Werkstoffe oder gehärtete Zahnräder. Im Ausführungsbeispiel sind daher die Schnecke (143) und das Schneckenrad (145) jeweils aus einem Nitrierstahl 34CrAlNi7-10 gefertigt und entsprechend oberflächengehärtet.
  • Bei dem unechten Schneckenrad (145) muss bei seinem Einbau in das Gehäuse (10) die Mittellinie der Schnecke (143) nicht in der Mittelebene der Schneckenradverzahnung liegen. Die Höhenlage darf gegenüber der Mittellinie (149) der Schnecke (143) im Millimeterbereich abweichen. Beidseits der Schnecke (143) sind die Lager der Schneckenwelle (141) erkennbar.
  • Die im Grundkörper (10) vertikal orientierte Synchronhohlwelle (153) trägt oberhalb des Schneckenrades (145) das 16-zahnige Synchronrad (155), das im Ausführungsbeispiel mit den beiden Zahnstangenprofilen (151) der Schlitten (41, 42) kämmt. Die Synchronhohlwelle (153) sitzt wälzgelagert auf einer gehäusefesten Synchronwellenachse (154).
  • Nach 2 befinden sich im rechten Bereich des nach innen offenen, deckelartigen Elektronikgehäuses (23) einige bestückte Platinen (2427). Das Elektronikgehäuse (23), das z. B. 11 mm aus dem Gehäuse (10) herausragt, hat die Form einer Wanne und ist aus einem elektrisch isolierenden, schlagfesten Kunststoff hergestellt. Der Wannenrand liegt abdichtend am Gehäuse (10) an. Am Wannenboden sind die Platinen (2427) so befestigt, dass sie weit in den Innenraum des Gehäuses (10) hineinragen. Der jeweils hineinragende Platinenabschnitt hat beim Ausführungsbeispiel eine Länge, die größer ist als 25% der Länge des Gehäuses (10). Die Platinen (2427) sind parallel zur vertikalen Mittenlängsebene (8) des Gehäuses (10) orientiert.
  • Die Platine (24) umfasst das Rechner- und Speichermodul (87). Diese Platine weist zudem einen abgewinkelten Platinenschenkel auf, der sich entlang der großen Wandung des Elektronikgehäuses erstreckt. Der abgewinkelte Platinenschenkel trägt neben einer Datenschnittstelle (86) auch einige in die Wandung des Elektronikgehäuse (23), von außen sichtbar, eingesteckte Leuchtdioden (28) zur optischen Darstellung des Betriebszustandes der Greifvorrichtung.
  • Auf der Platine (25) ist der Servoregler untergebracht. Er besteht u. a. aus der Servoregler-CPU und weiteren Bausteinen, die die Motorsignale für die Kaskadenreglersoftware aufbereiten. Die Platine (27) trägt die Leistungsendstufe, deren Ansteuerungselektronik auf der davor angeordneten Platine (26) aufgebaut ist.
  • 3 zeigt – als Stand der Technik – in einem ersten Schnittstellenlageplan eine konventionelle Ansteuerung einer üblichen Greifvorrichtung. Die Ansteuerung verfügt über zwei separate Hauptbaugruppen (50, 70), die z. B. im Schaltschrank der Werkzeugmaschine untergebracht sind. Sie werden unter dem Begriff „externe Steuerung” zusammengefasst. Die erste Hauptbaugruppe ist eine speicherprogrammierbare Steuerung (50) mit z. B. drei SPS-Funktionsbaugruppen (51, 52, 54).
  • Die erste SPS-Funktionsbaugruppe (51) ist die Software für die Maschinen- und/oder Anlage. Die SPS (50) erzeugt hier Steuersignale durch interne Mikroprozessoren abhängig von einer internen Software, die im steuerungseigenen Programmspeicher abgelegt ist.
  • Die zweite SPS-Funktionsbaugruppe (52) ist eine speziell zugeschnittene Anwendungssoftware für die anzusteuernde Greifvorrichtung. Hier wird ein spezielles Programm für die Anpassung an die greifereigene Steuerungsaufgabe benutzt, um die Greifvorrichtung nachzubilden. Die Nachbildung ist nur in den Grenzen der SPS (50) möglich. Dabei kann die Steuerungshardware der SPS (50) nicht geändert werden.
