DE3805537A1 - Greifvorrichtung, insbesondere roboterhand - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung mit zwei geradgeführten Fingerhaltern, die durch einen Stellmotor mit einer zentralen, quer zur Bewegungsrichtung der Fingerhalter sich erstrecken­ den, ein Zahnrad tragenden Welle gegensinnig bewegbar sind.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Durch die DE-OS 34 10 601 ist ein Greifer für Industrieroboter bekannt, bei welchem zwei Finger oder Fingerhalter quer zu ihrer Längsrichtung geradgeführt sind. Die Finger sind durch einen Stellmotor mit einer zentralen, quer zur Bewegungsrichtung der Finger sich erstreckenden, ein Zahnrad tragenden Welle gegensinnig bewegbar. Bei dem bekannten Greifer sind die Finger oder Fingerhalter mit einer Mutter auf je einer Gewindespindel geführt, wobei eine zusätzliche Geradführung vorgesehen ist. Die Gewindespindel ist von der Welle über Kegelräder antreibbar. Der Stellmotor ist ein pneumatischer Schwenkantrieb, der die Welle über Freiläufe antreibt.

Die DE-OS 33 22 142 zeigt einen Greifer für Industrieroboter, bei welchem die Greifbacken oder Finger quer zu ihrer Längsrichtung geradgeführt sind. Die Finger stehen unter dem Einfluß einer Feder, welche die Finger in Schließrichtung, also gegeneinander, zu ziehen trachtet. An den Fingern sind Rollen angebracht, welche durch die Feder zusammen mit den Fingern gegeneinandergezogen werden. Zum Öffnen des Greifers werden die Finger über die Rollen und einen zwischen die Rollen greifenden Keil von einem parallel zur Längsrichtung der Finger wirkenden pneumatischen Linearantrieb auseinandergedrückt.

Durch das DE-GM 84 23 316 ist eine Greifvorrichtung bekannt, bei welcher ebenfalls zwei Fingerhalter quer zur Längsrichtung der Finger geradgeführt sind. Die Fingerhalter sind durch einen Stellmotor gegensinnig bewegbar. Dieser Stellmotor ist ein linearer Antriebsmechanismus, der einen Hub in Längsrichtung der Finger, also quer zu deren Bewegungsrichtung ausführt. Dieser Hub wird über zwei Winkelhebel so auf die Fingerhalter übertragen, daß diese sich bei einem Hub des Antriebsmechanismus in ihrer Geradführung gegensinnig bewegen.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung mit geradgeführten, gegensinnig bewegbaren Fingern mit konstruktiv einfachen Mitteln aufzubauen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

• (a) die Fingerhalter auf parallelen Führungsstangen geradgeführt sind,
• (b) an den Fingerhaltern je eine Zahnleiste angebracht ist, wobei diese Zahnleisten einander zugewandt sind und im Abstand voneinander liegen, und
• (c) das Zahnrad mit beiden Zahnleisten in Eingriff ist.

Die beiden Fingerhalter sind lediglich auf Führungsstangen geführt. Eine Führung auf Gewindespindeln und Muttern, die relativ hohe Genauigkeitsanforderungen stellt, kann entfallen. Das Zahnrad auf der Welle des Stellmotors, das hier ein einfaches Ritzel ist, greift unmittelbar an den Fingerhaltern an. Durch Justage des Ritzels auf der Welle des Stellmotors kann die relative Lage der Finger und Fingerhalter bequem eingestellt werden. Es kann so mit einfachen Mitteln erreicht werden, daß sich die Finger symmetrisch zu einer vorgegebenen Mittelebene bewegen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Greifvorrichtung, teilweise im Schnitt längs der Linie I-I von Fig. 2.

Fig. 2 ist eine Endansicht der Greifvorrichtung, teilweise im Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Ansicht der Greifvorrichtung von unten in Fig. 1.

Fig. 4 zeigt die Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung der auswechselbaren Finger an den Fingerhaltern in einer Seitenansicht ähnlich Fig. 1 bei geöffneter Greifvorrichtung, wobei die Finger formschlüssig mit den Fingerhaltern verriegelt sind.

Fig. 5 zeigt die Verriegelungsvorrichtung bei voll geschlossener Greifvorrichtung mit aneinander anliegenden Fingerhaltern, wobei die Verriegelung gelöst ist und die Finger gewechselt werden können.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fig. 5

Fig. 7 zeigt einen Finger mit Fingerhalter und eine Vorrichtung zum Wechseln der Finger bei zusammengefahrenen Fingerhaltern.

