DE2937061C2

DE2937061C2 - Handhabungsgerät mit einer Greifvorrichtung

Info

Publication number: DE2937061C2
Application number: DE2937061A
Authority: DE
Inventors: Karl Peter Dipl.-Ing. 6751 Gonbach Mölder
Original assignee: Pfaff Industriemaschinen GmbH
Current assignee: Pfaff Industriemaschinen GmbH
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1979-09-13
Publication date: 1981-11-12
Also published as: US4368913A; SE8006330L; JPS5645395A; JPS5810198B2; DE2937061B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät mit einer Greifvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für das Erfassen und Spannen unregelmäßig geformter Werkstücke mit stark zerklüfteter Greifflächengeometrie werden Greifvorrichtungen verwendet, die jeweils zwei weitestgehend an die Form der Werkstükke angepaßte, auswechselbare Abformbacken aufweisen. Damit sich formschlüssige Greifbacken beim Schließen oder öffnen der Greifvorrichtung nicht an vorspringenden oder tief eingeschnittenen Stellen der Werkstücke verklemmen, müssen die Greifbacken über den gesamten Greifbereich stets parallel zueinander bewegt werdea Sollen die Werkstacke ohne Verschieben ihrer Lage aufgenommen und abgesetzt werden, müssen sich die Greifbacken ferner auf einer senkrecht zur Symmetrieebene der Greifvorrichtung verlaufenden Geraden gleichmäßig aufeinander zu bzw. voneinander wegbewegen.

In den zum 8. Internationalen Symposium über Industrieroboter vom 30. 5. bis 1. 6. 78 in Stuttgart herausgegebenen Proceedings ist in Band 1, Seite 464, Bild 6 eine Greifvorrichtung geoffenbart, bei der die Greifbacken von Fingern getragen werden, die auf einer am Gehäuse der Greifvorrichtung befestigten, senkrecht zu deren Symmetrieebene geradlinig verlaufenden Führungsschiene verschiebbar gelagert sind. Die Finger werden mittels zweier Kniehebelgetriebe gegensinnig verschoben, wodurch sich die Greifbacken in der vorbeschriebenen Weise parallel und mit konstantem Abstand zum Gehäuse der Greifvorrichtung auf einer Geraden aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegen. Diese Greifvorrichtung weist aber den wesentlichen Nachteil auf, daß sie auf Grund der Verwendung einer geradlinigen Führungsschiene schon bei einem verhältnismäßig kleinen Greifbereich einen großen Raumbedarf hat

Durch die DE-OS 22 57 609 ist eine zwei Greifbacken aufweisende Greifvorrichtung bekannt, bei der jeder Greifbacken an der Koppel eines ParaUelkurbelgetriebes angeordnet und je eine Kurbel der beiden Parallelkurbelgetriebe mit einem gemeinsamen Antriebsmechanismus zum gegensinnigen Bewegen der Greifbacken verbunden ist. Die Parallelkurbelgetriebe ermöglichen auch bei einem großen Greifbereich eine raumsparende Bauweise des Gehäuses der Greifvorrichtung. Allerdings bewegen sich die stets parallel ausgerichteten Koppeln und Greifbacken auf einer bogenförmigen Bahn, wobei sich ihr Abstand zum Gehäuse in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen gegenseitigen Entfernung ändert. Daher kann diese Greifvorrichtung die zu handhabenden Werkstücke nicht verschiebungsfrei aufnehmen und absetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handhabungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem die Greifvorrichtung einen geringen Raumbedarf hat und bei dem sich die Greifbacken zueinander parallel auf einer senkrecht zur Symmetrieebene der Greifvorrichtung verlaufenden Geraden gegensinnig bewegen. Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Maßnahme, ein Parallelkurbelgetriebe mit den Lenkern eines zweiten Gelenkvierecks zu koppeln, ist an sich bekannt und wird beispielsweise bei der Gestaltung des Auslegerarmes einer durch die DE-OS 26 33 852 bekannten Maschine zum Be- und Entladen von Paletten angewendet. Der am Ende des Armes angeordnete Greifkopf durchläuft eine im wesentlichen bogenförmige Bewegungsbahn, die im Bereich oberhalb der Palette einen verhältnismäßig kurzen geradlinig verlaufenden Abschnitt aufweist Ähnliche Verhältnisse liegen bei einem durch die GB-PS 13 86 833 bekannten Apparat vor, der zum Entfernen von Werkstücken aus einer Bearbeitungsmaschine einen Auslegerarm mit ner Greifvorrichtung aufweist Auch diese Greifvorrichtung durchläuft keine exakt geradlinige, sondern nur eine annähernd geradlinige Bewegungsbahn.

