DE3715550A1

DE3715550A1 - Greifereinrichtung

Info

Publication number: DE3715550A1
Application number: DE19873715550
Authority: DE
Inventors: Klaus Franz; Joerg Dr Ing Niederstadt; Klaus Dipl Ing Winkelmann
Original assignee: Wabco Westinghouse Steuerungstechnik & Co 3000 Hannover De GmbH; Wabco Westinghouse Steuerungstechnik and Co GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 1987-05-09
Filing date: 1987-05-09
Publication date: 1988-11-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifereinrichtung, insbesondere für einen Manipulator, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Greifereinrichtung ist aus der DE 34 34 596 A1 bekannt. Die bekannte Greifereinrichtung setzt sich im wesentlichen aus zwei Greifelementen, die je um eine Achse verschwenkbar sind, einer Antriebseinrichtung und einer Bewegungsübertragungseinrichtung zur Betätigung der Greifelemente zusammen.

Die Bewegungsübertragungseinrichtung besteht aus zwei flexiblen Strängen, wobei jeder Strang mit seinem einen Ende mit der Antriebseinrichtung und mit seinem anderen Ende mit einem Hebel des zugeord neten Greifelementes verbunden ist.

Diese bekannte Greifereinrichtung hat verschiedene Nachteile.

Bei längerem Betrieb können sich die flexiblen Stränge unter ungünstigen Umständen in ihrer Länge unterschiedlich verändern. Die Folge wäre ein ungleichmäßiges Angreifen der Greifelemente an dem zu manipulierenden Gegenstand.

Mittels der zwei flexiblen Stränge können die Greifelemente zwar aufeinander zu bewegt aber nicht in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt werden. Zum Zwecke der Rückstellung sind entweder weitere flexible Stränge oder Federelemente erforderlich. Die an den Greifelementen angeordneten und mit den flexiblen Strängen verbundenen Hebel können sich möglicherweise verbiegen, woraus wiederum ein ungleichmäßiges Angreifen der Greifelemente am zu manipulierenden Gegenstand resultieren würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifereinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und bei welcher auch bei längerem Betrieb durch Veränderung der Bewegungsübertragungseinrichtung bedingte Ungenauig keiten bei der Bewegung der Greifelemente vermieden werden.

Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, eine Greifereinrichtung zu erhalten, die sich durch ein Höchstmaß an Funktionsgenauigkeit auch nach längerem Betrieb und durch einen sehr einfachen Aufbau sowie einen großen Spreizbereich auszeichnet.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Weiter bildungen und vorteilhaften Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, wie die Verwendung eines Zahnriemens und die Ausbildung der Mitnehmer und Umlenkelemente aus Kunststoff werden ein geräusch armer Betrieb und eine erhebliche Gewichtsreduzie rung der Greifereinrichtung erreicht.

Anhand der Abbildung wird nachstehend ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die Abbildung zeigt eine Greifereinrichtung für einen Manipulator deren Greifelemente über ein Endlosband mit einer Antriebseinrichtung verbunden sind.

Auf einem in etwa U-förmig ausgebildeten Träger (1, 14, 20) ist eine Antriebseinrichtung (2), wie z.B. ein Motor mit angekoppeltem Untersetzungsgetriebe, angeordnet. Ein als Mitnehmer dienendes erstes Zahnrad (3) ist auf einer aus der Antriebseinrichtung (2) herausgeführten Antriebswelle (5), gegenüber der Antriebswelle (5) verdrehsicher, befestigt. Die Antriebseinrichtung (2) weist Anschlüsse (4) auf, die über eine nicht dargestellte Schalteinrichtung mit einer Energiequelle verbindbar sind.

An dem freien Ende des einen Schenkels (14) des Trägers (1, 14, 20) ist auf einer Keilwelle (10) (Drehachse) ein als Mitnehmer dienendes zweites Zahnrad (9) angeordnet. Ein Hebel (11) ist mit mit seinem einen Ende auf derselben Keilwelle (10) gegenüber der Keilwelle (10) verdrehsicher befestigt und trägt an seinem freien Ende ein Greifglied (12). Das Greifglied (12) ist auf einer Welle (13) befe stigt, die um ihre Längsachse drehbar am freien Ende des Hebels (11) gelagert ist. Das Greifglied (12), der Hebel (11) und die Keilwelle (13) bilden ein erstes Greifelement (11, 12, 13).

