DE19960487A1

DE19960487A1 - Drehbarer Greiferroboter

Info

Publication number: DE19960487A1
Application number: DE19960487A
Authority: DE
Inventors: Thomas William Palone; Joseph Yokajty
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2000-07-06
Also published as: JP2000198090A; US6116670A; FR2788017B1; FR2788017A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Verwendung mit einem Roboterarm (10), der ein lineares Betätigungselement aufweist, das einen bewegbaren Abschnitt (13) sowie einen feststehenden Abschnitt (12) mit einem vom bewegbaren Abschnitt (13) gehalterten Werkzeugadapter (14) umfaßt. Die Betätigungsvorrichtung weist eine am feststehenden Abschnitt (12) des linearen Betätigungselements montierte Halterung (38) auf, die eine Eingriffsfläche (40) bildet. Weiterhin ist eine mechanische Anordnung (30, 36) vorgesehen, die die Drehung von mit dem Werkzeugadapter (14) aufgenommenen Teilen steuert und am bewegbaren Abschnitt (13) des linearen Betätigungselements des Roboterarms (10) befestigt ist. Die mechanische Anordnung (30, 36) umfaßt ein verschiebbares Verbindungsteil (28) und eine drehbare Unteranordnung (22). Diese Unteranordnung gelangt in Berührung mit der Eingriffsfläche (40), wenn die mechanische Anordnung durch das lineare Betätigungselement bis auf eine vorgegebene Höhe angehoben wird. Dadurch wird bewirkt, dass das verschiebbare Verbindungsteil (28) die Drehung der Unteranordnung (22) antreibt. Es ist zudem ein Vorspannmittel vorgesehen, dass das verschiebbare Verbindungsteil (28) in eine Ausgangsposition vorspannt.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf roboterbetätigte Greifvorrichtungen und ins besondere auf Betätigungssysteme für Roboterwerkzeuge und Greifvorrichtungen; die das vorhandene lineare Roboter-Betätigungselement als Antrieb für zusätzliche Werkzeugoperationen verwenden.

Es sind bereits eine Vielzahl von Teile-Zuführgeräten bekannt. Teile-Zuführgeräte werden in der Fertigungsindustrie häufig dazu verwendet, Teile einem Roboter für bestimmte Arbeitsgänge zuzuführen, wie das Aufnehmen und Einsetzen der Teile. Normalerweise umfassen Teile-Zuführgeräte dieser Art zum Beispiel verschiedene Zuführrutschen, Vibrationskessel oder Zentrifugalkessel, die einen Teilevorrat oder Teile als Schüttgut enthalten. Die Vorrichtungen dienen dazu, die Teile zu vereinzeln und auszurichten und sie für nachfolgende Arbeitsgänge, zum Beispiel das Aufneh men und Einsetzen durch einen Roboter, bereitzustellen. Normalerweise können diese Teile-Zuführgeräte jeweils nur einen Teile-Typ oder eine sehr kleine Teile- Familie zuführen.

Flexible Teile-Zuführgeräte mit maschinellen Erkennungssystemen finden in vielen Zweigen der Fertigungsindustrie immer breiteren Einsatz. Die Verwendung derartiger Teile-Zuführgeräte mit maschinellen Erkennungssystemen gestattet es den Herstel lern, ihre Fertigungsprozesse flexibler zu gestalten, indem sie Zuführgeräte ent wickeln, die eine Vielzahl unterschiedlicher Teile zuführen können. Teile-Zuführ geräte, die in der Lage sind, eine Vielzahl unterschiedlicher Teile zuzuführen, dürften auch die automatisierte Produktion von Produkten in kleineren Serien gestatten, da sie die Automation dadurch kosteneffektiver gestalten, daß Teile für eine Vielzahl unterschiedlicher Produkte mit demselben Zuführ-Vorgang zugeführt werden können. Normalerweise führen die Teile-Zuführgeräte im praktischen Einsatz die Teile zum einen aus einem Vorrat einem Transportmittel zur Inspektion zu und stellen sie anschließend zur Entnahme durch einen Mehrachsen-Roboter bereit. Ein visuelles Prüfsystem dient im wesentlichen dazu festzustellen, welche Teile von der Roboter- Greifvorrichtung erfolgreich aufgenommen werden können und welche Position die einzelnen "greifbaren" Teile einnehmen. Flexible Teile-Zuführgeräte umfassen nor malerweise auch ein System zum Rückführen von Teilen, die von dem Roboter nicht ergriffen werden können, damit diese der Roboter-Greifvorrichtung nochmals und hoffentlich in einer "greifbaren" Ausrichtung zugeführt werden können.