Fig. 8 ist eine zugehörige Draufsicht.

Fig. 9 ist eine Endansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung zum Wechseln der Finger bei einer Greifvorrichtung der vorliegenden Art.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

In einem nach unten in Fig. 1 offenen, u-förmigen Teil 10 von sind drei Führungsstangen 12, 14 und 16 angebracht. Die Führungsstangen 12 und 14 liegen mit ihren Achsen in einer Ebene, die parallel zu dem in Fig. 1 oberen Mittelteil 18 des u-förmigen Teils 10 verläuft. Die dritte Führungs­ stange 16 liegt in der zu diesem Mittelteil 18 senkrechten Längsmittelebene 20 des u-förmigen Teils 10 in der Nähe der offenen Seite des Teils 10. Auf den Führungsstangen 12 und 16 ist ein erster Fingerhalter 22 über Gleitlager­ buchsen 24 und 26 verschiebbar geführt. Ein zweiter Fingerhalter 28 ist in ähnlicher Weise auf den Führungs­ stangen 14 und 16 geführt. Man sieht, daß beide Finger­ halter 22 und 28 auf zwei Führungsstangen eindeutig geführt sind. Beide Fingerhalter 22 und 28 sind gemeinsam auf der Führungsstange 16 geführt. Das stört nicht, da die Fingerhalter 22 und 28 auf der Führungsstange 16 in axial gegeneinander versetzten Führungsbuchsen 30 und 32 geführt sind.

Die Fingerhalter 22 und 28 sind in bekannter Weise zur Befestigung verschiedener Arten von Fingern eingerichtet. Dadurch kann die Greifvorrichtung an die Erfordernisse der verschiedenen Anwendungsfälle angepaßt werden. Wenn ein solcher Wechsel nicht vorgesehen werden soll, können natürlich die Finger unmittelbar an den Fingerhalter angeformt sein. Der Ausdruck "Fingerhalter" in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen soll auch diesen Fall mit umfassen, sofern sich aus dem Zusammenhang nichts Anderes ergibt.

An dem Fingerhalter 22 ist längs der Führungsstange 12 eine Zahnleiste 34 vorgesehen. An dem Fingerhalter 28 ist längs der Führungsstange 14 eine Zahnleiste 36 vorgesehen. Die Zahnleisten 34 und 36 sind parallel und einander zugewandt und bilden zwischen sich einen Zwischenraum.

Auf dem Mittelteil 18 des Teils 10 sitzt ein rohrförmiges Motorgehäuse 38. Das Motorgehäuse 38 ist durch Schrauben 40 unter Zwischenlage einer Platte 42 mit dem Teil 10 verbunden. In dem Motorgehäuse 38 sitzt ein als elektrischer Getriebemotor ausgebildeter Stellmotor 44. Eine Abtriebswelle 46 des Getriebemotors ragt durch fluchtende Durchbrüche 48, 50 der Platte 42 bzw. des Mittelteils 18 hindurch in den Zwischenraum zwischen den Zahnleisten 34, 36. Auf der Abtriebswelle 46 sitzt ein Zahnrad 52, das hier von einem einfachen Ritzel gebildet ist. Das Zahnrad 52 ist mittels einer Madenschraube 54 auf der Abtriebswelle 46 justierbar festgeklemmt. Das Zahnrad 52 ist auf gegenüberliegenden Seiten in Eingriff mit den Zahnleisten 34 und 36.

Auf der Platte 42 sitzt ein Winkelgeber 56 in Form eines Potentiometers mit einer Welle 58. Auf der Welle 58 des Winkelgebers 56 sitzt ein Ritzel 60 (Fig. 3). Das Ritzel 60 ist in Eingriff mit der Zahnleiste 36 des Fingerhalters 28.