Durch die Maßnahme, die Parallelkurbelgetriebe nicht wie bisher am Gehäuse der Greifvorrichtung -ondern auf den paarweise angeordneten Lenkern der Ausgleichsgetriebe anzuordnen und die Relativlage der Lenker mittels der Führungsvorrichtungen in Abhängigkeit von der Schwenklage der Kurbeln der Parallelkurbelgetriebe zu steuern, ist ti:e Möglichkeit geschaffen, die Bewegungsbahn der die Greifbacken tragenden Koppeln der Parallelkurbelgetriebe und damit die Bewegungsbahn der Greifbacken zu einer Geraden abzuflachen. Auf diese Weise sind die bisher nur getrennt erzielbaren Vorteile, nämlich raumsparende Bauweise und geradlinig-parallele Bewegung der Greifbacken, erstmals in einer Greifvorrichtung vereinigt Das Ausmaß der von den Führungsvorrichtungen ι⁵ an den Lenkern vorzunehmenden Ausgleichs- bzw. Korrekturbewegungen hängt von den Längenabmessungen der verschiedenen Getriebeteile und den Abständen der Gelenkpunkte ab und läßt sich entweder zeichnerisch oder rechnerisch ermitteln.

Eine getriebetechnisch besonders vorteilhafte Zuordnung der Lenker und Parallelkurbelgetriebe besteht darin, daß die paarweise angeordneten Lenker jedes Ausgleichsgetriebes einen Teil eines Gelenkviereckes bilden, dessen Koppel zugleich als Steg für das entsprechende Parallelkurbelgetriebe dient.

Gemäß einem weitergehenden Vorschlag besteht jede Führungsvorrichtung aus wenigstens einem am Gehäuse befestigten Kurvenstück und einem mit diesem zusammenwirkenden, an einer der beiden Kurbeln des zugeordneten Parallelkurbelgetriebes angeordneten Führungsglied. Bei entsprechend genauer Gestaltung der Form der Kurvenstücke wird eine exakte Geradführung der Koppeln der Parallelkurbelgetriebe und damit der Greifbacken über den gesamten Greifbereich erzielt. Für einen kleineren Greifbereich könnten die Führungsvorrichtungen an Stelle der Kurvenstücke und Führungsglieder auch mit einem Lenker ausgestattet sein, der einerendc am Gehäuse und anderenends an einer der Kurbeln des zugeordneten Parallelkurbelgetriebes angelenkt ist

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Führungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenstücke als Nut ausgebildet sind und die Führungsglieder aus einer in die Nut eingreifenden Rolle bestehen, wobei die Rollen auf den Gelenkbolzen der Gelenke zwischen dem Antriebsmechanismus und den Kurbeln der Parallelkurbelgetriebe angeordnet sind.

Zur Synchronisierung der beim Schließen und öffnen der Greifvorrichtung stattfindenden gegensinnigen Bewegungen der Greifbacken sind die mit dem Antriebsmechanismus verbundenen Kurbeln der Parallelkurbelgetriebe untereinander mittels zweier Schubstangen verbunden, die einerends an den Gelenken zwischen dem Antriebsmechanismus und den Kurbeln der Parallelkurbelgetriebe angeordnet sind und anderenends in einem gemeinsamen Gelenk enden, dessen Gelenkbolzen in einem in der Symmetrieebene der Greifvorrichtung liegenden Führungsschlitz gleitet.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführunßsbeispiels erläutert.

Die Greifvorrichtung Weist ßin Gehäuse 1 auf, das mit einem Befestigungsflansch 2 zur Verbindung mit einem nicht dargestellten Arm eines Handhabungsgerätes versehen ist. Zum vormschlüssigen Erfassen und Spannen eines Werkstückes W weist die Greifvorrichtune zwei Greifbacken 3, 4 auf, deren Greiffläche eine Negativbildung der Oberfläcne des Werkstückes W darstellt