An dem freien Ende des anderen Schenkels (20) des Trägers (1, 14, 20) ist auf einer Keilwelle (24) ein als Mitnehmer dienendes drittes Zahnrad (25) angeord net. Ein weiterer Hebel (23) ist mit seinem einen Ende auf derselben Keilwelle (24) gegenüber der Keilwelle (24) (Drehachse) verdrehsicher befestigt und trägt an seinem freien Ende ein Greifglied (21). Das Greifglied (21) ist auf einer Welle (22) befe stigt, die um ihre Längsachse drehbar am freien Ende des Hebels (23) gelagert ist. Das Greifglied (21), der Hebel (23) und die Welle (22) bilden ein zweites Greifelement (21, 22, 23).

Das dritte Zahnrad (25) steht mit einem vierten Zahnrad (26) in Eingriff, welches auf einer eben falls an dem Schenkel (20) des Trägers (1, 14, 20) angeordneten Keilwelle (28), gegenüber der Keilwelle (28) verdrehsicher, befestigt ist. Dieselbe Keilwelle (28) trägt noch ein drehfest auf dieser angeordnetes, als fünftes Zahnrad (27) bezeichnetes weiteres Zahnrad.

An einem sich auf den einen Schenkel (14) zu er streckenden nasenartigen Vorsprung des Schenkels (20) des Trägers (1, 14, 20) ist um ihre Längsachse drehbar eine Keilwelle (19) (Drehachse) angeordnet, die ein als Mitnehmer dienendes sechstes Zahnrad (18) trägt. Auf derselben Keilwelle (19) ist ein Hebel (17) mit seinem einen Ende gegenüber der Keilwelle (19) verdrehsicher befestigt und trägt an seinem freien Ende ein Greifglied (15). Das Greif glied (15) ist auf einer Welle (16) befestigt, die um ihre Längsachse drehbar am freien Ende des Hebels (17) gelagert ist. Das Greifglied (15), der Hebel (17) und die Welle (16) bilden ein drittes Greif element (15, 16, 17).

Eine erste Umlenkrolle (8) ist im Bereich des einen Schenkels (14) des Trägers (1, 14, 20) auf einer am Träger (1, 14, 20) drehbar gelagerten Welle (7) befestigt. Die erste Umlenkrolle (8) ist in etwa zwischen der Antriebseinrichtung (2) und dem ersten Greifelement (11, 12, 13) gelegen.

Eine zweite Umlenkrolle (31) ist auf einer Welle (32) befestigt, die am Teil (1) des Trägers (1, 14, 20) in etwa zwischen der Lagerstelle des dritten Greifelementes (15, 16, 17) und der Antriebsein richtung (2) um ihre Längsachse drehbar angeordnet ist.

Ebenfalls am Teil (1) des Trägers (1, 14, 20) ist auf einer Welle (30) eine als Zahnrad ausgebildete dritte Umlenkrolle (29) befestigt. Die dritte Umlenkrolle (29) ist auf der dem dritten Greifele ment (15, 16, 17) abgewandten Seite der zweiten Umlenkrolle (31) angeordnet. Die die dritte Umlenkrolle (29) tragende Welle (30) ist so ausgebildet, daß die Umlenkrolle (29) nach Art eines Exzenters verstellbar ist.

Als Bewegungsübertragungselement dient ein nach Art eines Endlosbandes ausgebildeter Zahnriemen (6). Der Zahnriemen (6) ist mit seiner verzahnten Seite auf der dem ersten Greifelement (11, 12, 13) abgewandten Seite der Antriebseinrichtung (2) um einen Teil des Umfanges des Zahnrades (3) der Antriebseinrichtung (2) herumgeführt, verläuft weiter um das Zahnrad (9) des ersten Greifelementes (11, 12, 13) herum, liegt in seinem weiteren Verlauf mit seiner der verzahnten Seite abgewandten Rückseite an der ersten Umlenkrol le (8) sowie an der zweiten Umlenkrolle (31) an und ist dann so weitergeführt, daß er mit seiner verzahnten Seite an einem Teil des Umfanges des dem dritten Greifelement (17, 18, 19) zugeordneten Zahnrades (18) anliegt und in die Verzahnung dieses Zahnrades (18) eingreift.

