DE3640689A1

DE3640689A1 - Robot gripper

Info

Publication number: DE3640689A1
Application number: DE19863640689
Authority: DE
Inventors: Werner Hoehne; Klaus Berner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-09

Abstract

The gripper is equipped with an electric control unit (5) which is accommodated, together with a pressure cylinder (4), in a common housing part (3) of the gripper. As a result, a good cooling action with optimum space utilisation is obtained. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Greifer für einen Roboter mit einer elektronischen Steuerungseinheit zur Steuerung und Erfassung von Greiferfunktionen.The invention relates to a gripper for a robot with an electronic control unit for control and Detection of gripper functions.

Eine derartige Einheit ist z.B. als programmierbares Sensor- Interface durch die DE-OS 33 40 946 bekannt geworden. Danach steuert das Interface die Greiferfunktionen in Abhängigkeit von den durch die Robotersteuerung vorgegebenen und/oder den von den Sensoren ermittelten Werten. Aus Fig. 12 geht hervor, daß die Steuerungseinheit außerhalb des Greifers angeordnet ist. Das bedeutet, daß eine Vielzahl von elektrischen Verbin dungsleitungen von den im Greifer vorhandenen Sensoren und An trieben über den gelenkigen Roboterarm zur Steuerungseinheit geführt werden muß.Such a unit has become known, for example, as a programmable sensor interface from DE-OS 33 40 946. The interface then controls the gripper functions as a function of the values specified by the robot controller and / or the values determined by the sensors. From Fig. 12, it is apparent that the control unit is arranged outside the gripper. This means that a variety of electrical connec tion lines from the sensors in the gripper and drives to the articulated robot arm must be guided to the control unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr des Kabel bruches zu verringern und eine sichere Zuordnung verschiedener Greifertypen zu der ihnen angepaßten Steuerungseinheit zu er möglichen.The invention has for its object the risk of the cable to reduce breakage and secure allocation of different Gripper types to the control unit adapted to them possible.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Anordnung der Steuerungseinheit im Greifer ermöglicht es, die Anzahl der Verbindungsleitungen zur Robotersteuerung erheb lich zu reduzieren. Damit kann die Steuerungseinheit auch bei Robotern verwendet werden, die niedrigpolige Steckverbindungs anschlüsse aufweisen. Durch die konstruktive Zusammenfassung von Greifer und Steuerungseinheit ist eine sichere Zuordnung und genaue Abstimmung gewährleistet. Die Greifersteuerung ist auf die greifer- und sensorspezifischen Werte eingestellt. Aus diesem Grunde kann der Greifer an unterschiedlichen Robotern verwendet werden. Der Anpassungsaufwand reduziert sich dabei auf ein Minimum. Beim Greiferwechsel ist sichergestellt, daß die elektronische Steuerung zum jeweiligen Greifer paßt. This object is achieved by the invention according to claim 1. The arrangement of the control unit in the gripper enables increase the number of connecting lines to the robot controller to reduce. The control unit can also be used for Robots are used that have low-pin connectors have connections. Through the constructive summary of gripper and control unit is a safe assignment and accurate coordination guaranteed. The gripper control is set to the gripper and sensor-specific values. Out for this reason, the gripper can be used on different robots be used. The adjustment effort is reduced to a minimum. When changing the gripper it is ensured that the electronic control fits the respective gripper.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprü chen 2 bis 8 gekennzeichnet:Advantageous developments of the invention are in the claims Chen 2 to 8 marked:

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 ist es möglich, den Druckkolben und die Greiffinger in verschiedenen Zwischenstel lungen zu fixieren. Dies kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, daß dem Fingerantrieb ein Wegsensor zugeordnet wird, der mit der Steuerungseinheit in Verbindung steht.Through the training according to claim 2, it is possible Pressure piston and the gripper fingers in different intermediate positions to fix lungs. This can be made possible, for example be that a displacement sensor is assigned to the finger drive, which is connected to the control unit.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht es, die zwischen den Greiffingern wirkende Greifkraft einzustellen, indem nach Erreichen einer bestimmten Druckdifferenz die Druckluftzufuhr gesperrt wird.The training according to claim 3 enables the between the gripping force acting on the gripping fingers by using The compressed air supply reaches a certain pressure difference is blocked.

Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht es, die elektroni sche Steuerungseinheit besonders raumsparend im Greifer unter zubringen. Die Außenabmessungen des Druckzylinders liegen in nerhalb der Hüllfläche des Greifers. Der zur Verfügung stehende Freiraum dient zur Aufnahme der Steuerungseinheit. Falls erfor derlich muß lediglich der axiale Abstand zwischen dem Druckzy linder und dem Kupplungsflansch geringfügig vergrößert werden. Die räumliche Verknüpfung zwischen dem Druckzylinder und der Steuerungseinheit bringt eine enge Wärmekopplung zu dickwandi gen, gut wärmeleitenden Strukturen. Die in dem engen Raum an fallende Verlustwärme kann wirkungsvoll abgeführt werden, ohne daß dazu die Außenabmessungen des Greifers z.B. durch Kühlrip pen vergrößert werden müssen. Eine zusätzliche Kühlwirkung er gibt sich durch die im Druckzylinder expandierende Druckluft, die dabei unterkühlt wird. Der Druckluftzylinder wirkt somit ähnlich wie ein internes Kühlaggregat.The training according to claim 4 enables the electronic The control unit is particularly space-saving in the gripper bring to. The outer dimensions of the impression cylinder are in within the envelope surface of the gripper. The one available Free space serves to accommodate the control unit. If necessary only the axial distance between the Druckzy linder and the coupling flange are slightly enlarged. The spatial link between the printing cylinder and the Control unit brings close thermal coupling to dickwandi good, heat-conducting structures. The in the confined space falling heat loss can be effectively dissipated without that the outer dimensions of the gripper e.g. by cooling rib pen must be enlarged. An additional cooling effect results from the compressed air expanding in the pressure cylinder, which is hypothermic. The compressed air cylinder thus acts similar to an internal cooling unit.

Durch die Weiterbildungen nach Anspruch 5 und 6 kann die Steue rungseinheit konstruktiv optimal den Raumverhältnissen im Grei fergehäuse angepaßt werden. Beispielsweise kann die Hauptplati ne über dem Druckzylinder senkrecht zur Achsrichtung des Grei fers großflächig angeordnet werden. Die Leiterplatte für die Stromversorgung kann neben dem Druckzylinder stehen, wodurch die Stromversorgungsbauelemente mit hoher Verlustleistung von den übrigen Funktionsbauelementen wärmemäßig weitgehend entkop pelt sind.Through the developments according to claims 5 and 6, the tax structurally optimally the spatial conditions in the grapple housing are adapted. For example, the main place ne above the pressure cylinder perpendicular to the axis direction of the Grei be arranged over a large area. The circuit board for the Power supply can stand next to the pressure cylinder, which the power supply components with high power dissipation from largely decoupled in terms of heat from the other functional components pelt are.

Das Bandkabel nach Anspruch 7 ermöglicht eine flexible Verbin dung zwischen den beiden Leiterplatten, was den Einbau in das Greifergehäuse erleichtert. Die Profilgummileisten dämpfen die mechanischen Erschütterungen.The ribbon cable according to claim 7 enables a flexible connection between the two circuit boards, which is the installation in the Gripper housing relieved. The profile rubber strips dampen the mechanical shocks.