Die Greifbacken 3, 4 sind an der Koppel 5 bzw. 6 je eines Parallelkurbelgetriebes 7 bzw. 8 lösbar befestigt Das Paraüelkurbelgetriebe 7 enthält zwei Kurbeln 9,10, die mittels je eines Gelenkbolzens 1 i bzw. 12 mit der Koppel 5 verbunden sind. Die Kurbeln 9,10 sind mittels zweier Gelenkbolzen 13, 14 mit einer Lasche 15 verbunden, die den Steg des Parallelkurbelgetriebes 7 bildet. Das Parallelkurbelgetriebe 8 enthält zwei Kurbeln 16, 17, die mittels je eines Gelenkbolzens 18 bzw. 19 mit der Koppel 6 verbunden sind. Die Kurbeln 16,17 sind mittels zweier Gekenkbolzen 20,21 mit einer Lasche 22 verbunden, die den Steg des Parallelkurbelgetriebes 8 bildet

Auf dem Gelenkbolzen 13 ist ein Ende eines Lenkers 23 angeordnet, dessen anderes Ende auf einem am Gehäuse 1 befestigten Gelenkbolzen 24 gelagert ist Auf dem Gelenkbolzen 14 ist in gleicher Weise ein Ende eines Lenkers 25 angeordnet, dessen anderes Ende auf einem am Gehäuse 1 befestigten Gelenkbolzen 26 gelagert ist Die am Gehäuse 1 abgestützten Lenker 23, 23 tragen also die Kurbeln 9,10 und damit das gesamte Paraüelkurbelgetriebe 7. Da die Lenker 23, 25 auf den Gelenk bolzen 24, 26 schwenkbar gelagert sind, ist der durch die Lasche 25 gebildete Steg des Parallelkurbelgetriebes 7 relativ zum Gehäuse 1 bewegbar. Die Lenker 23, 25 sind hierbei ein Teil eines Gelenkvierekkes 27, dessen Steg das Gehäuse 1 und dessen Koppel die Lasche 15 bildet Die Lasche 15 ist somit gleichzeitig ein Getriebeelement des Gelenkviereckes 27 und des Parallelkurbelgetriebes 7.

Auf dem Gelenkbolzen 21 ist ein Ende eines Lenkers 28 angeordnet, dessen anderes Ende auf einem am Gehäuse 1 befestigten Gelenkbolzen 29 gelagert ist Auf dem Gelenkbolzen 20 ist in gleicher Weise ein Ende eines Lenkers 30 angeordnet, dessen anderes Ende .iuf einem am Gehäuse 1 befestigten Gelenkbolzen 31 gelagert ist. Die am Gehäuse 1 abgestützten Lenker 28, 30 tragen also die Kurbeln 16,17 und damit das gesamte Parallelkurbelgetriebe 8, wobei dessen durch die Lasche 22 gebildeter Steg ebenso wie der Steg des Parallelkurbelgetriebes 7 relativ zum Gehäuse 1 bewegbar ist Die Lenker 28, 30 sind ein Teil eines Gelenkviereckes 32, dessen Steg das Gehäuse 1 und dessen Koppel die Lasche 22 bildet. Die Lasche 22 ist somit sowohl ein Getriebeelement des Gelenkviereckes 32 als auch des Paraüelkurbelgetriebes 8.

Die Kurbeln 9,17 sind über die Laschen 15, 22 hinaus verlängert und tragen an ihrem Ende einen Gelenkbolzen 33 bzw. 34. Auf dem Gelenkbolzen 33 ist eine Trägerplatte 35 angeordnet, die mit der Kolbenstange 36 eines einfachwirkenden Druckluftzylinders 37 fest verbunden ist. Auf dem Gelenkbolzen 34 ist eine Trägerplatte 38 angeordnet, die unmittelbar am Gehäuse 39 des Druckluftzylinders 37 festgeschraubt ist Der Druckluftzylinder 37 wird ausschließlich von den Trägerplatten 35,38 getragen und ist somit relativ zum Gehäuse 1 bewegbar.

Auf den Gelenkbolzen 33, 34 ist ein Ende einer Schubstange 40 bzw. 41 angeordnet. Das jeweils andere Ende der Schubstangen 40, 41 ist auf einem gemeinsamen Gelenkbolzen 42 eines Gelenkes 43 gelagert wobei der C.-lenkbolzen 42 in einem in der Symmetrieebene E der Greifvorrichtung liegenden Führungsschlitz 44 des Gehäuses 1 gleitet. Auf dem Gelenkbolzen 42 ist das eine Ende einer Zugfeder 45 angeordnet, dessen anderes Ende am Gehäuse 1 festgelegt ist. Die Schubstangen 40,

