DE202017100993U1

DE202017100993U1 - Gripping device with increased flexibility

Info

Publication number: DE202017100993U1
Application number: DE202017100993.9U
Authority: DE
Original assignee: Desconpro Eng GmbH; DESCONPRO ENGINEERING GmbH
Current assignee: Desconpro Eng GmbH; DESCONPRO ENGINEERING GmbH
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2027-02-24

Abstract

Greifvorrichtung (1) zum Aufnehmen und Bewegen eines Gegenstandes, umfassend – mindestens drei Greiffinger (6) zum Fassen des Gegenstandes, wobei die Greiffinger (6) zum Fassen und Loslassen des Gegenstandes jeweils auf einer Kreisbahn um eine Achse (A) bewegbar sind dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (A) jeweils an unterschiedlichen Winkelpositionen auf einem Kreisbogen angeordnet sind.Gripping device (1) for receiving and moving an object, comprising - at least three gripping fingers (6) for grasping the object, wherein the gripping fingers (6) for grasping and releasing the object are each movable on a circular path about an axis (A) characterized in that the axes (A) are each arranged at different angular positions on a circular arc.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Bewegen eines Gegenstandes, insbesondere eines Werkstückes. Derartige Greifvorrichtungen können beispielsweise dazu eingesetzt werden, zu bearbeitende Werkstücke aus einem Magazin, insbesondere einer Palette, Kiste oder Schachtel zu entnehmen und einer Aufnahmeeinheit einer Bearbeitungsmaschine zuzuführen. So können beispielsweise mit einer gattungsgemäßen Greifvorrichtung aus einer Schachtel Drehteile entnommen werden, um sie einem Spannfutter einer Drehmaschine zur weiteren Bearbeitung zuzuführen. Typischerweise sind die Drehteile in der Schachtel vergleichsweise dicht gepackt, so dass schon das Fassen der Teile mittels der Greifvorrichtung, um sie aus der Schachtel entnehmen zu können, gewisse Anforderungen an die Greifvorrichtung stellt. Auch das Umrüsten der Greifvorrichtung auf Werkstücke mit abweichender Geometrie verursacht nach dem Stand der Technik erheblichen Aufwand.The invention relates to a gripping device for receiving and moving an object, in particular a workpiece. Such gripping devices can be used, for example, to remove workpieces to be processed from a magazine, in particular a pallet, box or box and to supply a receiving unit of a processing machine. Thus, for example, with a generic gripping device from a box rotating parts are removed to supply them to a chuck of a lathe for further processing. Typically, the rotating parts in the box are comparatively densely packed, so that even grasping the parts by means of the gripping device in order to be able to remove them from the box makes certain demands on the gripping device. Also, the conversion of the gripping device on workpieces with different geometry caused by the prior art considerable effort.

Eine Greifvorrichtung nach dem Stand der Technik ist in der Europäischen Patentanmeldung EP 0 303 000 A2 beschrieben. In der genannten Schrift ist eine Greifvorrichtung offenbart, welche ein Werkstück mittels dreier Greiffinger fassen kann. Von den drei Greiffingern sind dabei zwei gegenläufig auf einer gemeinsamen Achse in der Art zweier Scherenklingen auf einander zu bewegbar, was zu einer nicht immer optimalen Richtung des Vektors der Klemmkraft auf das Werkstück führt. Daneben ist die Anpassung der Greifvorrichtung an neue Geometrien des zu greifenden Werkstückes nach der Lehre der in der genannten Schrift beschriebenen Erfindung nicht befriedigend gelöst.A gripping device according to the prior art is in the European patent application EP 0 303 000 A2 described. In the cited document a gripping device is disclosed, which can grasp a workpiece by means of three gripping fingers. Of the three gripping fingers are two opposite directions on a common axis in the manner of two scissor blades to each other to move, resulting in a not always optimal direction of the vector of clamping force on the workpiece. In addition, the adaptation of the gripping device to new geometries of the workpiece to be gripped according to the teaching of the invention described in the document is not solved satisfactorily.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Greifvorrichtung anzugeben, die einfach anzusteuern ist und welche ebenfalls auf einfache Weise an neue Anwendungssituationen angepasst werden kann. Object of the present invention is to provide a gripping device that is easy to control and which can also be easily adapted to new application situations.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a device having the features of independent claim 1. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Bewegen eines Gegenstandes umfasst mindestens drei Greiffinger zum Fassen des Gegenstandes, wobei die Greiffinger zum Fassen und Loslassen des Gegenstandes jeweils auf einer Kreisbahn um eine Achse bewegbar sind. Erfindungsgemäß sind die Achsen jeweils an unterschiedlichen Winkelpositionen auf einem Kreisbogen angeordnet, so dass ein gleichmäßiges Greifen von Werkstücken unterschiedlichster Geometrie von außen wie von innen ohne Verwendung zusätzlicher Rüstwerkzeuge möglich ist.A gripping device according to the invention for picking up and moving an object comprises at least three gripping fingers for gripping the object, wherein the gripping fingers for gripping and releasing the object are each movable on a circular path about an axis. According to the invention, the axes are each arranged at different angular positions on a circular arc, so that a uniform gripping of workpieces of different geometry from the outside as from the inside without the use of additional setup tools is possible.

