DE3611806A1 - Greifereinrichtung insbesondere fuer einen industrieroboter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Greifereinrichtung insbesondere zur Verwendung mit einem Industrieroboter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Greifereinrichtungen werden beispielsweise zum Fügen von elektronischen Bauelementen, zum Bestücken von Leiterplatten, zur Entnahme von Elementen aus Lagerbehäl­ tern etc. verwendet.

Die bekannten Greifereinrichtung, von denen bei der Formu­ lierung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ausgegangen wird, weisen einen Greifer, mit dem die zu transportieren­ den und/oder zu positionierenden Elemente erfaßt werden, sowie eine Halterung auf, mit der der Greifer an einem Industrieroboter, einer Bestückungsvorrichtung etc. ange­ bracht werden kann. Die Positionierung des Greifers und damit der Greiferbacken erfolgt ausschließlich über den beweglichen Arm des Industrieroboters, die Positionierein­ heit der Bestückungsvorrichtung usw.

Mögliche Toleranzen der aufzunehmenden Elemente oder in der Anordnung der beispielsweise in einem Lagerbehälter befindlichen Elemente werden dabei nicht berücksichtigt. Auch findet keine Berücksichtigung, wenn das zu transpor­ tierende Element, beispielsweise ein Teil einer Steckver­ bindung in einen Gegenstecker eingerastet werden soll, dessen Position geringfügig von der Soll-Position ab­ weicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greiferein­ richtung, die beispielsweise in Verbindung mit einem Industrieroboter einem Bestückungsautomaten etc. verwen­ det werden kann, anzugeben, bei der Toleranzen in der Ausbildung und/oder der Anordnung der zu ergreifenden oder abzusetzenden Bauelemente ausgeglichen werden.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist der Greifer der Greifereinrichtung in einer Ebene verschiebbar, die zu der Ebene parallel ist, in der die Backen des Greifers beweglich sind. Ferner ist der Greifer um eine Achse drehbar, die senkrecht auf der Verschiebungsebene steht. Durch diese schwimmende Lagerung des Greifers und damit der Greiferbacken wird erreicht, daß geringfügige Toleranzen am Aufnahme- bzw. Absetzort durch Bewegungen des Greifers als Gesamtheit ausgeglichen werden können.

Darüber hinaus ist jedoch erfindungsgemäß der Greifer nicht nur in der Normalstellung, in der er bzw. die Grei­ ferbacken eine definierte Lage in Bezug auf die Halterung einnehmen, sondern auch in beliebigen Stellungen blockier­ bar. Hierdurch läßt sich beispielsweise folgendes errei­ chen:

Bei der Steuerung einer Aufnehm-und Absetzbewegung mittels eines Industrieroboters weicht beispielsweise der Absetz­ ort, an dem z.B. ein elektronisches Bauelement in eine Fassung eingesetzt werden soll, geringfügig von der Soll- Lage ab. Durch ein Verschieben des Greifers gegen die Halterung und anschließendes Blockieren des Greifers ist es möglich, das elektronische Bauelement präzise in den Stecker einzudrücken, ohne daß das Ablaufprogramm des Industrieroboters und insbesondere die Soll-Koordinaten des Absetzortes geändert werden müßten.

Darüber hinaus ist für besonders präzise Aufgaben der Greifer auch in der Normallage blockierbar, so daß die Greiferbacken jederzeit eine definierte Position bezüglich der Halterung und damit beispielsweise bezüglich des Industrieroboter-Koordinatensystems einnehmen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 2 kann der Greifer einfedern. Durch die Verschiebung des Greifers gegen eine Federkraft wird beispielsweise vermieden, daß der Greifer "hart" gegen ein ungenau positioniertes Bauelement "schlägt".

Vor allem aber kann die Verschiebung beziehungsweise Einfederung des Greifers gemessen werden (Anspruch 3). Das Meßsignal kann als Eingangssignal an die Steuereinheit des Industrieroboters angelegt werden und damit zur Steuerung des Industrieroboters dienen. Beispielsweise kann durch Erfassen der Einfederung erkannt werden, daß der Indu­ strieroboter ein zu ergreifendes Bauteil im Bereich seiner Greiferbacken berührt hat.

