DE3611312A1

DE3611312A1 - Robot

Info

Publication number: DE3611312A1
Application number: DE19863611312
Authority: DE
Inventors: Rainer Achterholt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1987-10-08

Abstract

A robot intended in particular for teaching and demonstration purposes has a housing accommodating a control board, an arm arranged so that it can rotate relative to the housing and consisting of a plurality of jointed parts, and a gripper head held by the arm so that it can rotate relative to the arm axis. The gripper head consists essentially of a U-profile, a rotatable threaded rod arranged inside and parallel to the U-profile and having a central worm-thread portion which is adjoined on either side by in each case one external-thread portion with the same but opposite pitch, of two fingers which are each provided with an internal thread and are guided inside the slot defined by the U-profile, one internal thread of one finger constantly meshing with one external-thread portion and the other internal thread of the other finger constantly meshing with the other external-thread portion, and of a worm wheel which meshes with the worm-thread portion and is seated on a worm-wheel shaft which is driven by a step motor fastened to the gripper head.

Description

Die Erfindung betrifft einen Roboter mit einem vielfältig verstellbaren Greiferkopf. Insbesondere betrifft die Erfin dung einen solchen Roboter, der für Lehr- und Demonstrations zwecke geeignet ist und der eine höchst präzise Anordnung des Greiferkopfes in den verschiedensten Stellungen erlaubt.The invention relates to a robot with a diverse adjustable gripper head. In particular, concerns the Erfin such a robot for teaching and demonstration is suitable for the purposes and the highly precise arrangement of the gripper head allowed in a wide variety of positions.

Im einzelnen betrifft die Erfindung einen Roboter mit einem, eine Steuerplatine aufnehmenden Gehäuse, mit einem bezüg lich des Gehäuses drehbar angeordneten, aus mehreren Gelenk teilen bestehenden Arm und mit einem vom Arm bezüglich der Armachse drehbar gehaltenen Greiferkopf.In particular, the invention relates to a robot with a a control board receiving housing, with a cover Lich the housing rotatably arranged, from several joint share existing arm and with one of the arm regarding the Arm axis rotatably held gripper head.

Bei einem Roboter dieser Art ist es bekannt, die Verschwen kung der einzelnen Gelenkteile und die Verschiebung der Greifelemente des Greiferkopfes über Seilzüge vorzunehmen. In a robot of this type, it is known to waste kung of the individual joint parts and the displacement of the Gripping elements of the gripper head to be carried out via cables.

Nachteilig an dieser Seilzugtechnik ist, daß die Seile häufig nachgespannt werden müssen, um eine einigermaßen befriedigende Genauigkeit der Positionierung des Grei ferkopfes zu erreichen. Des weiteren sind die einzelnen Achsen zwischen Gehäuse, Armhalterung, Gelenkteilen des Armes und Greiferkopf nicht frei programmierbar. Vielmehr dienen zur Programmierung komplizierte Steuerprogramme, weil bei dieser vorbekannten Seilzugtechnik bei Durchfüh rung einer Drehbewegung um eine bestimmte Achse stets auch ein anderes Seil einer anderen Achse mitgespannt wird, ob wohl diese andere Achse nicht angesprochen ist.A disadvantage of this cable pull technology is that the cables frequently need to be tightened to some extent satisfactory accuracy of positioning the Grei far head to reach. Furthermore, the individual Axes between housing, arm bracket, joint parts of the The arm and gripper head are not freely programmable. Much more are used to program complicated control programs, because with this known cable pull technology rotation of a certain axis another rope on another axis is also tensioned, whether probably this other axis is not addressed.

Aus der DE-OS 34 10 601 ist weiterhin ein Greifer für Industrieroboter bekannt, bei dem die Drehbewegung einer Welle über eine Getriebeanordnung in eine entsprechende, rela tive Verschiebung von Greifelementen zueinander umsetzbar ist. Jedem Greifelement ist eine eigene Welle bzw. Spindel zugeordnet, die über, miteinander kämmende Kegelräder an getrieben werden. Die letztlich erreichbare Genauigkeit der Anordnung eines mit dem Greiferkopf zu greifenden Elementes wird durch das mehrmals auftretende Spiel zwischen zentraler Welle und den von ihr angetriebenen, den einzelnen Greifele menten zugeordneten Wellen bzw. Spindeln beeinträchtigt.From DE-OS 34 10 601 is still a gripper for Industrial robot known in which the rotary movement of a Shaft via a gear arrangement in a corresponding, rela tive displacement of gripping elements to each other is. Each gripping element has its own shaft or spindle assigned to, via, intermeshing bevel gears to be driven. The ultimately achievable accuracy of the Arrangement of an element to be gripped with the gripper head is due to the repeated game between central Shaft and the individual gripping elements driven by it mentally associated shafts or spindles.