Auf der Transportoberfläche kommen die Teile normalerweise in einer stabilen Aus richtung zu liegen, bei der es sich in vielen Fällen nicht um die Ausrichtung handelt, die für den Montagevorgang oder für das Einsetzen in ein Teile-Vorratstablett oder eine Teile-Zuführschiene erforderlich ist. Die Roboter-Greifvorrichtung, die die stabil ausgerichteten Teile erfaßt und einsetzt, muß daher die Möglichkeit haben, das erfaßte Teil neu auszurichten und ihm eine bessere Lage zu geben. Hierzu ist nor malerweise ein weiteres Betätigungselement erforderlich, das am Roboterarm vor gesehen ist und das erfaßte Teil drehen kann. Zur Durchführung der gewünschten Funktionen des Ergreifens und Neuausrichtens von Teilen verwendet man verschie dene Arten handelsüblicher Roboter-Greifvorrichtungen. Hierzu gehören zum Beispiel pneumatische und magnetische Betätigungselemente, die zwei Positionen ein nehmen können, sowie verschiedene mechanische Systeme, die sämtlich die Robo ter-Greifvorrichtung komplizierter, teurer und schwerer machen. Zur zusätzlichen Steuerung der Drehfunktion dieser Roboter-Greifvorrichtungen zur genaueren Aus richtung der Teile können ferner Betätigungselemente wie zum Beispiel program mierbare Schrittschaltmotoren oder Servomotoren mit Rückführungsregelung ein gesetzt werden, die jedoch die Greifvorrichtung noch komplexer, teurer und schwerer gestalten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, die das kon trollierte Drehen von in einer Roboter-Greifvorrichtung erfaßten Teilen gestattet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Drehen eines in einer Roboter-Greifvorrichtung erfaßten Gegenstandes bereitzustellen, die kein zusätzliches motorgetriebenes Betätigungselement erfordert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen weiteren Betätigungs mechanismus zur Verwendung mit einem Roboterarm anzugeben, der ausschließlich die vorhandenen Motoren, pneumatischen Einrichtungen und Steuerungen des Roboterarms nutzt.

Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll eine fernbetätigte Vorrichtung mit zwangsläufiger Bewegung zur Verwendung mit einem Roboterarm bereitgestellt wer den, die keine zusätzlichen Motoren oder pneumatischen oder hydraulischen Zylinder am Roboterarm erfordert.

Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll eine Vorrichtung zum Ausrichten einer in einer Roboter-Greifvorrichtung erfaßten Komponente in Drehrichtung bereit gestellt werden, die die vertikale lineare Betätigung des Roboters zum gleichzeitigen Drehen der Komponente derart ausnutzt, daß die Drehbewegung sich proportional zur vertikalen Bewegung des Roboter-Greifkopfes verhält, so daß die Drehbewegung durch Steuerung der vertikalen Aufwärtsbewegung des Roboter-Greifkopfs gesteuert werden kann.

Kurz gesagt werden vorstehende und weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung aus der hierin enthaltenen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeich nungen besser ersichtlich. Die Merkmale, Aufgaben und Vorteile werden erreicht durch eine Betätigungsvorrichtung zur Verwendung mit einem Roboterarm, der ein lineares Betätigungselement aufweist, das einen bewegbaren Abschnitt sowie einen feststehenden Abschnitt mit einem vom bewegbaren Abschnitt gehalterten Werk zeugadapter umfaßt. Die Betätigungsvorrichtung weist eine am feststehenden Abschnitt des linearen Betätigungselements montierte Halterung auf, die eine Ein griffsfläche bildet. Weiterhin ist eine mechanische Anordnung vorgesehen, die die Drehung von in dem Werkzeugadapter aufgenommenen Teilen steuert und am bewegbaren Abschnitt des linearen Betätigungselements des Roboterarms befestigt ist. Die mechanische Anordnung umfaßt ein verschiebbares Verbindungsteil und eine drehbare Unteranordnung. Das verschiebbare Verbindungsteil gelangt in Berührung mit der Eingriffsfläche, wenn die mechanische Anordnung durch das lineare Betäti gungselement bis auf eine vorgegebene Höhe angehoben wird. Durch Anheben der mechanischen Anordnung über die vorgegebene Höhe hinaus wird bewirkt, daß das verschiebbare Verbindungsteil die Drehung der Unteranordnung antreibt. Es ist zudem ein Vorspannmittel vorgesehen, daß das verschiebbare Verbindungsteil in eine Ausgangsposition vorspannt.