  • Die dritte SPS-Funktionsbaugruppe (54) bildet eine SPS-eigene Datenschnittstelle, die mit der zweiten Hauptbaugruppe (70) kommuniziert. Da die SPS (50) bei der Prozessführung eine Vielzahl verschiedener Sensoren und Stellglieder bedienen können muss, wird zur Kommunikation ein Feldbussystem verwendet. Auf dem Feldbus werden alle zu übermittelnden Nachrichten als digitale Telegramme oder Protokolle aufgegeben und den gewünschten Empfängern über deren Adressen zugeleitet. Als Feldbussystem wird beispielsweise der Profibus, der Profi-Net-Bus, der Interbus-S oder der CAN-Bus verwendet. Diese Bussysteme erfordern für die Kommunikation speziell geschirmte Kabel (55).
  • Die zweite Hauptbaugruppe (70) stellt einen universellen Servoregler dar. Er hat beispielsweise vier Reglerfunktionseinheiten (7174). Die erste Reglerfunktionseinheit (71) ist die Empfängerseite der reglereigenen Datenschnittstelle. Sie steht über ein geschirmtes Kabel (55) mit der dritten SPS-Funktionsbaugruppe (54) in Verbindung. Zudem wird die zweite Hauptbaugruppe (70) über ein Energiekabel (61) von einer Energiequelle (60) versorgt.
  • Die zweite Reglerfunktionseinheit (72) bildet ein programmierter, geschlossener Kaskadenregler. Er umfasst u. a. mindestens eine Lage-Regelung, eine Geschwindigkeitsregelung und eine Stromregelung. Meist ist der Lageregelkreis mit einem unterlagerten Geschwindigkeitsregelkreis ausgestattet. Der Kaskadenregler ist u. a. auch zuständig für den Verlauf der positiven und negativen Beschleunigungsrampen des in der Greifvorrichtung verwendeten Elektromotors (121).
  • Die dritte Reglerfunktionseinheit (73) ist die Ansteuerung des Elektromotors (121). Sie enthält u. a. eine Leistungsendstufe und deren Ansteuerungselektronik.
  • Die vierte Reglerfunktionseinheit (74) stellt die Geberschnittstelle (74) für die Kommunikation mit dem motorseitigen Drehgeber (125) dar.
  • Die Funktionsbaugruppen (51, 52, 54) stehen über die Reglerfunktionseinheiten (7174) als externe Steuerung mit der Greifvorrichtung (5) über z. B. zwei geschirmte Kabel (76, 77) in Verbindung.
  • Die Greifvorrichtung (5) umfasst u. a. als elektrische und/oder elektronische Baugruppen mindestens einen Servomotor (121) und pro Servomotor zumindest einen Sensor (125) zur Winkellageerfassung der Motorwelle.
  • Die 4 stellt in einem zweiten Schnittstellenlageplan u. a. eine gegenüber 3 geänderte Schnittstellenanordnung dar. Hier enthält die externe Steuerung nur noch die SPS (50) – als erste Hauptbaugruppe – mit einer ersten (51) und zweiten SPS-Funktionsbaugruppe (53). Letztere ist eine Schnittstelle für eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation. Eine solche Kommunikation ist z. B. mittels des IO-Link®-Systems realisierbar. Das System kommt z. B. mit einer einfachen, ungeschirmten Zweidrahtverbindung (57) aus.
  • Die Zweidrahtverbindung (57) wird mit dem Energiekabel (61) zu einem ungeschirmten Kabel (56) zusammengefasst. Das Kabel (57) ist die einzige Verbindung zwischen der SPS (50) und dem Gehäuse (10, 23) der Greifvorrichtung (5). Hier liegt also eine einfache, flexible und leicht zu handhabende Einkabelverbindung vor.
  • Das Kabel (57) ist in der Greifvorrichtung (5) mit der dort angeordneten Punkt-zu-Punkt-Datenschnittstelle (86) verbunden. Neben der Datenschnittstelle (86) befindet sich in der Greifvorrichtung (5) ein Rechner- und Speichermodul (87), das die gesamte Greiferanwendungssoftware umfasst. In diesem Modul werden alle für das Greifen der Werkstücke mittels dieser Greifvorrichtung (5) erforderlichen Parameter hinterlegt.