Vom Zahnrad (18) des dritten Greifelementes (15, 16, 17) verläuft der Zahnriemen (6) weiter zu dem aus zwei fest auf der Welle (28) angeordneten Zahnrädern bestehenden Zahnradblock (26, 27) und umschlingt einen Teil des Umfangs des Zahnrades (27) des Zahnradblockes (26, 27). Vom Zahnradblock (26, 27) verläuft der Zahnriemen (6) weiter über die eine Verzahnung aufweisende dritte Umlenkrolle (29), wobei er mit seiner ver zahnten Seite in die Verzahnung der Umlenkrolle (29) eingreift, und gelangt dann wieder zum Zahnrad (3) der Antriebseinrichtung (2). Die Antriebseinrichtung (2) und die Bewegungsübertragungseinrichtung (End losband 6) bilden die Betätigungseinrichtung für die Greifelemente.

Bei einer Drehbewegung der Antriebswelle (5) der Antriebseinrichtung (2) im Uhrzeigersinn dreht sich auch das Zahnrad (3) der Antriebswelle in der gleichen Richtung. Das Zahnrad (3) der Antriebseinrichtung (2) bewirkt einen Vortrieb des Zahnriemens (6).

Der Zahnriemen (6) treibt das mit dem ersten Greif element (11, 12, 13) verbundene Zahnrad (9) im Uhrzeigersinn an, wodurch das erste Greifelement (11, 12, 13) nach rechts in Richtung auf ein zu greifendes Werkstück (33) zu bewegt wird. Die erste Umlenkrolle (8) und die zweite Umlenkrolle (31) werden vom Zahnriemen (6) entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Das mit dem dritten Greifelement (15, 16, 17) verbundene Zahnrad (18) wird, bedingt durch die Führung des Zahnriemens (6), im Uhrzeigersinn angetrieben und das dritte Greifelement (15, 16, 17) so in Richtung auf das Werkstück (33) zu bewegt.

Der vom Zahnriemen (6) ebenfalls im Uhrzeigersinn gedrehte, mit dem Zahnrad (25) des zweiten Greifele mentes (21, 22, 23) in Wirkverbindung stehende Zahnradblock (26, 27) treibt das mit dem zweiten Greifelement (21, 22, 23) verbundene Zahnrad (25) entgegen dem Uhrzeigersinn an. Das zweite Greifele ment (21, 22, 23) wird dabei ebenfalls in Richtung auf das Werkstück (33) zu bewegt.

Über das als Spanneinrichtung dienende Zahnrad (29), welches vom Zahnriemen (6) im Uhrzeigersinn bewegt wird, schließt sich der Bewegungskreislauf des von der Antriebseinrichtung (2) angetriebenen Zahnrie mens (6) zur Antriebseinrichtung (2) hin.

Wird die Antriebseinrichtung (2) so geschaltet, daß sich die Antriebswelle (5) und somit auch das Zahnrad (3) der Antriebseinrichtung (2) entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, so kehrt sich die Bewegung der mit den Greifelementen (11, 12, 13; 15, 16, 17; 21, 22, 23) verbundenen Zahnräder (9, 18, 25) und auch die Drehbewegung der Umlenkrollen (8, 31, 29) sowie die Drehbewegung des mit dem Zahnrad (25) des zweiten Greifelementes (21, 22, 23) in Eingriff stehenden Zahnrades (26) um.

Die Greifelemente (11, 12, 13; 15, 16, 17 und 21, 22, 23) werden vom zu greifenden Werkstück (33) weg bewegt.

Die Bewegung der Greifelemente (11, 12, 13; 15, 16, 17 und 21, 22, 23) erfolgt stets synchron, da als Antrieb ein nach Art eines Endlosbandes ausgebilde ter flexibler Strang (Zahnriemen 6) dient.

Unter Endlosband kann sowohl ein Band verstanden werden, dessen Enden direkt miteinander verbunden sind als auch ein Band, dessen Enden über ein Zwischenglied, wie z.B. ein bewegliches Teil der Antriebseinrichtung miteinander verbunden sind. Konkret kann dies bedeuten, daß je ein Ende des flexiblen Stranges an verschiedenen Stellen einer an der Antriebswelle (5) der Antriebseinrichtung (2) angeordneten Scheibe (Zahnrad 3) oder an den Enden eines propellerartigen Bauteiles, welches mit der Antriebseinrichtung (2) verbunden ist, befestigt ist.

Die Antriebseinrichtung (2) braucht selbstverständ lich nicht so ausgebildet zu sein, wie im vorstehen den beschrieben. Sie kann beispielsweise als Schwenkmotor, der von einem einfachen Arbeitszylinder angetrieben wird, ausgebildet sein. Als Endlosband kann eine Kette dienen oder auch ein einfaches nichtverzahntes Band.

Die Zahnräder können genauso durch Riemenscheiben ersetzt werden wie sich die als Umlenkelemente dienenden Rollen durch Zahnräder ersetzen lassen.

