DE3921055C2 - Greifwerkzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Greifwerkzeug zur Verwendung an Robotermaschinen zum exakten und gesteuerten Greifen, Transportieren und/oder Positionieren von Maschinenteilen

Die Erfindung betrifft Greifwerkzeuge, wie sie in der US-PS 45 93 948 offenbart und in der US-PS 47 41 568 beschrieben sind. Dort wurden die Greifer gleitbar auf einer geeigneten Schiene zur Bewegung zwischen einer Betriebs- und einer Nichtbetriebsposition befestigt. Derartige gleitbar befestigte Greifer unterliegen Gleitreibung, welche in einer vergleichsweise kurzen Zeit einen beträchtlichen Verschleiß der relativ beweglichen Teile bewirkt, welcher nach und nach ein übermäßiges Spiel zwischen den komplementären Teilen produziert. Wenn sich das Spiel vergrößert, wird die Exaktheit des Greifwerkzeuges ungünstig beeinflußt. Weiterhin läßt die Greifkraft des Greifwerkzeuges bei Abnutzung der Teile infolge der Gleitreibung, welcher die Teile unterliegen, nach.

Aus dem Dokument US 4,707,013 ist ein Greifer mit getrennten parallelen Schienen bekannt, bei dem in einer speziellen Ausführungsform die sich bewegenden Schienenelemente mittels bezüglich des Gehäuses fixierten Nadellagern gelagert sind, wobei die Lagerflächen winklig zueinander ausgebildet sind. Hierbei ist es als deutlich nachteilig anzusehen, daß sich die am Führungsgehäuse fixierte Lager über die gesamte Länge des Gehäuses erstrecken müssen, was diese nicht nur aufwendiger sondern auch anfälliger für Verschmutzung und damit für einen erhöhten Verschleiß macht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Robotergreifer bereitzustellen, der parallel bewegliche Greiferfinger aufweist, die auf einer Roboterhand derart befestigt sind, daß die Reibung zwischen den relativ beweglichen Teilen auf ein Minimum reduziert wird. Ferner soll bei einem Greiferaufbau die Reibung minimiert werden, so daß auch die Abnutzung zwischen den komplementär beweglichen Teilen minimiert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Greiferaufbau bereitgestellt, der in der Lage ist, seine Betriebsexaktheit und Greifkraft über eine angemessene Zeitdauer beizubehalten. Insbesondere weist der Greiferaufbau für eine Roboterhand eine erweiterte Betriebsdauer im Vergleich mit herkömmlichen Greifern gleicher Größe und Kraft auf.

Es wird ein Robotergreiferaufbau vorgeschlagen, welcher ein Gehäuse umfaßt, das einen fluidgesteuerten Kolben zum Betätigen eines mit der Kolbenstange verbundenen Doppelkantenzahnstangenelementes enthält. Im Zahneingriff sind an den entgegengesetzten Zahnstangenenden ein Paar von Stirnrädern angeordnet, um relativ zueinander gegenläufig zu drehen, wenn das Doppelkantenzahnstangenelement aufgrund der Betätigung durch den Kolben hin- und herbewegt wird. Jedes der Stirnräder ist im Zahneingriff mit einem Zahnstangenschlitten angeordnet, um die Bewegung der entsprechenden Zahnstangenschlitten zueinander und voneinanderweg zu bewirken, wenn die Stirnräder in der einen oder der anderen Richtung gedreht werden. Mit den jeweiligen Zahnstangenschlitten ist jeweils ein Greiffinger zur parallelen Bewegung befestigt, tun dazwischen ein Werkstück zu greifen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die jeweiligen Zahnstangenschlitten auf Rollenlagern beweglich angeordnet, die zwischen den Zahnstangenschlitten und der dazugehörigen am Gehäuse gelagerten Führungseinrichtung angeordnet sind. Dies wird erreicht, indem die Führungseinrichtung aus einem Paar gegenüberliegender Schienen gebildet wird, wobei die benachbarten Kanten der Schienen und der dazwischen angeordneten Zahnstangenschlitten komplementäre Oberflächen aufweisen, um dazwischen einen Rollenlagerkäfig mit Lagerrollen aufzunehmen, so daß der Zahnstangenschlitten in rollender Verbindung mit den gegenüberliegenden Führungsschienen angeordnet ist.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Rollenlageraufbaus, der zwischen den Führungsschienen und den Zahnstangenschlitten angeordnet ist, um eine Rollreibung zwischen den Zahnstangenschlitten und den dazugehörigen Führungsschienen zu bewirken. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in einem vergleichsweise einfachen Aufbau, welcher sehr positiv im Betrieb ist und einfach in der Montage.