Zum Beispiel kann die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung einen an einem Seil fester Länge befestigten Kolben umfassen, wobei das Seil fester Länge gleitend innerhalb eines Mantels aufgenommen ist. Der Kolben dient als Betätigungselement. An dem gegenüberliegenden Ende des Seils ist ein Druckstück befestigt, das vom vertikalen linearen Betätigungselement des Roboterarms aus abwärts ragt. Oberhalb des vertikalen linearen Betätigungselements ist eine zylindrische Manschette am Roboterarm angeordnet, die eine ringförmige Angriffsfläche bildet, welche auf das Druckstück drückt, wenn durch entsprechende Betätigung des vertikalen linearen Betätigungselements das zugehörige Werkzeug in eine vorbestimmte Höhe angeho ben wird. Dadurch wird das Druckstück abwärts bewegt, so daß das Seil innerhalb des Seilmantels gleitet und der Kolben das Werkzeug, mit dem er verbunden ist, betätigt. Der Fernbetätigungsmechanismus kann zum Beispiel in Verbindung mit einer mit einem Getriebe ausgestatteten Roboter-Greifvorrichtung eingesetzt werden. Das Getriebe umfaßt ein Stirnrad und ein Ritzel. Auf einer Oberfläche des Ritzels ist ein O-Ring oder eine Unterdruckscheibe angeordnet, die als Greiffläche oder das Teil erfassende Fläche dient. Die Schwingscheibe, die mit dem Stirnrad zusammenwirkt, trägt einen vorspringenden Bolzen. Die Drehbewegung des Stirnrads und damit des Ritzels wird dadurch bewirkt, daß der Kolben gegen den von der Schwingscheibe abstehenden Bolzen drückt. Durch das Abwärtsgleiten des Seils in dem Mantel wird der Kolben veranlaßt, auf den Bolzen zu drücken und dadurch das Ritzel in Dreh bewegung zu versetzen. Die Betätigung des Seils und damit des Kolbens wird durch vertikale Bewegung des Roboterarms ausgelöst. Während der Rückzugsbewegung des vorgeschobenen Teils des Roboterarms wird das gegenüberliegende Ende des Seils fester Länge gegen die feststehende Halterung gedrückt, so daß das Seil inner halb des Mantels gleitet und der Kolben den Bolzen bewegt. Somit kann durch Bewe gung des ausgefahrenen Teils des Roboterarms in vertikaler Richtung die für die Greifeinrichtung und damit das darin aufgenommene Teil gewünschte präzise Dreh bewegung bewerkstelligt werden. Eine Einwegkupplung stellt sicher, daß die Räder sich nur in eine Richtung drehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Roboterarms mit Greifwerkzeug, einschließlich der erfindungsgemäßen Fernbetätigungseinrichtung;

Fig. 2 die Vorderansicht des Roboterarms mit Greifwerkzeug, einschließlich der in Fig. 1 dargestellten Fernbetätigungseinrichtung;

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht des Gehäuses und der drehbaren Unter anordnung;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht des Gehäuses und der drehbaren Unteranordnung;

Fig. 6 eine andere teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht des Gehäu ses und der drehbaren Unteranordnung, wobei die Feder entfernt ist und Kolben und Seil in ihrer Ausgangsposition (der vollständig zurückgezo genen Position) dargestellt sind;

Fig. 7 dieselbe teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht wie in Fig. 6, jedoch mit eingebauter Feder und Kolben und Seil in ihrer Betätigungs position (der ausgefahrenen Position);

Fig. 8 eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des Gehäuses und der drehbaren Unteranordnung;

Fig. 9 eine Seitenansicht des Roboterarms mit Greifwerkzeug, einschließlich einer alternativen Ausführungsform der in Fig. 1 und 2 dargestellten Fern betätigungseinrichtung; und

Fig. 10 eine Seitenansicht des Roboterarms mit Greifwerkzeug, einschließlich einer weiteren alternativen Ausführungsform der in Fig. 1 und 2 dar gestellten Fernbetätigungseinrichtung.

Betrachtet man zunächst Fig. 1 und 2, so erkennt man einen Roboterarm 10, der ein vertikales lineares Betätigungselement aufweist, das einen feststehenden Abschnitt 12 mit einem davon abwärts ragenden bewegbaren Abschnitt 13 umfaßt.

