DE3905656A1 - Parallel gripper with spindle drive and presence monitoring - Google Patents

Parallel gripper with spindle drive and presence monitoring

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DE3905656A1
DE3905656A1 DE19893905656 DE3905656A DE3905656A1 DE 3905656 A1 DE3905656 A1 DE 3905656A1 DE 19893905656 DE19893905656 DE 19893905656 DE 3905656 A DE3905656 A DE 3905656A DE 3905656 A1 DE3905656 A1 DE 3905656A1
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DE
Germany
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bearing housing
stop
gripper
gripping
spindle nut
Prior art date
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Withdrawn
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DE19893905656
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German (de)
Inventor
Heinz Dr Thom
Peter Dipl Ing Zier
Werner Froehlich
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Ipea Institut fur Prozessadaptive und Erfahrungsg
Original Assignee
Akademie der Wissenschaften der DDR
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0253—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers
    • B25J15/026—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers actuated by gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • B25J13/082—Grasping-force detectors

Abstract

The invention relates to a gripper for industrial robots with presence monitoring and corresponding signal formation during the gripping of the object. In this arrangement, the signal-generating device is to be protected from damage and have a small space requirement. According to the invention, at least one spindle nut, secured against rotation in a divided bearing housing, is provided with a stop, on which a flexible member which actuates the switch fixed to the bearing housing is fitted. The respective bearing housing is fixedly connected to a slide on which a gripper member is fixed. The spindle nut is arranged and constructed in the bearing housing in such a way that it can execute in the axial direction a movement play for switch actuation, this play being limited by a cutout for the stop in the bearing housing. Located in the bearing housing is a resilient element which is clamped between spindle nut and one housing part such that the stop bears, in the rest state, against the rear cutout side, seen in the direction in which the object to be gripped presses onto the associated gripping member. <IMAGE>

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Greifer für Industrieroboter mit Anwesenheitskontrolle und entsprechender Signalbildung beim Greifen des Objektes. Er ist sowohl zum Greifen von losen als auch von fixierten Objekten einsetzbar.The invention relates to a gripper for industrial robots with presence control and corresponding signal formation when gripping the object. It is both for gripping loose as well as from fixed objects.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known prior art

Bekannt wurde eine Greifeinrichtung mit Greifbacken, die zur Verstellung der Greiföffnung durch einen Motor über ein Schneckengetriebe mittels Gewindespindeln verschoben werden (DE-OS 36 06 874). Der Motor - insbesondere ein Schrittmotor - ist in Schneckenlängsrichtung gegen eine Vorspannkraft verschiebbar gelagert. Ein Signal bei Anwesenheit eines Greifobjektes wird nicht erzeugt.A gripping device with gripping jaws became known Adjustment of the gripping opening by a motor Worm gears can be moved using threaded spindles (DE-OS 36 06 874). The motor - especially a stepper motor - can be moved in the longitudinal direction of the screw against a preload stored. A signal in the presence of a gripping object is not generated.

Ein weiterer Nachteil ist die große bewegte Motormasse und deren Führung.Another disadvantage is the large moving engine mass and their leadership.

Im DD-WP 2 47 172 wird ein Zweistufengreifer mit Anwesenheitskontrolle beschrieben, bei dem jeder Fingergreifer einen festen Fingerkern und einen biegsamen Fingermantel aufweist. Mittels kalibrierter Distanzbleche und Durchschlag-Weg-Geber wird beim Greifen ein nutzbarer Schaltweg zur Signalgabe über die Anwesenheit eines Handhabungsobjektes im Greifer erzeugt. Nachteil dieser Lösung ist die Ungeschütztheit der signalerzeugenden Einrichtungen und das große Bauvolumen, wodurch eine Verwendung beim Greifen kleiner und empfindlicher Teile nicht möglich ist.A two-stage gripper with presence control is used in DD-WP 2 47 172 described, in which each finger gripper one has a firm finger core and a flexible finger coat. Using calibrated spacer plates and punch-way sensors becomes a usable switching path for signaling when gripping about the presence of a handling object in the gripper generated. The disadvantage of this solution is the lack of protection signal generating devices and the large construction volume, making use when gripping smaller and more sensitive Parts is not possible.

