DE19523221C1

DE19523221C1 - Parallelgreifer für Roboter oder Handhabungsgeräte

Info

Publication number: DE19523221C1
Application number: DE1995123221
Authority: DE
Inventors: Rudi Kirst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2015-06-28

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft einen Parallelgreifer für Roboter oder Handhabungsgeräte zum Innen- und/oder Außengreifen mit zwei nebeneinander angeordneten ge genläufig, zentrisch bewegbaren, wälzgelagerten Greiffingern und einem ein seitig oder abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere Luft druck, beaufschlagbaren Kolben.

Stand der Technik

Aus dem DE-GM 85 13 467 ist ein Parallelgreifer für Roboter zum Innen- und Außengreifen mit folgenden Merkmalen vorbekannt:

- Zwei Greiffinger sind nebeneinander angeordnet und gegenläufig zentrisch bewegbar und verfügen über jeweils gleichlange Führungsschenkel, die sich überlappen;
- In Schrägnuten der Führungsschenkel greift ein mit einer Kolbenstange ein stückig verbundenes, Antriebselement formschlüssig ein, so daß bei einem durch Druckmitteldruck beaufschlagten Kolben die Greiffinger gegenläufig eine zwangsgeführte zentrische Relativbewegung zueinander ausführen;
- das Greifergehäuse ist in seinem zu seiner Längsachse rechtwinkligen Querschnitt U-förmig gestaltet, wobei zwischen den U-Schenkeln die Füh rungsschenkel der Greiffinger liegen;
- der Greifer verfügt an seinem den U-Schenkeln gegenüberliegenden Ge häuseabschnitt über einen Deckel, der als Zentrierelement für das Zylinder gehäuse dient und als zylindrischer Vorsprung des Greifergehäuses in das Zylindergehäuse eingreift und hier über eine Dichtung druckmitteldicht ab dichtet. Durch Verschmutzung der gleitend aneinanderliegenden Führungs schenkel kann es zu betrieblichen Beeinträchtigungen kommen.

Aus der US-PS 47 07 013 ist ein Greifer vorbekannt, dessen parallel zueinan der angeordnete und zentrisch gegenläufig bewegbare Führungsschenkel über Wälzlager gegen das Greifergehäuse und über Wälzlager auch gegeneinander abgestützt sind. Der durch Luftdruck zu beaufschlagende Kolben ist außer halb des Greifergehäuses und deren Führungen, und zwar neben diesen angeordnet, so daß dieser Greifer relativ breit baut. Zwischen den Greiferführungen sind Ritzel angeordnet, um den Parallel- und Synchronlauf der Greiferfinger zu gewährlei sten. Dadurch ergibt sich eine relativ komplizierte und damit auch bauaufwen dige Konstruktion.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik restlos zu beseitigen und einen Parallelgreifer der vorausgesetzten Art dahingehend erheblich zu verbessern, daß er konstruktiv relativ einfach baut, und schmutzgeschützt gelagert und angetrieben ist.

Lösung

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Dadurch, daß Greiffinger mit Führungsschenkeln durch Wälzlager zwischen ihnen selbst und/oder dem Gehäuse geführt sind, ergibt sich bei großer Leicht gängigkeit darüber hinaus noch der weitere Vorteil, daß die Greiffinger mit ihren Führungsschenkeln sich über einen großen Längenbereich übergreifen kön nen, so daß sich dementsprechend eine große Führungslänge ergibt.

Außerdem ermöglicht der Antrieb über die in besonderer Weise ausgebildeten und angeordneten Kulissenzapfen mit dem Führungsansatz eine weitgehende Kapselung, da der Antrieb über die Kulissenzapfen und den Führungsansatz im Bereich der Längsmittenachse, also in das Zentrum des Parallelgreifers, hin einverlegt werden kann. Auf diese Weise ist der Antrieb für die Greiffinger be sonders gut geschützt und kann durch Staub- und Feuchtigkeit nicht beein trächtigt werden. Darüber hinaus ist hierdurch eine besonders kompakte und damit raumsparende Konstruktion gegeben. Das Zylindergehäuse, in dem der Kolben mit der Kolbenstange angeordnet ist, kann koaxial zu dem eigentlichen Greifergehäuse angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Greifergehäuse einerseits als Zylinderdeckel, andererseits aber auch der Führung der Kolben stange und damit der Kulissenzapfen und des Führungsansatzes dienen. Schließlich ermöglicht diese Bauart, daß das Greifergehäuse selbst zur Auf nahme und zur Führung der Führungsschenkel der Greiffinger herangezogen werden kann. Dadurch wird insgesamt die Anzahl von Einzelteilen herabgesetzt und die Konstruktion vereinfacht, was sich günstig auf die Herstellkosten des gesamten Parallelgreifers auswirkt. Dadurch, daß die Schrägnuten an den Führungsschenkeln der Greiffinger angeordnet sind.

