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Industrieroboter mit einer Greifvorrichtung
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Ein dem Oberbegriff des Anspruches 1 entsprechender Industrieroboter
ist der DE-OS 29 16 312 entnehmbar. Die Greifvorrichtung des Industrieroboters weist
einen Träger auf, an dem zwei ein Greiffingerpaar bildende Winkelhebel schwenkbar
gelagert sind. An dem Träger ist ferner ein Druckmittelzylinder befestigt, dessen
Kolbenstange über längsverschiebbare Bolzen mit den Winkelhebeln in Antriebsverbindung
steht. Bei Verwendung verlängerter Lagerbolzen und entsprechender Verdrehsicherungen
lassen sich mit seitlichem Abstand weitere Greiffingerpaare anordnen, die durch
den Druckmittelzylinder gemeinsam mit dem von den Winkelhebeln gebildeten Greiffingerpaar
betätigt werden.
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Derartige Mehrfachgreifvorrichtungen dienen zum Erfassen großvolumiger
und/oder langer bzw. hoher Werkstücke, die in geringer Losgröße vorkommen, so daß
sich der Einsatz von Greifvorrichtungen mit starren, an die Werkstückform angepaßten
Greifbacken nicht lohnt. Durch das Erfassen an wenigstens zwei in Längsrichtung
des Werkstückes einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Stellen wird ein Verdrehen
bzw. Kippen des Werkstückes innerhalb der Greifvorrichtung verhindert. Allerdings
lassen sich mit diesen Mehrfachgreifvorrichtungen
nur solche Werkstücke
sicher erfas-Bon, die zumindest im Greifbereich der Greiffinger gleiche Dicke sowie
parallel und symmetrisch zur Werkatücklängsachme liegende Flächen aufweisen. Nur
wenn diese Vorausmetzungen erfüllt sind, legon sich die Greiffinger gleichmäßige
an das jeweilige Werkstück an und balteu en verdrch-und kippsicher fest. Bei unregelmäßig
geformten Werkatüklei besteht dagegen die Gefahr, daß ein solches Werkstück nur
von einem Teil der Greiffinger erfAßt wird, so daß es beim Bewegen von der Aufnahme-
zur Abgabestelle innerhalb der Greifvorrichtung kippen oder pendeln kann. Ferner
kann es vorkommetl, daß Werkstücke mit schräg oder unsymmetrl sch zur Längsachse
liegenden Flächen schon beim Schließen der Greifvorrichtung bei vertikaler Anordnung
der Greiffinger in horizontaler Ebene aus der Ausrichtlage gedreht und bei horizontaler
Anordnung der Greiffinger in vertikaler Ebene aus der Standlage gekippt werden.
In diesem Fall müssen die Werkstücke vor oder nach dem Absetzen wieder ausgerichtet
werden, um einen eventuell nachfolgenden Arbeitsgang durchführen zu können, bzw.
um ein Umfallen zu verhludern.
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Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher tlie Aufgabe zugrunde,
einen Industrieroboter mit einer Greifvorrichtung zu schaffen, mit der auch unregelmäßig
geformte Werkstücke unter Heibehaltiing ihrer Ausrichtlage verdreh- und kippsicher
erfaßt werden können Durch die Maßnahme, jedem Greiffingerpaar einen eigenen Träger
und einen eigenen Druckmittelzylinder zuzuordnen und die Träger unabhängig voneinander
um eine senkrecht zur Schwenkebene der Greiffinger verlaufende Achse schwenkbar
anzuordnen, ist ein violglledriges und dabei kompaktes, flexlhles Greif@ysiom genchaffen.
Die Grelffingerpanre hönnen bei gleichbleibender Schließkraft unabhängig voneinander
in unterschiedliche, der jeweiligen Werkstückform entsprechende Schließstellungen
bewegt werden und sich dabei zugleich wiederum unabhängig voneinauder um eine senkrecht
zu ihrer Schwenkebene verlaufende Achse drehen,
wodurch sie sich
an zur Werkstücklängsachse unsymmetrische Werkstückabschnitte anpassen kennen. Da
auf diese Weise stets alle Greiffinger mit gleicher Andruckkraft am jeweils erfaßten
Werkstück anliegen, ist die Haltekraft gleichmässig verteilt, so daß überhohe Druckspannungen
am Werkstück vermieden werden. Die Greifvorrichtung ist daher im besonderen Maß
für das Erfassen unregelmäßig geformter Werkstücke geeignet, z. B. Stahltrauben,
die beim Gießen nach dem Wachsausschmelzverfahren entstehen.