Die Weiterbildung nach Anspruch 8 ermöglicht den direkten An schluß der externen Leitungen. Die Leiterplatte kann mit einer größeren Anzahl von Steckverbindungen vorgerüstet sein, so daß auch nachträglich noch zusätzliche Sensoren angeschlossen wer den können.The training according to claim 8 enables direct access external lines. The circuit board can with a be prepared for a larger number of plug connections, so that additional sensors can also be connected later that can.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.In the following the invention based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Die beiden Fig. 1 und 2 zeigen im Schnitt einen Teil eines Greifers zum Handhaben von Teilen, wobei Fig. 1 einen Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2 und Fig. 2 einen Schnitt ent lang der Linie II-II in Fig. 1 darstellt. Der Greifer weist ein Gehäuse 1 auf, das stirnseitig mit Befestigungsbohrungen 2 ver sehen ist. Das Gehäuse 1 ist mit einem Gehäuseteil 3 versehen, in dem ein pneumatischer Druckzylinder 4 und eine elektronische Steuerungseinheit 5 untergebracht sind. Ein anderer Teil des Gehäuses 1 bildet ein Getriebegehäuse 6 für Greiffinger 7. An einen Druckkolben 8 des Druckzylinders 4 ist eine Kolbenstange 9 angesetzt, die an ihrem anderen Ende mit zwei Rollzapfen 10 versehen ist. Diese greifen in eine Ausnehmung eines Antriebs hebels 11 der Greiffinger 7 ein, die auf Schwenkachsen 12 im Getriebegehäuse 6 gelagert sind. Durch Verschieben des Druck kolbens 8 im zum Greifer koaxialen Druckzylinder 4 werden die Greiffinger 7 zusammen- oder auseinandergeschwenkt.The two FIGS. 1 and 2 show in section a part of a gripper for handling parts, with FIG. 1 a section along the line II in FIG. 2 and FIG. 2 a section along the line II-II in FIG. 1 represents. The gripper has a housing 1 , which is seen at the front with mounting holes 2 ver. The housing 1 is provided with a housing part 3 in which a pneumatic pressure cylinder 4 and an electronic control unit 5 are accommodated. Another part of the housing 1 forms a gear housing 6 for gripping fingers 7 . A piston rod 9 is attached to a pressure piston 8 of the pressure cylinder 4 and is provided with two roller pins 10 at its other end. These engage in a recess of a drive lever 11 of the gripping fingers 7 , which are mounted on pivot axes 12 in the gear housing 6 . By displacing the plunger 8 in coaxial with the gripper impression cylinder 4, the gripper fingers 7 are pivoted together or apart.

Der Druckkolben 8 wird durch Magnetventile 13 betätigt, die ebenfalls im Gehäuseteil 3 untergebracht sind. Die Steuerungs einheit 5 ist mit einer ersten Leiterplatte 14 versehen, die die elektrischen Funktionselemente 15 zur Steuerung der Grei ferfunktionen trägt. Eine elektrische Stromversorgung ist durch eine mit elektrischen Bauelementen 16 bestückte zweite Leiter platte 17 gebildet. Die beiden Leiterplatten 14, 17 sind in Aufnahmenuten von Profilgummileisten 18 stoßstämpfend gehalten, die in entsprechende Ausnehmungen des Gehäuseteiles 3 einge setzt sind.The pressure piston 8 is actuated by solenoid valves 13 , which are also housed in the housing part 3 . The control unit 5 is provided with a first circuit board 14 which carries the electrical functional elements 15 for controlling the Grei ferfunctions. An electrical power supply is formed by a printed circuit board 17 equipped with electrical components 16 . The two circuit boards 14 , 17 are held in the grooves of profile rubber strips 18 shock-absorbing, which are inserted into corresponding recesses in the housing part 3 .

Die erste Leiterplatte 14 mit den zugehörigen Funktionselemen ten 15 erstreckt sich zwischen dem Kopfende des Druckzylinders 4 und der der Kupplung zugewandten Stirnseite des Gehäuseteiles 3 senkrecht zu einer Längsachse 19 des Greifers. Die zweite Leiterplatte 17 steht neben dem Druckzylinder 8 senkrecht zur ersten Leiterplatte 14. Sie ist über eine gedruckte Leiterfo lie 20 mit der ersten Leiterplatte 14 elektrisch verbunden.The first printed circuit board 14 with the associated Funktionselemen th 15 extends between the head end of the pressure cylinder 4 and the coupling-facing end face of the housing part 3 perpendicular to a longitudinal axis 19 of the gripper. The second circuit board 17 is next to the pressure cylinder 8 perpendicular to the first circuit board 14 . It is electrically connected to the first circuit board 14 via a printed circuit board 20 .

