DE3801516C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Greifersystem für biegeschlaffe Teile und insbesondere für Schläuche.

Im Zuge der Verbreitung von Industrierobotern ist eine Vielzahl der unterschiedlichsten Greifersysteme vorge­ schlagen worden, die in Verbindung mit Industrierobotern bzw. mehrachsigen Handhabungseinrichtungen die Handhabung der verschiedensten Teile erlauben:

Beispielsweise ist aus der DE-A1 33 32 147, von der bei der Formulierung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ausgegangen wird, ein Greifersystem bekannt, bei dem zwei Greiferbacken scheren- bzw. zangenartig bewegbar sind. Ferner ist ein Kraftsensor vorgesehen, der die Greifkraft erfaßt, und dessen Ausgangssignal an eine Regeleinheit angelegt ist, die den Antrieb der Greiferbacken derart steuert, bis eine bestimmte Greifkraft erreicht ist. Hierdurch sollen empfindliche und insbesondere leicht zerbrechliche Werkstücke sicher gehandhabt werden können.

Bei der Handhabung von biegeschlaffen Teilen und insbesondere von Schläuchen beispielsweise mit einem gattungsgemäßen Greifersystem treten jedoch Probleme auf, die insbesondere aus der hohen Verformbarkeit der zu handhabenden Schläuche resultieren: Aufgrund dieser Verformbarkeit ist es bei bestimmten Handhabungsaufgaben oftmals nicht gewährleistet, daß die zu handhabenden Teile mit der erforderlichen Greifkraft gegriffen werden, so daß Schläuche aus den Greiferbacken rutschen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Greifersy­ stem für biegeschlaffe Teile und insbesondere für Schläu­ che mit wenigstens zwei Greiferbacken bzw. -fingern anzugeben, bei dem ein fehlerhaftes Ergreifen der zu handhabenden Teile erkannt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.

Es kann von einem Greifersystem ausgegangen werden, wie es aus der DE-A1 33 32 147 bekannt ist.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß es jedoch für ein sicheres Greifen von Schläuchen nicht ausreichend ist, zu überprüfen, ob die Schläuche mit einer bestimmten Greifkraft gegriffen bzw. gespannt sind.

Vielmehr ist es zusätzlich erforderlich, wenigstens einen weiteren Sensor vorzusehen, der das Auftreten von Schlupf erfaßt, und die Stellung der Greiferbacken in Art einer entkoppelten Regelung nach den Ausgangssignalen beider Sensorarten zu steuern:

Da das Auftreten von Schlupf bedeutet, daß das biegeschlaffe Teil aus den Greiferbacken Rutschen kann, kann das Ausgangssignal des Schlupfsensors dazu verwendet werden, die Greifkraft auf einen zweiten vorgegebenen Wert zu erhöhen oder den Handhabungsvorgang abzubrechen.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung ist gewährleistet, daß die zu handhabenden biegeschlaffen Teile und insbeson­ dere die Schläuche einerseits immer nur mit der erforderlichen Kraft gehalten sind, die für ein sicheres Handhaben und Führen der Schläuche erforderlich ist, und daß andererseits die Greifkraft bei Auftreten von Schlupf so erhöht wird, daß ein Herausrutschen des biegeschlaffen Teils aus den scherenartigen Greifern unmöglich wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der im Anspruch 2 gekennzeichneten Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich zum Kraftsensor ein Lagesensor vorgesehen, der die Stellung der Greiferbacken erfaßt. Die Regeleinheit steuert den Antrieb zunächst entkoppelt von der Regelung der Greifkraft derart, bis eine bestimmte Stellung der Greiferbacken erreicht ist. Über die Kraftre­ gelung wird dann die benötigte Greifkraft eingestellt. Ein Überschreiten oder Unterschreiten der Greifkraft füh­ ren zum Abbruch des Handhabungsvorgangs.

Anders ausgedrückt, ist bei der bevorzugten Weiterbildung gemäß Anspruch 2 eine entkoppelte zweifache Regelung rea­ lisiert.

Im Anspruch 3 ist eine mögliche einfache Ausgestaltung des Schlupfsensors angegeben: Der Schlupfsensor weist ein Reibrad, das in einem Greiferbacken bzw. einem Greiferfinger angeordnet ist, und einen mit dem Reibrad verbundenen Winkelsensor auf. Beim Auftreten von Schlupf wird das frei drehbare Reibrad von dem biegeschlaffen Teil, also beispielsweise einem Schlauch, gedreht; diese Drehung erfaßt der Winkelsensor, dessen Ausgangssignal damit das Auftreten von Schlupf angibt.