Unter einem Greifen von innen wird dabei insbesondere eine Greifsituation verstanden, bei welcher beispielsweise ein hohlzylindrisches Werkstück von der Innenseite her gegriffen wird und die Greiffinger somit eine Kraft radial von der Rotationssymmetrieachse des Werkstückes nach außen auf die Innenseite des Zylindermantels ausüben.Under a gripping from the inside is in particular a gripping situation understood in which, for example, a hollow cylindrical workpiece is gripped from the inside and the gripping fingers thus exert a force radially from the axis of rotational symmetry of the workpiece outward on the inside of the cylinder jacket.

Ein besonders schonendes und dabei sicheres Greifen eines Werkstückes wird dabei in einer ersten Variante der Erfindung dadurch erreicht, dass die Achsen (A) auf dem Kreisbogen in gleichen Winkelabständen angeordnet sind. In diesem Fall erfolgt ein zentriertes Greifen, d. h. die Greiffinger bewegen sich in demjenigen Fall, in dem sie gleich lang sind, mindestens auf einem Abschnitt der Kreisbahn auf ein gemeinsames Zentrum zu.A particularly gentle and thereby secure gripping of a workpiece is achieved in a first variant of the invention in that the axes (A) are arranged on the circular arc at equal angular intervals. In this case centered gripping takes place, i. H. the gripper fingers move in a case where they are the same length, at least on a portion of the circular path to a common center.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein mechanischer Anschlag zur Begrenzung der maximalen Öffnung der Greifvorrichtung vorhanden, so dass die Bewegung der Greiffinger um die Achse begrenzt ist. Der maximale Öffnungswinkel ist dadurch einstellbar, dass die Relativpositionen der Achsen gegenüber dem Anschlag verändert werden können. In an advantageous embodiment of the invention, at least one mechanical stop for limiting the maximum opening of the gripping device is present, so that the movement of the gripping fingers about the axis is limited. The maximum opening angle can be adjusted by changing the relative positions of the axes relative to the stop.

Insbesondere für reine Handlingsaufgaben kann hier die oben beschriebene einfache Kinematik vorteilhaft verwendet werden. Hinzu kommt, dass die Betätigung der Greiffinger über eine Robotersteuerung ansteuerbar ist und eine SPS-Zykluszeit nicht berücksichtigt werden muss, womit sich kürzere Taktzeiten realisieren lassen. Die beschriebene Lösung kann besonders vorteilhaft für Magazinierbetrieb, also zur Entnahme von Werkstücken aus Magazinen, wo die Werkstücke typischerweise eng gepackt liegen, zur Anwendung kommen. Insbesondere für derartige Anwendungen muss die maximale Öffnung der Greifvorrichtung exakt begrenzt werden. Die Erfindung ermöglicht es weiterhin, auf aufwendige Servoantriebe zu verzichten.In particular for pure handling tasks, the simple kinematics described above can be advantageously used here. In addition, the operation of the gripper fingers can be controlled via a robot controller and a PLC cycle time does not have to be taken into account, which means that shorter cycle times can be achieved. The solution described can be particularly advantageous for Magazinierbetrieb, so for removing workpieces from magazines, where the workpieces are typically packed tight, are used. In particular, for such applications, the maximum opening of the gripping device must be limited exactly. The invention also makes it possible to dispense with expensive servo drives.

Die Einstellung der Relativpositionen der Achsen gegenüber dem Anschlag kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Achsen um den Mittelpunkt des oben beschriebenen Kreises um einen bestimmten Winkelbetrag drehbar sind.The adjustment of the relative positions of the axes relative to the stop can be achieved in particular by the fact that the axes are rotatable about the center of the circle described above by a certain angle.