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Die der Erhöhung der Greifflexibilität dienende Maßnahme, die Träger
unabhängig voneinander um eine senkrecht zur Schwenkebene der Greiffinger verlaufende
Achse drehbar anzuordnen, erhöht zugleich aber auch die Schwingungsfähigkeit des
Systems. Damit nun bei beschleunigt-verzögerten Bewegungen des Armes des Industrieroboters
die Greiffingerpaare und das von ihnen erfaßte Werkstück nicht übermäßig stark ausschwingen
und danach lange nachschwingen, wodurch ein zielgenaues Absetzen des Werkstückes
behindert würde, könnten den Schwenkachsen der-Träger schaltbare Bremsen zugeordnet
werden. Die Bremsen werden nach dem Erfassen eines Werkstückes geschlossen, worauf
sie die Drehbeweglichkeit der Greiffingerpaare um die senkrecht zur Schwenkebene
der Greiffinger verlaufende Achse aufheben und damit ein Schwingen der Greiffingerpaare
und des Werkstückes verhindern.
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Eine einfachere Lösung zur Reduzierung der Schwingungsfähigkeit der
Greifvorrichtung besteht gemäß Anspruch 2 darin, daß die Träger in einem Rahmen
aufgenommen sind und durch Federmittel in einer durch am Rahmen angeordnete Anschläge
definierten Ausgangslage gehalten werden. Durch diese Maßnahme ist zwar die Schwingungsfähigkeit
nicht völlig unterbunden, jedoch ist sie so weitgehend eingeschränkt, daß nur noch
geringe Schwingungsausschläge auftreten und die Nachschwingzeit für ein rasches
und zielgenaues Absetzen der Werkstücke ausreichend kurz ist.
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Durch das Anordnen von Federmitteln und Anschlägen wird
ferner
erreicht, daß die Greiffingerpaare nach dem Absetzen eines Werkstückes in einer
gemeinsamen Ausgangslage gehalten bzw. in diese Ausgangslage zurückgeschwenkt werden,
wodurch das Erfassen des nächsten Werkstückes erleichtert wird.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der Greifvorrichtung;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung nach Linie II-II der Fig. 1; Fig 3 eine Schnittdarstellung
nach Linie III-III der Fig. 2.
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Die Greifvorrichtung weist einen Rahmen 1 auf, der aus zwei Seitenplatten
2, einer Bodenplatte 3, einer Deckplatte 4 und zwei parallel zu den Platten 3, 4
verlaufenden Zwischenplatten 5 besteht. Der Rahmen 1 ist mit seinen Seitenplatten
2 an zwei zueinander parallelen Auslegern 6 eines nicht dargestellten Armes eines
Industrieroboters schwenkbar gelagert. An einer Seitenplatte 2 greift die Kolbenstange
7 eines am Arm des Industrieroboters angeordneten Druckmittelzylinders 8 an.
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Im Rahmen 1 sind zwischen den Platten 3, 4, 5 drei Träger 9 auf kurzen
Lagerbolzen 10 schwenkbar angeordnet, die ihrerseits in den Platten 3, 4, 5 befestigt
sind. Die Lagerbolzen 10 fluchten miteinander und bilden somit für die Träger 9
eine gemeinsame Drehachse 11. An den Trägern 9 ist je ein Druckluftzylinder 12 befestigt.
Die Kolbenstangen 13 der Druckluftzylinder 12 sind durch die Träger 9 hindurchgeführt
und ragen mit ihrem Ende aus dem Rahmen 1 heraus.
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Am Ende einer jeden Kolbenstange 13 ist eine mit zwei
Schlitzen
14 versehene Querstange 15 befestigt. An den Enden der Querstangen 15 ist je ein
Winkelhebel 16 schwenkbar gelagert. Ein Ende eines jeden Winkelhebels 16 ist mit
einem Lenker 17 verbunden, der auf einem am jeweiligen Träger 9 befestigten Ansatz
18 gelagert ist. Das andere Ende eines jeden Winkelhebels 16 trägt einen starren
Greiffinger 19. An der Greiffläche der Greiffinger 19 sind zur Erhöhung der Griffigkeit
eine Mehrzahl kurzer Stifte 20 angeordnet Die jeweils zwei einem Träger 9 zugeordneten
Greiffinger 19 bilden drei Greiffingerpaare 21, 22, 23.
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An der linken und rechten Seitenplatte 2 sind im Bereich eines jeden
Druckluftzylinders 12 je eine obere und eine untere Halteplatte 24 bzw. 25 befestigt,
die jeweils ein abgewinkeltes Anschlagstück 26 bzw. 27 aufweisen. Der vertikale
Abstand zwischen den einander zugeordneten, an ein und derselben Seitenplatte 2
befestigten Anschlagstücken 26, 27 ist größer als der Durchmesser der Druckluftzylinder
12, so daß die Druckluftzylinder 12 beim Drehen der Träger 9 um die Achse 11 zwischen
den Anschlagstücken 26, 27 hindurchbewegt werden können. Zwischen je zwei einander
zugeordneten Halteplatten 24, 25 sind zwei Druckfedern 28 angeordnet.
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Das eine Ende der Druckfedern 28 ist auf je einem an der entsprechenden
Seitenplatte 2 befestigten Zapfen 29 aufgesteckt. Das andere Ende der Druckfedern
28 ist auf je einem an einer Stützplatte 30 befestigten Zapfen 31 aufgesteckt.
