DE3636513C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Greifereinrichtung zur Durchführung von Schraubvorgängen insbesondere mittels eines Handhabungsgeräts bzw. eines Industrieroboters gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Montage bzw. die Demontage von Schrauben mit Indu­ strierobotern hat in der jüngsten Vergangenheit große Bedeutung erlangt. Zur Durchführung von Schraubvorgängen mit Industrierobotern werden dabei Schrauber verwendet, deren Schlüsselkopf vor Durchführung des Schraubvorgangs von Hand der verwendeten Schraubengröße und -art angepaßt wird.

Die bekannten Schraubvorrichtungen mit Industrierobotern bzw. Handhabungsgeräten sind damit nicht ohne weiteres für die rasche Durchführung von Schraubvorgängen mit unter­ schiedlich großen Schrauben bzw. unterschiedlichen Schrau­ benarten geeignet. Hierzu wird beispielsweise auf die DE- PS 2 32 865 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schraubvorrich­ tungen mit Industrierobotern derart weiterzubilden, daß ohne großen Aufwand und in kurzen Abständen unterschied­ lich große Schrauben sowie Schrauben unterschiedlicher Art, wie Innenschrauben oder auch Außensechskant-Schrau­ ben montiert bzw. demontiert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß von einer Greifereinrichtung, die an der Abtriebswelle von Schraubern anbringbar ist und Greifbacken für das Auf­ nehmen von Schrauben aufweist, ausgegangen und diese Greifereinrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale weitergebildet wird.

Eine Greifereinrichtung, von der formal bei der Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ausgegangen wird, ist aus der älteren Patentanmeldung P 36 06 874.8 bekannt. Eine ähnliche Greifereinrichtung ist aus DD-PS 2 18 308 bekannt. Derartige Greifereinrichtungen weisen eine eigene An­ triebseinheit auf, die die Greifbacken von auswechselbaren Greifereinheiten antreibt. Die Antriebseinheit dieser Greifereinrichtung weisen einen Getriebemotor, beispiels­ weise einen Elektromotor mit nachgeschaltetem Getriebe auf.

Die Verwendung derartiger Greifvorrichtungen an der Ab­ triebswelle von Schraubern zur Durchführung von Schraub­ vorgängen ist jedoch bislang noch nicht in Betracht ge­ zogen worden.

Durch die Verstellung der Greifbacken mittels der An­ triebseinheit ist es ohne weitere Maßnahmen möglich, Schrauben unterschiedlicher Größe nacheinander zu montie­ ren bzw. zu demontieren. Durch das Auswechseln der Grei­ fereinheiten können auch Schrauben unterschiedlicher Art, beispielsweise Innenschrauben oder Außensechskant-Schrau­ ben montiert bzw. demontiert werden.

Ferner ist die Getriebeabtriebswelle mit einem Kegelradge­ triebe verbunden, das die Drehbewegung in eine zur Schraubachse senkrechte Ebene umlenkt. Mit den Kegelrä­ dern sind jeweils die Gewindespindeln verbunden, die An­ triebsbacken zu einer Verstellbewegung in einer zur Schraubachse senkrechten Ebene antreiben. Die Antriebs­ backen greifen in Ausnehmungen in den Greifbacken ein, so daß sich die Verstellbewegung der Antriebsbacken auf die Greifbacken überträgt. Hierdurch ist es möglich, mit einer Antriebseinheit motorisch die Greifbacken der verschiede­ nen auswechselbaren Greifereinheiten zu verstellen, so daß unterschiedlich große Schrauben und Schrauben unterschied­ licher Art gegriffen und montiert werden können. Weiterhin ergibt sich durch den speziellen Aufbau der Kraftübertra­ gung zwischen Getriebemotor und Gewindespindeln eine sehr "feinfühlige" Verstellung der Greifbacken.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben:

Im Hinblick auf die Integration der erfindungsgemäßen Greifereinrichtung in ein Montagesystem mit Industrierobo­ tern ist es vorteilhaft, wenn die Drehbewegung des Getrie­ bemotors und damit die Verstellbewegung der Greifbacken der Greifereinheit durch einen Sensor wie einen Drehwin­ kelgeber erfaßt und durch eine Steuereinheit steuerbar ist; damit können nach einem bestimmten Programm Schrauben unterschiedlicher Größe gehandhabt werden (Anspruch 2).

Ebenfalls im Hinblick auf die Integration der erfindungs­ gemäßen Greifereinrichtung in ein Handhabungsgerät ist es vorteilhaft, wenn die Schrauber-Abtriebswelle mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Greifereinrichtung über ein Kompensatorelement verbunden ist, das den Ausgleich von Positionierfehlern beispielsweise einer Roboterhand er­ laubt (Anspruch 3).

