DE3839420A1 - Aufhaengung fuer einen greifer oder dergleichen an einem roboter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung für einen Greifer oder dergleichen an einem Roboter, an dessen Hubsäule bzw. Arbeitsarm eine Platte für einen beweglichen Anschluß des Greifers befestigt ist.

Bei der durch die DE-OS 30 04 014 bekannten Aufhängung sind als Führung zwischen den relativ zueinander beweglichen Teilen Kegel und Kegelaufnahmen vorhanden. Das Maß zwischen Kegelmitte und dem Rand der Kegelaufnahme begrenzt die kontrollierbare bzw. berichtigbare Abweichung zwischen Roboter und Greifer, so daß die Abweichung derart begrenzt ist, daß sie nicht für alle Einsatzfälle ausreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Aufhängung für einen Greifer an einem Roboter so zu gestalten, daß auch größere Bewegungen des Greifers möglich sind. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Bei einem Ausführungsbeispiel kann bei einer Länge der Zugstangen von ca. 300 mm die seitliche Abweichung des Greifers 50 mm zu jeder Seite hin betragen. Um dieses Maß kann sich der Greifer beim Erfassen einer aufzunehmenden Last verschieben, wenn er nicht genau über dem Greifpunkt abgesetzt war. Andere, d.h. größere bzw. kleinere Verschiebewege lassen sich durch einfache konstruktive Änderungen realisieren. Auch kann der Greifer aus seiner unteren Lage angehoben werden. Die druckmittelbeaufschlagte Zentrierplatte läßt diese Abweichung ebenfalls zu. Nach dem Anheben des Greifers wird die Zentrierplatte von dem Druckmittel nach unten gedrückt und nimmt wegen der Führung ihrer Führungsbolzen an den Führungskegeln in der Kegelaufnahme die Soll-Position ein und bringt den Greifer in die richtige Lage. Durch Entfernen des Druckmittels (Evakuieren des Balgzylinders) kann die Fixierkraft ganz weggenommen werden.

Jede Zugstange hat in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Hülse für ein eingeschraubtes Führungsrohr für eine Stangenverlängerung, die über ein Kugelgelenk mit einer Anschlußplatte des Greifers verbunden ist und von einer Feder beaufschlagt wird. Diese ist zwischen einem Innenvorsprung des Führungsrohres und einem auf die Stangenverlängerung aufgeschraubten Flansch eingespannt, der bei unbelastetem Greifer locker auf einem Bund des Führungsrohres aufliegt. Die Vorspannkraft der Federn ist dabei so eingestellt, daß der an der jeweiligen Zugstange wirksame Anteil der Gewichtskraft des Greifers weitestgehend kompensiert wird, so daß zum Anheben des Greifers nur eine relativ geringe Kraft erforderlich ist. Kugelformaufnahmen für die Kugelmuttern der Zugstangen und deren Kugelgelenk-Befestigung an einer Anschlußplatte des Greifers lassen die genannte seitliche Auslenkung zu.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die genannten Führungsbolzen in der Zentrierplatte befestigt bzw. fixiert, die mit mindestens zwei Zentrierkegeln in Zentrieraufnahmen des Greifers hineinragt. Diese Zentrierung kann bei übermäßigem Verkanten des Greifers gegenüber dem Tragrahmen gelöst werden. Sie wird bei Druckmittelbeaufschlagung eines Druckmittelbalgzylinders wieder wirksam und verhindert dann beim Anheben und Verfahren des Greifers dessen Bewegung gegenüber dem Tragrahmen. Da mindestens zwei Zentrierkegel und Zentrieraufnahmen vorhanden sind, ist auch ein Verdrehen des Greifers gegenüber dem Tragrahmen ausgeschlossen. Durch die Anordnung des Druckmittelbalgzylinders wird ein Hub des Greifers gegenüber dem Tragrahmen beim Ausführungsbeispiel um ca. 120 mm zugelassen.

Zwischen dem Greifer und dem Tragrahmen ist in weiterer Ausgestaltung mindestens eine Schaltstange für einen Sensor vorhanden. Vorzugsweise sind zwei Schaltsstangen nebeneinander in Führungsbuchsen des Tragrahmens angeordnet und über eine Schaltbrücke miteinander verbunden, die von einer Feder zum Greifer hin beaufschlagt ist und Betätigungselemente für die verstellbar befestigten Sensoren hat. Die Sensoren sind auf unterschiedliche Schaltpunkte umschaltbar. Beim Aufnehmen und Absetzen des Fördergutes sprechen sie erst an, wenn die Auslenkung des Greifers aus seiner Ruhelage größer ist als diejenige, die aufgrund der Toleranzen von Fördergut, Fördergutaufnahme usw. auftreten kann. Beim Verfahren des Greifers werden sie auf höhere Empfindlichkeit geschaltet und schalten die Fahrbewegung des Roboters schon bei einer sehr kleinen Auslenkung ab.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufhängung für einen Greifer in der Seitenansicht,

Fig. 2 die Draufsicht auf Fig. 1,

Fig. 3 die Seitenansicht des Greifers nach Fig. 1,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV durch die Fig. 2,

Fig. 5 den Schnitt V-V durch die Fig. 2,

Fig. 6 den Schnitt VI-VI durch die Fig. 2,

Fig. 7 den Schnitt VII-VII durch die Fig. 2,

Fig. 8 eine Draufsicht auf Fig. 7 in Pfeilrichtung.