  • Diese Parameter sind neben den für das Greifen notwendigen Geometriedaten u. a. Werkstoffeigenschaften, die z. B. eine Funktion des E-Moduls oder einer ausgehöhlten Geometrieform sind. Beispielsweise kann bei elastischen Vollkörpern, je nach Greifgutwerkstoff, die Härte nach Shore A, B, C oder D angegeben werden, um den elastizitätsbedingten Greifhubzuschlag als geometrische Länge, in Verbindung mit der zwischen den Greifarmen (1, 2) gelegenen Einspannweite bzw. Einspannlänge, zu berechnen. Bei ausgehöhlten Geometrieformen, wie z. B. Schraubenfedern oder Kunststoffbehälter, kann die verformungsbedingte Federrate an die Stelle der Shore-Härte treten.
  • Mit dem Servomotor (121) und dem Drehgeber (125) steht in der Greifvorrichtung (5) ein Servoregler (80) in Verbindung, der speziell auf die Kombination aus Greiferkinematik, Servomotor und Drehgeber abgestimmt ist.
  • Der individuelle Servoregler (80) hat als erste Reglerfunktionseinheit einen Kaskadenregler (81), der beispielsweise mit einem Lageregelkreis ohne Geschwindigkeitsregler auskommt, da aus der vom Drehgeber (125) gelieferten Winkellageänderung und der Laufzeitinformation die Drehzahl bzw. die Hubgeschwindigkeit der Greifarme berechnet wird. Für Letztere werden u. a. die Übersetzungen der Getriebe (130, 140, 150) herangezogen.
  • Die zweite Reglerfunktionseinheit (82) des individuellen Servoreglers (80) ist an die Leistung und Dynamik des Servomotors (121) angepasst. Die dritte Reglerfunktionseinheit (83), die Geberschnittstelle, ist direkt auf die verwendete Weg- oder Drehgeberart zugeschnitten. Bauteile, die einen universellen Zugriff auf andere Geberbauarten, wie z. B. Tachogeneratoren, Spulenresolver, optische Messsysteme und dergleichen, erlauben, werden weggelassen. Das spart Platinenbauraum und Energie ein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1, 2
    Greifarme, Greifbacken
    5
    Greifvorrichtung
    6
    Zentrierhülsen
    8
    vertikale Mittenlängsebene
    10
    Grundkörper, Gehäuse
    11
    Oberseite, Gehäuseoberseite
    12
    Gehäuseseite, groß
    15, 16
    Führungsnuten
    17
    Schrauben zwischen (41, 42) und (1, 2)
    21
    Anschlagsstift
    22
    Deckel gegenüber (23)
    23
    Elektronikgehäuse, Anbaugehäuse
    24
    Platine mit Rechner- und Speichermodul, Elektronik
    25
    Platine mit Servoregler, Elektronik
    26
    Platine mit Ansteuerelektronik, Elektronik
    27
    Platine mit Leistungsendstufe, Elektronik
    28
    Leuchtdioden
    29
    Anschlussbuchse
    41, 42
    Schlitten, Bauteile
    43
    Antriebsabschnitt
    44
    Anschlagsnut
    45
    Schlittensteg
    46
    Oberseite, Schlittenoberseite
    47
    Stirnseite, außen
    48
    Befestigungsbohrungen
    50
    erste Hauptbaugruppe, externe Steuerung, speicherprogrammierbare Steuerung = SPS
    51
    erste SPS-Funktionsbaugruppe, Maschinensoftware
    52
    zweite SPS-Funktionsbaugruppe, Anwendungssoftware, universell
    53
    zweite SPS-Funktionsbaugruppe, Datenschnittstelle für Punkt-zu-Punkt-Kommunikation
    54
    dritte SPS-Funktionsbaugruppe, Datenschnittstelle für Feldbus
    55
    geschirmtes Kabel zwischen (50) und (70)
    56
    ungeschirmtes Kabel für Daten und Energie zwischen (50) und (5)
    57
    ungeschirmtes Kabel, Zweidrahtverbindung in (56)
    60
    Energiequelle
    61
    Energiekabel
    70
    zweite Hauptbaugruppe, Servoregler, universell
    71
    erste Reglerfunktionseinheit, Datenschnittstelle
    72
    zweite Reglerfunktionseinheit, Kaskadenregler
    73
    dritte Reglerfunktionseinheit, Motoransteuerung
    74
