DE10346215B4

DE10346215B4 - Greifvorrichtung

Info

Publication number: DE10346215B4
Application number: DE2003146215
Authority: DE
Inventors: Bruno Fellhauer
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG; Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: DE10346215A1

Abstract

Greifvorrichtung (10), insbesondere Parallel- oder Zentrischgreifer, mit wenigstens einer in einem Gehäuse (12) verschieblich angeordneten Greifbacke (16, 18) und mit Messmitteln zur Bestimmung der Hublage der Greifbacke (16, 18) im Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel einen backenseitigen, bezüglich der Verschieberichtung schief angeordneten Abtastbereich (28) und einen gehäuseseitig angeordneten, bei einer Verschiebung der Greifbacke (16, 18) einen sich ändernden Abstand zur Oberfläche des Abtastbereichs (28) erfassenden Sensor (30) umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung, insbesondere einen Parallel- oder Zentrischgreifer, mit wenigstens einer in einem Gehäuse verschieblich angeordneten Greifbacke und mit Messmitteln zur Bestimmung der Hublage der Greiferbacke im Gehäuse.

Aus der DE 197 04 444 C1 sind Parallelgreifer bekannt geworden, bei denen die Greifbacken in dem Gehäuse in einer Backenführungsausnehmung geführt sind, wobei die Greifbacken über ein Keilhakengetriebe aufeinander zu beziehungsweise voneinander weg bewegbar sind und das Keilhakengetriebe über einen Kolben, welcher in dem Gehäuse geführt ist, verstellbar ist. Entsprechende Parallelgreifer sind aus der DE 100 13 022 C2 und der DE 101 38 685 C1 bekannt geworden.

Zur Bestimmung der Hublage der Greiferbacken ist es außerdem bekannt, induktive Nährungsschalter vorzusehen. Durch die induktiven Nährungsschalter können diskrete Stellungen der Greiferbacken im Gehäuse erfasst werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend fortzubilden, dass die Greifbackenstellung im Gehäuse sehr genau erfasst werden kann. Insbesondere soll die Erfassung kontinuierlich, für jede Stellung der Greiferbacke, im Gehäuse möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Messmittel einen backenseitigen, bezüglich der Verschieberichtung schief angeordneten Abtastbereich und einen gehäuseseitig angeordneten, bei einer Verschiebung der Greifbacke den sich ändernden Abstand zur Oberfläche des Abtastbereichs erfassenden Sensor umfassen. Der Sensor, durch dessen Detektionsbereich der Abtastbereich bei einer Verschiebung der Greifbacke geführt wird, tastet den Abtastbereich vorzugsweise über den gesamten Hub der Greifbacke kontinuierlich ab. Aus dem sich je nach Hublage der Greifbacke ergebenden Abstand vom Sensor zur Oberfläche des Abtastbereichs kann sehr genau auf die Greifbackenstellung rückgeschlossen werden. Je nach Messgenauigkeit des Sensors sind sehr hohe Auflösungen möglich, die im Bereich von d:0,02 mm oder kleiner liegen können.

Vorteilhafterweise ist der Abtastbereich als schiefe Ebene oder als schiefe Kante ausgebildet. Eine schiefe Ebene oder schiefe Kante lässt sich fertigungstechnisch auf einfache Art und Weise realisieren und bildet einen linearen Zusammenhang zwischen dem Abstand a der Oberfläche des Abtastbereichs zum Sensor und dem zurückgelegten Hub h der Greifbacke: h = 1/m·a + c ; mit:

h:: Hub der Greifbacke
m:: Steigung der schiefen Ebene bzw. schiefen Kante
a:: gemessener Abstand der Oberfläche des Abtastbereichs zum Sensor
c:: Konstante

Erfindungsgemäß kann außerdem vorgesehen sein, dass der Abtastbereich durch mehrere, hintereinander angeordnete, schiefe Ebenen oder schiefe Kanten gebildet sein kann. Dadurch ergeben sich verschiedene Messcharakteristika für verschiede Abschnitte des Abtastbereichs.