Die Mitnehmer für die Greifelemente und auch mit diesen Mitnehmern direkt zusammenwirkende Mitnehmer haben, von ihren Drehachsen ausgehend, gleiche Radien.

Die als Mitnehmer für die Greifelemente dienenden Zahnräder können als Halbscheiben oder auch als Hebel ausgebildet sein, über deren von ihren Lager stellen abgewandten freien Endbereiche das Endlosband geführt ist.

Es können beliebig viele Greifelemente und Umlenkrol len vorgesehen werden.

Die Zahnräder, Riemenscheiben und Umlenkrollen sowie das Endlosband können aus Metall, Kunststoff oder Gummi bestehen.

Es ist natürlich auch möglich, auf Umlenkrollen zu verzichten, wenn das Endlosband derart um die Mitnehmer herumgeführt wird (einmal im Uhrzeigersinn und einmal entgegen dem Uhrzeigersinn), daß das mit einem zugehörigen Mitnehmer verbundene eine Greif element im Uhrzeigersinn und das jeweils mit einem zugehörigen Mitnehmer verbundene andere Greifelement entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt wird.

Claims

1. Greifereinrichtung, insbesondere für einen Manipulator, mit folgenden Merkmalen:

a) Es sind wenigstens zwei Greifelemente (11, 12, 13; 21, 22, 23) vorgesehen, wobei jedes Greifelement (11, 12, 13; 21, 22, 23) um eine Achse (10, 24) verschwenkbar gelagert ist;
b) es ist wenigstens eine Betätigungsrichtung (2) vorgesehen, welche derart mit den Greifelementen (11, 12, 13; 21, 22, 23) in Wirkverbindung steht, daß die Greifelemen te (11, 12, 13; 21, 22, 23) mittels der Betätigungsrichtung (2) mit ihren freien Enden auf ein zu greifendes Werkstück (33) zu bzw. von diesem weg bewegbar sind;
c) die Betätigungseinrichtung (2) setzt sich aus einem flexiblen bandartigen Bewegungs übertragungselement (6) und einer Antriebs einrichtung (2, 3) für das Bewegungsüber tragungselement zusammen, wobei die Greifelemente (11, 12, 13; 21, 22, 23) bzw. mit den Greifelementen verbundene Bauteile (9, 25) und die Antriebseinrich tung (2, 3) über das Bewegungsübertragungs element (6) in Wirkverbindung stehen;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

d) Das Bewegungsübertragungselement ist nach Art eines Endlosbandes (6) ausgebildet;
e) mit jedem Greifelement (11, 12, 13; 21, 22, 23; 15, 16, 17) ist ein Mitnehmer (9, 25, 18) verbunden, der um die Drehachse (10, 24, 19) des Greifelementes (11, 12, 13; 21, 22, 23; 15, 16, 17) verschwenkbar ist;
f) an der Antriebseinrichtung (2) ist ein Mitnehmer (3) angeordnet;
g) das Bewegungsübertragungselement (6) ist so um den Mitnehmer (3) der Antriebsein richtung (2), die Mitnehmer (9, 25, 18) der Greifelemente (11, 12, 13; 21, 22, 23; 15, 16, 17) herumgeführt, daß bei einer Drehbewegung der Antriebseinrichtung (2, 3) die Greifelemente (11, 12, 13; 21, 22, 23; 15, 16, 17) mittels ihrer mit dem Bewegungsübertragungselement (6) in Wirkverbindung stehenden Mitnehmer (9, 25, 18) um ihre Drehachse (10, 24, 19) ver schwenkt werden.

2. Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Umlenkelement (8, 31, 29, 27, 26) für das Bewegungsübertragungselement (6) vorgesehen ist.

3. Greifereinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Endlosband (6) als Zahnriemen ausgebildet ist.

4. Greifereinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Endlosband als Kette ausgebildet ist.

5. Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endlosband als nicht verzahntes Band ausgebildet ist.

6. Greifereinrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Greif elementen (11, 12, 13; 21, 22, 23; 15, 16, 17) verbundenen Mitnehmer als Zahnräder (9, 25, 18) ausgebildet sind.

7. Greifereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebseinrichtung (2) zum Vortrieb für das Endlosband (6) ein Zahnrad (3) angeord net ist.

8. Greifereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen als Riemenscheiben (8, 31, 29) ausgebildet sind.

9. Greifereinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mitnehmer und das Umlenkele ment aus Kunststoff bestehen.