Weiterhin ist aus der DE-OS 35 02 182 eine Vorrichtung zur Feineinstellung für Greifer eines Roboters bekannt. Die Hal teteile des Greifers werden von einem Schlitten verstellt, der mit einer Gewindestange in Eingriff steht, so daß die Schlittenteile vorwärts und rückwärts bewegt werden können. Zur Drehung der Gewindestange dient eine kämmende Zahnrad anordnung, die ihrerseits über eine drehbare Welle mit einem am Roboter befestigten Stellglied verbunden ist. Wiederum tritt zwischen dem Stellglied und den Halteteilen des Grei fers ein mehrmaliges Spiel auf, was die Präzision der Halte teilanordnung beeinträchtigt.Furthermore, from DE-OS 35 02 182 a device for Known fine adjustment for a robot's gripper. The hal parts of the gripper are adjusted by a sled, which is engaged with a threaded rod so that the Sled parts can be moved forwards and backwards. A meshing gear wheel is used to rotate the threaded rod arrangement, which in turn has a rotatable shaft with a actuator attached to the robot is connected. In turn occurs between the actuator and the holding parts of the Grei fers a repeated game on what the precision of holding partial arrangement impaired.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem Roboter der oben angegebenen Art mit einfachen preis werten Mitteln eine hochpräzise Anordnung eines vom Grei ferkopf gehaltenen Gegenstandes in einer Vielzal verschie dener Stellungen zu ermöglichen.The object of the present invention is to a robot of the type mentioned above with simple price value means a highly precise arrangement of one of the Grei move the object held in a multiple to enable their positions.

Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Anordnung dieses Gegenstandes auf einige 1/100 mm genau möglich sein.According to a further object of the invention, the arrangement this object possible to within a few 1/100 mm be.

Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll für Lehr- und Demonstrationszwecke nicht nur ein Signal über die präzise Anordnung des Gegenstandes sondern auch über dessen Abmes sung erhältlich sein.According to a further aim of the invention for teaching and Demonstration purposes are not just a signal about the precise Arrangement of the object but also about its dimensions solution.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe und Ziele ist ein Roboter mit der Gesamtheit der in Anspruch 1 angegebenen Merkmale.The achievement of this task and objectives according to the invention is a robot with all of the specified in claim 1 Characteristics.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the Erfin result from the subclaims.

Ausgehend von einem Roboter mit einem, eine Steuerplatine aufnehmenden Gehäuse, mit einem bezüglich des Gehäuses dreh bar angeordneten, aus mehreren Gelenkteilen bestehenden Arm und mit einem, vom Arm bezüglich der Armachse drehbar gehal tenen Greiferkopf ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Auf gabe und Ziele dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferkopf im wesentlichen besteht aus:Starting from a robot with one, a control board receiving housing, with a rotating with respect to the housing bar arranged arm consisting of several joint parts and with one that is rotatable by the arm with respect to the arm axis Tenen gripper head is the solution of this invention Gift and goals characterized in that the gripper head essentially consists of:

a) a U-profile;
b) one inside and parallel to the U-profile arranged, rotatably mounted threaded rod a central worm thread section to which an external thread section on both sides with the same, but opposite slope closes;
c) two fingers, each with an internal thread, the ge within the groove delimited by the U-profile leads, which is always an internal thread the one finger with the one male thread-Ab cut, and the other internal thread of the other Fingers with the other male thread section comb; and
d) one meshing with the worm thread section Worm gear on a worm gear shaft sits by one attached to the gripper head Stepper motor is driven.