Die Steuerungseinheit 5 ist dicken Gehäusewänden des Gehäuse teiles 3 und des Druckzylinders 4 eng benachbart. Dadurch kann die in der Steuerungseinheit 5 entstehende Verlustwärme beson ders wirksam abgeführt werden. Ein weiterer Kühleffekt wird durch die den Druckzylinder 4 durchströmende und expandierende Druckluft erzielt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht in der raumsparenden Anordnung der Steuerungseinheit 5 im Gehäuseteil 3.The control unit 5 is thick housing walls of the housing part 3 and the pressure cylinder 4 closely adjacent. As a result, the heat loss generated in the control unit 5 can be removed particularly effectively. A further cooling effect is achieved by the compressed air flowing through and expanding the pressure cylinder 4 . Another advantage of this embodiment is the space-saving arrangement of the control unit 5 in the housing part 3 .

Die Steuerungseinheit 5 ist über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit Sensoren des Greifers und den Magnetventilen 13 verbunden. Ein derartiger Sensor ist z.B. ein Drehpotentiome ter, das auf einer der Schwenkachsen 12 angeordnet sein kann. Dieses ermittelt die Schwenkstellung der Greiffinger 7 und so mit deren Greifabstand. Durch entsprechende Ansteuerung der voneinander unabhängig steuerbaren Magnetventile 13 kann der Druckkolben 8 in beliebigen Zwischenstellungen fixiert und der Fingerabstand auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.The control unit 5 is connected to sensors of the gripper and the solenoid valves 13 via electrical lines, not shown. Such a sensor is, for example, a rotary potentiometer which can be arranged on one of the pivot axes 12 . This determines the swivel position of the gripping fingers 7 and thus with their gripping distance. By appropriately controlling the independently controllable solenoid valves 13 , the pressure piston 8 can be fixed in any intermediate positions and the finger distance can be set to a desired value.

Zwischen die beiden Zuleitungen zum Druckzylinder 4 kann ferner ein Differenzdrucksensor eingefügt sein, der die Einstellung eines bestimmten Differenzdruckes in den beiden Zylinderkammern und damit eine bestimmte Greifkraft ermöglicht.A differential pressure sensor can also be inserted between the two feed lines to the pressure cylinder 4 , which enables the setting of a specific differential pressure in the two cylinder chambers and thus a specific gripping force.

Claims

1. Gripper for a robot with an electronic control unit ( 5 ) for detecting and controlling robot and / or gripper functions, characterized in that the complete electronic control unit ( 5 ) together with its power supply ( 16 , 17 ) in the gripper is installed.

2. Gripper according to claim 1, characterized in that the gripper has a double-acting pneumatic pressure cylinder ( 4 ) for driving gripper fingers ( 7 ) and separately controllable solenoid valves ( 13 ) for the two lines to the pressure cylinder ( 4 ).

3. Gripper according to claim 2, characterized shows that a Dif reference pressure sensor is switched.

4. Gripper according to claim 2 or 3, characterized in that the electronic control unit ( 5 ) with the associated power supply ( 16 , 17 ) and the Druckzy cylinder ( 4 ) are housed in a common housing part ( 3 ) of the gripper.

5. Gripper according to claim 4, characterized in that the control unit ( 5 ) has a first Lei terplatte ( 14 ) and that the power supply ( 14 , 15 ) is summarized on a narrower second circuit board ( 17 ) which is perpendicular to the first circuit board ( 14 ) stands.

6. Gripper according to claim 5, characterized in that the central axis of the printing cylinder ( 4 ) extends in the axial direction of the gripper and the first circuit board ( 14 ) perpendicular to it, that the first printed circuit board te ( 14 ) between the head end of the printing cylinder ( 4 ) and a coupling-side end wall of the housing part ( 3 ) is arranged and that the second circuit board ( 17 ) is next to the Druckzylin ( 4 ).

7. Gripper according to claim 5 or 6, characterized in that the two circuit boards ( 14 , 17 ) via a soldered printed conductor foil ( 20 ) electrically connected to each other and in profile rubber strips ( 18 ) of the housing part les ( 3 ) are held.

8. Gripper according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 5 ) leading electrical lines are connected directly via plug connector to the printed circuit boards ( 14 , 17 ).