DE3911286C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entnahme von Gußteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DD-PS 2 46 723 ist eine Greifeinrichtung für Manipulatoren bekannt, bei der eine von einem Antrieb schwenkbare Lagerwelle in einem Gehäuse um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist. Bei der bekannten Bauart sollen zwar keine Gußteile entnommen werden, sondern sollen plattenförmige Bauteile mit Hilfe von Greifelementen in der Form von Saugnäpfen für die Montage von Möbeln jeweils in waagrechter bzw. senkrechter Lage positioniert werden.

Eine Schwenkeinrichtung der eingangs genannten Art kann beispielsweise aber auch bei einem Roboter mit einem mehrgelenkigen Knickarm das Verbindungsglied zu einer Greifzange sein, die in einer Ebene senkrecht zur Knickarmebene verdreh- bzw. schwenkbar sein soll.

In einem solchen Fall kann es vorkommen, daß die Greifzange in ihrer Schwenkebene relativ hohen Drehmomenten ausgesetzt ist, die die Schwenkeinrichtung sicher aufnehmen können muß. Eine solche Verdrehsteifigkeit bzw. Sicherheit läßt sich bisher lediglich mit entweder äußerst kräftigen und damit groß und schwer bauenden Antrieben oder mit komplizierten indexierten Antriebssystemen realisieren. Dabei haben insbesondere kräftige und damit in der Regel hohes Gewicht aufweisende Antriebe den Nachteil, daß sie die Dynamik des Roboters insgesamt in unerwünscht starkem Maße einschränken.

Auch indexierte Antriebssysteme erhöhen die zu bewegenden Massen und erfordern darüber hinaus einen erheblichen kostspieligen Überwachungsaufwand. Denn die einzelnen Überwachungsglieder sind jeweils in Programmketten zu schalten, was wiederum Steuerungs- und Wartungsaufwand bedeutet. Wegen ihres komplizierten Aufbaus sind indexierte Antriebssysteme in der Regel auch leicht störanfällig. Das gilt insbesondere in Fällen, in denen die Endlage einer Schwenkeinrichtung arretierbar sein müssen.

Hier eine konstruktiv einfache, klein bauende und in einer Schwenkendlage eine sichere Arretierung gewährleistende Schwenkeinrichtung zu schaffen, ist Aufgabe der Erfindung.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 aufgebaute Schwenkeinrichtung.

Bei dieser Lösung ist auf mechanische Weise allein durch die einer Schwenklage zugeordnete Stellung des Antriebshebel eine selbsthemmende Arretierung in beiden Drehrichtungen auf einfachste Weise möglich. Von dieser vorbestimmten Schwenkendstellung ausgehend ist ein Verschwenken über mindestens 90° beliebig wählbar, wobei allerdings nicht gleichfalls auch alle anderen Schwenkstellungen in gleicher Weise selbsthemmend verriegelbar sind. Eine übliche nicht selbsthemmende Arretierung ist selbstverständlich in all diesen anderen Schwenklagen möglich.

Aus der GB 20 24 779 A ist zwar eine Greifeinrichtung bekannt, bei der an einem Gehäuse zwei gegeneinander bewegbare Schwenkhebel jeweils an Achsen gelagert sind, die durch einen Kniehe­ belmechanismus bewegt werden. Diesen Kniehebelmechanismus sollen die Schwenkhebel zum einen mit einer verhältnismäßig großen Kraft gegeneinander gedrückt werden, zum anderen aber auch in einer gesicherten Endposition gehalten werden können, wenn das fluide Druckmittel zur Steuerung des in dem Gehäuse hin und her bewegbaren Kolbens nicht wirkt. Zu diesem Zweck ist dem Kolben eine Druckfeder zugeordnet, die an einem der beiden Anschläge für den Kolben anliegt und diesen bei Druckausfall in eine Endposition drückt, in der der Kolben an einem Anschlag anliegt und die beiden mit den Schwenkhebeln verbundenen Kniehebelteilstücke in eine Übertotpunktlage geführt werden. Der Kniehebelmechanismus ist daher arretiert und kann aus seiner Übertotpunktlage nicht ohne weiteres zurückbewegt werden. Im Gegensatz dazu wird bei der Erfindung keine Übertotpunktlage zur Sicherung einer Endposition verwendet.