Die im Anspruch 4 gekennzeichnete Ausbildung des Antriebs der Greiferbacken hat nicht nur den Vorteil, daß sie mit geringem Bauaufwand eine feinfühlige Regelung der Stellung der Greiferbacken ermöglicht; darüber hinaus ist bei der Anordnung gemäß Anspruch 4 eine einfache Ausbildung des Lagesensors möglich, der beispielsweise gemäß Anspruch 5 ein Linearpotentiometer sein kann, das die Stellung der Spindelschlitten erfaßt.

In den Ansprüchen 6 und 7 ist als weitere Ausbildung der Erfindung die Verwendung eines optischen Sensors, der beispielsweise ein Laserscanner mit nachgeschalteter Bild­ verarbeitungseinrichtung sein kann, angegeben, durch die die Lage des gegriffenen biegeschlaffen Teils im Sensor erfaßt und insbesondere bei besonders präzisen Handha­ bungsaufgaben entsprechende Steuerbewegungen der Handha­ bungseinrichtung gesteuert werden können.

Im Anspruch 8 ist eine einfache Ausbildung des Kraftsen­ sors angegeben. Die Verwendung von Dehnungsmeßstreifen hat den Vorteil, daß sie in einfacher Weise auch an bereits vorhandenen Greifern nachgerüstet werden können, und daß darüber hinaus das Ausgangssignal der Dehnungsmeßstreifen leicht beispielsweise mit einer Vollbrückenschaltung er­ faßt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, deren einzige Figur einen Querschnitt durch ein erfin­ dungsgemäßes Greifersystem zeigt.

Das Greifersystem besteht in an sich bekannter Weise aus einem Greifer-Grundteil 1, das mit einem nicht näher dargestellten Wechselflansch an einem Industrie­ roboter angebracht ist. Das Grundteil 1 weist zwei Grei­ ferbacken-Halter 2′ und 2′′ auf, die über von Nocken 3 betätigte Stempel bzw. Verbindungselemente 4 mit Greifer­ fingern 5′ und 5′′ verbunden sind. Ausdrücklich wird jedoch darauf hinge­ wiesen, daß das Wechseln der Greiferfinger 5 für die Erfindung nicht wesentlich, wohl aber vorteilhaft ist.

Die aus den Grundteilen 2 und den Fingern 5 bestehenden Greiferbacken sind mittels eines im folgenden näher be­ schriebenen Antriebs zum Spannen von nicht dargestellten Schläuchen etc. scherenförmig bewegbar. Der Antrieb weist hierzu einen Elektromotor 6 auf, der von der Industrie­ roboter-Steuerung ansteuerbar ist und über ein Schnecken­ getriebe 7 links- bzw. rechtsgängige Kugelrollspindeln 8′ bzw. 8′′ dreht. Die Kugelrollspindeln 8 verschieben Spin­ delschlitteneinheiten bzw. Tischchen 9′ und 9′′, an denen die Greiferbacken angelenkt sind.

Das Greifersystem weist als Lagesensor ein Linearpotentiometer 10 auf, das mit den Spindelschlitteneinheiten 9 verbunden ist und die Stellung der Spindelschlitteneinheiten erfaßt. Ferner sind wenig­ stens ein auf einem Greiferfinger 5 aufgebrachter Deh­ nungsmeßstreifen 11, der die Greifkraft erfaßt, und ein Schlupfsensor vorgesehen. Der Schlupfsensor weist ein in dem Greiferfinger 5′ angebrachtes Reibrad 12 auf, das einen Winkelsensor 13 antreibt. Die Ausgangssignale des Winkelsensors 13 und des Kraftsensors 11 werden über Kon­ takte 14 in den Grundteil 2′′ und von diesem über den Wech­ selflansch zur Industrieroboter-Steuerung übertragen. Das Ausgangssignal des Linearpotentiometers (10) wird eben­ falls über den Wechselflansch zur Industrieroboter-Steue­ rung übertragen.

Das Greifersystem arbeitet wie folgt:

Der dargestellte Greifer wird von einem Industrieroboter zu einem Schlauchmagazin bewegt, positioniert und orientiert. Dort wird der zu handhabende Schlauch gegriffen und ge­ spannt. Die Greiferbacken 2 werden durch die von dem Elek­ tromotor 6 angetriebenen Spindelschlitten 9 bewegt. Dieser Vorgang wird durch eine Lageregelung, in die als Istwert das Ausgangssignal des Linearpotentiometers (10) eingege­ ben wird, bewirkt. Über eine Kraftregelung, in die als Istwert das Ausgangssignal des Dehnungsmeßstreifens 11, das über eine Vollbrückenschaltung erfaßt wird, eingegeben wird, wird die benötigte Greifkraft ein­ gestellt. Ein Überschreiten bzw. Unterschreiten der vorge­ gebenen Greifkraft führen zum Versagen. Während des Füge­ vorgangs wird über den Schlupfsensor 12, 13 erfaßt, ob sich der Schlauch in den Greiferfingern 5 bewegt. Ist dies der Fall, so kann der Greifer solange zuge­ fahren werden, bis der Schlupf gleich Null wird.

