DE3310192A1 - Greiferkupplung fuer industrieroboter - Google Patents

Description

• Greifsrkupplung für Industrieroboter
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Greiferkupplung für Industrieroboter zum Kuppeln des Greifers mit dem Roboterarm, bei der zusätzlich zur mechanischen Kupplung pneumatische Kupplungen zur Verbindung einer Druckluftquelle mit dem Greiferantrieb vorgesehen sind.
• Beim automatischen Kuppeln von Greifern an Industrierobotern wäre es vorteilhaft, wenn neben der mechannischen Verbindung auch die pneumatische Verbindung ohne zusitzliche Manipulation leicht lösbar hergestellt werden könnte.
• Aus Sicherheitsgründen wird gefordert, daß bei einem ungewollten Aufprall des Greifers auf ein Hindernis die mechanische Verbindung zwischen Roboterarm und Greifer, d.h. der Greifhand, an einer vorgegebenen Stelle bricht, so daß es nicht zu größeren Schäden kommt. In einem solchen Fall. würde dann auch die pneumatische Verbindung aufgetrennt. Hierbei tritt aber nun noch die zusätzliche Forderung auf, daß bei einer derartigen Trennung der Druck im Greiferantrieb nicht verschwinden darf, da ansonsten beim Fortfall der Greifkraft auch die gehaltenen Teile aus der Hand fallen würden. Die Hand ihrerseits hängt nämlich nach dem Bruch an einer Sicherheitsvorrichtung, z.B. an einem Sicherheitsseil.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, die pneumatische Schnittstelle, d.h. die entsprechenden Kupplungen so auszubilden, daß beim Kuppeln selbsttätig die pneumatischen Verbindungen hergestellt werden und ferner daß die Kupplungen so ausgebildet sind, daß auch bei einer unbeabsichtigten Trennung der Kupplung ein Druckabfall im Greifer verhindert werden kann.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale der pneumatischen Kupplungen gelöst: a) in der dem Roboterarm zugewandten Greiferfläche ist ein hervorragender, axial beweglicher Ventilsitz eines Ventils vorgesehen, von dem eine Leitung zum Greiferantrieb abgeht, b) die zugeordnete Kuppelfläche mit einer Druckluftöffnung am Arm verschiebt beim Ankuppeln den abdichtend anliegenden Ventilsitz axial gegenüber seinem ortsfesten Ventil stößel gegen die Wirkung einer Feder und öffnet den Druckluftdurchgang des Ventils und c) beim Auftrennen der pneumatischen Kupplungen schiebt die Feder den Ventilsitz gegen den Stößel und schließt damit die Leitung im Greifer ab.
• Auf diese Weise wird eine pneumatische Verbindung ohne zusätzliche Manipulationen lösbar hergestellt. Bei einem Bruch an der Sollbruchstelle bleibt außerdem die Greifkraft erhalten.
• Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen: Figur 1 das Prinzip eines Industriegelenkroboters, Figur 2 den Greifer in vergrößerter Darstellung und Figur 3 die pneumatische Schnittstelle, d.h. die pneumatische Kupplung zwischen Arm und Greifer im Detail.
• Der in Figur 1 schematisch dargestellte Industrie-Gelenkroboter hat sechs Gelenke 1 bis 6, durch die Jeweils Drehungen in sechs Achsen möglich sind. Wie ersichtlich, trägt der Roboter am Ende des Armes am Gelenk 6 einen Greifer 7 mit den Greiferfingern 71.
• Die Druckluftzuleitung 8 für den pneumatischen Greiferantrieb der Greiferfinger 71 läuft vom Gelenk 3 über eine Sollbruchstelle 9 zwischen Greifer 7 und Arm zum Antrieb. Stößt der Greifer 7 ungewollt an ein Hindernis, so bricht die mechanische Verbindung zwischen Greifer 7 und Gelenk 6 des Roboterarms an der Sollbruchstelle 9.
• Gleichzeitig wird auch die Druckluftzufuhr zum Greifer 7 unterbrochen.
• Wie aus Figur 2 erkennbar, strömt die von der Druckluftleitung 8 kommmende Druckluft über einen Kanal 61 im Gelenk 6 zur Schnittstelle zwischen Gelenk 6 und Greifer 7. Von hier aus gelangt die Druckluft über ein Ventil 10 und eine Leitung 13 zum pneumatischen Antrieb 12 der Greiferfinger. Dieser schematisch dargestellte Antrieb besteht aus Zylinder 122 und Kolben 121. Ferner ist noch eine weitere Leitung 14 vorgesehen, die über ein gleichartig ausgebautes Venteil-11 im Greifer 7 ebenfalls mit Druckluft von der Druckluftleitung 8 her versorgbar ist. Diese zweite Versorgung ist gestrichelt angedeutet. Je nachdem, ob die Leitung 13 oder 14 Druckluft führt, wird der Kolben 121 in die eine oder andere Endlage bewegt. Hat er z.B. in einer seiner Endlagen die Greiferhand geschlossen, so darf bei einem Fortfall der Druckluft an der Sollbruchstelle 9 zwischen Greifer 7 und Gelenk 6 die Greiferhand nicht öffnen; d.h. der Druck auf z.B. der Leitung 13 muß erhalten bleiben. Gleichzeitig soll aber auch die Forderung erfüllt werden, daß beim automatischen Herstellen der mechanischen Kupplung auch die pneumatische Verbindung zwischen Greifer und Arm selbsttätig herge- stellt wird.
• Eine konstruktive Lösung dieses Problems zeigt Figur 3.
• Wie ersichtlich, ist in der dem Robotergelenk 6 zugewandten ebenen Fläche 72 des Greifers 7 ein axial im Greifer 7 beweglicher Ventilsitz 101 eines Ventils 10 vorgesehen, von dem eine Leitung 13 zum Greiferantrieb 12 führt. Der im getrennten Zustand von Greifer und Roboterarm etwas aus der Fläche 72 axial hervorstehende Ventilsitz ist gegenüber dem Greifer, in dem er in einer Bohrung geführt ist, durch Ringdichtungen 105 abgedichtet. Ferner ist das Ventilgehäuse an seiner Frontseite noch mit einem Dichtring 104 versehen.
• Beim Kuppeln verschiebt die formschlüssig aufgesetzte Kuppelfläche 63 am Gelenk 6 den Ventilsitz 101 definiert axial gegenüber seinem ortsfesten Ventilstößel 102 in Richtung des Pfeiles 112 gegen die Wirkung einer Feder 103. Damit wird eine Verbindung zwischen der Druckluftöffnung 62 des Kanals 61 und der Leitung 13 hergestellt, und zwar kann die Luft zwischen den sich einstellenden Spalt 110 über den Kanal 109 zur Leitung 13 strömen. Die Abdichtung ist durch den Dichtring 104, der etwas aus der Fläche hervortritt, gesichert. Neben dieser soeben beschriebenen pneumatischen Verbindung wird auch - wie nicht näher dargestellt - gleichzeitig die mechanische Kupplung, z.B. durch eine Art Bajonettverschluß, und gegebenenfalls auch eine elektrische Kontaktierung vorgenommen.
• Bricht die Verbindung zwischen Greifer und Arm an der Sollbruchstelle 9, d.h. fällt der Greifer 7 ab, so schiebt die Feder 103 den Ventilsitz 101 gegen den Stößel 102, so daß der Spalt 110 zwischen Ventil und Ventilstößel verschwindet. Damit ist die Leitung 13 gegenüber der Außenwelt abgeschlosssn. Das Schnellschließen des Ventils, d.h. die Bewegung des Ventilsitzes 101 in Richtung des Pfeils 113 wird dadurch unterstützt, daß die dem Einlaß abgekehrte Ventilsitzfläche 107 zusätzlich mit der Druckluft in der Leitung 13 in Verbindung steht. Damit ergibt sich eine Schließkraft aus Federkraft und der auf die Fläche 107 ausgeübten Kraft.
• 3 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (3)