Hierzu können die Achsen auf einer Rüstmaske angeordnet sein, welche gegenüber dem mindestens einen Anschlag um den Mittelpunkt des Kreises drehbar gelagert ist. Unter einer Rüstmaske im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein Trägerkörper verstanden werden, auf welchem die Greiffinger gelagert sind.For this purpose, the axes may be arranged on a set-up mask, which is rotatably mounted relative to the at least one stop about the center of the circle. A set-up mask in the sense of the present invention can be understood in particular as a carrier body on which the gripping fingers are mounted.

Der mindestens eine Anschlag kann auf einem Getriebegehäuse angeordnet sein, gegenüber welchem die Rüstmaske drehbar gelagert ist; dabei kann mindestens ein Eingriffselement vorhanden sein, mittels welchem die Rüstmaske mit dem Getriebegehäuse drehfest verbunden werden kann. The at least one stop can be arranged on a gear housing, against which the set-up mask is rotatably mounted; In this case, at least one engagement element may be present, by means of which the setup mask can be rotatably connected to the transmission housing.

Bei dem Eingriffselement kann es sich beispielsweise um mindestens einen mit dem Getriebegehäuse verbundenen Stift handeln, welcher in mindestens eine Bohrung auf der Rüstmaske einführbar ist. Dadurch, dass die Rüstmaske gegenüber dem Getriebegehäuse entlang der Achsen beweglich gelagert sein kann, wird eine Möglichkeit geschaffen, den Stift zur Verdrehsicherung der Rüstmaske gegenüber dem Getriebegehäuse in die Bohrung einzuführen beziehungsweise aus dieser herauszuziehen, um eine Verdrehung der Rüstmaske gegenüber dem Getriebegehäuse zu ermöglichen. Dieser Vorgang kann vollständig unter Verwendung einer Robotersteuerung erfolgen.The engagement element can be, for example, at least one pin connected to the transmission housing, which pin can be inserted into at least one bore on the set-up mask. The fact that the set-up mask can be movably mounted relative to the gear housing along the axes, a possibility is created to introduce the pin to prevent rotation of the setup mask relative to the transmission housing in the bore or pull out of this to allow rotation of the setup mask relative to the transmission housing. This process can be done completely using a robot controller.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind auf den Achsen mindestens drei Zahnräder angeordnet, welche jeweils in Eingriff mit einen zentralen Antriebszahnrad stehen und wobei die Drehachse des zentralen Antriebszahnrades mit der Drehachse der Rüstmaske zusammenfällt. In an advantageous embodiment of the invention at least three gears are arranged on the axes, which are respectively in engagement with a central drive gear and wherein the axis of rotation of the central drive gear coincides with the axis of rotation of the setup mask.

Zum Antrieb des zentralen Antriebszahnrades kann beispielsweise ein pneumatischer Schwenkantrieb vorhanden sein. Derartige Antriebe zeichnen sich unter anderem durch ihr geringes Gewicht aus, was der Dynamik und damit den Taktzeiten der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung zugutekommt. Es ist selbstverständlich ebenso denkbar, Antriebe zu verwenden, die auf anderen Wirkprinzipien beruhen, beispielsweise elektrische oder hydraulische Antriebe.To drive the central drive gear, for example, a pneumatic rotary actuator can be present. Such drives are characterized, inter alia, by their low weight, which benefits the dynamics and thus the cycle times of the gripping device according to the invention. It is of course also conceivable to use drives that are based on other principles of action, such as electric or hydraulic drives.

Dadurch, dass ein Drehwinkelsensor zur Bestimmung der Drehstellung des pneumatischen Schwenkantriebes vorhanden ist, kann eine einfache Prüfung der korrekten Einstellung des maximalen Öffnungswinkels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen. Ein Anschlag zur Begrenzung des Schließvorganges ist in der Regel nicht erforderlich – in diesem Fall wird der Schließvorgang üblicherweise durch das zu greifende Werkstück begrenzt. Allerdings kann der Drehwinkelsensor durchaus dazu verwendet werden, eine Prüfung dahingehend vorzunehmen, ob ein Teil aufgenommen wurde oder auch zu ermitteln, ob sich das richtige Teil in der Greifvorrichtung befindet.Characterized in that a rotation angle sensor for determining the rotational position of the pneumatic pivot drive is present, a simple check of the correct adjustment of the maximum opening angle of the device according to the invention can be carried out. A stop to limit the closing process is usually not required - in this case, the closing process is usually limited by the workpiece to be gripped. However, the rotation angle sensor can certainly be used to check whether a part has been picked up or to determine whether the right part is in the gripping device.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. It shows

1 eine exemplarische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung. 1 an exemplary embodiment of a gripping device according to the invention.