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Der horizontale Abstand der Anschlagstücke 26, 27 zu den sie tragenden
Seitenplatten 2 ist so bemessen, daß der Zwischenraum zwischen den einander gegenüberstehenden,
an den Anschlagstücken 26 bzw. 27 anliegenden Stützplatten 30 dem Durchmesser des
dazwischenliegenden Druckluftzylinders 12 entspricht.
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Die Greifvorrichtung arbeitet wie folgt; In der Öffnungsstellung der
Greifvorrichtung sind die Kolbenstangen 13 der Druckluftzylinder 12 zurückgezogen,
wodurch die Querstangen 15 und die Greiffinger 19 in einem Winkel von 90 zueinander
stehen. Die Druckfedern 28 hal-
ten über die Stützplatten 30 alle
drei Druckluftzylinder 12 und damit alle Träger 9 und Greiffingerpaare 21, 22, 23
in einer durch die Lage der Anschlagstücke 26, 27 bestimmten, zentrisch zum Rahmen
1 liegenden Ausgangsstellung.
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Zum Erfassen eines Werkstückes werden durch Beaufschlagen der Druckluftzylinder
12 die Kolbenstangen 13 ausgefahren.
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Die sich dabei vom jeweiligen Träger 9 entfernenden Querstangen 15
verschwenken die Greiffinger 19 aufeinanderzu, bis sich diese an das Werkstück anlegen.
Da jedem Greiffingerpaar 21, 22, 23 ein eigener Druckluftzylinder 12 zugeordnet
ist, können die einzelnen Greiffingerpaare 21, 22, 23 unabhängig voneinander entsprechend
der jeweiligen Werkstückdicke im Greifbereich verschiedene Schließ- bzw. Greifstellungen
einnehmen. Sofern ein Werkstück im Greifbereich der Greiffingerpaare 21, 22, 23
eine bezüglich der Werkstücklängsachse unsymmetrische Form hat, passen sich die
an diesen Stellen angreifenden Greiffingerpaare 21, 22, 23 an die jeweilige Form
des Werkstückes an, indem sich die Greiffingerpaare 21, 22, 23 mit den Trägern 9
und Druckluftzylindern 12 so weit um die Achse 11 drehen, bis die beiden Greiffinger
19 eines jeden Greiffingerpaares am Werkstück anliegen. Hierbei bewegen sich die
Druckluftzylinder 12 entgegen die Federkraft der Druckfedern 28 zwischen das entsprechende
Paar der Halteplatten 24, 25.
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Nach dem Erfassen eines unregelmäßig geformten Werkstückes mit bezüglich
der Werkstücklängsachse unsymmetrisch liegenden Abschnitten bzw. Flächen können
die Greiffingerpaare 21, 22, 23 beispielsweise die in Fig. 1 dargestellten unterschiedlichen
Schließ- bzw. Greifstellungen und unterschiedlichen Ausrichtlagen bezüglich des
Rahmens 1 einnehmen.
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Da aufgrund der hohen Greifflexibilität der Greifvorrichtung alle
Greiffinger 19 mit dem zu erfassenden Werkstück in Greifkontakt gebracht werden
und sich das Werkstück zusätzlich auch an den Querstangen 15 abstützen kann, werden
somit auch unregelmäßig geformte Werkstücle sicher erfaßt.
Da sich
ferner die Greiffingerpaare 21, 22, 23 durch Drehen um die Achse 11 an die jeweilige
Werkstückform anpassen können, wird die Ausrichtlage der Werkstücke beim Erfassen
durch die Greifvorrichtung nicht verändert, so daß anschließende Korrekturbewegungen
entfallen können.
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Beim Bewegen der Greifvorrichtung und des Werkstückes durch den Industrieroboter
kann aufgrund der in den Beschleunigungs- und Abbremsphasen auft-retenden Massenträgheitskräfte
das nach dem Erfassen eines Werkstückes in sich starre System aus dem Werkstück,
den Greiffingerpaaren 21, 22, 23 den Trägern 9 und den Druckluftzylinder 12 zu einer
Schwingbewegung um die Achse 11 angeregt werden. Die mit den Druckfedern 28 zusammenwirkenden
Anschlagmittel, also die Halteplatten 24, 25 mit den Anschlagstücken 26, 27 begrenzen
hierbei aber die Größe und Zeitdauer der Schwingungsausschläge. Daher klingt eine
solche Schwingbewegung rasch ab, so daß die Werkstücke ohne Zeitverlust zielgenau
abgesetzt werden können. Nach dem Absetzen eines Werkstückes und Öffnen der Greifvorrichtung
drehen die Druckfedern 28 die zuvor aus der zentralen Ausgangslage herausbewegten
Druckluftzylinder 12 samt Trägern 9 und Greiffingerpaaren 21, 22, 23 in die Ausgangslage
zurück, so daß sich anschließend die Greiffingerpaare 21, 22, 23 hinsichtlich ihrer
Öffnungsweite und der Ausrichtlage wieder in einer gemeinsamen Ausgangsstellung
befinden.