Das Kompensatorelement kann dabei insbesondere ein soge­ nannter Membrankompensator sein. Ein derartiger Membran­ kompensator verbindet eine hohe Drehsteifigkeit mit einer guten Nachgiebigkeit bei Axial-, Lateral- und Angularver­ satz (Anspruch 4).

Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt - wie bereits ausgeführt - nicht nur das Verschrauben von Schrauben unterschiedlicher Größe, sondern auch von Schrauben unter­ schiedlicher Art. Beim Schrauben beispielsweise von soge­ nannten Kreuzschlitz-Schrauben kann es dabei von Vorteil sein, wenn die Greifbacken lediglich eine Haltefunktion ausüben, die eigentliche Momentübertragung aber über Klin­ gen erfolgt (Anspruch 5). Die Klingen können dabei aus­ wechselbar sein, um unterschiedliche Schrauben mit "In­ nen"-Angriff handhaben zu können (Anspruch 6).

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Auswechseln der Greifereinheiten und/oder der Klingen automatisiert durch das Handhabungsgerät selbst erfolgt (Anspruch 7).

Ferner ist es gemäß Anspruch 8 von Vorteil, wenn Sensoren für die Stellung der Greifbacken vorgesehen sind. Hier­ durch ist es nicht nur möglich, zu erkennen, ob eine Schraube vorhanden ist oder ob versehentlich keine Schrau­ be ergriffen worden ist, sondern es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Greifereinrichtung für Meßvorgänge und/ oder für sonstige Handhabungsvorgänge einzusetzen. Der Sensor für die Stellung der Greiferbacken kann dabei in beliebiger Weise ausgebildet sein, beispielsweise können optische Sensoren oder Sensoren verwendet werden, die den Antriebsstrom des Motors in Zuordnung zur Umdrehungszahl erfassen und so erkennen, ob ein Gegenstand ergriffen wird oder nicht. Durch Abfrage des Motorstroms des Getriebemo­ tors ist ein Greifen mit programmierbarer Greifkraft möglich.

In jedem Falle ist jedoch zur Verwirklichung des allgemei­ nen Erfindungsgedankens lediglich darauf zu achten, daß an der Schrauberabtriebswelle eine Greifereinrichtung für die Schrauben vorgesehen ist, die aus einer Antriebsein­ heit und auswechselbaren Greifereinheiten besteht, durch deren Auswechslung die Anpassung an unterschiedlichen Schraubenarten möglich ist. Hierdurch bleiben die In­ vestitionskosten gering, da die vergleichsweise teure Antriebseinheit, die die Anpassung an unterschiedliche Schraubengrößen erlaubt, lediglich ein einziges Mal be­ schafft werden muß.

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

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit,

Fig. 2a eine erfindungsgemäße Greifereinheit zum Schrau­ ben von Außensechskant-Schrauben, und

Fig. 2b eine erfindungsgemäße Greifereinheit zum Schrau­ ben von Schrauben mit "Innen"-Angriff.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebseinheit, die an einer Schrauberabtriebswelle 5 über ein Kompensatorelement 4 befestigt ist, das Positionierfehler eines nicht darge­ stellten Handhabungsgeräts ausgleicht.

Das Kompensatorelement 4 kann dabei insbesondere ein soge­ nannter Membrankompensator sein. Ein derartiger Membran­ kompensator verbindet eine hohe Drehsteifigkeit mit einer guten Nachgiebigkeit bei Axial-, Lateral- und Angularver­ satz. Ein derartiges Kompensatorelement hat bei diesem Anwendungsfall den weiteren Vorteil, daß die Antriebsein­ heit im Inneren des Elements angeordnet werden kann.

Die Antriebseinheit weist einen nur schematisch dargestell­ ten Elektromotor 1 auf, dessen Drehzahl ein Unter­ setzungsgetriebe 2 herabsetzt. Die Drehung des Elektromo­ tors 1 steuert eine nicht dargestellte Steuereinheit, an die das Ausgangssignal eines Drehwinkelgebers 3 angelegt ist. Die Energieübertragung auf den Elektromotor 1 bzw. die Steuereinheit 3 erfolgt über an der Schrauberabtriebswel­ le 5 angebrachte Schleifringe.