1. Patentansrüche :?.jGreiferkupplung für Industrieroboter zum Kuppeln des Greifers mit dem Roboterarm, bei der zusätzlich zur mechanischen Kupplung pneumatische Kupplungen zur Verbindung einer Druckluftquelle mit dem Greiferantrieb vorgesehen sind, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale der pneumatischen Kupplungen: a) in der dem Roboterarm (6) zugewandten Greiferfläche (72) ist ein hervorragender, axial beweglicher Ventilsitz (101) eines Ventils (10) vorgesehen, von dem eine Leitung (13) zum Greiferantrieb (12) abgeht, b) die zugeordnete Kuppelfläche (63) mit einer Druckluftöffnung (62) am Arm verschiebt beim Ankuppeln den abdichtend anliegenden Ventilsitz (101) axial gegenüber seinem ortsfesten Ventilstößel (102) gegen die Wirkung einer Feder (103) und öffnet den Druckluftdurchgang des Ventils (10) und c) beim Auftrennen der pneumatischen Kupplungen schiebt die Feder (103) den Ventilsitz (101) gegen den Stößel (102) und schließt damit die Leitung im Greifer (7) ab.
2. 2. Greiferkupplung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine der Kuppelstelle abgewandte Ventilsitzfläche (107) druckmßig mit der zugehörigen Leitung (13) zum Greiferantrieb in Verbindung steht.
3. 3. Greiferkupplung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ventilsitz (101) an seiner Kuppelfläche mit einem Dichtring (104) versehen ist.