Die Finger sind innerhalb der vom U-Profil umschlossenen Nut spielfrei geführt. Beide Finger sitzen gemeinsam auf einer einzigen Gewindestange. Zur Drehung der Gewinde stange dient eine Schneckenrad-Welle, deren Schneckenrad mit dem Schneckengewinde-Abschnitt an der Gewindestange kämmt, und die andererseits direkt vom Schrittmotor an getrieben wird. Es resultiert ein minimales Spiel zwischen den einzelnen Führungs- und Antriebselementen, die eine hochpräzise Anordnung der Finger des Greiferkopfes erlaubt. Bei einer praktischen Ausführungsform des Greiferkopfes kann die maximale Öffnungsweite zwischen den beiden Fin gern bis zu 30 mm betragen, und dennoch ergibt sich eine Positioniergenauigkeit eines von den Fingern gehaltenen Gegenstandes von 1/100 mm. Diese Genauigkeit wird mit ein fachen, preiswerten Mitteln erreicht. Es reicht ein rela tiv kleiner, ohne weiteres - hinsichtlich Gewicht und Ab messungen - am Greiferkopf unterbringbarer Motor zur Ver schiebung der Finger aus, weil ein hohes Übersetzungs verhältnis über das Schneckengetriebe und über die Stei gung der Gewindeabschnitte erzielt wird. Die Außengewinde Abschnitte an der Gewindestange und die Innenge winde (Muttern) an den Fingern sind vorteilhafterweise als Feingewinde ausgebildet, um eine hochpräzise An ordnung eines vom Greiferkopf gehaltenen Gegenstandes zu erzielen.The fingers are guided free of play within the groove enclosed by the U-profile. Both fingers sit together on a single threaded rod. A worm wheel shaft is used to rotate the threaded rod, the worm wheel of which meshes with the worm thread section on the threaded rod, and which is driven directly by the stepper motor. The result is a minimal play between the individual guide and drive elements, which allows a highly precise arrangement of the fingers of the gripper head. In a practical embodiment of the gripper head, the maximum opening width between the two fins can be up to 30 mm, and nevertheless there is a positioning accuracy of an object held by the fingers of 1/100 mm. This accuracy is achieved with a simple, inexpensive means. It reaches a rela tively small, easily - measurements in terms of weight and downs - unterbringbarer on the gripper head motor to Ver shift of the finger, because a high translation ratio on the worm gear and the Stei account the threaded sections is achieved. The external thread sections on the threaded rod and the internal thread (nuts) on the fingers are advantageously designed as fine threads in order to achieve a high-precision arrangement of an object held by the gripper head.

Vorteilhafterweise ist in die beiden einander gegen über befindlichen Stirnabschnitte des U-Profiles je eine Deckplatte eingesetzt, an der jeweils Bohrungen zur Lagerung der Gewindestange ausgespart sind. Die Gewindestange kann mit ihren beiden glatten Schaft enden unmittelbar in diesen Bohrungen gehalten werden, oder in die Bohrungen können Lager zur drehbaren Hal terung der Gewindestange eingesetzt sein. Es läßt sich eine leicht drehbare, spielfreie Anordnung der Gewindestange erzielen.Advantageously, the two are against each other over located end sections of the U-profile each a cover plate is used, on each of the holes are recessed for storing the threaded rod. The Threaded rod can with its two smooth shafts ends are held directly in these holes, or in the holes can be bearings for the rotating Hal the threaded rod. It leaves an easily rotatable, play-free arrangement of the Achieve threaded rod.

Die präzise Anordnung des Greiferkopfes und eines von dessen Fingern gehaltenen Objektes hängt nicht nur von der oben angegebenen Ausbildung des Greiferkopfes ab, sondern wird auch von der Ausbildung des den Greiferkopf haltenden Armes, und der Halterung des Ar mes bezüglich des Gehäuses beeinflußt. Vorteilhafter weise soll der den Greiferkopf haltende Arm aus drei Gelenkteilen bestehen, wobei je zwei benachbarte Ge lenkteile über eine gemeinsame Achse miteinander ver bunden sind. Zweckmäßigerweise endet das zum Gehäuse näher benachbarte Gelenkteil in zwei im Abstand zu einander angeordneten Flanschabschnitten, in denen Bohrungen zur drehbaren Halterung einer Achse ausge spart sind. Innerhalb dieser Flanschabschnitte ist auf der gemeinsamen Achse das nächst benachbarte Gelenk teil angeordnet. Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung dient vorteilhafterweise zur Verschwenkung jedes Gelenkteiles ein eigener Schrittmotor, der bei Bedarf mit einem entsprechenden Getriebe ausgerüstet ist. Im Einzelfall kann der Schrittmotor um die ge meinsame Achse zwischen zwei benachbarten Gelenkteilen herum angeordnet sein.The precise arrangement of the gripper head and one of the object's fingers are not just hanging from the above-mentioned design of the gripper head but also depends on the training of the Gripper head holding arm, and the holder of the Ar mes influenced with regard to the housing. More advantageous the arm holding the gripper head is said to be wise from three Joint parts exist, with two adjacent Ge Steering parts together on a common axis are bound. This expediently ends with the housing closer joint part in two at a distance mutually arranged flange sections in which Drilled holes for rotatable mounting of an axis are saving. Is within these flange sections the next adjacent joint on the common axis partially arranged. From another point of view the The invention advantageously serves for pivoting each joint part has its own stepper motor, which at Equipped with an appropriate gearbox if required is. In individual cases, the stepper motor can be ge common axis between two adjacent joint parts be arranged around.