1 zeigt in einer schematischen, perspektivischen Darstellung eine exemplarische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 1. Die gezeigte Greifvorrichtung 1 umfasst dabei ein auf einem Antrieb, beispielsweise einem pneumatischen Schwenkantrieb 2 mit einem Pneumatikanschluss 3 angeordnetes Getriebegehäuse 4. Das Getriebegehäuse 4 enthält (in der Figur nicht gezeigt) drei Zahnräder, welche jeweils in Eingriff mit einem zentralen Antriebszahnrad stehen und dieses in gleichmäßigen Winkelabständen umgeben. Eingezeichnet in der Figur ist die Drehachse B des zentralen Antriebszahnrades sowie die Achsen A der dieses umgebenden Zahnräder. Auf den Achsen A angeordnet sind Fingeraufnahmen 5, welche drehfest auf den Achsen A angeordnet sind und sich somit mit den Zahnrädern zusammen drehen lassen. 1 shows a schematic, perspective view of an exemplary embodiment of a gripping device according to the invention 1 , The gripping device shown 1 includes one on a drive, such as a pneumatic rotary actuator 2 with a pneumatic connection 3 arranged gear housing 4 , The gearbox 4 includes (not shown in the figure) three gears, which are each in engagement with a central drive gear and this surrounded at equal angular intervals. Shown in the figure, the axis of rotation B of the central drive gear and the axes A of the surrounding gears. On the axes A are arranged Fingeraufnahmen 5 , which are rotatably mounted on the axes A and thus rotate together with the gears.

Die Fingeraufnahmen 5 können beispielsweise aus Edelstahl oder einem anderen passenden Werkstoff gefertigt sein. Sie tragen im gezeigten Beispiel die hier als langgestreckte Stifte ausgebildeten Greiffinger 6, welche beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt sein können, um ein schonendes Greifen von druckempfindlichen Werkstücken zu ermöglichen. Ebenfalls auf den Fingeraufnahmen 5 angeordnet sind Stopper 7, welche bei einer Rotation der Fingeraufnahmen 5 und damit der Greiffinger 6 um die Achsen A gegen die mit dem Getriebegehäuse 4 fest verbundenen Anschläge 8 laufen. Die Fingeraufnahmen 5 sind in der Weise auf einer Rüstmaske 9 angeordnet, dass sie sich zur Einstellung eines maximalen Öffnungswinkels der Greiffinger 6 zusammen mit der Rüstmaske 9 um die Drehachse B des zentralen Antriebszahnrades verdrehen lassen. Hierzu kann die Rüstmaske 9 mittels einer in der Figur nicht gezeigten Vorrichtung entlang den Achsen A und der Drehachse B axial nach vorne geschoben werden, so dass die am äußeren Umkreis der Rüstmaske 9 angeordneten Bohrungen 10 von den Stiften 11 freigegeben werden und eine Drehung der Rüstmaske 9 gegenüber den Getriebegehäuse 4 möglich wird. Nach der Verdrehung um den gewünschten Drehwinkel wird die Rüstmaske 9 in axialer Richtung zurück bewegt. Die mit dem Getriebegehäuse 4 fest verbundenen, als Stifte 11 ausgebildeten Eingriffselemente greifen dann wieder in die Bohrungen 10 ein und ein neuer maximaler Öffnungswinkel bzw. ein neuer maximaler Öffnungsdurchmesser der Greiffinger 6 ist eingestellt.The finger shots 5 For example, they can be made of stainless steel or another suitable material. You wear in the example shown here designed as elongated pins gripping fingers 6 , which may be made of a suitable plastic, for example, to allow a gentle gripping of pressure-sensitive workpieces. Also on the finger shots 5 arranged are stoppers 7 , which during a rotation of the Fingeraufnahmen 5 and thus the gripper finger 6 around the axes A against those with the gearbox 4 firmly connected stops 8th to run. The finger shots 5 are in the way on a make-up mask 9 arranged that they adjust to set a maximum opening angle of the gripper fingers 6 together with the setup mask 9 let it rotate around the axis of rotation B of the central drive gear. For this purpose, the setup mask 9 be pushed axially forward by means of a device not shown in the figure along the axes A and the axis of rotation B, so that the at the outer periphery of the set-up mask 9 arranged holes 10 from the pins 11 be released and a rotation of the setup mask 9 opposite the gearbox 4 becomes possible. After twisting to the desired rotation angle, the setup mask 9 moved back in the axial direction. The with the gearbox 4 firmly connected, as pins 11 trained engagement elements then grab back into the holes 10 and a new maximum opening angle or a new maximum opening diameter of the gripper fingers 6 is employed.