Ziel der ErfindungAim of the invention

Ziel der Erfindung ist ein Greifer zur Handhabung mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Signals bei Anwesenheit eines Objektes im Greifer, die gegen Beschädigung weitgehend geschützt ist.The aim of the invention is a gripper for handling with a Device for generating a signal in the presence of a Object in the gripper, largely against damage is protected.

Darlegung des Wesens der ErfindungState the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Parallelgreifer für Handhabungsaufgaben mit Spindelantrieb und Schrittmotor so zu gestalten, daß bei Anwesenheit eines Handhabeobjektes im Greifer und Berührung mit einer vorgegebenen Kraft ein Signal erzeugt wird, wobei der Greifer so ausgebildet ist, daß die Signalerzeugungseinrichtung vor Beschädigung geschützt ist und einen geringeren Raumbedarf aufweist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens eine gegen Verdrehung in einem geteilten Lagergehäuse gesicherte Spindelmutter mit einem Anschlag versehen ist, an welchem den oder die zwei beidseitig des Anschlages am Lagergehäuse befestigten Schalter betätigende elastische Kontaktfahnen angebracht sind. Der Anschlag weist zur Sicherung der Spindelmutter gegen Verdrehung zwei parallele gerade Seiten auf, die in einer Aussparung des geteilten Gehäuses geführt werden. Jedes Lagergehäuse des Spindelantriebes ist Bestandteil eines Supportes, an dem ein Greiforgan befestigt ist. Das geteilte Lagergehäuse ist so ausgebildet und angeordnet, daß es in Achsrichtung ein Bewegungsspiel zur Schalterbetätigung ausführen kann, wobei dieses Bewegungsspiel durch die Ausdehnung der Aussparung für den Anschlag in Achsrichtung begrenzt ist. Im geteilten Lagergehäuse befinden sich ein bis zwei federnde Elemente, deren gleiche Federspannung der gewünschten Berührungskraft entspricht und größer als die zur Bewegung des Supportes erforderliche Kraft ist, und die zwischen der Spindelmutter und dem geteilten Gehäuse so eingespannt sind, daß durch den Anschlag beim Greifen ein den jeweiligen Schalter betätigender Schaltweg ausgeführt werden kann.The invention has for its object a parallel gripper for handling tasks with spindle drive and  To design stepper motor so that when a handling object is present in the gripper and touching a given one Force a signal is generated, the gripper designed in this way is that the signal generating device from damage is protected and requires less space. According to the invention the object is achieved in that at least one secured against rotation in a split bearing housing Spindle nut is provided with a stop on which the or fasten the two on both sides of the stop on the bearing housing Switch-actuating elastic contact tabs attached are. The stop points to secure the spindle nut to prevent twisting, two parallel straight sides that are in one Recess of the divided housing are performed. Every bearing housing the spindle drive is part of a support, to which a gripping member is attached. The split bearing housing is designed and arranged so that it is in the axial direction Can perform motion game for switch operation, where this movement play by expanding the recess for the stop in the axial direction is limited. In the split bearing housing there are one to two resilient elements, the same spring tension of the desired Touch force corresponds to and greater than that for Movement of support is required, and that between the spindle nut and the split housing are clamped in such a way that by the stop when gripping a switch actuating switching path can be performed.

AusführungsbeispieleEmbodiments

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung mit Teilschnitten eines Lagergehäuses mit Spindel, Spindelmutter, Support und Signalerzeugungseinrichtung für Innen- und Außengriff. Je nach zu realisierender Aufgabenstellung sind prinzipiell folgende Varianten möglich:The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. Here, FIG. 1 shows a perspective view with partial sections of a bearing housing with the spindle, spindle nut, support and signal generating means for internal and external handle. Depending on the task to be carried out, the following variants are possible in principle:

  • 1. Greifer für Innen- und Außengriff:
    Für ein Greiferorgan (z. B. Greifbacke) sind je zwei Schalter, federnde Elemente und Schaltfahnen vorhanden.     1. Gripper for inside and outside handle:
    There are two switches, resilient elements and switching lugs for each gripper element (e.g. gripper jaw).
  • 2. Greifer für Innen- oder Außengriff:
    Für ein Greiforgan sind nur ein Schalter, Schaltfahne oder federndes Element vorhanden.    2. Gripper for inside or outside handle:
    There is only one switch, switch flag or resilient element for a gripping element.
  • 3. Greifer zum Greifen loser Gegenstände:
    Nur ein Greiforgan ist mit einer Signalerzeugungseinrichtung ausgestattet.    3. Gripper for gripping loose objects:
    Only one gripping member is equipped with a signal generating device.
  • 4. Greifer zum Greifen fixierter Gegenstände:
    Beide Greiforgane (z. B. Greifbacken) sind mit einer Signalerzeugungseinrichtung ausgestattet, wobei die Signale auch zur Korrektur der Greiferposition genutzt werden.    4. Gripper for gripping fixed objects:
    Both gripping members (e.g. gripping jaws) are equipped with a signal generating device, the signals also being used to correct the gripper position.

Gemäß Fig. 1 ist das Lagergehäuse 1 geteilt, um die Montage der Spindelmutter 2 mit einem Anschlag 5 zu gewährleisten. Der Anschlag 5 weist gerade parallele Seiten auf, die im Lagergehäuse 1 mit einer Aussparung 9 zur Sicherung der Spindelmutter 2 gegen Verdrehung geführt werden. Beidseitig vom Anschlag 5 befinden sich um die Spindel 3 herum Spiralfedern 4, die am Anschlag 5 und am Lagergehäuse 1 anliegen. Wichtig ist dabei, daß die Federkraft beider Federn gleich ist, damit sich der Anschlag 5 im Ruhezustand in der Mitte der Ausdehnung der Aussparung 9 in Achsrichtung befindet und somit das Lagergehäuse 1 in beiden Richtungen eine Bewegung zur Schalterauslösung ausführen kann. Eine genaue Justierung der Federkräfte kann mittels Distanzscheiben erfolgen. An dem Anschlag 5 ist an jeder Seite eine Kontaktfahne 7 angebracht, die die beiden am Lagergehäuse befestigten Schalter 6 auslösen. Das Lagergehäuse 1 ist Bestandteil des Supportes 8, an dem jeweils ein Greiforgan, z. B. eine Greiferzange, befestigt ist. Befindet sich nun ein Körper im Greifer und wird beim Schließen der Greifbacken durch einen Schrittmotor ein Druck auf die Greifbacken ausgeübt, so wird die Federkraft überwunden und das Lagergehäuse 1 verschiebt sich in Achsrichtung auf der Spindelmutter 2. Dadurch wird der in Bewegungsrichtung liegende Schalter 6 mittels der Kontaktfahne 7 ausgelöst. Beim Greifen loser Teile und der erfindungsgemäßen Anordnung an nur einer Greifbacke muß die Federkraft auf jeden Fall größer als die Reibkraft zum Verschieben der Teile sein. Sind beide Greiforgane - Greifbacken - mit entsprechenden Schaltorganen versehen, und ein Schalter 6 nur einer Greifbacke wird betätigt, so wird für den Fall des Greifens fixierter Teile ein Signal an die Robotersteuerung zum Verfahren des Greifers gegeben. Der Greifer wird dann so lange bewegt, bis der Schalter der zweiten Greifbacke ausgelöst wird. Danach wird der Greifer um den halben Weg zurückgefahren und anschließend erfolgt das weitere Schließen der Greifbacken, bis beide Schalter gleichzeitig betätigt werden und somit Berührung anzeigen. Durch weiteres Zufahren der Greifbacken über die vorher festgelegte Schrittzahl des Schrittmotors wird dann die notwendige Greifkraft aufgebracht.Referring to FIG. 1, the bearing housing 1 is divided in order to ensure the mounting of the spindle nut 2 with a stopper 5. The stop 5 has straight parallel sides, which are guided in the bearing housing 1 with a recess 9 for securing the spindle nut 2 against rotation. On both sides of the stop 5 there are spiral springs 4 around the spindle 3 , which bear against the stop 5 and the bearing housing 1 . It is important that the spring force of both springs is the same so that the stop 5 is at rest in the middle of the extent of the recess 9 in the axial direction and thus the bearing housing 1 can perform a movement to trigger the switch in both directions. The spring forces can be precisely adjusted using spacers. A contact lug 7 is attached to the stop 5 on each side, which triggers the two switches 6 fastened to the bearing housing. The bearing housing 1 is part of the support 8 , on each of which a gripping member, for. B. a gripper is attached. If there is now a body in the gripper and if a pressure is exerted on the gripper jaws by a stepping motor when the gripper jaws are closed, the spring force is overcome and the bearing housing 1 moves in the axial direction on the spindle nut 2 . As a result, the switch 6 lying in the direction of movement is triggered by means of the contact lug 7 . When gripping loose parts and the arrangement according to the invention on only one gripping jaw, the spring force must in any case be greater than the frictional force for moving the parts. If both gripping elements - gripping jaws - are provided with corresponding switching elements, and a switch 6 of only one gripping jaw is actuated, a signal is sent to the robot controller for moving the gripper in the event that fixed parts are gripped. The gripper is then moved until the switch of the second gripper jaw is triggered. Then the gripper is moved back halfway and then the gripper jaws are closed again until both switches are actuated at the same time and thus indicate contact. The necessary gripping force is then applied by the gripping jaws being closed further by the predetermined number of steps of the stepping motor.