Ein weiterer Schrittmotor mit angepaßtem Getriebe dient zur Drehung einer Armhalterung gegenüber dem Gehäuse des Roboters. Das Robotergehäuse ist vorzugsweise orts fest mit im wesentlichen horizontaler Ausrichtung an geordnet. Die Drehung der Armhalterung bezüglich des Gehäuses erfolgt dann um eine vertikal ausgerichtete Welle. Die einzelnen Gelenkteile des Armes sind dann wiederum um horizontal ausgerichtete Achsen drehbar. Um eine präzise Halterung und Lagerung dieser Achsen zu gewährleisten, besteht das Robotergehäuse, die Armhal terung, die einzelnen Gelenkteile des Armes und das U-Profil des Greiferkopfes vorzugsweise aus einem massi ven Leichtmetallprofil, das eine verwindungsfreie An ordnung durch eine exakt parallele Ausrichtung der je weiligen Achsen gewährleistet.Another stepper motor with adapted gear serves for rotating an arm holder in relation to the housing of the robot. The robot housing is preferably in place fixed with an essentially horizontal orientation orderly. The rotation of the arm bracket with respect to the Housing then takes place around a vertically aligned Wave. The individual joint parts of the arm are then again rotatable about horizontally aligned axes. To ensure precise mounting and storage of these axes ensure there is the robot housing, the armhal the individual joint parts of the arm and that U-profile of the gripper head preferably made of a solid ven light metal profile, which is a torsion-free An order through an exactly parallel alignment of each certain axes guaranteed.

Nach einem weiteren, wesentlichen Gesichtspunkt der Erfindung lassen sich alle diese genannten Schritt motoren unabhängig und selbständig ansteuern. Durch diese erfindungsgemäß vorgesehene Schrittmotor/Getriebe kombination ist auch eine wesentliche Vereinfachung der Rückmeldung erreichbar. Über das Programm (Software) zur Ansteuerung der den einzelnen Achsen zugeordneten Schritt motoren läßt sich auch nach einer Anzahl von Ansteuer impulsen programmseitig abfragen, welche Winkelstellung eine bestimmte Achse einnimmt. Gerade für Lehr- und Demon strationszwecke ist eine einfache Möglichkeit zur Fehler ermittlung wichtig, wenn beispielsweise eine bestimmte Achse die vorgesehene Winkelstellung nicht eingenommen hat, so daß insgesamt der Greiferkopf die vorgesehene Position nicht erreicht. Weil jede Achse einzeln ange steuert werden kann, lassen sich mit einem einfachen, auch gerade für Anfänger noch durchsichtigen Programm komplexe Greif- und Ablage-Manipulationen durchführen.According to another essential point of view Invention, all of these steps mentioned Control motors independently and independently. By this stepper motor / gear provided according to the invention combination is also a significant simplification of the Feedback available. About the program (software) for Control of the step assigned to the individual axes motors can also be controlled after a number of times on the program side, query which angular position occupies a certain axis. Especially for teaching and demon strations purposes is an easy way to make mistakes determination important if, for example, a certain Axis does not assume the intended angular position has, so that the total of the gripper head the intended Position not reached. Because each axis is specified individually can be controlled with a simple, a transparent program especially for beginners Carry out complex manipulation and storage manipulations.