Erfindungsgemäß ist denkbar, dass der Abtastbereich an oder auf einem Abtastelement angeordnet ist, wobei das Abtastelement fest mit der Backe verbunden ist. Das Abtastelement kann hierbei lösbar oder unlösbar an der Greifbacke angeordnet sein. Ein lösbares Abtastelement hat den Vorteil, dass es gegebenenfalls austauschbar ist. Außerdem kann es gegebenenfalls einer Reinigung unterzogen werden, wodurch ein gleichbleibend akkurates Messergebnis erzielbar ist. Für den Fall, dass die Greifvorrichtung keine Messmittel aufweisen soll, kann die Greifbacke ohne das Abtastelement Verwendung finden. Die Greifbacken können dabei als Standardgreifbacken hergestellt werden. Soll die Greifvorrichtung mit Messmitteln ausgestattet sein, so kann ein entsprechendes Abtastelement an der jeweiligen Greifbacke angeordnet werden.

Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Abtastbereich derart angeordnet ist, dass er über den gesamten Arbeitshub der Greifbacke innerhalb des Gehäuses verbleibt. Dies hat den Vorteil, dass der Abtastbereich vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Spänen oder Kühlmittel, geschützt innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Falsche oder ungenaue Messergebnisse aufgrund von Verschmutzungen werden dadurch ausgeschlossen.

Vorteilhafterweise ist ebenfalls der Sensor innerhalb des Gehäuses angeordnet. Denkbar ist auch, dass der Sensor das Gehäuse zum Abtasten des Abtastbereichs wenigstens abschnittsweise durchgreift. Der Sensor ist vorteilhafterweise senkrecht zur Verschieberichtung der Greifbacke angeordnet beziehungsweise der Abstand zum Abtastbereich wird senkrecht zur Verschieberichtung erfasst.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dann, wenn der Abtastbereich entlang der Mittellängsachse auf der Seite der Greifbacke angeordnet ist, die der Backenoberseite, welche zur Befestigung eines Greiffingers vorgesehen ist, abgewandt ist. Durch eine derartige Anordnung ist der Abtastbereich sicher vor Umwelteinflüssen geschützt und ist dennoch zugänglich für den gehäuseseitigen Sensor.

Erfindungsgemäß ist ferner vorteilhaft, wenn der Abtastbereich wenigstens abschnittsweise von zwei wenigstens weitgehend parallel zueinander und insbesondere parallel zur Verschieberichtung verlaufenden Kanten begrenzt wird und dass die beiden Kanten in eine gehäuseseitige Führungsnut eingreifen. Dadurch wird die Greifbacke entlang ihrer Bewegungsbahn zusätzlich gestützt. Gleichzeitig kann der Abtastbereich sicher geschützt werden und ist insbesondere derart angeordnet, dass er nicht zugänglich für die Messung negativ beeinträchtigenden Medien ist.

Der Sensor kann erfindungsgemäß als berührungsloser, insbesondere optischer, Taster ausgebildet sein. Ein derartiger Taster misst den Abstand des Tasters zum Abtastbereich optisch, beispielsweise mit einem Laser.

Der Sensor kann erfindungsgemäß auch als Kontakttaster ausgebildet sein, der insbesondere unter einer Federvorspannung gegen den Abtastbereich wirkt.

Als besonders bevorzugter Sensor hat sich ein induktiver Wegtaster nach dem Differenzdrosselprinzip ergeben. Ein derartiger Wegtaster ist kostengünstig und weist eine entsprechend hohe Auflösung auf.