Die Hubsäule 1 eines Industrieroboters hat einen Flansch 2 für eine Flanschplatte 6 eines Tragrahmens 3, der über Tragkonsolen 7 und vier Zugstangen 9 eine Anschlußplatte 4 für einen Greifer 5 trägt. Jede Zugstange 9 ist mit dem unteren, als Stangenverlängerung 12 ausgebildeten Ende über ein Kugelgelenk 11 mit der Anschlußplatte 4 des Greifers 5 verbunden, so daß dieser gegenüber der Hubsäule 1 seitwärts ausschwenken kann. Die Zugstange 9 hat am unteren Ende eine Hülse 13 mit Innengewinde für ein Führungsrohr 14 für die Stangenverlängerung 12. Diese hat am oberen Ende einen mit einer Schraube 15 aufgeschraubten Flansch 16 als Widerlager für eine Feder 17, die auf einem Bund 8 der mit der Hülse 13 der Zugstange 9 verbundenen Führungsrohres 14 aufliegt. Die Feder 17 ist so bemessen, daß der Flansch 16 bei unbelastetem Greifer 5 locker auf dem Bund 8 liegt. Beim Anheben der Anschlußplatte 4 kann sich die Feder 17 um die Höhe des Freiraumes zwischen dem Flansch 16 und dem Boden der Hülse 13 ausdehnen. Dabei übernimmt die Feder 17 entsprechend ihrer Vorspannung einen Großteil der Gewichtskraft des Greifers, so daß die zum Anheben erforderliche Kraft wesentlich geringer ist als diejenige, die ohne diese Gewichtskompensation erforderlich wäre. Beim weiteren Anheben der Anschlußplatte 4 hebt sich die Kugelmutter 10 der Zugstange 9 von der Tragkonsole 7 ab. Die Kugelmutter 10 läßt ein Pendeln der Zugstange 9 wegen des Kugelgelenkes 11 mit der Anschlußplatte 4 zu, wie in Fig. 4 durch strichpunktierte Linien angedeutet ist.

Die Zentrierplatte 20 wird nach Fig. 5 über vier Führungsbolzen 21 mit Führungskegeln 22 in Kegelaufnahmen 23 von Konsolen 24 des Tragrahmens 3 geführt. Sie wird durch den Druckmittelbalgzylinder 25 nach unten gedrückt und bewirkt einerseits eine Zentrierung des Greifers 5 gegenüber dem Tragrahmen 3, andererseits wird dabei die Greiferaufhängung arretiert.

Zum Aufnehmen und Ablegen des Fördergutes kann diese Arretierung durch Evakuieren des Balgzylinders 25 gelöst werden, so daß eine unzulässige Beanspruchung der Hubsäule 1 durch Querkräfte und/oder Momente aufgrund der Abweichungen von den theoretischen Abmessungen und Anfahrpositionen nicht auftreten kann. Beim Evakuieren des Balgzylinders 25 über die Leitung 26 wird die Zentrierplatte 20 nach oben gezogen, bis sie an der Unterfläche des Tragrahmens 3 anliegt.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen die Teile der Steuerung bzw. Überwachung. Der Tragrahmen 3 hat Führungsbuchsen 30 für Schaltstangen 31. Diese ragen mit ihren unteren Spitzen in Vertiefungen 28 einer mit dem Greifer 5 über eine Zwischenplatte 4 a verbundenen Platte 29 des Greifers 5 hinein und sind oben über eine nach unten abgekröpfte Schaltbrücke 32 miteinander verbunden. In der Abkröpfung ist eine Hülse 33 für eine Schraubenfeder 34 gelagert, die sich an einem Bügel 35 des Tragrahmens 3 abstützt.

Die Schaltbrücke 32 hat Betätigungselemente 36 für Sensoren 37, die über Halter 38 höhenverstellbar am Haltewinkel 41 des Tragrahmens 3 befestigt sind. Zum Höhenverstellen haben die Halter 38 Schlitze 39 für Schrauben 40.