Die Möglichkeit zur genauen Positionierung der Finger des Greiferkopfes verbunden mit der einfachen Rückmel dung dieser Position läßt sich auch zur Durchführung von Messungen an irgendwo angeordneten, vom Greiferkopf noch erreichbaren Gegenständen durchführen. Hierfür ist an der Innenseite des einen Fingers zweckmäßigerweise ein Geber und an der gegenüberliegenden Position an der Innenseite des anderen Fingers ein berührungsfrei arbeitender Sensor angebracht, der den Abstand zum Geber höchst präzise zu erfassen vermag. Als Geber kommt bei spielsweise ein Permanentmagnet und als Sensor ein line arer Hallsensor in Betracht. In der Praxis lassen sich auch mit einer solchen Geber/Sensor-Anordnung bei Abstän den von 40 und 50 mm zwischen Magnet und Hallsensor noch exakte Abstandsmessungen auf einige 1/10 mm genau durchführen. Je nach Bedarf kann die Abmessung eines zwischen den beiden Fingern gegriffenen Objektes er mittelt, oder der Durchmesser eines Hohlzylinders oder dgl. ermittelt werden, in welche die beiden Fin ger bis zur Anlage am Hohlzylinderumfang eingefahren sind. Geeignete, lineare Hallsensoren sind in der Fach welt unter der Bezeichnung LOHET (für Linear Output Hall Effect Transducer) bekannt, die auf einem klei nen, wenige mm² großen Siliciumchip einen Hallgenerator, einen integrierten Spannungsregler und die erforderlichen Meßverstärker aufweisen. Ein solcher linearer Hallsensor liefert ein der magnetischen Wegstrecke entspre chendes Analogsignal. Wegen der geringen Abmessungen läßt sich ein solcher Hallsensor ohne weiteres am Finger des Greiferkopfes eines erfindungsgemäßen Roboters anbringen. Anstelle eines Hallsensors können auch andere berührungsfrei arbeitende Näherungssensoren wie Reed-Kontakte und dgl. ver wendet werden. Als Magnet kommen herkömmliche Meßmagnete aus Permanent-Magnetmaterialien hoher Koerzitivkraft in Frage. Geeignete Magnetmaterialien sind in der Fachwelt bekannt; ohne darauf beschränkt zu sein, gehören hierzu bei spielsweise Ferrite, insbesondere Strontium- oder Barium ferrite, sowie Sm/Co-Materialien und andere ausgewählte Seltene Erd-Verbindungen wie etwa Nd/Fe-Materialien und dgl.The possibility of precise positioning of the fingers of the gripper head combined with the simple feedback of this position can also be carried out for carrying out measurements on objects arranged somewhere that can still be reached by the gripper head. For this purpose, a sensor is expediently attached to the inside of one finger and a contact-free sensor is attached to the opposite position on the inside of the other finger, which sensor can detect the distance to the sensor extremely precisely. A permanent magnet can be used as a transmitter, for example, and a linear Hall sensor can be used as a sensor. In practice, even with such an encoder / sensor arrangement at distances of 40 and 50 mm between the magnet and the Hall sensor, exact distance measurements can still be carried out to within a few 1/10 mm. Depending on requirements, the dimension of an object gripped between the two fingers can be averaged, or the diameter of a hollow cylinder or the like can be determined, into which the two fingers are inserted until they rest against the circumference of the hollow cylinder. Suitable, linear Hall sensors are known in the technical field under the name LOHET (for Linear Output Hall Effect Transducer), which have a Hall generator, an integrated voltage regulator and the necessary measuring amplifiers on a small, few mm ² large silicon chip. Such a linear Hall sensor delivers an analog signal corresponding to the magnetic path. Because of the small dimensions, such a Hall sensor can easily be attached to the finger of the gripper head of a robot according to the invention. Instead of a Hall sensor, other non-contact proximity sensors such as reed contacts and the like can also be used. Conventional measuring magnets made of permanent magnet materials with a high coercive force can be used as magnets. Suitable magnetic materials are known in the art; Without being limited thereto, these include, for example, ferrites, in particular strontium or barium ferrites, as well as Sm / Co materials and other selected rare earth compounds such as Nd / Fe materials and the like.

Bei Bedarf kann dem linearen Hall-Sensor eine Komperator schaltung und ein Analog-Digital-Wandler zugeordnet sein, so daß die Ausgangsspannung des linearen Hallsensors in ein digitales Schaltsignal umwandelbar ist, dessen ziffernmäßiger Betrag dem Abstand zwischen den beiden Fingern und damit der zu bestimmenden Abmessung des zwischen diesen Fingern gehal tenen Gegenstandes entspricht.If necessary, the linear Hall sensor can be a comparator circuit and an analog-to-digital converter can be assigned, so that the output voltage of the linear Hall sensor in one digital switching signal is convertible, its numerical Amount the distance between the two fingers and thus the dimension to be determined between these fingers corresponds to the object.

Ohne daß damit eine Beschränkung beabsichtigt ist, wird die Erfindung nachstehend mit Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform erläutert, wie sie in den Zeichnungen dar gestellt ist; es zeigen:Without intending to limit it, the Invention below with reference to a preferred Embodiment explained as shown in the drawings is posed; show it:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen erfin dungsgemäßen Roboter in einer ersten Stellung; Figure 1 is a perspective view of an inventive robot in a first position.

Fig. 2 den Roboter nach Fig. 1 in einer anderen, weit gehend aufgerichteten Stellung; FIG. 2 shows the robot according to FIG. 1 in another, largely erected position;

Fig. 3 ausschnittsweise in einer schematisierten Dar stellung den Greiferkopf des Roboters nach Fig. 1; Fig. 3 is a detail in a schematic Dar position, the gripper head of the robot according to Fig. 1;

Fig. 4 schematisch den Antrieb der beiden Finger des Greiferkopfes über eine einzige Gewindestange; und Fig. 4 shows schematically the drive of the two fingers of the gripper head via a single threaded rod; and

Fig. 5 schematisch eine alternative Ausführungsform des Greiferkopfes, wobei an den beiden Fingern Mittel zur berührungsfreien Abstandsmessung an gebracht sind. Fig. 5 schematically shows an alternative embodiment of the gripper head, means for contact-free distance measurement are placed on the two fingers.