    vierte Reglerfunktionseinheit, Geberschnittstelle
    76
    geschirmtes Kabel zwischen (73) und (121)
    77
    geschirmtes Kabel zwischen (74) und (125)
    80
    zweite Hauptbaugruppe, Servoregler, individuell
    81
    erste Reglerfunktionseinheit, Kaskadenregler
    82
    zweite Reglerfunktionseinheit, Motoransteuerung
    83
    dritte Reglerfunktionseinheit, Geberschnittstelle
    86
    Datenschnittstelle für Punkt-zu-Punkt-Kommunikation
    87
    Rechner- und Speichermodul für die Greifer-anwendungssoftware
    120
    Antrieb, elektrisch
    121
    Motor, Elektromotor, Servomotor, Stellglied
    125
    Drehgeber, Sensor
    129
    Mittellinie
    130
    Rädergetriebe, einstufig
    131
    Ritzelrad
    132
    Zwischenrad
    133
    Mittellinie von (132)
    136
    Abtriebsrad, Getriebeausgang
    140
    Schneckengetriebe
    141
    Schneckenwelle
    143
    Schnecke, Zylinderschnecke
    145
    Schneckenrad
    149
    Mittellinie
    150
    Zahnstangengetriebe
    151
    Zahnstangenprofil
    153
    Synchronhohlwelle
    154
    Synchronwellenachse
    155
    Synchronrad
    159
    Mittellinie
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006045783 B4 [0002]

Claims (8)

  1. Greifvorrichtung (5) zum mechanischen Greifen von Werkstücken mittels bewegbarer Greifarme (1, 2), die von mindestens einem in einem Gehäuse (10, 23) untergebrachten elektrischen Antrieb (120) angetrieben werden, – wobei entweder der Antriebsmotor (121) einen Drehgeber (125) hat oder mindestens eines der mit den Greifarmen (1, 2) bewegten Bauteile (41, 42) ein Wegmesssystem aufweist, – wobei entfernt vom Gehäuse (10, 23) eine speicherprogrammierbare Steuerung (50) angeordnet ist, – wobei im oder direkt am Gehäuse (10, 23) der Greifvorrichtung (5) – erstens eine Datenschnittstelle (86) für eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit der speicherprogrammierbaren Steuerung (50) angeordnet ist, – zweitens mindestens ein Rechner- und Speichermodul (87) für die Anwendungssoftware der Greifvorrichtung (5), angeordnet ist und – drittens ein Servoregler (80) angeordnet ist, der einen geschlossenen Kaskadenregler (81), die Ansteuerung des Antriebsmotors (121) und eine Geberschnittstelle (83) für den Drehgeber (125) oder das Wegmesssystem aufweist.
  2. Greifvorrichtung (5) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die extern angeordnete speicherprogrammierbare Steuerung (50) mindestens eine Datenschnittstelle (53) für die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation aufweist.
  3. Greifvorrichtung (5) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (121) ein bürstenloser DC-Motor ist.
  4. Greifvorrichtung (5) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeber (125) ein Resolver mit einem zweipoligen Gebermagneten und mit mehreren Hallsensoren ist.
  5. Greifvorrichtung (5) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenschnittstelle (86), das Rechner- und Speichermodul (87) sowie der komplette Servoregler (80) auf mindestens einer Platine (2427) unterbracht sind.
  6. Greifvorrichtung (5) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine oder die Platinen (2427) an einem Deckel oder an einem Anbaugehäuse (23) befestigt sind.
  7. Greifvorrichtung (5) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Platinen (2427) diese gestapelt sind.
  8. Greifvorrichtung (5) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine oder die Platinen (2427) in den Bereich des Gehäuses (10) hineinragen, in dem der Antriebsmotor (121) und die Getriebe (130, 140, 150) gelagert sind.
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