Es ist in Weiterbildung der Erfindung nach dem Anspruch 2 vorteilhaft, wenn die Führungsbahn für das erste Ende des als Antriebskurbel vorgesehenen Hebels auf einer geraden Führungsbahn geführt wird.

Die geradlinige Führung des betreffenden Hebelendes wird dabei nach den Merkmalen des Patentanspruches 3 recht vorteilhaft durch die Anlenkung jenes Hebelendes an einem kreuzkopfartig geführten Führungsteil erreicht. Das Führungsteil kann verbunden sein mit dem Kolben eines hydraulisch oder pneumatisch antreibbaren Stellzylinders. Für die Kreuzkopfführung reicht es aus, daß das Führungsteil beispielsweise einseitig in einer Schwalbenschwanzführung oder in einer ähnlichen Führung gleiten kann.

Einer der Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, daß wenigstens in einer Schwenkendlage auf einfachste Weise zwangsläufig eine selbsthemmende absolut sicher wirkende Arretierung ohne besonderen Energieaufwand und bei gleichzeitig kleiner Bauweise erzielbar ist. Ein Momentenverhältnis zwischen Schwenkantrieb und Momentaufnahme von 1 : 20 bis 1 : 100 ist auf diese Weise mühelos erreichbar. In der Arretierstellung wird das beispielsweise an der Greifzange angreifende, durch die Entnahmekräfte des Gußteiles bewirkte Drehmoment mechanisch durch den senkrecht auf seiner Führungsbahn stehenden Antriebs­ hebel aufgenommen. Der Antrieb selbst, z. B. der Antriebszylin­ der, braucht in dieser Lage keine Gegenkraft aufzubringen.

Ein nachfolgend näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines Knickarm-Industrie­ roboters zur Entnahme von Gußteilen,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II durch die Schwenkein­ richtung des Roboters nach Fig. 1 bzw. Fig. 3 mit der sich daran anschließenden Greifzange in Ansicht,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Schwenkeinrichtung nach Linie III-III in Fig. 2 in der Entnahmestellung der Greifzange und

Fig. 4 den gleichen Schnitt wie Fig. 3, jedoch mit einer um 90° verschwenkten Greifzange in der Ablagestellung.

Der Industrieroboter nach Fig. 1 ist insbesondere für die Teil­ entsorgung von Druckgieß- und Spritzgießmaschinen bestimmt. Da­ bei werden die aus der Gießmaschine zu entnehmenden Gußstücke (3) mit der das freie Ende des Roboter-Knickarmhebelsystems bildenden Greifzange (1) ergriffen und in Richtung der A2-Achse aus der Maschinenform gezogen. Die A2-Achse verläuft parallel zu der Form-Öffnungsachse der - nicht gezeigten - Druckgußma­ schine.

In einer Schwenkeinrichtung (2) ist die Greifzange (1) um eine Achse A1 um 90° schwenkbar. Wie Fig. 3 zeigt, kann beim Entfor­ men des Gußstückes (3) ein Moment in bezug zu der Schwenkachse (14) der Greifzange (1) auftreten, das durch die Differenz der auftretenden Resultierenden (F1) aus der Auswerferkraft der Druckgußmaschine und der axialen Abzugskraft des in Richtung der Achse (A2) (Fig. 1) bewegten Industrieroboters (15) einer­ seits und der Teilehaftungskraft (F2) andererseits und dem He­ belarm zwischen dem Angriffspunkt (11) dieser Kräfte und der Schwenkachse (14) hervorgerufen wird.

In dem Gehäuse (4) der Schwenkeinrichtung (2) ist die mit einer Lagerwelle versehene Greifzange (1) in Lagern (5) um die Schwenk­ achse (14) drehbar gelagert. Der Abschnitt (6) der Lagerwelle der Greifzange (1) ist der Anlenkbereich für den Verschwenkan­ trieb. Dieser Verschwenkantrieb setzt sich zusammen aus einem Pneumatikzylinder (7) und aus einer angetriebenen Kolbenstange (8), an deren freiem Ende ein Führungsteil (9) einen Hebel (10) gelenkig lagert. Das Führungsteil (9) ist in der Art eines Kreuzkopfes ausgebildet und wird an einer Führungsbahn (13) ge­ führt. Der Hebel (10) ist an seinem vom Führungsteil (9) abge­ wandten Ende über einen Bolzen (11) an dem Greifzangen-Wellen­ abschnitt (6) angelenkt, der parallel zu der Schwenkachse (14) der Lagerwelle verläuft. Der Bolzen (11) überspannt dabei einen radial etwa in den Abschnitt (6) der Lagerwelle eingreifenden Schlitz (12). Das Führungsteil (9) gleitet auf einer Führungs­ bahn (13), wobei der Eingriff des Führungsteiles (9) in die Führungsbahn (13) schwalbenschwanzartig ist.