Auf dem Teil 10 sitzt eine Kappe 62, die u.a. den Winkelgeber 56 mit abdeckt. Auf der Kappe sitzt ein elektrischer Kabelanschluß 64 mit der Stromzufuhr für den Stellmotor 44 und den Winkelgeber 56.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Fingerhalter 22 und 28 ist in den Fig. 4 bis 8 dargestellt. Es ist häufig erforderlich, beispielsweise bei einem rechnergesteuerten Industrieroboter die Finger zur Anpassung an die jeweils vorliegende Aufgabe auszu­ tauschen. Das geschieht zweckmäßigerweise so, daß die Greifvorrichtung durch geeignete Programmierung des rechnergesteuerten Industrieroboters zu einer Fingerwechselstation bewegt wird und dort die Finger abstreift. Der Fingerwechsel kann dann durch die Bewegung des Roboterarmes allein geschehen, ohne daß es dazu eines weiteren angetriebenen Mechanismus bedarf. Es muß andererseits sichergestellt sein, daß die Finger während des normalen Betriebes fest und sicher an den Fingerhaltern angebracht sind und sich nicht etwa bei bestimmten Bewegungen der Greifvorrichtung mit einem gegriffenen Teil lösen können. Das wird mit der Ausführung des Fingerhalters und Fingers gemäß Fig. 4 bis 8 erreicht. Zu diesem Zweck sind die Finger an jedem der Fingerhalter 22 und 28 mittels eines Verriegelungsmechanismus befestigt, der den Finger im Normalbetrieb formschlüssig hält. Der Verriegelungsmechanismus jedes der Fingerhalter ist jedoch durch den jeweils anderen Fingerhalter auslösbar, wenn die Fingerhalter in eine Stellung zusammengefahren sind, bei welcher der Abstand der Finger ein Minimum ist, die Finger sich also tatsächlich oder näherungsweise berühren.

In diesem Zustand, der vom Programm des Industrieroboters angesteuert werden kann, ist sichergestellt, daß die Finger nicht irgendeinen Gegenstand zwischen sich halten können. Die Finger können dann mittels einer geeigneten Vorrichtung allein durch Bewegung der Greifvorrichtung abgestreift oder abgezogen werden.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, weist der Fingerhalter 22 ein Paar von parallelen Führungsplatten 66 und 68 auf. Die Ebenen der Führungsplatten 66 und 68 liegen senkrecht zu den Achsen der Führungsstangen 12, 14, 16. Zwischen den Führungsplatten ist ein Zwischenraum gebildet. Dieser Zwischenraum wird von zwei Führungsstiften 70 und 72 überbrückt. Die Führungsstifte 70 und 72 liegen mit ihren Achsen in der Papierebene von Fig. 4.

An dem Finger 74 ist eine Rastplatte 76 angebracht. Die Rastplatte 76 wird zwischen die Führungsplatten 66 und 68 eingeschoben und füllt den Zwischenraum zwischen diesen aus. Zu diesem Zweck weist die Rastplatte einen Schlitz 78 auf, wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist. Die Breite des Schlitzes 78 ist geringfügig größer als der Durchmesser der Führungsstifte 70 und 72. Die Rastplatte 76 kann daher mit dem Schlitz 78 über die Führungsstifte 70 und 72 geschoben werden und ist dann gegen Verdrehung gesichert. Der Schlitz 78 erweitert sich an wenigstens einer Stelle zu einem Durchbruch 80 mit gegenüber der Breite des Schlitzes vergrößertem Durchmesser.

In den Führungsplatten 66 und 68 ist ein Raststift 82 senkrecht zu den Ebenen der Führungsplatten 66 und 68 zwischen einer Raststellung und einer Auslösestellung verschiebbar geführt. In Fig. 4 ist der Raststift 82 in seiner Raststellung dargestellt. In dieser Raststellung ist der Raststift 82 durch eine Feder 84 gehalten. Die Feder 84 ist ein Stück Federdraht, das an einem Ende an dem Führungsstift 70 befestigt ist und mit seinem anderen, freien Ende in einen Schlitz 86 in der Stirnfläche des Raststiftes 82 eingreift. Die Feder 84 drückt den Raststift 82 nach rechts in Fig. 4. In der Raststellung steht der Raststift 82 mit einem Ende 88, hier dem in Fig. 4 rechten Ende, auf der dem jeweils anderen Fingerhalter 28 zugewandten Seite aus der dort angeordneten Führungsplatte 68 vor.

Der Raststift weist einen Abschnitt 90 geringeren Durchmessers und einen Abschnitt 92 von vergrößertem Durchmesser auf. In der in Fig. 4 dargestellten Raststellung ragt der Abschnitt 92 vergrößerten Durchmessers in den Zwischenraum zwischen den Führungsplatten 66 und 68. In der in Fig. 5 dargestellten Auslösestellung ist das Ende 88 gegen die Wirkung der Feder 84 zurückgedrückt. Dann überbrückt der Abschnitt 90 geringeren Durchmessers den Zwischenraum zwischen den Führungsplatten 66 und 68. Die Achse des Raststiftes 82 liegt in der durch die Achsen der Führungsstifte 70 und 72 bestimmten Ebene.

Der Fingerhalter 28 ist in entsprechender Weise aufgebaut. Die Raststifte 82 und 94 der beiden Fingerhalter 22 bzw. 28 sind jedoch gegeneinander versetzt.