Am äußeren Ende des bewegbaren Abschnitts 13 ist ein Werkzeugadapter 14 ange bracht. Der Werkzeugadapter 14 trägt einen Roboter-Parallelbackengreifer 16 mit Backenelementen 18, die der Roboter aufeinander zu und voneinander weg bewegen kann. Am äußeren Ende jedes Backenelements 18 ist ein drehbares Greifelement 20 angeordnet. Den drehbaren Greifelementen 20 ist jeweils eine drehbare Unteranord nung 22 zugeordnet, die in einem weiter unten noch im Detail beschriebenen Rah men oder Gehäuse 24 aufgenommen ist. Vom Gehäuse 24 aus erstreckt sich ein Seilmantel 26 mit einem darin angeordneten Seil 28, die zusammen ein verschieb bares Verbindungsteil bilden. Das Seil 28 erstreckt sich durch eine Seil-Manschette 30 und endet in einem Druckstück 32. An dem Werkzeugadapter 14 ist eine Man schette 34 mit einer davon ausgehenden Seilhalterung 36 befestigt. Die Seilhalterung 36 hält die Seil-Manschette 30 und das Druckstück 32 in einer festen Position bezüg lich des Werkzeugadapters 14, der seinerseits natürlich durch Betätigung des bewegbaren Abschnitts 13 des Roboterarms 10 angehoben und abgesenkt werden kann. An dem Roboterarm 10 ist eine Halterung oder zylindrische Manschette 38 angebracht, die eine (vorzugsweise ringförmige) Eingriffsfläche 40 aufweist, an der das Druckstück 32 zur Anlage kommt, wenn der Werkzeugadapter 14 um eine vorbe stimmte Höhe angehoben wird, und dies unabhängig von der Drehstellung, die der Werkzeugadapter 14 zu diesem Zeitpunkt durch die Betätigung des Roboterarms 10 eingenommen hat. Um eine Beschädigung des Druckstücks 32 zu verhindern, sind der Seilmantel 26 und das Seil 28, die Seilhalterung 36 und die Manschette 34 vor zugsweise mittels einer Magnetkupplung befestigt, so daß sich die Seilhalterung 36 von der Manschette 34 lösen kann, wenn der bewegbare Abschnitt 13 ungewollt über das durch die Gesamtlänge des Seils 28 und des Seilmantels 26 sowie die Länge der Bewegung, die das äußere Ende des Seils 28 innerhalb des Gehäuses 24 vollführen kann, vorgegebenen Grenzen hinaus aufwärts bewegt wird.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Gehäuses 24, der drehbaren Unter anordnung 22 und des drehbaren Greifelements 20. Das Gehäuse 24 weist einen Seilhaltearm 42 mit einer axialen Bohrung 44 auf, durch die der Zugang zum Gehäuse 24 möglich ist. Das Seil 28 erstreckt sich durch die axiale Bohrung 44 und trägt an seinem äußeren Ende einen Kolben 46.

In Fig. 4 bis 8 sind das Gehäuse 24 und die zugehörige drehbare Unteranordnung 22 im Schnitt dargestellt. Die drehbare Unteranordnung 22 umfaßt ein Stirnrad 48 und eine Schwingscheibe 50. Von dem Stirnrad 48 aus erstreckt sich ein Lagerzapfen 52, von der Schwingscheibe 50 aus erstreckt sich ein Lagerzapfen 54. Die Lagerzapfen 52, 54 sind frei drehbar und in einem innerhalb des Gehäuses 24 angeordneten Achslager 56 gelagert. Das drehbare Greifelement 20 umfaßt ein Ritzel 58 mit einem davon ausgehenden Lagerzapfen 60 und einem an dessen vorderer Fläche vorge sehenen O-Ring 62. Der Lagerzapfen 60 sitzt in einem Achslager 64, das im Gehäuse 24 aufgenommen ist.

Eine Welle 66 erstreckt sich sowohl durch das Stirnrad 48 als auch durch die Schwingscheibe 50. Auf der Welle 66 sitzt innerhalb der Schwingscheibe 50 eine Einweg-Nadellagerkupplung 68. In der äußeren Oberfläche 72 der Schwingscheibe 50 ist eine Umfangsnut 70 vorgesehen, in der eine Feder 74 teilweise aufgenommen ist. Die Feder 74 erstreckt sich durch die Bohrung 76 im Gehäuse 24 und ist mit ihrem ersten Ende an einem Befestigungselement 78 befestigt. Das gegenüberliegende Ende der Feder 74 ist an einem auf der Schwingscheibe 50 sitzenden Bolzen 80 befestigt. Ein Teil des Bolzens 80 ragt in einen bogenförmigen Schlitz 82 im Gehäuse 24. Die Feder 74 ist gespannt, so daß der Bolzen 80 sich normalerweise im oberen Bereich des bogenförmigen Schlitzes 82 und am Kolben 46 in Anlage befindet. Durch Betätigung des Seils 28 kann der Kolben 46 durch die Bohrung 84 abwärts bewegt werden, wobei er den Bolzen 80 in Richtung des unteren Bereichs des bogenförmi gen Schlitzes 82 schiebt.