Damit kann entsprechend der Einfederung der eigentliche Greifvorgang ausgelöst werden. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn der Greifer mittels einer Energiequelle angetriebene Greiferbacken aufweist. Eine besonders ein­ fache und vorteilhafte Ausgestaltung der Greiferbacken ist in Anspruch 6 angegeben: Die pneumatisch angetriebenen Parallelbacken ermöglichen in Verbindung mit der schwim­ menden Lagerung des Greifers ein präzises und genaues Ergreifen der aufzunehmenden Elemente. Darüber hinaus ist ein pneumatischer Antrieb beispielsweise bei Greiferein­ richtung an Industrierobotern leicht zu verwirklichen, störunanfällig und schonend für die zu ergreifenden Ele­ mente.

Im Anspruch 4 ist eine besonders einfache Ausgestaltung beansprucht, mit der die Verschiebbarkeit und Drehbarkeit des Greifers realisiert werden kann. Durch entsprechende Steuerung der Luftlager ist es möglich, den Greifer zu blockieren bzw. schwimmend zu lagern.

Das genaue Festlegen des Greifers in der Normalstellung kann beispielsweise gemäß Anspruch 5 durch eine Kolben/- Zylinder-Einheit erfolgen, an deren Kolben eine Kolben­ stange angebracht ist, die zum Festlegen des Greifers in eine Ausnehmung eingreift. Diese Ausbildung blockiert den Greifer zuverlässig gegen Verschiebungen in der Ebene, erlaubt jedoch bei Verwendung einer runden Kolbenstange noch Drehbewegungen. Durch Verwendung einer nicht dreh­ symetrischen Kolbenstange können selbstverständlich auch Drehbewegungen ausgeschlossen werden.

In beiden Fällen ist es jedoch möglich, weiterhin Einfe­ der-Bewegungen des Greifers zuzulassen. Durch einen An­ schlag an der Kolbenstange können selbstverständlich auch Einfederbewegungen ausgeschlossen werden.

Die pneumatische Betätigung der Kolben-Zylindereinheit ist wiederum insbesondere bei einem Industrieroboter leicht zu realisieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Greifereinrich­ tung, und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine konstruktive Ausführung einer erfindungsgemäßen Greiferein­ richtung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Greifer­ einrichtung. Die Greifereinrichtung weist einen Greifer (1) mit Parallelbacken (11 und 12) sowie eine Halterung (2) auf, mit der die Greifereinrichtung beispielsweise an einem Flanschteil (3) eines Industrieroboters befestigt werden kann.

Der Greifer (1) ist an der Halterung (2) schwimmend gela­ gert, so daß Bewegungen in der x/y-Ebene (rechter Teil der Fig. 1) sowie eine Drehbewegung um die z-Achse möglich sind. Dabei ist die x/y-Ebene parallel zu der Ebene, in der die Parallelbacken (11 und 12) verschiebbar sind.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer konstruktiven Ausführung einer erfindungsgemäßen Greifereinrichtung. Die Greifereinrichtung besteht wiederum aus dem eigentlichen Greifer (1), der an einer Halterung (2) befestigt ist. Die Halterung (2) weist einen Flansch (21) auf, mit dem sie beispielsweise an einem Flansch (3) eines nichtdargestell­ ten Industrieroboters befestigbar ist. Selbstverständlich ist aber auch ein Anbringen an einem Bestückungsautomaten etc. möglich.

Der Greifer (1) weist Luftlager (13 und 14) auf, so daß die Greiferbacken (11 und 12) in Bezug auf die Halterung (2) schwimmend gelagert sind. Damit ist gemeint, daß die Greiferbacken (11 und 12) als Einheit in x-bzw. y-Richtung durch nur geringe Kräfte verschiebbar sind, so daß sich beispielsweise die Greiferbacken beim Absenken auf ein nicht dargestelltes Bauelement von selbst in Bezug auf dieses Bauelement zentrieren. Ferner ermöglicht die mit Luftlagern (13 und 14) versehene Lagereinheit eine Drehung der Greiferbacken (11 und 12) um die z-Achse.

Die Greiferbacken (11 und 12) weisen einen nicht im einze­ lnen dargestellten pneumatischen Antrieb (16) auf, durch den sie aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegt werden können.