41 übertragen einerseits die Kraft der Zugfeder 45 auf die Gelenkbolzen 33, 34 und bewirken andererseits zusammen mit dem Führungsschlitz 44, daß der Gelenkbolzen 33 stets den gleichen Abstand zur Symmetrieebe ne E aufweist wie der Gelenkbolzen 34 und daß die kurbeln 9, 10 und 16, 17 in bezug auf die Symmetrieebene E immer eine spiegelbildliche Lage einnehmen. Der Druckluftzylinder 37, die Zugfeder 45 und die Schubstangen 40, 41 bilden einen Antriebsmechanismus 46 zum gemeinsamen, gegensinnigen Bewegen der Greifbacken 3, 4. Die die Gelenkbolzen 33, 34 aufweisenden Gelenke zwischen dem Antriebsmechanismus 46 und den Kurbeln 9, 17 sind mit 47 bzw. 48 bezeichnet

Auf den Gelenkbolzen 33, 34 der Gelenke 47, 48 ist eine drehbare Rolle 49 bzw. 50 gelagert. Jede der Rollen 49, 50 ist in einer im Gehäuse 1 eingearbeiteten bogenförmigen Nut 51 bzw. 52 geführt. Die Rolle 49 und die Nut 51 bilden eine Führungsvorrichtung 53, während die Rolle 50 und die Nut 52 eine Führungsvorrichtung 54 ergeben. Die Lenker 23, 25 und die Führungsvorrichtung 53 bilden ein dem Parallelkurbelgetriebe 7 zugeordnetes Ausgleichsgetriebe 55, während die Lenker 28,30 und die Führungsvorrichtung 54 ein dem Parallelkurbelgetriebe 8 zugeordnetes Ausgleichsgetriebe 56 ergeben.

Die Greifvorrichtung arbeitet wie folgt: In der geöffneten Stellung der Greifvorrichtung ist der Druckluftzylinder 37 mit Druckluft beaufschlagt, wodurch er auf die Trägerplatten 35, 38 eine diese aufeinander zu bewegende Kraft ausübt. Hierdurch werden die Kurbeln 9,17 und damit die Parallelkurbelgetriebe 7, 8 gegen die Kraft der Zugfeder 45 in der in der Zeichnung dargestellten Schwenklage gehalten, wobei die Rollen 49, 50 an den innenliegenden Enden der Nuten 51,52 anliegen.

Sobald sich die Greifvorrichtung in der für das Erfassen eines Werkstückes W erforderlichen Position befindet, wird der Druckluftzylinder 37 entlüftet, worauf die Zugfeder 45 über die Schubstangen 40, 41 die Gelenke 47, 48 voneinander weg bewegt und dabei die Kurbeln 9, 17 in der Weise gegensinnig verschwenkt, daß sich die Greifbacken 3, 4 gleichmäßig aufeinander zu bewegen. Die Parallelkurbelgetriebe 7, 8 bewirken hierbei, daß die Greifbacken 3, 4 während dieser Bewegung ihre gegenseitige parallele Ausrichtung beibehalten.

Beim Verschwenken der Kurbeln 9, 17 werden die Rollen 49, 50 innerhalb der Nuten 51, 52 verschoben, wodurch sich die Gelenke 47.48 auf einer der Form der Nuten 51, 52 entsprechenden bogenförmigen Bahn bewegen. Die parallel zur Symmetrieebene £ gerichteten Bewegungskomponenten dieser bogenförmigen Bewegung der Gelenke 47,48 bewirken ein Verschwenken der Lenker 23, 25 und 28, 30 und damit eine gegensinnig verlaufende Relativbewegung der Laschen 15,22 gegenüber dem Gehäuse 1. Da die Laschen 15,22 den Steg der Parallelkurbelgetriebe 7, 8 bilden, überlagert sich die Relativbewegung der Laschen 15,22

ίο der Schwenkbewegung der Kurbeln 9, 10 und 16, 17. Durch zeichnerische oder rechnerische Verfahren ist die Form der Nuten 51,52 so festgelegt, daß die von diesen bewirkte Relativbewegung der Laschen 15, 22 den Bewegungsablauf der Parallelkurbelgetriebe 7, 8 so korrigiert, daß sich die Koppeln S, 6 und damit die Greifbacken 3,4 entlang einer Geraden G bewegen, die senkrecht zur Symmetrieebene E verläuft

Nach dem Schließen der Greifvorrichtung wird das Werkstück W einerseits durch die Wirkung der Zugfeder 45 und andererseits durch Formschluß der Greifbacken 3,4 mit der Oberfläche des Werkstückes W kraft- und formschlüssig festgehalten.