Die Arbeitsweise der Erfindung ist derart, daß das Seil 28 mit dem daran angebrach ten Kolben 46 sich zunächst in seiner in Fig. 6 dargestellten Ausgangsstellung befin det. Jetzt werden durch Betätigung des Roboterarms 10 die Greiffutter der beiden drehbaren Greifelemente 20 beiderseits eines aufzunehmenden Gegenstandes in Position gebracht. Anschließend wird der Roboter-Parallelbackengreifer 16 betätigt, wodurch sich die Backenelemente 18 schließen und den Gegenstand erfassen.

Nachdem der Roboter-Parallelbackengreifer 16 den Gegenstand erfaßt hat, hebt der Roboterarm 10 den Gegenstand mittels der normalen Funktion des vertikalen linea ren Betätigungselements des Roboterarms 10 von der Auflagefläche des Gegenstan des ab. Wenn der Gegenstand in eine vorbestimmte Höhe angehoben ist, liegt das Druckstück 32 an der Eingriffsfläche 40 der zylindrischen Manschette 38 an, so daß das Seil 28 sich innerhalb des Seilmantels 26 bewegt. Durch die Bewegung des Seils 28 schiebt der Kolben 46 den Bolzen 80 im bogenförmigen Schlitz abwärts (siehe Fig. 7). Während der Vorwärtsbewegung des Kolbens 46 übt die an der Schwingscheibe 50 vorgesehene Einweg-Nadellagerkupplung 68 ein Drehmoment auf die Welle 66 aus und versetzt sie in Drehbewegung. Die Drehung der Welle 66 bewirkt auch eine Drehbewegung des Stimrades 48 und des mit dem Stirnrad 48 kämmenden Ritzels 58. Durch diese Drehung 58 wird der erfaßte Gegenstand gedreht, wobei der Betrag der dem Gegenstand vermittelten Drehbewegung sich proportional zur Länge der durch die Fernbetätigung des Seils 28 bewirkten Bewegung des Kolbens 46 in der Bohrung 84 verhält. Anders ausgedrückt, ist die Drehbewegung, die dem zwischen den Greiffuttern der Stirnräder 58 erfaßten Gegenstand vermittelt wird, proportional zu der durch die Bewegung des Seils 28 im Seilmantel 26 bewirkten Bewegung des Bolzens 80 im bogenförmigen Schlitz 82. Wenn zum Beispiel das Übersetzungsver hältnis zwischen dem Stirnrad 48 und dem Ritzel 58 3 : 1 ist und der vom Schlitz 82 beschriebene Bogen 60° beträgt, kann somit der zwischen den Greiffuttern der Ritzel 58 gehaltene Gegenstand kontrolliert zwischen 0 und 180° gedreht werden, um ihn in die gewünschte vorbestimmte Ausrichtung zu bringen.

Nachdem die vorbestimmte Ausrichtung des Gegenstands in Drehrichtung hergestellt ist, kann der bewegbare Abschnitt 13 des Roboterarms 10 abgesenkt werden, so daß das Druckstück 32 nicht mehr an der Eingriffsfläche 40 der zylindrischen Manschette 38 anliegt und die Feder 74 den Bolzen 80 durch die vorhandene Vorspannung in seine Ausgangsstellung im oberen Bereich des bogenförmigen Schlitzes 82 zurück bewegt. Durch diese Vorspannung der Feder 74 drückt der Bolzen 80 den Kolben 46 in der Bohrung 84 nach oben, wodurch das Seil 28 im Mantel 26 entsprechend gleitet und das Druckstück 32 wieder in seine normale Ausgangsposition bringt. Durch diese Rückwärtsdrehung der Schwingscheibe 50 wird wegen der Einwegnadellagerkupp lung 68 kein Drehmoment auf die Welle 66 ausgeübt. Reibungskräfte im Getriebe sorgen dafür, daß die Einwegnadellagerkupplung 68 sich frei auf der Welle 66 dreht und daß das Stirnrad 48 und das Ritzel 58 während der Rückzugsbewegung des Kolbens 46 in Drehrichtung unbewegt bleiben. Es versteht sich, daß nach dem Rück zug des Kolbens 46 der bewegbare Abschnitt 13 erneut betätigt werden kann, so daß das Druckstück 32 wieder an der Eingriffsfläche 40 der zylindrischen Manschette 38 zur Anlage kommt und dem zwischen den Greiffuttern der Ritzel 58 erfaßten Gegen stand eine zusätzliche Drehbewegung vermittelt wird.