Die Halterung (2) besteht aus zwei Teilen (22 und 23), die durch Schrauben (24) gebende Federn (25) gegeneinander vorgespannt sind. Ferner sind Führungsstangen (26) vorge­ sehen. Hierdurch kann der Teil (22) in Richtung der z- Achse auf den Teil (23) hin verschoben werden. Diese Einfederung ermöglicht beispielsweise ein weiches Absetzen der erfindungsgemäßen Greifereinrichtung auf einem aufzu­ nehmenden Element.

Darüberhinaus ist eine pneumatische Kolben/Zylinder- Einheit (28) vorgesehen, an deren nicht im einzelnen dargestellten Kolben eine Kolbenstange angebracht ist, die in eine Ausnehmung des Greifers (1) eingreift. Hierdurch kann eine feste Blockierung des Greifers in der Normal­ stellung erreicht werden. Je nach Ausbildung der Kolben­ stange können jedoch noch Drehungen um die z-Achse sowie Verschiebungen in Richtung der z-Achse zugelassen werden.

Natürlich ist es aber auch möglich, durch das Einfahren der mit einem Anschlag versehenen und nicht rotationssyme­ trisch ausgebildeten Kolbenstange in die Ausnehmung des Greifers (1) vollständig Bewegungen des Greifers (1) in Bezug auf die Halterung (2) zu unterbinden.

Die Luftlager (13 und 14) weisen nicht im einzelnen darge­ stellte Ventile zur Steuerung der Luftzufuhr auf. Je nachdem, ob die Luftzufuhr erfolgt oder unterbunden ist, wird eine schwimmende Lagerung mit geringer Haltekraft oder eine Blockierung in der momentanen Relativstellung der Lagerelemente erreicht.

Bei einer Realisierung der erfindungsgemäßen Greiferein­ richtung beträgt beispielsweise die Haltekraft der schwim­ menden Lagerung 44 N wobei eine Bewegungsfreiheit der schwimmenden Lagerung von ±2,5 mm jeweils in x- und y- Richtung sowie eine Drehbewegung von ca. ±5 Grad zuge­ lassen wird.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels beschrieben worden. Innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedankens, eine Greifereinrichtung mit einem schwimmend gelagerten Greifer zu versehen, der in beliebi­ gen Stellungen blockierbar ist, sind natürlich die ver­ schiedensten Modifikationen möglich:

Beispielsweise können Sensoren für die einzelnen Verschie­ be- bzw. Drehbewegungen vorgesehen werden, deren Ausgangs­ signal zur Steuerung des Industrieroboters oder beispiels­ weise des Bestückungsautomaten verwendet werden. Insbeson­ dere die Messung der Einfederung des Greifers in z-Rich­ tung erlaubt in einfacher Weise das Erkennen eines im Bereich der Greiferbacken befindlichen aufzunehmenden Bauteils.

Claims (6)

1. Greifereinrichtung insbesondere für einen Industriero­ boter mit einem Greifer (1), der die zu transportierenden und zu positionierenden Elemente erfaßt und in einer Ebene (x, y) verschiebbare Greiferbacken (11, 12) aufweist, und mit einer Halterung (2) für den Greifer, mit der die Greifereinrichtung beispielsweise an dem Industrieroboter (3) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (1) gegenüber der Halterung (2) in einer zu der Ebene (x, y), in der die Greiferbacken (11, 12) verschiebbar sind, parallelen Ebene verschiebbar und um eine zu dieser Ebene senkrechte Achse (z) drehbar angebracht, und zusätzlich zu seiner Normal­ stellung, in der die Greiferbacken eine bestimmte Position bezogen auf die Halterung einnehmen, in jeder beliebigen Stellung blockierbar ist.

2. Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (1) senkrecht zu der Ebene gegen die Kraft einer Feder (25) auf die Halte­ rung (2, 23) hin verschiebbar gelagert ist.

3. Greifereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Aufnehmer zur Messung der Verschiebung des Greifers in der Ebene, senk­ recht zur Ebene und/oder zur Messung des Drehzustandes vorgesehen ist.

4. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer mittels Luftlager (13, 14) an der Halterung (2) gelagert ist.

5. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festlegen des Greifers (1) in der Normalstellung eine pneumatische Kolben/Zylinder- Einheit (28) vorgesehen ist, deren Kolbenstange in der Normalstellung des Greifers in eine Ausnehmung in dem Greifer eingreift.

6. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferbacken (11, 12) pneumatisch angetriebene Parallelbacken sind.