Zum öffnen der Greifvorrichtung wird der Druckluftzylinder 37 mit Druckluft beaufschlagt, wodurch er entgegen der Kraft der Zugfeder 45 die Gelenke 47,48 aufeinander zu bewegt und die Parallelkurbelgetriebe 7, 8 in die in der Zeichnung dargestellte Lage schwenkt Da auch hierbei die Rollen 49,50 innerhalb der Nuten 51, 52 verschoben werden und die Nuten 51, 52 dementsprechend wieder eine Relativbewegung der Laschen 15, 22 herbeiführen, bewegen sich die Greifbacken 3,4 beim öffnen der Greifvorrichtung auf der gleichen geradlinigen Bewegungsbahn wie beim Schließen. Auf diese Weise werden die Werkstücke W ohne Verklemmen, Verkanten oder Verschieben aufgenommen und wieder abgesetzt

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die paarweise einander zugeordneten Lenker 23,25 bzw. 28,30 gleich lang und verlaufen parallel zueinander, so daß die Gelenkvierecke 27,32 als Parallelkurbelgetriebe ausgebildet sind. Diese Sonderform des Gelenkviereckes ist aber für die Funktionsfähigkeit der Greifvorrichtung nicht zwingend notwendig. Die Gelenkvierecke 27, 32 der Ausgleichsgetriebe 55,56 könnten auch unterschied lieh lange und in einem Winkel zueinander stehende Lenker aufweisen. In diesem Fall müßte lediglich die Form der Nuten an die anders verlaufende Bewegungsbahn der Koppeln der Gelenkvierecke angepaßt werden, um wiederum eine geradlinige Bewegungsbahn der Greifbacken 3,4 zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Handhabungsgerät mit einer ein Gehäuse und zwei Greifbacken aufweisenden Greifvorrichtung, bei der jeder Greifbacken an der Koppel je eines ParaUelkurbelgetriebes angeordnet und je eine der Kurbeln der Parallelkurbelgetriebe mit einem zum gemeinsamen gegensinnigen Bewegen der Greifbacken dienenden Antriebsmechanismus verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Parallelkurbelgetriebe (7 bzw. 8) ein Ausgleichsgetriebe (55 bzw. 56) zugeordnet ist, das aus zwei das Parallelkurbelgelriebe (7 bzw. 8) tragenden Lenkern (23,25 bzw. 28,30) und einer deren Relativlage zum Gehäuse (1) in Abhängigkeit von der Schwenklage der Kurbeln (9,10 bzw. 16,17) des ParaUelkurbelgetriebes (7 brw. 8) steuernden Führungsvorrichtung (53 bzw. 54) besteht.

2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (23, 25 bzw. 28, 30) jedes Ausgleichsgetriebes (55 bzw. 56) einen Teil eines Gelenkviereckes (27 bzw. 32) bilden, dessen Koppel (15 bzw. 22) zugleich als Steg für das zugeordnete Parallelkurbelgetriebe (7 bzw. 8) dient.

3. Handhabungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führungsvorrichtung (53, 54) aus wenigstens einem am Gehäuse (1) befestigten Kurvenstück (51 bzw. 52) und einem mit diesem zusammenwirkenden, an einer der beiden Kurbeln (9 bzw. 17) des zugeordneten ParaUelkurbelgetriebes (7 bzw. 8) angeordneten Führungsglied (49 bzw. 50) besteht.

4. Handhabungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenstücke als Nut (51 bzw. 52) ausgebildet sind und die Führungsglieder aus einer in die Nut (51 bzw. 52) eingreifenden Rolle (49 bzw. 50) bestehen, wobei die Rollen (49, 50) auf den Gelenkbolzen (33, 34) dei Gelenke (47, 48) zwischen dem Antriebsmechanismus (46) und den Kurbeln (9, 17) der Parallelkurbelgetriebe (7, 8) angeordnet sind.

5. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Antriebsmechanismus (46) verbundenen Kurbeln (9, 17) der Parallelkurbelgetriebe (7, 8) untereinander mittels zweier Schubstangen (40,41) verbunden sind, die einerends an den Gelenken (47,48) zwischen dem Antriebsmechanismus (46) und den Kurbeln (9,7) der Parallelkurbelgetriebe (7, 8) angeordnet sind und anderenends in einem gemeinsamen Gelenk (43) enden, dessen Gelenkbolzen (42) in einem in der Symmetrieebene (E) der Greifvorrichtung liegenden Führungsschlitz (44) gleitet.

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