Als Greiffutter an den Ritzeln 58 dienen O-Ringe 62. Es versteht sich jedoch, daß anstelle der O-Ringe 62 andere vergleichbare Flächen, etwa Saug-Tellerelemente 86, verwendet werden könnten, die durch den Roboterarm 10 mit einer Unterdruck quelle verbunden werden könnten. Bei einer derartigen Ausführungsform wäre je nach dem Gewicht des Gegenstandes nur ein einziges Backenelement 18 zum Erfassen des Gegenstandes erforderlich, was die Komplexität, Kosten und das Gewicht der Vorrichtung verringern würde.

Zwar ist in Fig. 2 das erfindungsgemäße Fernbetätigungssystem mit einem Seil 28 und einem Seilmantel 26 je Backenelement 18 dargestellt, für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß nur eine der drehbaren Unteranordnungen 22 angetrieben werden muß. Das System könnte mit nur einem Seil 28 und einem Seilmantel 26 gleich gut arbeiten. Durch den Antrieb nur eines Ritzels 58 würde der Antrieb des gegenüberliegenden Ritzels 58 (oder der anderen drehbaren Aufnahme) dann über das erfaßte Teil bewirkt.

Für den Fachmann dürfte ersichtlich sein, daß das erfindungsgemäße Fernbetäti gungssystem in Verbindung mit Mechanismen, die in der Lage sind, zwischen den Backenelementen 18 erfaßten Gegenständen eine Drehbewegung zu vermitteln, auch ohne ein Getriebe wie das Stirnrad 48 und das Ritzel 58 einsetzbar ist. Wenn zum Beispiel das erfaßte Teil eine ebene Oberfläche aufweist und jedes dieser Teile um höchstens 90° gedreht werden soll, wäre die Ausbildung frei drehbarer Greif elemente relativ einfach (bei den Ritzeln 58 brauchte es sich nicht um Zahnräder zu handeln). Der Kolben 46 könnte in diesem Fall auf einen vorbestimmten, außermitti gen Punkt der Oberfläche des zwischen den drehbaren Greifern erfaßten Teils drücken und auf diese Weise eine Drehbewegung des Teils und der drehbaren Greifer bewirken. Der Betrag der Drehbewegung wäre in diesem Fall proportional zur linearen Länge der Bewegung, die der Kolben nach dem Erfassen der Oberfläche des Teils zurücklegt. Nachdem das Teil in die gewünschte Ausrichtung gedreht wurde, gibt der Kolben 46 aufgrund des Zurückziehens des Seils 28 und des Kolbens 46 das Teil sofort frei, so daß das Teil die gewünschte Ausrichtung beibehält. Selbst verständlich müßte das Seil 28 so vorgespannt sein, daß es wieder seine Ausgangs stellung einnimmt. Die Vorspannung könnte auf den unterschiedlichsten Wegen erreicht werden. Zum Beispiel könnte eine Spiral-Druckfeder den Teil des Seils 28 zwischen der Seilmanschette 30 und dem Druckstück 32 umgeben.

Fig. 9 und 10 zeigen alternative Ausführungsformen der in Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung. In Fig. 9 ist eine Halterung oder eine zylindrische Manschette 38 am feststehenden Abschnitt 12 des vertikalen linearen Betätigungselements des Roboterarms 10 vorgesehen. Die Halterung oder die Manschette 38 weisen eine vorzugsweise ringförmige Eingriffsfläche 40 auf. Ein bewegbarer Abschnitt 13 des vertikalen linearen Betätigungselements des Roboter arms weist ein an einen (nicht dargestellten) Werkzeugadapter befestigtes Parallel backen-Greifwerkzeug 102 auf. Das Parallelbacken-Greifwerkzeug 102 umfaßt eine drehbare Unteranordnung 104, die eine Drehbewegung der (nicht dargestellten) drehbaren Greifelemente ermöglicht. Bei der drehbaren Unteranordnung 104 kann es sich um die Einwegkupplung 68, das Stirnrad 48, das Ritzel 58, die Welle 66 und das Lager 56 handeln, die in Fig. 4 dargestellt und unter Bezugnahme auf diese Figur beschrieben sind; dies muß aber nicht so sein. Von der drehbaren Unteranordnung 104 geht ein Hebel 88 aus, der als verschiebbares Verbindungsteil dient. Eine mit dem Hebel 88 und dem Werkzeug 102 verbundene Feder 90 spannt den Hebel 88 in eine normale Ausgangsposition vor. Wird das Werkzeug 102 durch Betätigen des vertikalen linearen Betätigungselements über eine vorbestimmte Höhe hinaus bewegt, wird der Hebel 88 durch Anlage an der Eingriffsfläche 40 betätigt und ver setzt die drehbare Unteranordnung 104 in Drehbewegung.