Zu den wesentlichen Komponenten des in den Zeichnungen dar gestellten Roboters gehören ein Gehäuse 10, ein gegen über dem Gehäuse drehbar angeordneter Armhalter 20, der aus mehreren Gelenkteilen bestehende Arm 30 und der vom Arm ge haltene Greiferkopf 40. Das Gehäuse 10 in massiver Metall ausführung beinhaltet die Steuerplatine, einen Schrittmotor mit Getriebe zur Drehung der Armhalterung 20 und verschie dene weitere, typischerweise benötigte Schaltungselemente und Bausteine. Über eine Steckverbindung kann die Steuer platine an den zur Steuerung des Roboter dienenden Computer angeschlossen werden. Der erfindungsgemäß vorgesehene Auf bau des Roboters erlaubt eine vergleichsweise einfache An steuerung, wozu ein üblicher Heimcomputer ausreicht. Als Sprache kommen Basic oder übliche Maschinensprachen in Be tracht. Gerade für Lehr- und Demonstrationszwecke ist es wichtig, daß der Roboter mit einem einfachen Computer ange steuert werden kann.The essential components of the robot shown in the drawings include a housing 10 , an arm holder 20 which is rotatable relative to the housing, the arm 30 consisting of several joint parts and the gripper head 40 held by the arm. The housing 10 in solid metal design contains the control board, a stepper motor with gear for rotating the arm bracket 20 and various other, typically required circuit elements and components. The control board can be connected to the computer used to control the robot via a plug connection. The inventive construction of the robot allows a comparatively simple control, for which a conventional home computer is sufficient. Basic or common machine languages come into consideration as language. Especially for teaching and demonstration purposes, it is important that the robot can be controlled with a simple computer.

Der aus drei Gelenkteilen 31, 32 und 33 bestehende Arm 30 des Roboters ist schwenkbar in einer Armhalterung 20 gehal ten, die über eine - nicht dargestellte - Welle gegenüber dem Gehäuse 10 gedreht werden kann. An der Armhalterung 20 sind zwei Schrittmotoren 21 und 22 zusammen mit dem erfor derlichen Getriebe angebracht. Der eine Schrittmotor 21 dient zur Verschwenkung des dritten Gelenkteiles 33 gegen über der Armhalterung 20 und wirkt direkt auf die entsprechende Achse ein. Der zweite Schrittmotor 22 dient zur Verschwenkung des zweiten Gelenkteiles 32 gegenüber dem dritten Gelenkteil 33 und wirkt über einen - nicht dargestellten - Zahnriemen auf die entsprechende Achse 34 ein. Zur Verschwenkung des ersten Gelenkteiles 31 gegenüber dem zweiten Gelenkteil 32 dient ein dritter Schrittmotor 35, der zusammen mit dem erforderlichen Getriebe um die gemeinsame Achse 36 herum angeordnet ist. Wie dargestellt, bestehen die einzelnen Gelenkteile 31, 32 und 33 aus einem massiven Leichtmetall profil und greifen gabelartig ineinander. Mit einem Mini mum an Achsen und Spiel soll ein Maximum an Positionier möglichkeiten des Greiferkopfes 40 realisiert werden.The arm 30 of the robot consisting of three joint parts 31 , 32 and 33 is pivotally held in an arm holder 20 , which can be rotated relative to the housing 10 via a shaft (not shown). On the arm bracket 20 , two stepper motors 21 and 22 are attached together with the necessary gear. One stepper motor 21 serves to pivot the third joint part 33 relative to the arm holder 20 and acts directly on the corresponding axis. The second stepper motor 22 serves to pivot the second joint part 32 relative to the third joint part 33 and acts on the corresponding axis 34 via a toothed belt (not shown). A third stepper motor 35 is used to pivot the first joint part 31 relative to the second joint part 32 , which is arranged together with the required gear around the common axis 36 . As shown, the individual joint parts 31 , 32 and 33 consist of a solid light metal profile and engage in one another like a fork. With a minimum of axes and play, a maximum of positioning possibilities of the gripper head 40 is to be realized.