Eine sehr robuste und vergleichsweise hohe Greifkräfte übertragende Greifvorrichtung ergibt sich dann, wenn die Greifbacken in dem Gehäuse in einer Backenführungsausnehmung geführt sind, wobei die Greifbacken über ein Keilhakengetriebe aufeinander zu beziehungsweise voneinander weg bewegbar sind und das Keilhakengetriebe über einen Kolben, welcher in dem Gehäuse geführt ist, verstellbar ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mehrere Messmittel vorgesehen sind, insbesondere für jede Backe einen Abtastbereich und einen zugehörigen Sensor. Auf diese Art und Weise kann eine vergleichsweise genaue Messung erzielt werden. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die die Messergebnisse der einzelnen Messmittel auswertet.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung, die teilaufgeschnitten ist;
2 einen Teillängsschnitt der Greifvorrichtung gemäß 1; und
3 einen Querschnitt durch die Greifvorrichtung gemäß 1.
In den 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung 10 in Form eines Parallelgreifers dargestellt. Die Greifvorrichtung umfasst ein Gehäuse 12, das eine Backenführungsaufnehmung 14 aufweist. In der Backenführungsaufnehmung 14 sind im endmontierten Zustand zwei Greifbacken 16, 18 über ein Keilhakengetriebe 20 in Verschieberichtung aufeinander zu beziehungsweise voneinander weg bewegbar. Das Keilhakengetriebe 20 ist dabei über einen Kolben 22, der in dem Gehäuse 12 gelagert ist, verstellbar.
Zur sicheren Führung der Greifbacken 16, 18 weisen diese an ihren beiden Längsseiten Führungsstege 24 auf, die mit gehäuseseitigen Führungsnuten 26 korrespondieren.
Die Greifvorrichtung 10 weist außerdem Messmittel zur Bestimmung der Hublage der Greifbacken 16, 18 auf. Die Messmittel umfassen je einen backenseitigen, bezüglich der Verschieberichtung schief angeordneten Abtastbereich 28 und einen gehäuseseitig angeordneten, den Abtastbereich 28 abtastenden Sensor in Form eines Wegtasters 30. Der Wegtaster 30 umfasst ein Tastergehäuse 31 und einen Wegtastkopf 32, der im Tastergehäuse 31 senkrecht zur Verschieberichtung der Greifbacken 16, 18 verschieblich ist. Der Wegtastkopf 32 beaufschlagt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel unter einer Federvorspannung den Abtastbereich 28. Der Wegtaster 30 ist insbesondere als induktiver Wegtaster nach dem Differenzdrosselprinzip ausgebildet. Je nach Hublage h der jeweiligen Greifbacke 16, 18 ändert sich die Lage des Wegtasterkopfs 32 gegenüber dem Tastergehäuse 31 bzw. ändert sich der Abstand a der Oberfläche des Abtastbereichs 28 zum Tastergehäuse 31 gemäß der Formel: h = 1/m·a + c, mit m: Steigung des Abtastbereichs 28 und c: Konstante. Bei Auswärtshub der Greifbacke 16 fährt der fährt der Wegtasterkopf 32 aus dem Tastergehäuse heraus; bei Einwartshub wird der Wegtasterkopf 32 in das Tastergehäuse 31 geschoben. Aus der Lage bzw. dem Abstand a des Wegtasterkopfs 32 gegenüber dem Tastergehäuse 31 kann auf den jeweiligen Hub h der Greifbacke 16, 18 rückgeschlossen werden kann.
Wie aus den Figuren deutlich wird, ist der Abtastbereich 28 als schiefe Ebene ausgebildet. Der Abtastbereich 28 ist außerdem an einem Abtastelement 34 angeordnet, das in einen Aufnahmeabschnitt 36 der Greifbacke 16 einsetzbar ist. Der Aufnahmeabschnitt 36 ist auf der Backenunterseite angeordnet, die der Backenoberseite, welche zur Befestigung eines Greiffingers vorgesehen ist, abgewandt ist. Der Abtastbereich ist ferner so ausgelegt, dass er über den gesamten Hub der jeweiligen Greiferbacke 16, 18 innerhalb des Gehäuses 12 verbleibt; das heißt der Abtastbereich 28 wird nicht aus dem Gehäuse 12 herausgefahren. Hierdurch wird vermieden, dass der Abtastbereich einer Verschmutzung zugänglich ist.
Wie aus den Figuren deutlich wird, durchgreift der Wegtaster 30 das Gehäuse 12 derart, dass der Wegtasterkopf 32 den Abtastbereich 28 beaufschlagt und das Tastergehäuse 31 im Gehäuse 12 gefestigt ist. Auf der dem Wegtasterkopf 32 abgewandten Seite sieht der Wegtaster 30 einen elektrischen Anschluss 33 zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit vor. Die Auswerteeinheit dient zur Auswertung der Messergebnisse. Sind mehrere Messmittel vorgesehen, so ist denkbar, dass die Auswerteeinheit die Messergebnisse der einzelnen Messmittel miteinander vergleicht und beispielsweise Mittelwerte bildet. Die Auswerteeinheit kann auch zur Kalibrierung der Messmittel eingesetzt werden; insbesondere durch das Teaching Verfahren. Es werden zwei markante Hublagen angefahren, insbesondere die beiden Hubendlagen. Die Messwerte a: Abstand Abtastbereich zum Sensor und h: Hublage werden in der Auswerteeinheit für die beiden Punkte abgelegt. Daraus kann die Steigung m und die linearen Funktion zwischen Hub h und Abstand a kann bestimmt werden. Jedem Abstand a ist dann eine eindeutige Hublage zuordenbar.
Der Abtastbereich 28 ist entlang der Mittellängsachse auf der Unterseite der jeweiligen Greifbacke 16, 18 angeordnet. Wie aus der 1 erkennbar ist, wird der Abtastbereich 28 von zwei weitgehend parallel zueinander und parallel zur Verschieberichtung verlaufenden Kanten 40 begrenzt, wobei die beiden Kanten 40 im montierten Zustand in eine gehäuseseitige Führungsnut 42 eingreifen. Hierdurch wird gewährleistet, dass eine zusätzliche Führung der jeweiligen Greifbacke 16, 18 derart gewährleistet wird, dass der Wegtasterkopf 32 über den gesamten Hub den Abtastbereich 28 abtastet.
Der Wegtaster 30 kann, wie beschrieben, als Kontakttaster, oder als optischer Taster ausgebildet sein. Ein optischer Taster hat den Vorteil, dass er den Abtastbereich berührungslos abtastet. Dadurch wird Reibung und Verschleiß verringert.
Die Erfindung ist keineswegs auf einen in der Figur dargestellten und beschriebenen Parallelgreifer beschränkt. Andere Greiferarten, insbesondere Zentrischgreifer mit drei Greifbacken, sind von der Erfindung umfasst.