Wenn die Fingerhalter 22 und 28 soweit zusammengefahren werden, daß die einander zugewandten Führungsplatten 68 und 96 aneinander zur Anlage kommen, werden die beiden Raststifte 82 und 94 in ihre Auslösestellungen zurückgeschoben.

In Fig. 7 bis 9 ist eine Fingerwechselstation 96 dargestellt. Die Fingerwechselstation 96 enthält einen Abstreifer 98 mit zwei Längsschlitzen 100 und 102 und einem die Längsschlitze 100, 102 kreuzenden Querschlitz 104 geringerer Tiefe. Wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, können die Finger 74 und 106 bei zusammengefahrenen Fingerhaltern 22 und 28 durch entsprechende Programmierung des programmgesteuerten Industrieroboters in die Längsschlitze 100 und 102 des Abstreifers 98 eingeführt werden. Seitlich vorstehende Paare von Zapfen 108 und 110 an den Fingern 74 bzw. 106 greifen dabei in den Querschlitz 104. Durch Zurückziehen der Greifvorrichtung mit den Fingerhaltern 22 und 28 können dann die Finger 74 und 106 von der Greifvorrichtung gelöst und an einer anderen Station durch ein anderes Paar von Fingern ersetzt werden.

Die im Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 8 beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

In der in Fig. 5 dargestellten Stellung der Finger und Fingerhalter 22 und 28 sind die Raststifte 82 bzw. 94 in der Auslösestellung. Es können jetzt Finger mit ihren Rastplatten 76 in die Zwischenräume zwischen den Führungsplatten 66, 68 eingeschoben werden. Sowohl die Führungsstifte 70, 72 als auch die Abschnitte 90 geringeren Durchmessers der Raststifte 82 bzw. 94 gleiten dabei in den Schlitz 78 der Rastplatte 76. Die Finger und die Rastplatten können dabei in einer Halterung gehaltert sein, wie sie in Fig. 7 bis 9 als "Fingerwechselstation" dargestellt ist. Die aneinander anliegenden und sich daher mit ihren Raststiften in der Auslösestellung befindenden Fingerhalter 22 und 28 werden durch entsprechende Programmierung des Industrieroboters von rechts nach links in Fig. 7 auf die Finger 74 bzw. 106 aufgeschoben. Dann wird die Greifvorrichtung mit den Fingern nach oben in Fig. 7 angehoben, wobei die Zapfen 108, 110 aus dem Querschlitz 104 herausgehoben werden. Dabei können die Finger nicht aus den Fingerhaltern herausfallen, da sie mit den hierbei waagerecht verlaufenden Schlitzen 78 auf den Führungsstiften 70, 72 und dem Raststift 82 gehalten werden. Nach dem Herausheben werden die Fingerhalter auseinandergefahren. Dabei gehen die Raststifte 82 und 94 unter dem Einfluß der Federn 84 in ihre Raststellung. Jetzt greift der Abschnitt 92 vergrößerten Durchmessers in den erweiterten Durchbruch 80 der Rastplatte 76. Hierdurch wird der Finger 74 auch in Längsrichtung des Schlitzes 78 fomschlüssig gehalten. Das Ablegen der Finger geschieht mit umgekehrtem Bewegungsablauf.

Claims (11)

1. Greifvorrichtung mit zwei geradgeführten Finger­ haltern (22, 28), die durch einen Stellmotor (44) mit einer zentralen, quer zur Bewegungsrichtung der Fingerhalter (22, 28) sich erstreckenden, ein Zahnrad (52) tragenden Welle (46) gegensinnig bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) die Fingerhalter (22, 28) auf parallelen Führungsstangen (12, 14, 16) geradgeführt sind,
• (b) an den Fingerhaltern (22, 28) je eine Zahnleiste (34, 36) angebracht ist, wobei diese Zahnleisten (34, 36) einander zugewandt sind und im Abstand voneinander liegen, und
• (c) das Zahnrad (52) mit beiden Zahnleisten (34, 36) in Eingriff ist.

2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stellmotor (44) ein elektrischer Getriebemotor ist.

3. Greifvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• (a) zur Stellungsmeldung ein Winkelgeber (56) vorgesehen ist,
• (b) die Eingangswelle (58) des Winkelgebers (56) parallel zur Welle des Stellmotors (44) zwischen die Zahnleisten (34, 36) ragt und
• (c) die Eingangswelle (58) des Winkelgebers (56) ein Ritzel (60) trägt, das mit mindestens einer der beiden Zahnleisten (34, 36) in Eingriff ist.

4. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) jeder der Fingerhalter (22, 28) auf einer von zwei parallelen Führungsstangen (12, 14) geführt ist und
• (b) zusätzlich jeder Fingerhalter (22, 28) auf einer gemeinsamen dritten Führungsstange (16) geführt ist.

5. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) an den Fingerhaltern (22, 28) Finger (74, 106) auswechselbar mittels je eines Verriegelungs­ mechanismus angebracht sind und
• (b) der Verriegelungsmechanismus jedes der beiden Fingerhalter (22, 28) durch den jeweils anderen Fingerhalter (28 bzw. 22) auslösbar ist, wenn die beiden Fingerhalter (22, 28) durch den Stellmotor (44) in eine Mittelstellung zusammengefahren sind.

6. Greifvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• (a) jeder Verriegelungsmechanismus ein Paar von parallelen Führungsplatten (66, 68) aufweist, deren Ebenen senkrecht zu den Achsen der Führungsstangen (12, 14, 16) verlaufen,
• (b) jeder Finger (74) eine Rastplatte (76) aufweist, welche zwischen die beiden Führungsplatten (66, 68) einschiebbar ist,
• (c) in den Führungsplatten (66, 68) ein Raststift (82) senkrecht zur Ebene der Führungsplatten (66, 68) zwischen einer Raststellung und einer Auslösestellung verschiebbar geführt ist, der
  • - durch eine Feder (84) in der Raststellung gehalten ist,
  • - in der Raststellung mit einem Ende (88) auf der dem jeweils anderen Fingerhalter (28) zugewandten Seite aus der dort angeordneten Führungsplatte (68) vorsteht,
  • - einen Abschnitt (90) geringeren Durchmessers und einen Abschnitt (92) vergrößerten Durchmessers aufweist,
  • - in der Raststellung der Abschnitt (92) vergrößerten Durchmessers in den Zwischenraum zwischen den Führungsplatten (66, 68) ragt und
  • - in der Auslösestellung bei zurückgedrücktem Ende (88) des Raststifes (82) der Abschnitt (90) geringeren Durchmessers den Zwischenraum zwischen den Führungsplatten (66, 68) überbrückt,
• (d) die Rastplatte (76) an jedem Finger (74) einen Schlitz (78) aufweist, der breiter ist als der geringere Durchmesser des Raststiftes (82) aber schmaler als der vergrößerte Durchmesser und der sich so zu einem Durchbruch (80) mit dem vergrößerten Durchmesser erweitert, daß der Finger (74) in seiner Arbeitsstellung an dem Fingerhalter (22) gehalten ist, wenn in der Raststellung der Raststift (82) mit dem Abschnitt (92) vergrößerten Durchmessers in diesem Durchbruch (80) sitzt.

7. Greifvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich zwischen den Führungsplatten (66, 68) zwei feste Führungsstifte (70, 72) erstrecken, deren Achsen zusammen mit der Achse des Raststiftes (82) in einer Ebene liegen und deren Durchmesser geringfügig kleiner als die Breite des Schlitzes (78) der Rastplatte (76) ist.

8. Greifvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Raststifte (82, 94) der beiden Verriegelungsmechanismen gegeneinander versetzt sind.

9. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufnehmen und Ablegen der Finger (74, 106) eine Fingerwechselstation (96) vorgesehen ist, in welche die Finger bei zusammengefahrenen Fingerhaltern (22, 28) in einer ersten Richtung einführbar sind und welche Rückhaltemittel (104) aufweist, welche die Finger (74, 106) bei Vorbewegen oder Zurückziehen des Fingerhalters (22, 28) in einer zweiten Richtung gegenüber dem Fingerhalter (22, 28) festhält.

10. Greifvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) die Fingerwechselstation (96) einen Abstreifer (98) mit zwei Längsschlitzen (100, 102) und einem Querschlitz (104) enthält,
• (b) an den Fingern (74, 106) seitliche Stifte (108, 110) angebracht sind, wobei die Stifte (108, 110) bei Einführen der Finger (74, 106) in die Längsschlitze (100, 102) in der besagten ersten Richtung in den Querschlitz (104) eingreifen und der Querschlitz (104) die besagten Rückhaltemittel bildet.

11. Greifvorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (74, 106) in die Längsschlitze (100, 102) in der besagten ersten Richtung quer zur Richtung des in der Rastplatte (76) gebildeten Schlitzes (78) einführbar sind und die besagte zweite Richtung die Längsrichtung dieses Schlitzes (78) ist.