In Fig. 10 ist zu erkennen, daß die Halterung oder die Manschette 38 an dem festste henden Abschnitt 12 des vertikalen linearen Betätigungselements des Roboterarms 10 befestigt ist. Die Halterung oder die Manschette 38 weist eine vorzugsweise ring förmig ausgebildete Eingriffsfläche 40 auf. An einem bewegbaren Abschnitt 13 des vertikalen linearen Betätigungselements des Roboterarms ist über einen (nicht dar gestellten) Werkzeugadapter ein Werkzeug 92 aufgenommen. Bei dem Werkzeug 92 kann es sich um ein Parallelbackengreifwerkzeug handeln. Das Werkzeug 92 umfaßt eine drehbare Unteranordnung 94, bei der es sich um die Einwegkupplung 86, das Stirnrad 48, das Ritzel 58, die Welle 66 und das Lager 56, wie diese in Fig. 4 dargestellt und unter Bezugnahme auf diese Figur beschrieben sind, handeln kann, aber nicht muß. Mit dem Werkzeug 92 verbunden sind eine Zahnstange 96 und ein Ritzel 97, die als verschiebbares Verbindungsteil dienen. Eine sowohl mit der Zahn stange 96 als auch mit einem Zahnstangenführungselement 100 verbundene Feder 98 spannt die Zahnstange 96 und das Ritzel 97 in eine normale Ausgangsposition vor. Wird das Werkzeug 92 durch Betätigen des vertikalen linearen Betätigungsele ments in eine vorbestimmte Höhe angehoben, kommen die Zahnstange 96 und das Ritzel 97 an der Eingriffsfläche 40 zur Anlage. Wird das Werkzeug 92 durch Betäti gen des vertikalen linearen Betätigungselements über die vorbestimmte Höhe hinaus angehoben, werden die Zahnstange 96 und das Ritzel 97 durch die Anlage an der Fläche 40 betätigt und versetzen die drehbare Unteranordnung 94 in Drehbewegung.

Außerdem könnte eine Vielzahl weiterer Mechanismen, die Bestandteil der Werk zeugausstattung des Roboterarms sein könnten, über das erfindungsgemäße Fern betätigungssystem betätigt werden. Diese könnten mit den unterschiedlichsten mechanischen Komponenten arbeiten, etwa mit Hebeln,. Nocken, Zahnrädern und dergleichen, um unterschiedliche mechanische Bewegungen zu erzeugen, die alle durch den Vorschub des Kolbens 46 des erfindungsgemäßen Fernbedienungs systems ausgelöst werden könnten.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die Erfindung in der Lage ist, alle vorstehend beschriebenen Ziele und Aufgaben und darüber hinaus weitere offensichtliche, mit der Vorrichtung verbundene Vorteile zu erreichen.

Es versteht sich, daß bestimmte Merkmale und Unterkombinationen auch bei ande ren Merkmalen und Unterkombinationen einsetzbar sind. Auch dieses ist erfindungs gemäß vorgesehen und von den Ansprüchen abgedeckt.

Da zahlreiche Ausführungsformen der Erfindung möglich sind, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, versteht es sich, daß alles hierin Beschriebene und in den Zeichnungen Dargestellte als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen ist.

Bezugszeichenliste

10

Roboterarm

12

Feststehender Abschnitt

13

Bewegbarer Abschnitt

14

Werkzeugadapter

16

Roboter-Parallelbackengreifer

18

Backenelement

20

Drehbares Greifelement

22

Drehbare Unteranordnung

24

Rahmen oder Gehäuse

26

Seilmantel

28

Seil

30

Seil-Manschette

32

Druckstück

34

Manschette

36

Seilhalterung

38

Halterung oder zylindrische Manschette

40

Eingriffsfläche

42

Seilhaltearm

44

Axiale Bohrung

46

Kolben

48

Stirnrad

50

Schwingscheibe

52

Lagerzapfen

54

Lagerzapfen

56

Achslager

58

Ritzel

60

Lagerzapfen

62

O-Ring

64

Achslager

66

Welle

68

Einweg-Nadellagerkupplung

70

Umfangsnut

72

Außenfläche

74

Feder

76

Bohrung

78

Befestigungselement

80

Bolzen

82

Bogenförmiger Schlitz

84

Bohrung

86

Saugteller-Elemente

88

Hebel

90

Feder

92

Werkzeug

94

Drehbare Unteranordnung

96

Zahnstange

97

Ritzel

98

Feder

100

Zahnstangenführungselement

102

Parallelbackengreifwerkzeug

104

Drehbare Unteranordnung

Claims

1. Betätigungsvorrichtung zur Verwendung mit einem ein lineares Betätigungs element aufweisenden Roboterarm, gekennzeichnet durch