Mit der Abtriebswelle des Getriebes 2 ist ein Kegelradge­ triebe 6 verbunden, das ein um die gleiche Achse wie die Schrauberabtriebswelle 5 drehbares Kegelrad und drei um 120° versetzte Kegelräder aufweist, die sich um zur Schraubachse senkrechte Achsen drehen. Mit den drei um 120° versetzten Kegelrädern sind Gewindespindeln 7 ver­ bunden, auf denen Antriebsbacken 8 angeordnet sind. Durch eine entsprechende Drehung des Motors 1 sind damit die Antriebsbacken 8 in einer zur Schrauberabtriebswelle 5 in etwa senkrechten Ebene verstellbar. Die Verstellbewegung der Antriebsbacken 8 läßt sich dabei durch das Aus­ gangssignal des Sensors 3 genau steuern.

Fig. 2a zeigt eine erfindungsgemäße Greifereinheit zur Handhabung von Außensechskant-Schrauben 14. Die Greifer­ einheit weist Greifbacken 10 auf, die das Drehmoment von der Schrauberabtriebswelle 5 direkt auf den Schraubenkopf einer nur schematisch dargestellten Außensechskant-Schrau­ be 14 übertragen. Die Greifereinheit ist mittels nicht dargestellter Mittel, beispielsweise Magnetplatten etc. derart an der in Fig. 1 dargestellten Antriebseinheit anbringbar, daß die Antriebsbacken 8 in Ausnehmungen 10′ in den Greifbacken 10 eingreifen, so daß sich die Linear­ bewegung der Antriebsbacken 8 auf die Bewegung der Greif­ backen 10 überträgt. Damit ist es möglich, Außensechskant- Schrauben 14 mit unterschiedlicher Schraubengröße handzu­ haben.

Fig. 2b zeigt eine Greifereinheit, die zur Handhabung von Schrauben mit "Innen"-Angriff, beispielsweise Kreuz­ schlitzschrauben 14′ ausgelegt ist. Die Greifereinheit weist wiederum Greifbacken 11 mit Ausnehmungen 11′ auf, in die die Antriebsbacken 8 der Antriebseinheit eingreifen. Im Gegensatz zu der in Fig. 2a dargestellten Aus­ führungsform dienen die Greifbacken 11 jedoch nur zur Fixierung der Schraube 14′, nicht jedoch zur Übertragung des Drehmoments. Das Drehmoment wird durch eine aus­ wechselbare Klinge 12 übertragen, die von einer Feder 13 in Richtung der Schraubachse belastet ist. Hierdurch ist es möglich, auch Schrauben in Senkungen einzusetzen. Das Befestigen der in Fig. 2b dargestellten Greifereinheit an der in Fig. 1 dargestellten Antriebseinheit erfolgt wie­ derum in der gleichen Weise wie in Verbindung mit Fig. 2a beschrieben.

Claims (9)

1. Greifereinrichtung mit einer Antriebseinheit, die einen Getriebemotor aufweist, der über Gewindespindeln auswechselbare Greifbacken antreibt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• - zur Durchführung von Schraubvorgängen insbesondere mittels eines Handhabungsgeräts ist die Greifereinrichtung an der Abtriebswelle (5) von Schraubern anbringbar,
• - die in der Schraubachse liegende Abtriebswelle des Getriebemotors (1, 2) ist mit einem Kegelradgetriebe (6) verbunden, das über die Gewindespindeln (7) Antriebsbacken (8) in einer zur Schraubachse in etwa senkrechten Ebene verstellt,
• - zur Übertragung der Bewegung der Antriebsbacken (8) auf die Greifbacken (10; 11) greifen die Antriebsbacken (8) in Ausnehmungen (10′; 11′) in den Greifbacken ein.

2. Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Getriebe­ motors (1, 2) durch einen Sensor (3) erfaßt und durch eine Steuereinheit (3) steuerbar ist.

3. Greifereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifereinrichtung mit der Schrauber-Abtriebswelle (5) über ein Kompensatorelement (4) zum Ausgleich von Positionierfehlern der Greifbacken (10; 11) verbunden ist.

4. Greifereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensatorelement (4) in Art eines Faltenbalgs angeordnete Lamellen (Membrankompen­ sator) aufweist, und daß der Getriebemotor (1, 2) in dem Innenraum des Kompensatorelements angeordnet ist.

5. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschrauben von Schrauben (14′) mit Kopfformen, die einen "Innen"-Angriff aufweisen, zusätzlich zu den Greifbacken Klingen (12) vorgesehen sind.

6. Greifereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klingen (12) auswechselbar sind.

7. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswechseln der Greifer­ einheiten (10; 11) und/oder der Klingen automatisiert er­ folgt.

8. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren für die Stellung der Greifbacken (10; 11) vorgesehen sind.

9. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragung zum Getriebemotor (1, 2) über Schleifringe (4) an der Schraub­ spindel (5) erfolgt.