Claims

Greifvorrichtung (10), insbesondere Parallel- oder Zentrischgreifer, mit wenigstens einer in einem Gehäuse (12) verschieblich angeordneten Greifbacke (16, 18) und mit Messmitteln zur Bestimmung der Hublage der Greifbacke (16, 18) im Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel einen backenseitigen, bezüglich der Verschieberichtung schief angeordneten Abtastbereich (28) und einen gehäuseseitig angeordneten, bei einer Verschiebung der Greifbacke (16, 18) einen sich ändernden Abstand zur Oberfläche des Abtastbereichs (28) erfassenden Sensor (30) umfassen.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastbereich (28) als schiefe Ebene oder als schiefe Kante ausgebildet ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastbereich (28) an oder auf einem Abtastelement (34) angeordnet ist, wobei das Abtastelement (34) fest mit der Greifbacke (16, 18) verbunden ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastbereich (28) derart angeordnet ist, dass er über den gesamten Arbeitshub der Greifbacke (16, 18) innerhalb des Gehäuses (12) verbleibt.
Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (30) innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist oder das Gehäuse (12) zum Abtasten des Abtastbereichs (28) wenigstens abschnittsweise durchgreift.
Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastbereich (28) entlang einer Mittellängsachse der Greifvorrichtung auf der Seite der Greifbacke (16, 18) angeordnet ist, die der Backenoberseite, welche zur Befestigung eines Greiffingers vorgesehen ist, abgewandt ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastbereich (28) wenigstens abschnittsweise von zwei wenigstens weitgehend parallel zueinander verlaufenden Kanten (40) des Abtastelements (34) begrenzt wird und dass die beiden Kanten (40) in eine gehäuseseitige Führungsnut (42) eingreifen.
Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (30) als berührungsloser, insbesondere optischer Wegtaster, ausgebildet ist.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (30) als Wegtaster, der insbesondere einen unter einer Federvorspannung gegen den Abtastbereich (28) wirkenden Wegtasterkopf (32) umfasst, ausgebildet ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegtaster (30) als induktiver Wegtaster nach dem Differenzdrosselprinzip ausgebildet ist.
Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifbacken (16, 18) in dem Gehäuse (12) in einer Backenführungsausnehmung (14) geführt sind, wobei die Greifbacken (16, 18) über ein Keilhakengetriebe (20) aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbar sind und das Keilhakengetriebe (20) über einen Kolben (22), welcher in dem Gehäuse (12) geführt ist, verstellbar ist.
Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messmittel vorgesehen sind, insbesondere für jede Greifbacke (16, 18) ein Abtastbereich (28) mit zugehörigem Sensor (30).
Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die die Messergebnisse auswertet.