a) ein in einem Mantel (26) gleitendes Seil (28) vorgegebener Länge, das mit einem inneren Ende über ein erstes Ende des Mantels (26) und mit einem äußeren Ende über ein zweites Ende des Mantels (26) hinausragt,
b) ein am inneren Ende befestigtes Druckstück (32),
c) Mittel zum Befestigen des ersten Endes des Mantels (26) an einem verti kalen linearen Betätigungselement derart, daß beim Anheben oder Absenken des vertikalen linearen Betätigungselements das Druckstück (32) angehoben oder abgesenkt wird, und
d) eine am Roboterarm (10) oberhalb des vertikalen linearen Betätigungs elements angebrachte Halterung (38), die eine Eingriffsfläche (40) auf weist, mit der sie an dem Druckstück (32) zur Anlage kommt, wenn das vertikale lineare Betätigungselement auf eine vorbestimmte Höhe ange hoben wird, und dadurch bewirkt, daß das Seil (28) innerhalb des Mantels (26) gleitet.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende des Mantels (26) mit dem Werkzeug (22, 84, 92) verbunden ist.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Vor spannen des Seils (28) in eine Ausgangsposition bezüglich des Seilmantels (26).

4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Aufnahmemitteln für das erste Ende um eine am vertikalen linearen Betätigungselement angebrachte Manschette (34) handelt.

5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine in der Nähe des ersten Endes an dem Seilmantel (26) befestigte Seilhalterung (36), die magnetisch an der Manschette (34) gehalten ist.

6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Seilhalte rung (36), die an einem mit dem ersten Ende verbundenen Seilmantelendstück befestigt ist, wobei die Seilhalterung (36) magnetisch an der Manschette (34) gehalten ist.

7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen am äußeren Ende des Seils (28) befestigten Kolben (46).

8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch

a) ein dem Werkzeug (92) zugeordnetes Gehäuse (24),
b) eine in dem Gehäuse (24) untergebrachte Schwingscheibe (50),
c) ein angrenzend an die Schwingscheibe (50) in dem Gehäuse (24) unter gebrachtes Stirnrad (48),
d) einen von der Schwingscheibe (50) ausgehenden Bolzen (80) mit einer Längsachse,
e) eine sich durch die Schwingscheibe (50) und das Stirnrad (48) er streckende axiale Welle (66), wobei die Längsachse des Bolzens (80) sich parallel zur axialen Welle (66) und in einem Abstand zu dieser erstreckt, und
f) eine der Schwingscheibe (50) zugeordnete Einwegkupplung, die bewirkt, daß nur in einer Drehrichtung ein Drehmoment durch die axiale Welle (66) auf das Stirnrad (48) ausgeübt wird, wobei das Seil (28) sich in das Gehäuse (24) hinein erstreckt und der Kolben (46) eine Position angren zend an den Bolzen (80) einnimmt und das Seil (28) den Kolben (46) senkrecht zur Längsachse des Bolzens (80) gegen diesen drückt, wenn das vertikale lineare Betätigungselement über eine vorbestimmte Höhe hinaus angehoben wird, und damit bewirkt, daß das Seil (28) in dem Mantel (26) gleitet.

9. Betätigungsvorrichtung zur Verwendung mit einem Roboterarm (10), der ein lineares Betätigungselement aufweist, das einen bewegbaren Abschnitt (13) und einen feststehenden Abschnitt (12) mit einem vom bewegbaren Abschnitt (13) gehalterten Werkzeug (20) umfaßt, gekennzeichnet durch

a) eine am feststehenden Abschnitt (12) des linearen Betätigungselements montierte Halterung (38), die eine Eingriffsfläche (40) bildet, und
b) eine mechanische Anordnung, die die Drehung von im Werkzeug (20) erfaßten Teilen steuert, wobei die mechanische Anordnung am beweg baren Abschnitt (13) des linearen Betätigungselements befestigt ist und ein verschiebbares Verbindungsteil und eine drehbare Unteranordnung (22) aufweist, wobei das verschiebbare Verbindungsteil mit der Eingriffs fläche (40) in Berührung gelangt, wenn die mechanische Anordnung durch das lineare Betätigungselement bis auf eine vorgegebene Höhe ange hoben wird, und das verschiebbare Verbindungsteil die drehbare Unter anordnung (22) in Drehbewegung versetzt, wenn die mechanische Anord nung über eine vorbestimmte Höhe hinaus angehoben wird.

10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel zum Vorspannen des verschiebbaren Verbindungsteils in eine Ausgangsposition.