Die Sensoren 37 können unterschiedlich geschaltet sein. Bei einer Relativbewegung des Greifers gegenüber der Hubsäule werden die Schaltstangen 31 aus ihrer Ausgangsstellung bewegt und heben die Schaltbrücke 32 nach oben. Die Relativbewegung zwischen den Betätigungselementen 36 und den Sensoren 37 verursachen bei entsprechender Schaltung das Abschalten der Bewegung des Greifers. Diese Schaltungsart wird als Not-Aus-Schaltung für normales Verfahren des Portales während des Betriebes genutzt.

Beim Aufnehmen und Absetzen des Fördergutes müssen oftmals größere Relativbewegungen ausgeglichen werden. Ein Sensor wird dann auf einen anderen Schaltpunkt umgeschaltet, der erst bei größerer Relativbewegung das Abschalten veranlaßt. Das Abschalten deutet dann auf einen Fehler der Greifunterlage bzw. des Fördergutes hin. Auch können die Sensoren nach dem Redundanz-Prinzip geschaltet werden. Beim Ausfallen des ersten Schalters wirkt dann der zweite Schalter ebenfalls als Not-Aus-Schalter bei Kollisionen.

Am Rahmen 3 ist eine in Fig. 2 erkennbare Anschlußplatte 42 für Schalter, Ventile und andere zu befestigende Teile vorhanden.

Positionsliste

 1 Hubsäule
 2 Flansch
 3 Tragrahmen
 4 Anschlußplatte
 5 Greifer
 6 Flanschplatte
 7 Tragkonsolen
 8 Bund
 9 Zugstange
10 Kugelmutter
11 Kugelgelenk
12 Stangenverlängerung
13 Hülse
14 Führungsrohr
15 Schraube
16 Flansch
17 Feder
18 Zentrieraufnahme
19 Zentrierkegel
20 Zentrierplatte
21 Führungsbolzen
22 Führungskegel
23 Kegelaufnahme
24 Konsole
25 Druckmittelbalgzylinder
26 Leitung
27 Widerlagerfläche
28 Vertiefung
29 Platte
30 Führungsbuchsen
31 Schaltstangen
32 Schaltbrücke
33 Hülse
34 Schraubenfeder
35 Bügel
36 Betätigungselement
37 Sensoren
38 Halter
39 Schlitz
40 Schraube
41 Haltewinkel
42 Anschlußplatte

Claims (12)

1. Aufhängung für einen Greifer oder dergleichen an einem Roboter, an dessen Hubsäule bzw. Arbeitsarm eine Platte für einen beweglichen Anschluß des Greifers befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Platte (Tragrahmen 3) und dem Greifer (5) mindestens drei Zugstangen (9) mit durch Bohrungen ragenden Kugelmuttern (10) angeordnet sind, und daß an dem Tragrahmen (3) mittels mindestens dreier Führungsbolzen (21) mit durch Bohrungen ragenden Verdickungen (Führungskegel 22) eine Zentrierplatte (20) angeordnet ist, die bei Druckmittelbeaufschlagung in Fixierelemente des Greifers (5) einführbar ist.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstangen (9) Hülsen (13) für eingeschraubte Führungsrohre (14) haben, in die eine von einer Feder (17) beaufschlagte Stangenverlängerung (12) hineinragt, die über ein Kugelgelenk (11) mit einer Anschlußplatte (4) für den Greifer (5) verbunden ist.

3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (17) eine Schraubenfeder ist und zwischen einem Innenvorsprung des Führungsrohres (14) und einem auf die Stangenverlängerung (12) geschraubten Flansch (16) eingespannt ist, die auf einem Bund (8) des Führungsrohres (14) aufliegt.

4. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (3) Konsolen (7) mit kugelschichtförmigen Aufnahmen für die Kugelmuttern (10) der Zugstangen (9) hat.

5. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbolzen (21) in der Zentrierplatte (20) befestigt sind.

6. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierplatte (20) mit mindestens zwei Zentrierkegeln (19) in Zentrieraufnahmen (18) des Greifers (5) hineinragt.

7. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zentrierplatte (20) und einer Widerlagerfläche (27) des Tragrahmens (3) ein an ein Druckmittelsystem angeschlossener Druckmittelbalgzylinder (25) angeordnet ist.

8. Aufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei miteinander verbundene Druckmittelbalgzylinder (25) als Zweifaltenbalg übereinander angeordnet sind.

9. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Greifer (5) und dem Tragrahmen (3) mindestens eine Schaltstange (31) für einen Sensor (37) vorhanden ist.

10. Aufhängung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schaltstangen (31) nebeneinander in Führungsbuchsen (30) des Tragrahmens (3) angeordnet und über eine Schaltbrücke (32) miteinander verbunden sind, die von einer Feder (33) zum Greifer (5) hin beaufschlagt ist und Betätigungselemente (36) für zwei Sensoren (37) hat.

11. Aufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (37) auf unterschiedliche Schaltpunkte umschaltbar sind.

12. Aufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (37) verstellbar an Haltewinkeln (41) des Tragrahmens (3) befestigt sind.