Weitere erfinderische Ausgestaltungen

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen 2 und 3 beschrieben.

Auch durch die Ausführungsform nach Patentanspruch 4 wird die Anzahl von Einzelteilen verringert, da die Endabdeckungen am Greifergehäuse gleichzeitig als Schmutzabstreifer dienen.

Wird eine Druckfeder zwischen Druckkolben und Gehäuse angeordnet, so dient dies der Kraftverstärkung. Dies braucht aber nicht in sämtlichen Fällen so vorgesehen zu werden (Patentanspruch 5).

Die Ausführungsform nach Patentanspruch 6 ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung der Greiffinger und damit geringere Herstellkosten.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungs beispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2;

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A der Fig. 1, teils herausgebrochen dargestellt;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5;

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 eine Kolbenstange mit Kulissenzapfen in einer Seitenansicht;

Fig. 7 eine um 90 Grad gegenüber Fig. 6 gedrehte Seitenansicht auf die Kol benstange;

Fig. 8 einen Greiffinger mit einem Führungsschenkel in Richtung des Pfeils B der Fig. 9;

Fig. 9 eine Seitenansicht zu Fig. 8.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Greifergehäuse bezeichnet, das materialmä ßig einstückig ausgebildet ist. Das Greifergehäuse 1 ist in der Stirnansicht etwa U-förmig gestaltet (Fig. 5) und weist zwei beabstandete, parallel zueinander verlaufende U-Schenkel 2 und 3 auf, die zur Führung von Führungsschenkeln 4 bzw. 5 von zwei Greiffingern 6 bzw. 7 dienen. Die U-Schenkel 2 und 3 besitzen an ihren einander zugekehrten inneren Seitenwänden 8 bzw. 9 parallel zuein ander verlaufende, durchgehende, beabstandete Nuten 10, 11 bzw. 12, 13 zur Aufnahme von Wälzelementen 14 bzw. 15. Diese Wälzelemente 14, 15 können als leistenförmige Körper mit Rollen ausgebildet sein, deren Achsen jeweils abwechselnd hintereinander um spitze Winkel gekippt sind und auf denen die Führungsschenkel 4, 5 der Greiffinger 6, 7 reibungsmindernd geführt sind. Zwischen den Führungsschenkeln 4, 5 sind Wälzkörper, zum Beispiel Nadeln, angeordnet, um die Führungsschenkel 4, 5 reibungsmindernd zu führen.

Statt - wie dargestellt - Rollen können auch Kugeln vorgesehen sein.

Des weiteren besitzt das Greifergehäuse 1 an seinem den U-Schenkeln 2, 3 abgewandten Endabschnitt einen zylindrischen Vorsprung 16, der in einen Zy linderraum 17 eines Zylindergehäuses 18 eingreift und durch einen O-Ring 19 druckmitteldicht abgedichtet ist. In dem Zylinderraum 17 ist ein Kolben 20 längsverschieblich und durch eine Dichtung 21 abgedichtet geführt. Bei 22 ist eine Bohrung mit Gewinde vorgesehen, mit der ein Druckluftanschluß verbun den sein kann. Um die gegenüberliegende Seite des Kolbens 20 mit Luftdruck beaufschlagen zu können, ist das Greifergehäuse 1 seitlich mit einer mit Ge winde versehenen Bohrung 23 ausgerüstet, die in eine Bohrung 24 auf der ge genüberliegenden Seite des Kolbens 20 in den Zylinderraum 17 ausmündet.