Der zum Gehäuse entfernte erste Gelenkteil 31 trägt eine Halteplatte 37, an der ein weiterer Schrittmotor 38 be festigt ist, der zur Drehung des Greiferkopfes 40 dient. Zu diesem Zweck durchsetzt eine mit dem Greiferkopf 40 fest verbundene Greifkopf-Welle eine Bohrung in der Halte platte 37 und wird unmittelbar von dem Schrittmotor 38 angetrieben.The removed to the housing first hinge part 31 carries a holding plate 37 on which a further stepper motor 38 is fastened, which serves to rotate the gripper head 40 . For this purpose, a gripper head shaft firmly connected to the gripper head 40 penetrates a hole in the holding plate 37 and is driven directly by the stepper motor 38 .

Zu den wesentlichen Bestandteilen des Greiferkopfes 40 gehören ein massives U-Profil 41 mit je einer Deckplatte 42, 42′ im Bereich der beiden gegenüber befindlichen Stirn abschnitte, die beiden Finger 43 und 44 und der Schritt motor 45 mit dem zugehörigen Mechanismus zur Verstellung der Finger. Das U-förmige Profil 41 aus massivem Leicht metallprofil begrenzt eine Nut, in welcher die Finger 43 und 44 spielfrei geführt sind.The essential components of the gripper head 40 include a solid U-profile 41 , each with a cover plate 42 , 42 'in the area of the two opposite forehead sections, the two fingers 43 and 44 and the step motor 45 with the associated mechanism for adjusting the fingers . The U-shaped profile 41 made of solid light metal profile delimits a groove in which the fingers 43 and 44 are guided without play.

Die Mittel zum Antrieb der Finger lassen sich mehr im ein zelnen den Fig. 3 und 4 entnehmen. Der Schrittmotor 45 treibt eine Schneckenradwelle 46 an, deren Schneckenrad 47 mit einem Schneckengewinde-Abschnitt 53 an einer Ge windestange 50 kämmt. Beidseitig an den Schneckengewinde- Abschnitt 53 schließen sich auf der einen Seite ein erster Gewindeabschnitt 51 mit einer ersten Steigung und auf der anderen, gegenüberliegenden Seite ein zweiter Gewindeab schnitt 52 mit einer gleichen, jedoch entgegengesetzten Steigung an. Die beiden glatten Schaft-Endabschnitte 54 und 54′ an der Gewindestange sind innerhalb von Bohrungen 48, 48′ gelagert, die in den Deckplatten 42 bzw. 42′ aus gespart sind. An jedem Finger 43 und 44 ist je ein Innen gewinde 49 bzw. 49′ ausgebildet, das mit den Außengewinde abschnitten 51 bzw. 52 der Gewindestange 50 kämmt. Diese Innengewinde 49, 49′ können beispielsweise je eine Mutter mit angepaßtem Feingewinde sein, welche in die Finger 43, 44 eingesetzt ist. Eine vom Schrittmotor 45 veranlaßte Drehung der Schneckenrad-Welle 46 verursacht eine Drehung der Gewindestange 50, wobei die beiden Finger 43 und 44 gleichsinnig aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. Zur Ermittlung einer Ausgangsposition können an den Deckplatten 42 und 42′ berührungslos arbeitende Nähe rungssensoren angebracht sein, welche den Abstand zum je weiligen Finger 44 bzw. 43 etwa über eine magnetische Weg strecke erfassen. Alternativ können die einander berüh renden Finger 43 und 44 eine andere Ausgangslage definieren.The means for driving the fingers can be seen more in an individual FIGS . 3 and 4. The step motor 45 drives a worm gear shaft 46 on which worm wheel 47 threaded rod having a helical thread portion 53 at a Ge 50 meshes. On both sides of the worm thread section 53 , on the one side a first threaded section 51 with a first pitch and on the other, opposite side a second threaded section 52 with an equal but opposite pitch are connected. The two smooth shaft end portions 54 and 54 'on the threaded rod are stored within bores 48 , 48 ', which are saved in the cover plates 42 and 42 '. On each finger 43 and 44 , an internal thread 49 and 49 'is formed, the sections 51 and 52 of the threaded rod 50 meshes with the external thread. These internal threads 49 , 49 'can, for example, each be a nut with an adapted fine thread, which is inserted into the fingers 43 , 44 . A rotation of the worm wheel shaft 46 caused by the stepper motor 45 causes the threaded rod 50 to rotate, the two fingers 43 and 44 being moved towards or away from one another in the same direction. To determine a starting position can be attached to the cover plates 42 and 42 'contactless proximity sensors, which detect the distance to the respective fingers 44 and 43, for example, via a magnetic path. Alternatively, the touching fingers 43 and 44 can define a different starting position.