Mittels eines am pneumatischen Schwenkantrieb 2 angeordneten Analogsensors 12 als Drehwinkelsensor kann dann geprüft werden, ob der gewünschte maximale Öffnungswinkel korrekt eingestellt ist. Der Betrieb der gesamten Vorrichtung kann ausschließlich über den Pneumatikanschluss 3 erfolgen, so dass eine aufwendige und zeitraubende SPS-Steuerung der Mechanik entfallen kann.By means of a pneumatic swivel drive 2 arranged analog sensor 12 as a rotation angle sensor can then be checked whether the desired maximum opening angle is set correctly. The operation of the entire device can only via the pneumatic connection 3 take place, so that a complex and time-consuming PLC control of the mechanism can be omitted.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Greifvorrichtung gripping device
22: Pneumatischer Schwenkantrieb Pneumatic swivel drive
33: Pneumatikanschluss pneumatic connection
44: Getriebegehäuse gearbox
55: Fingeraufnahme finger receiving
66: Greiffinger gripping fingers
77: Stopper stopper
88th: Anschlag attack
99: Rüstmaske Rüstmaske
1010: Bohrung drilling
1111: Eingriffselement engaging member
1212: Drehwinkelsensor Rotation angle sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0303000 A2 [0002]

Claims

Gripping device ( 1 ) for picking up and moving an object, comprising - at least three gripping fingers ( 6 ) for grasping the object, wherein the gripping fingers ( 6 ) for grasping and releasing the object in each case on a circular path about an axis (A) are movable characterized in that the axes (A) are each arranged at different angular positions on a circular arc.

Gripping device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the axes (A) are arranged on the circular arc at equal angular intervals.

Gripping device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one mechanical stop ( 8th ) for limiting the maximum opening of the gripping device ( 1 ), which detects the movement of the gripper fingers ( 6 ) is limited to the axis (A), wherein the maximum opening angle is adjustable by the fact that the relative position of the axis (A) relative to the stop ( 8th ) can be changed.

Gripping device ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the axes (A) are rotatable about the center of the circle and the change of the relative position of the axes (A) relative to the at least one stop ( 8th ) can be achieved by a rotation of the axes (A) by a certain angle.

Gripping device ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the axes (A) on a set-up mask ( 9 ) are arranged, which opposite the at least one stop ( 8th ) is rotatably mounted about the center of the circle.

Gripping device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the at least one stop ( 8th ) on a transmission housing ( 4 ) is arranged, opposite which the setup mask ( 9 ) is rotatably mounted.

Gripping device ( 1 ) according to claim 6, characterized in that at least one engagement element ( 11 ) by means of which the setup mask ( 9 ) with the transmission housing ( 4 ) can be connected rotatably.

Gripping device ( 1 ) according to claim 7, characterized in that it is in the engagement element ( 11 ) by at least one with the transmission housing ( 4 ) connected pen ( 11 ), which in at least one bore ( 10 ) on the setup mask ( 9 ) is insertable.

Gripping device ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the set-up mask ( 9 ) relative to the transmission housing ( 4 ) is movably mounted along the axes (A, B).

Gripping device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the axes (A) at least three gears are arranged, which are respectively in engagement with a central drive gear, wherein the axis of rotation (B) of the central drive gear with the axis of rotation of the setup mask ( 9 ) coincides.

Gripping device ( 1 ) according to claim 10, characterized in that a pneumatic pivoting drive ( 2 ) is present for driving the central drive gear.

Gripping device ( 1 ) according to claim 11, characterized in that a rotation angle sensor ( 12 ) for determining the rotational position of the pneumatic pivoting drive ( 2 ) is available.