Leitungen und Steuerungsmittel sind nicht dargestellt. Die Führungsschenkel 4 bzw. 5 verlaufen orthogonal zu den Greiferfingern 6, 7, die mit Bohrungen dar gestellt sind, von denen nur eine aus Gründen der Vereinfachung mit dem Be zugszeichen 25 versehen wurde. Mit diesen Bohrungen 25 können zum Bei spiel Greiferbacken auswechselbar verbunden werden (nicht dargestellt).

Der Kolben 20 ist mit einer Kolbenstange 26 durch eine Schraube lösbar ver bunden, die in eine mit Gewinde versehene Sackbohrung 27 der Kolbenstange 26 eingeschraubt ist.

Am entgegengesetzten Ende ist die Kolbenstange 26 mit auf diametral einan der gegenüberliegenden Seiten angeordneten Kulissenzapfen 29 bzw. 30 ver sehen. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist der Kulissenzapfen 29 um z. B. 45 Grad mit seiner Längsachse, also um den Winkel α zur Längsachse 38 der Kolben stange 26 in Richtung auf die Längsachse 38 gedreht. Dreht man die Kolben stange 26 um ihre Längsachse um 180 Grad, so ist auch der Kulissenzapfen 30 zu der gleichen Seite und unter dem gleichen Winkel geneigt wie der aus Fig. 7 ersichtliche Kulissenzapfen 29. Schaut man dagegen in Richtung C auf die Kolbenstange 26, so ist der eine Kulissenzapfen 29 in die eine Richtung und der andere Kulissenzapfen 30 in die andere Richtung um den gleichen Winkel in Richtung auf die Längsachse 38 geneigt angeordnet. Jeder Kulissen zapfen 29 bzw. 30 wird durch parallele Steuerflächen 31 bzw. 32 begrenzt, die durch Kreisbögen an ihren Enden miteinander verbunden sind.

Um 90 Grad versetzt dazu angeordnet ist ein hammerartig ausgebildeter Füh rungsansatz: 33 mit sich diametral einander gegenüberliegend erstreckenden, über den Umfang der Kolbenstange 26 hervorragenden Führungsvorsprüngen vorgesehen, die sich seitlich an den gegenüberliegenden Wänden der Füh rungsschenkel 4 und 5 abstützen.

Jeder der Führungsschenkel 4 und 5 besitzt eine unter z. B. 45 Grad zu seiner Längsachsrichtung verlaufende Schrägnut 34 bzw. 35, in die jeweils ein Kulis senzapfen 29 bzw. 30 mit seinen Steuerflächen 31, 32 eingreift. Bei einer Längsachsverschiebung der Kolbenstange 26, also bei einer Druckmittelbeauf schlagung des Kolbens 20 werden somit die Greiffinger 6 und 7 über die Kulis senzapfen 29, 30, die Steuerflächen 31, 32 und die Schrägnuten 34 bzw. 35 in Richtung E bzw. F bewegt, also geöffnet oder geschlossen.

Mit 36 und 37 sind Schmutzabstreiferdeckel bezeichnet, die gleichzeitig ein Herausgleiten der Wälzelemente 14,15 bzw. 39 verhindern. Auf der gegen überliegenden Seite sind ebensolche Schmutzabstreifdeckel vorhanden. Die Wälzelemente 39 sind bei der dargestellten Ausführungsform als Nadeln aus gebildet, deren Drehachsen orthogonal zur Längsachse der Führungsschenkel 4 bzw. 5 verlaufen. Diese Wälzelemente 39 können sich zwar um ihre Längs achse drehen, sind aber ortsunbeweglich angeordnet, da einerseits die Führungsansätze 33 und andererseits die Schmutzabstreiferdeckel 36 und 37 ein Verschieben dieser Wälzelemente in Längsrichtung der Führungsschenkel 4 bzw. 5 verhindern.

Mit 40 sind Schrauben bezeichnet, durch die die Schmutzabstreiferdeckel 36 bzw. 37 lösbar gehaltert sind.