Claims (1)

Parallelgreifer mit Spindelantrieb und Anwesenheitskontrolle durch mindestens einen Schalter, an den ein Schrittmotor angeschlossen ist, der bei Betätigung des jeweiligen Schalters eine gewählte Schrittzahl ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine sich in einem geteilten Lagergehäuse (1) befindliche Spindelmutter (2) mit einem Anschlag (5) versehen ist, an welchem den oder die zwei beidseitig des Anschlages (5) am Lagergehäuse (1) befestigten Schalter (6) betätigende elastische Kontaktfahnen (7) angebracht sind und der zur Sicherung der Spindelmutter (2) gegen Verdrehung zwei parallele gerade Seiten hat, die in einer Aussparung (9) des geteilten Lagergehäuses (1) geführt werden, wobei jedes Lagergehäuse des Spindelantriebes Bestandteil eines Supportes (8) ist, an dem ein Greiforgan befestigt ist, daß das geteilte Lagergehäuse (1) so ausgebildet und angeordnet ist, daß es in Achsrichtung ein Bewegungsspiel zur Schalterbetätigung ausführen kann, wobei dieses Bewegungsspiel durch die Ausdehnung der Aussparung (9) für den Anschlag in Achsrichtung begrenzt ist, daß sich ein bis zwei federnde Elemente (4) im geteilten Lagergehäuse (1) befinden, deren gleiche Federspannung der gewünschten Berührungskraft entspricht und größer als die zur Bewegung des Supportes (8) erforderliche Kraft ist, wobei das oder die federnde Elemente (4) zwischen der Spindelmutter (2) und dem geteilten Gehäuse (1) so eingespannt sind, daß durch den Anschlag (5) beim Greifen ein den jeweiligen Schalter (6) betätigender Schaltweg ausgeführt werden kann.Parallel gripper with spindle drive and presence control by at least one switch to which a stepper motor is connected, which executes a selected number of steps when the respective switch is actuated, characterized in that at least one spindle nut ( 2 ) located in a split bearing housing ( 1 ) with a stop ( 5 ) is provided, on which the one or two switches ( 6 ), which operate on both sides of the stop ( 5 ) on the bearing housing ( 1 ) and are attached, are provided with elastic contact tabs ( 7 ) and two parallel straight ones to secure the spindle nut ( 2 ) against rotation Has sides, which are guided in a recess ( 9 ) of the split bearing housing ( 1 ), each bearing housing of the spindle drive being part of a support ( 8 ) to which a gripping member is attached so that the split bearing housing ( 1 ) is designed and arranged is that it can perform a movement in the axial direction to operate the switch, wherein this movement is limited by the expansion of the recess ( 9 ) for the stop in the axial direction that there are one to two resilient elements ( 4 ) in the split bearing housing ( 1 ), the same spring tension corresponds to the desired contact force and greater than that for moving the Supportes ( 8 ) is the required force, the spring element (s) ( 4 ) being clamped between the spindle nut ( 2 ) and the divided housing ( 1 ) such that the respective switch ( 6 ) is gripped by the stop ( 5 ) when gripping. actuating switching path can be performed.
DE19893905656 1988-03-28 1989-02-24 Parallel gripper with spindle drive and presence monitoring Withdrawn DE3905656A1 (en)

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