Die Steuerung der Stellung der Greiferfinger 5 erfolgt also durch eine entkoppelte dreifache (Lage-, Kraft- und Schlupf-) Regelung.

Weiterhin kann über den Schlupfsensor der Weg des Schlauchs gemessen werden, den dieser in den Greiferbacken zurückgelegt hat. Dieser Weg kann zur Korrektur der Indu­ strieroboter-Steuerung aufgeschaltet werden.

Damit ermöglicht das beschriebene Greifersystem das sichere Positionieren von biegeschlaffen Teilen, wie Schläuchen, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung dieser Teile oder einer Fehlpositionierung besteht.

Es ist auch möglich, mit Hilfe eines am Greifer installierten Kamerasystems oder eines Laserscanners mit nachgeschalteter Bildauswerteeinheit die Schlauchenden zu erkennen und entsprechend mit dem Greifer zu erfassen und die Schläuche entsprechend zu montieren.

In jedem Falle ermöglicht jedoch die beschriebene Aus­ bildung insbesondere bei Verwendung einer dreifachen ent­ koppelten Regelung die sichere Handhabung von Schläuchen, selbst wenn diese einen geringfügigen Schlupf im Greifer aufweisen. Dabei hat diese Ausbildung ins­ besondere den Vorteil, daß sie nicht nur eine spielfreie Positionierung und auch ein Handhaben von Schlauchenden etc. ermöglicht, sondern auch, daß sie durch die auswech­ selbaren Greiferfinger und/oder Greiferbacken an beliebige zu handhabende Teile anpaßbar ist. Darüber hinaus ist die Greifzeit durch den schnellen Antrieb gering.

Claims (8)

1. Greifersystem, das mittels einer Handhabungseinrichtung positionierbar ist und wenigstens zwei Greiferbacken bzw. -finger (2′, 5′, 2′′, 5′′) aufweist, die zum Greifen der Teile mittels eines Antriebs um einen bestimmten Punkt scherenartig bewegbar sind, und auf denen wenigstens ein Kraftsensor (11) aufgebracht ist, der die Greifkraft erfaßt, und dessen Ausgangssignal an eine Regeleinheit angelegt ist, die den Antrieb der Greiferbacken derart steuert, bis eine bestimmte Greifkraft erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Greifen von biegeschlaffen Teilen und insbesondere von Schläuchen in den Greiferbacken bzw. -fingern ein Schlupfsensor (12, 13) vorgesehen ist, der Schlupf des gegriffenen biegeschlaffen Teils gegenüber den Greiferbacken erfaßt, und daß die Regeleinheit den Antrieb der Greiferbacken sowie gegebenenfalls die Bewegung der Handhabungseinrichtung nach den Ausgangssignalen des oder der Kraftsensoren und des Schlupfsensors in Art einer entkoppelten Regelung steuert.

2. Greifersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lagesensor (10) vorgesehen ist, der die Stellung der Greiferbacken (2, 5) erfaßt, und daß die Regeleinheit den Antrieb derart steuert, bis eine bestimmte Stellung der Greiferbacken erreicht ist.

3. Greifersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupfsensor ein Reibrad (12), das an dem biegeschlaffen Teil anliegt, und einen mit dem Reibrad verbundenen Winkelsensor (13) aufweist.

4. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Greifer­ backen einen Elektromotor (6) aufweist, der über ein Schnec­ kengetriebe (7) zwei gegenläufige Kugelrollenspindeln (8′, 8′′) antreibt, an deren Spindelschlitten (9′, 9′′) die Grei­ ferbacken-Grundteile (2′, 2′′) angebracht sind.

5. Greifersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagesensor ein Linear­ potentiometer (10) ist, das die Stellung der Spindel­ schlitten (9′, 9′′) erfaßt.

6. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein optischer Sensor vorge­ sehen ist, der die Lage des gegriffenen biegeschlaffen Teils und insbesondere Schlauchenden erfaßt.

7. Greifersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor ein Laserscanner mit einem Bildverarbeitungssystem ist.

8. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor aus wenigstens einem Dehnungsmeßstreifen (11) besteht, der auf der In­ nenseite der Greiferbacken bzw. -finger (5) aufgebracht ist.