Bezugszeichenliste

1 Greifergehäuse
2 U-Schenkel
3 U-Schenkel
4 Führungsschenkel
5 Führungsschenkel
6 Greiffinger
7 Greiffinger
8 Seitenwand
9 Seitenwand
10 Nut
11 Nut
12 Nut
13 Nut
14 Wälzelement
15 Wälzelement
16 Vorsprung
17 Zylinderraum
18 Zylindergehäuse
19 O-Ring, Dichtung
20 Kolben
21 Dichtung
22 Bohrung
23 Bohrung
24 Bohrung
25 Bohrung
26 Kolbenstange
27 Sackbohrung
29 Kulissenzapfen
30 Kulissenzapfen
31 Steuerfläche, Wände
32 Steuerfläche, Wände
33 Führungsansatz
34 Schrägnut
35 Schrägnut
36 Schmutzabstreiferdeckel
37 Schmutzabstreiferdeckel
38 Längsachse
39 Wälzelemente
40 Schrauben
A Ansichtsrichtung
B Ansichtsrichtung
C Ansichtsrichtung
E Hub der Greiffinger
F Hub der Greiffinger

Claims

1. Parallelgreifer für Roboter oder Handhabungsgeräte zum Innen- oder Außengreifen,

- mit einem Zylindergehäuse (18) mit einem einseitig oder abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere Luftdruck, beaufschlagbaren Kolben (20) mit Kolbenstange (26),
- mit einem Greifergehäuse (1), das in einem zu seiner Längsachse orthogonalen Querschnitt U-förmig gestaltet ist, wobei zwischen den U-Schenkeln (2, 3) Führungsschenkel (4, 5) der Greiffinger (6, 7) liegen, und das an seinem den U-Schenkeln (2, 3) gegenüberliegenden Gehäuseabschnitt einen zylindrischen Vorsprung (16) aufweist, mit dem das Greifergehäuse (1) in das Zylindergehäuse (18) eingreift und hier über eine Dichtung (19) druckmitteldicht abgedichtet ist,
- mit zwei nebeneinander angeordneten, gegenläufig zentrisch bewegbaren Greiffingern (6, 7), die jeweils mit einem der gleichlangen Führungsschenkel (4, 5) verbunden sind, welche gegeneinander als auch gegenüber dem Greifergehäuse (1) wälzlagergeführt sind,
- mit einstückig mit der Kolbenstange (26) verbundenen Kulissenzapfen (29, 30), die in Schrägnuten (34, 35) der sich überlappenden Führungsschenkel (4, 5) formschlüssig eingreifen, derart, daß die Greiffinger (6, 7) gegenläufig eine zwangsgeführte, zentrische Relativbewegung zueinander ausführen, und
- mit einem Führungsansatz (33), der mit seiner Längsachse um 90 Grad versetzt gegenüber den Kulissenzapfen (29, 30) an der Kolbenstange (26) angeordnet ist und auf diametral gegenüberliegenden Seiten zwei hammerkopfförmige Fortsätze aufweist, die über die Umfangsfläche der Kolbenstange (26) hervorragen, wobei der Führungsansatz (33) zwischen den einander zugekehrten Seitenflächen der Führungsschenkel (4, 5) angeordnet ist.

2. Parallelgreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissenzapfen (29, 30) mit ihrer Längsachse um einen spitzen Winkel (α) zur Längsachse (38) der Kolbenstange (26) hingeneigt sind und auf gegenüberliegenden Seiten jeweils durch parallel zueinander verlaufende, geradlinige Wände (31, 32) begrenzt sind, die an ihren Enden durch Kreisbogen verbunden sind.

3. Parallelgreifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Wälzführungen mehrfach ausgeführt sind.

4. Parallelgreifer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge kennzeichnet, daß die Enden der Führungsbahnen für die Führungs schenkel (4, 5) der Greiffinger (6, 7) durch Schmutzabstreiferdeckel (36 bzw. 37) nach außen hin abgeschlossen sind.

5. Parallelgreifer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Druckfeder zwischen dem Kolben (20) und dem Greifergehäuse (1) zur Kraftverstärkung angeordnet ist.

6. Parallelgreifer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schrägnuten (34, 35) zwischen den gegenüber dem Greifergehäuse (1) ortsunverschieblichen inneren Wälzelementen (39) unmittelbar unter der zwischen den beiden Greiffingern (6, 7) und ei nem dazwischen anzuordnenden Werkstück zugekehrten Greifervorder kante angeordnet sind.