Nach der Erfindung wird ein Greifwerkzeug bereitgestellt, das einem Minimum von Reibung unterliegt, um den Verlust jeglicher Greifkraft infolge von Abnutzung zu minimieren.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Explosionsansicht von Konstruktionsdetails des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, und

Fig. 4 eine Ansicht des in Fig. 1 Ausführungsbeispiels von unten.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein erfindungsgemäßes Greifwerkzeug 10 gezeigt. Das Greifwerkzeug umfaßt ein Gehäuse 10A, welches einen oberen Gehäusebereich 10B und einen mit diesem verbundenen unteren Gehäusebereich 10C aufweist. Geeignete Schrauben oder Bolzen 27, 28 sichern den oberen Gehäusebereich an dem unteren Gehäusebereich. In dem oberen Gehäusebereich ist eine Kammer ausgebildet, welche einen Zylinder 11 darstellt, in welchem ein Kolben 12 zur Hin- und Herbewegung eingesetzt ist. Vorrichtungen zur Einleitung eines Fluiddruckes in den Zylinder 11 sind angeordnet, um die Verschiebung des Kolbens 12 zum Betrieb der Vorrichtung zu bewirken. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird Fluiddruck an einem Punkt oberhalb A und unterhalb B des Kolbens eingeleitet, je nachdem in welche Richtung der Kolben 12 verschoben werden soll. Durch alternierenden Fluß des Fluiddruckes zu dem Zylinder 11 wird der Kolben 12 innerhalb des Zylinders 11 hin- und herverschoben.

Mit dem Kolben ist eine Kolbenstange 13 verbunden, an deren freiem Ende eine Doppelkantenzahnstange 14 befestigt ist. Wie gezeigt, weisen die entgegengesetzten Kanten 14A und 11B eine Reihe beabstandeter Zähne auf, welche so angeordnet sind, daß sie in Eingriff mit entsprechenden Stirnrädern 15A und 15B stehen, welche auf beiden Seiten der Zweikantenzahnstange 14 in dem unteren Gehäusebereich 10C angeordnet sind.

Der Boden des unteren Gehäusebereichs ist mit einer länglichen Öffnung 29 versehen.

Mit der Bodenkante des unteren Gehäusebereichs ist eine Führungsvorrichtung 16 verbunden, welche ein Paar gegenüberliegend angeordneter Schienenelemente 16A, 16B umfaßt. Wie am besten in Fig. 2 und 3 zu sehen, ist jedes der Schienenelemente 16A, 16B in Form eines länglichen Elementes, das in geeigneter Weise an der unteren Kante des unteren Gehäusebereiches 10C befestigt ist, ausgebildet , wobei die inneren Kanten der Schienenelemente voneinander beabstandet zur Bildung eines Führungsweges zur Aufnahme eines Paares von Zahnstangenschlitten 17 und 18 angeordnet sind. Wie gezeigt, weist jeder Zahnstangenschlitten 17 und 18 entlang seiner Oberkante einen Zahnstangenbereich 17A und 18A auf, welcher in Zahneingriff mit den entsprechenden Stirnrädern 15A und 15B angeordnet ist. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, weisen die jeweiligen inneren voneinander beabstandeten Kanten der jeweiligen Schienenelemente winkelig ausgebildete Oberflächen 31 und 32 auf. In vorteilhafter Weise sind die winkelig ausgebildeten Oberflächen 31 und 32 in einem 90°-Winkel relativ zueinander ausgebildet. Andere Winkel, z. B. 30°, sind selbstverständlich möglich.

Die gegenüberliegenden Seitenflächen 33 und 34 der entsprechenden Zahnstangenschlitten 17 und 18 sind jeweils mit einer winkelig ausgebildeten Oberfläche 35 und 36 versehen, die komplementär zu den winkeligen Oberflächen der gegenüberliegenden Kanten 31, 32 der entsprechenden Schienenelemente 16A und 16B sind.

Gemäß Fig. 3 ist ein Rollenlagerelement 20 zwischen den komplementären Oberflächen der Zahnstangenschlitten und den dazugehörigen Schienenelementen angeordnet, so daß die entsprechenden Zahnstangenschlitten 17, 18 rollend auf und zwischen den entsprechenden Schienenelementen 16A, 16B gelagert sind. Die Rollenlagervorrichtung umfaßt einen Lagerkäfig 21 mit winkelig angeordneten Seitenbereichen 20A und 20B, welche jeder eine oder mehrere länglich voneinander beabstandete Öffnungen zur Aufnahme der Lagerrollen 22 aufweisen. Die Anordnung ist derart, daß der Lagerkäfig 21 mit den Lagerrollen 22 auf jeder Seite des entsprechenden Zahnstangenschlittens zwischen dem Schlitten und dem benachbarten Schienenelement angeordnet ist, so daß jeder Schlitten rollend auf den Schienenelementen gelagert ist. Gemäß Fig. 3 weisen die gegenüberliegenden Enden der Schlitten 17 und 18 Endkappen 37 auf, um das Rollenlagerelement 20 dazwischen zu halten.

