DE3147285C2

DE3147285C2 - Industrieroboter mit einer Greifvorrichtung

Info

Publication number: DE3147285C2
Application number: DE19813147285
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 6750 Kaiserslautern Gukenbiehl
Original assignee: Pfaff Industriemaschinen GmbH
Current assignee: Pfaff Industriemaschinen GmbH
Priority date: 1981-11-28
Filing date: 1981-11-28
Publication date: 1983-12-15
Also published as: SE8206761D0; SE8206761L; JPS5894985A; DE3147285A1

Abstract

Eine in Fig. 1 dargestellte Greifvorrichtung für einen Industrieroboter enthält mehrere Greiffingerpaare, denen jeweils ein eigener Druckmittelzylinder zugeordnet ist, so daß sie in voneinander unabhängige Greifstellungen bewegbar sind. Die Greiffingerpaare sind gemeinsam mit ihrem jeweiligen Druckmittelzylinder unabhängig voneinander um eine senkrecht zur Schwenkebene der Greiffinger verlaufende Achse drehbar und werden durch Federmittel in einer durch Anschläge definierten mittleren Ausgangslage gehalten.

Description

Ein dem Oberbegriff des Anspruches 1 entsprechender Industrieroboter ist der DE-OS 29 16 312 entnehm- bar. 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 Ober längsverschiebbare Bolzen mit den Winkelhebeln in Antiiübsverbindung 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.

Derartige Mehrfachgreifvorrichtungen dienen zum Erfassen großvolumiger und/coiT 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 erfassen, die zumindest im Greifbereich der Greiffinger gleiche Dicke sowie parallel und symmetrisch zur Werkstücklängsachse liegende Flächen aufweisen. Nur wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, legen sich die Greiffinger gleichmäßig an das jeweilige Werkstück an und halten es verdreh- und kippsicher fest. Bei unregelmäßig geformten Werkstücken 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 vorkommen, daß Werkstücke mit schräg oder unsymmetrisch 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 verhindern.

Durch die GB-PS 20 49 616 ist eine Greifvorrichtung für elektronische Bauelemente bekannt, die eine Vielzahl von Greiffingerpaare aufweist. Jedem Greiffingerpaar ist ein eigener Antriebsmechanismus zugeordnet Die-Antriebsmechanismen sind einzeln schaltbar, so daß nur-so viele Greiffingerpaare betätigt werden, wie für das sichere Erfassen des zu handhabenden Gegenstandes erforderlich sind. Da sich die Greiffinger stets symmetrisch zu einer gemeinsamen Mittellinie bewegen, lassen sich auch mit dieser Greifvorrichtung nur solche Gegenstände sicher erfassert," dip ebenfalls · symmetrisch zur Werkstücklängsachse liegende Flächen aufweisen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Industrieroboter mit einer Greifvorrichtung zu schaffen, mit der auch unregelmäßig geformte Werkstücke unter Beibehaltung-ihrer Ausrichtlage verdreh- und kippsicher erfaßt werden können.

Durch die im Patentanspruch angegebenen Maßnahmen ist ein vielgliedriges und dabei kompaktes, flexibles Greifsystem geschaffen. Die Greiffingerpaare können bei gleichbleibender Schließkraft unabhängig voneinander in unterschiedliche, der jeweiligen Werkstückform entsprechende Schfießsteiiungen bewegt werden und sich dabei zugleich wiederum unabhängig voneinander um eine senkrecht zu ihrer Schwenkebene verlaufende Achse drehen, wodurch sie sich an zur Werkstücklängsachse unsymmetrische Werkstückabschnitte anpassen können. Da auf diese Weise stets aiie 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.

Durch die Anordnung der auf die Träger einwirkenden und mit Anschlägen zusammenwirkenden Federmittel wird nicht nur erreicht daß die Greiffingerpaare nach dem Absetzen eines Werkstückes in einer gemeinsamen Ausgangslage gehalten bzw. in diese Ausgangslage zurückgestfiwenki werden, sondern zugleich auch die Schwingungsfähigkeit des Systems so weitgehend eingeschränkt daß nur noch geringe Schwingungsausschläge auftreten und die Nachschwingzeit für ein rasches und zielgenaues Absetzen der Werkstücke ausreichend kurz ist

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung der Greifvorrichtung;

Fig.2 eine Schnittdarstellung nach Linie H-H der Fig. 1;

Fig.3 eine Schnittdarstellung nach Linie IH-IiI der Fig. 2.

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.

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 Druckluftzy-

linder 12 befestigt. Die Kolbenstangen 13 der Druckluftzylinder 12 sind durch die Träger 9 hindurchgeführt und ragen mit ihrem Ende aus dem Rahmen 1 heraus.

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 Wirikelhebel 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 to 16 trägt einen starren Greiffinger 19. An der Greiffläche der Grtiffinger 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.

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 Anschlagstocken 26, 27 ist großer 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 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 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

Die Greifvorrichtung arbeitet wie folgt:
In der öffnurgsstellung 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 halten über die Stützplatten 30 alle drei Druckluftzylinder 12 und damit alle Träger 9 und Greiffingerpaare 21, 22, 23 in einer euren die Lage der Anschlagstücke 26, 27 bestimmten, zentrisch zum Rahmen 1 liegenden Ausgangsstellung.

Zum Erfassen eines Werkstückes werden durch Beaufschlagen der Druckitftzylinder 12 die Kolbenstangen 13 ausgefahren. 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 Greif fingerpaare 21, 22, 23 unabhängig

15

20

25

30

35 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.

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 F i g. 1 dargestellten unterschiedlichen Schließbzw. Greifstellungen und unterschiedlichen Ausrichtlagen bezüglich des Rahmens 1 einnehnjtn.

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 Werkstücke 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.

Beim Bewegen der Greifvorrichtung und des Werkstückes durch den Industrieroboter kann aufgrund der in den Beschleunigungs- und Abbremsphasen auftretenden Massenträgheitskräfte das nach dem Erfassen eines Werkstückes in sich starre System aus dem Werkstück, den Greif fingerpaaren 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 Schwingbewegurg 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 öffnungswehe und der Ausrichtlage wieder in einer gemeinsamen Ausgangsstellung befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Industrieroboter mit einer Greifvorrichtung mit mehreren an einem Träger schwenkbar angeordneten Greiffingerpaaren, die durch einen am Träger befestigten Druckmittelzylinder betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Greiffingerpaar (21, 22, 23) ein eigener Träger (9) und ein eigener Druckmittelzylinder (12) zugeordnet ist und die Träger (9) unabhängig voneinander um eine senkrecht zur Schwenkebene der Greiffinger (19) verlaufende Achse (11) drehbar und durch ' Federmittel (28) in einer durch Anschläge (26, 27) definierten Ausgangslage gehalten sind.

15