Bei der Stellung der Greifzange (1) in Fig. 3 befindet sich der Schwenkantrieb in einer selbsthemmend arretierten Endlage. Von dem aus der Gießmaschine herauszuziehenden Gußwerkstück (3) auf die Schwenkeinrichtung (2) ausgeübte Momente, die von den Ent­ formkräften herrühren können, werden in dieser Endstellung von dem sich senkrecht auf der Führungsbahn (13) abstützenden Hebel (10) aufgenommen, ohne daß hierfür eine Gegenkraft vom Pneuma­ tikzylinder (7) aufzubringen ist.

Wenn das Gußwerkstück (3) aus der Gießmaschine entnommen ist, wird es zur Ablage mit Hilfe der Schwenkeinrichtung um 90° ver­ dreht. Die Ablageposition zeigt die Fig. 4. Sie wird durch Ver­ schiebung der Kolbenstange (8) nach oben erreicht.

Die selbsthemmend verriegelte Greifposition der Greifzange (1) nach Fig. 3 sowie deren Ablageposition nach Fig. 4 werden je­ weils durch Endschalter eingestellt und überwacht.

Beim Entnehmen des Gußwerkstückes (3) aus der Gießmaschine kön­ nen die ein Moment auf die Schwenkeinrichtung ausübenden Kräfte F1 und F2, wie sie in Fig. 3 eingetragen sind, aufgenommen wer­ den. Bei dem Roboter mit der erfindungsgemäßen Schwenkeinrich­ tung sind die Kräfte F1 und F2 auf die Gießmaschinenachse M re­ duziert und üben lediglich das in der verriegelten Antriebs­ stellung von dem Hebel (10) leicht aufzunehmende Drehmoment um die durch Achse A1 verlaufende Schwenkachse (14) aus.

Möglich ist es auch, zwei der gezeigten Schwenkeinrichtungen spiegelbildlich zu einer durch die Schwenkachse (16) - Fig. 1 - und senkrecht zu der Führungsebene (17) für den Schlitten (18) verlaufenden Ebene an den Industrieroboter (15) anzuordnen. Da­ mit kann man den flexiblen Anforderungen im Gießbetrieb gerecht werden.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Entnahme von Gußteilen, bei der eine von einem Antrieb schwenkbare Lagerwelle einer Greifeinrichtung in einem Gehäuse um eine Rotationsachse (A1) um mindestens 90° drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb aus einem Antriebskolben und einem mit einem ersten Ende an diesem und mit dem anderen Ende an der Lagerwelle außerhalb deren Rotationsachse angelenkten Hebel (10) besteht, dessen mit dem Antriebskolben verbundenes Ende auf einer parallel zu der Bewegungsbahn des Antriebskolbens verlaufenden Führungsbahn (13) verschiebbar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Hebel (10) in einer Endposition eine Stellung erreicht, bei der er senkrecht auf der Führungsbahn (13) steht und zu einem Kreis, den seine Anlenkachse (B) bei der Verdrehung der Lagerwelle (6) beschreibt, tangential verläuft und in dieser Endposition mit seinem ersten Ende an einem Anschlag anliegt, der Teil der Führungsbahn (13) ist.

2. Schwenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (13) für das erste Ende des Hebels (10) gerade ausgebildet ist.

3. Schwenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende des Hebels (10) an einem kreuzkopfartig ausgebildeten Führungsteil angelenkt ist, das mit einer an einer Führungsbahn (13) geführten Kolbenstange (8) eines Stellzylinders (Pneumatikzylinders 7) verbunden ist.

4. Schwenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (9) schwalbenschwanzartig an der Führungsbahn (13) geführt ist.