Mit jedem der beiden Schlitten 17 und 18 sind die entsprechenden Greiferfinger 38 und 39 verbunden. Die Finger dienen zum Greifen, Transport und Positionieren eines Werkstückes während des Betriebs der Vorrichtung 10.

Im Betrieb wird der Kolben 12 innerhalb des Zylinders durch die Einleitung eines Fluiddrucks, beispielsweise Luft- oder Flüssigkeitsdrucks in den Zylinder 11 verschoben. Wird der Kolben 12 nach unten gefahren, wird auch die Zweikantenzahnstange gesenkt, was bewirkt, daß die Stirnräder 15A und 15B entgegengesetzt gedreht werden, so daß die Zahnstangenschlitten und die von ihnen getragenen Finger zu einer Bewegung voneinanderweg angetrieben werden. Wird der Kolben 12 nach oben gefahren, bewegen sich die Zahnstangenschlitten aufeinanderzu, was ein Schließen der Finger (38, 39) oder Greifen eines Werkstückes bewirkt.

Die Schlitten 17 und 18 sind rollend auf den Schienenelementen 16A und 16B gelagert. Somit ist der Verschleiß zwischen den Schlitten und den Schienenelementen minimiert, wodurch der Betrag eines sich ansonsten entwickelnden Spiels reduziert wird. Indem das Spiel infolge von Abnutzung reduziert wird, wird die Exaktheit und Verwendungsdauer des Greifwerkzeugs erheblich verlänger. Weiterhin wird die Greifkraft der entsprechenden Finger auf ihrem optimalen Niveau über die Lebensdauer der Vorrichtung 19 beibehalten. Dadurch, daß Greifkräfte des Greifwerkzeugs beibehalten werden, kann der Greifer eine höhere Nutzlast aufnehmen, beispielsweise schwerere oder größere Teile als herkömmliche gleitbar befestigte Greifer gleicher Größe und Kraft. Durch das Wegfallen der Gleitreibung zwischen den beweglichen Teilen kann die Erhöhung der Nutzungsdauer der Greifer mit der 20- bis 50- fachen Zeit gegenüber vergleichbaren Greifwerkzeugen, die Gleitreibung unterliegen, angenommen werden. Mit der beschriebenen Konstruktion wird die Beibehaltung der optimalen Effektivität und Exaktheit der Vorrichtung über die erweiterte Lebensdauer gewährleistet.

Claims (2)

1. Greifvorrichtung, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Zylinderkammer, einem Kolben, der in der Zylinderkammer angeordnet ist, einer Zweikantenzahnstange, die mit dem Kolben verbunden ist, mit Stirnrädern, die mit den gegenüberliegenden Kanten der Zahnstange im Eingriff stehen, wobei die Stirnräder gleichförmig angetrieben werden, und mit gegenüberliegenden Schienenelementen, die mit dem Gehäuse verbunden sind, und dazwischen eine Führungsbahn bilden, und mit einem Paar in Reihe sich gegeneinander bewegender Zahnstangenschlitten, die in der Führungsbahn angeordnet sind, wobei jeder der Zahnstangenschlitten im Eingriff mit dem entsprechenden Stirnrad steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienenelemente (16A, 16B) und die Zahnstangenschlitten (17, 18) mit winklig zueinander ausgebildeten komplementären Lagerflächen (31, 32, 35, 36) versehen sind;

• - daß zwischen diesen Lagerflächen (31, 32, 35, 36) aus einem länglichen Käfig mit winklig angeordneten Seitenbereichen (20A, 20B) und darin aufgenommenen Lagerrollen (22) gebildete Lagerelemente (20) angeordnet sind;
• - daß die Lagerelement (20) zwischen auf den Zahnstangenschlitten (17, 18) vorgesehenen Endkappen (37) angeordnet sind; und
• - daß sich die Lagerelemente (20) gleichförmig mit den Zahnstangenschlitten (17, 18) bewegen.

2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem Zahnstangenschlitten (17, 18) jeweils ein Greiffinger (38, 39) derart verbunden ist, daß diese bei Betätigung des Kolbens (12) aufeinander zu und voneinander weg beweglich sind, wobei die Greif­ finger (38, 39) koaxial ausgerichtet sind.