Die Fig. 5 zeigt schematisch die Anordnung eines Permanent magneten 143 an dem einen Finger 43 und die Anordnung eines linearen Hallsensors 144 am anderen Finger 44. Durch Drehung der Gewindestange 50 lassen sich die beiden Finger 43 und 44 wiederum aufeinander zu oder voneinander weg bewegen. Der Abstand zwischen den beiden Fingern 43 und 44 kann durch Bestimmung der magnetischen Wegstrecke "m" mittels des linearen Hallsensors 44 erfaßt werden. Auf diese Weise lassen sich die Abmessungen eines Werkstückes 59 ermitteln, das von den beiden Fingern 43 und 44 ergriffen ist, wie das schematisch dargestellt ist.The Fig. 5 schematically shows the arrangement of a permanent magnet 143 of the finger 43 and the arrangement of a linear Hall sensor 144 at the other fingers 44. By rotating the threaded rod 50 , the two fingers 43 and 44 can in turn be moved towards or away from each other. The distance between the two fingers 43 and 44 can be detected by determining the magnetic path " m " using the linear Hall sensor 44 . In this way, the dimensions of a workpiece 59 can be determined, which is gripped by the two fingers 43 and 44 , as is shown schematically.

Claims

1. Robot with a control board receiving housing, a rotatably arranged with respect to the housing, consisting of several joint parts arm, and with a rotatably held by the arm with respect to the arm axis gripper head, characterized in that the gripper head ( 40 ) consists essentially of :

a) a U-profile ( 41 );
b) an inside and parallel to the U-profile, rotatable threaded rod ( 50 ) with a central worm thread section ( 53 ) on each side of an external thread section ( 51 , 53 ) with the same, but opposite slope joins;
c) two, each with an internal thread ( 49 , 49 ') provided fingers ( 43 , 44 ) which are guided within the groove delimited by the U-profile, with the one internal thread ( 49 ) of the one finger ( 43 ) constantly one external thread section ( 51 ) and the other internal thread ( 49 ') of the other finger ( 44 ) meshes with the other external thread section ( 52 ); and
d) one, with the worm thread section ( 53 ) meshing worm wheel ( 47 ) which sits on a worm wheel shaft ( 46 ) which is driven by a stepper motor ( 45 ) fastened to the gripper head ( 40 ).

2. Robot according to claim 1, characterized in that in the opposite end portions of the U-profile a cover plate ( 42 , 42 ') is inserted, on the bores gene ( 48 , 48 ') for storing the threaded rod ( 50 ) recessed are.

3. Robot according to claim 1 or 2, characterized in that the two fingers ( 43 , 44 ) in the U-profile ( 41 ) limited th groove are guided without play.

4. Robot according to one of claims 1 to 3, characterized in that the external thread sections ( 51 , 52 ) on the threaded rod ( 50 ) and the fingers ( 43 , 44 ) penetrating internal threads ( 49 , 49 ') are fine threads.

5. Robot according to one of claims 1 to 4, characterized in that the arm ( 30 ) consists of three articulated parts ( 31 , 32 , 33 ) where two adjacent articulated parts are connected to one another via a common axis ( 34 or 36 ) are, and for pivoting each joint part with respect to the next neighboring joint part, a separate stepping motor ( 21 , 22 , 35 ) is present.

6. Robot according to claim 5, characterized in that the pivoting of the housing ( 10 ) removed, first joint part ( 31 ) serving stepper motor ( 35 ) about the common axis ( 36 ) to the adjacent, second Ge joint part ( 32 ) arranged around is.

7. Robot according to one of claims 1 to 6, characterized in that a further stepper motor with an adapted gear for rotating the arm holder ( 20 ) is housed un within the housing ( 10 ).

8. Robot according to one of claims 1 to 7, characterized in that all stepper motors ( 21 , 22 , 35 , 45 ) can be controlled independently of one another.

9. Robot according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing ( 10 ), the arm holder ( 20 ), the joint parts ( 31 , 32 , 33 ) of the arm ( 30 ) and the U-profile ( 41 ) for play free guidance of the fingers ( 43 , 44 ) each consist of a fitted solid light metal profile.

10. Robot according to claim 9, characterized in that the axes ( 34 , 36 ) between the joint parts ( 31 , 32 , 33 ) of the arm ( 30 ) are aligned parallel to each other.

11. Robot according to one of claims 1 to 10, characterized in that on the two fingers ( 43 , 44 ) sensors ( 143 ) and sensors ( 144 ) for contactless measurement of the mutual Ab from the fingers are attached.

12. Robot according to claim 10, characterized in that the transmitter ( 143 ) is a permanent magnet and the sensor is a linear Hall sensor ( 144 ).