DE3931808A1 - Greifer zur handhabung mehrlagiger duenner koerper - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Greiftechnik für mehrlagige, dünne Körper, insbesondere von biegeschlaffen Schnittformen in der Bekleidungsindustrie.

Sie ist u. a. aber ebenso auch in der folienverarbeitenden Industrie einsetzbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bisher werden entsprechende Handhabungsaufgaben, z. B. Abräumen der Zuschneidetische in der Bekleidungsindustrie, im wesent­ lichen manuell durchgeführt. Bekannt wurde in der DE-OS 33 31 093 ein Greifer für Industrieroboter zum Handhaben von biegeschlaffen Materialien, z. B. Textilien, bei dem auf einer Trägerplatte ein Aufnahmeträger lösbar befestigt ist. In den Aufnahmeträger sind gegeneinander versetzte Auf­ nehmer wie lanzenförmige Nadeln oder Federn eingesetzt. Hier­ bei wird eine große Aufnahmefläche benötigt, die an die zu handhabenden unterschiedlichen Stoffflächen nicht anpaßbar sind. Weiterhin wird der Stoff auch nicht festgeklemmt - er hängt nur an den Aufnehmern -, so daß viele Lagen auch nicht sicher transportiert werden können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist das Greifen von mehrlagigen, dünnen Körpern mittels Industrierobotern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Greifer für einen Industrieroboter zu schaffen, mit welchem mehrlagige dünne Körper, insbesondere Stoffbahnen, die nach einem Zu­ schnitt auf einer bürstenartigen Unterlage liegen, gegriffen werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an einer am Handgelenk eines Industrieroboters angebrachten ersten Platte senkrecht mindestens drei gleich lange Führungs­ bolzen befestigt sind, an deren Ende eine zweite Platte be­ festigt ist. Zwischen beiden Platten befindet sich eine durch die Führungsbolzen verkantungsfrei und parallel ge­ führte, beweglich angeordnete dritte Platte, die in der Ruhestellung durch zwischen der zweiten und dritten Platte an den Führungsbolzen angeordnete vorgespannte Druckfedern gegen an den Führungsbolzen befindliche Anschläge gedrückt wird. Diese Anschläge weisen solchen Abstand von der ersten Platte auf, daß eine ausreichende Einbauhöhe für einen an der dritten Platte auf der der ersten Platte zugewandten Seite befestigten Motor mit einer Schnecke und zwei Schnec­ kenrädern vorhanden ist. An jedem Schneckenrad ist ein runder Stab angebracht, der durch die dritte Platte drehbar und über eine Gleitführung in der zweiten Platte drehbar und in Achsrichtung verschiebbar geführt ist. An der ersten Platte ist ein bis zur dritten Platte reichender Hubzylinder befestigt, der seitlich der Schneckenräder in Höhe der Schnecke angeordnet ist, wobei die dritte Platte mit dem Kolben des Hubzylinders fest verbunden ist. An jedem Stab ist rechtwinklig ein Tragelement angesetzt. In der Außen­ fläche der zweiten Platte befinden sich kreissektorförmige Aussparungen, die sich zentrisch zu den Mittelpunkten der drehbaren Stäbe befinden. Dabei ist die Höhe der Aussparung so groß, daß das jeweils rechtwinklig am Stab angesetzte Tragelement in der Ruhestellung nicht aus der zweiten Platte hervorsteht. Der Radius der Aussprungen ist so groß, daß das jeweilige Tragelement in der Aussparung drehbar ist.

Vorteilhafterweise ist das am Stab rechtwinklig angesetzte Tragelement nach unten konisch ausgebildet. Am Konusende befinden sich über die Länge des Tragelementes verteilt Düsen, die über einen durch den Stab verlaufenden Kanal mit Druckluft gespeist werden.

In der zweiten Platte ist in vorteilhafter Auskleidung ent­ lang der gedachten geraden Verbindungslinie der Mittelpunkte der Schneckenräder außerhalb des Schwenkbereiches jedes Tragelementes jeweils eine Luftdüsenzeile zur Feinjustierung der Greifposition angeordnet, die nach dem Düsen-Prallplatten- Prinzip arbeitet. Weiterhin können am Schneckenradgetriebe Schaltelemente zur Festlegung gewünschter Sollpositionen der Greifelemente angebracht werden.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels zum Abräumen von Schnittformen vom Zuschneidetisch näher er­ läutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Greifers,

Fig. 2 eine Draufsicht des Greifers,

Fig. 3 eine Luftdüsenzeile.

Für den Zuschnitt werden mehrere Stofflagen n < 20 mittels eines Luftunterdruckes verschiebungsfest auf eine bürsten­ artige Unterlage gepreßt. Der Schnitt wird mit einem Messer, das sich stoßend vertikal bewegt, horizontal nach einem Schnittbild durch ein Zuschnittsprogramm gesteuert. Nachdem der Zuschnitt beendet ist, sind die Folien, die die porösen Stofflagen gegenüber ihrer Umgebung abdichten und mittels Unterdruck an die Unterlage pressen, abzunehmen. Gemäß der bisherigen Technologie werden die Schnittformen gekenn­ zeichnet. Die aufwendige manuelle Handhabung kann entfallen, wenn sämtliche Schnittformen in für sie entsprechend codierte Container abgelegt und transportiert werden. Das automati­ sierte Abräumen des Zuschnittisches von in der Ebene biege­ schlaffen Schnittformen kann mit einem oder mehreren Ro­ botern ausgeführt werden. Der Greifer für die Handhabung von Stofflagen ist eine kompakte Einheit; jedoch gliedert er sich in mehreren Ebenen, an denen die funktionellen Ele­ mente zur Steuerung von zwei Greiffingern befestigt sind. Die erste Platte 1 ist einerseits über Flansch bzw. Wechsel­ mechanismus mit dem Handgelenk des Roboters und andererseits mit vier Führungsbolzen 5 mit Druckfedern 6 mit der unteren zweiten Platte 2 - die Daumenfläche - fest verbunden. Die bewegliche mittlere dritte Platte 3 wird durch die vier vorgespannten Druckfedern 6 an den Führungsbolzen 5 in ihre Normallage gedrückt. Die dritte Platte 3, an der die funktionellen Elemente - Greiffinger, bestehend aus Rund­ stab 9 und rechtwinklig angesetzten Tragelementen 10 - wird in Richtung der vier Führungsbolzen 5 durch einen Hubzylinder 4 verkantungsfrei entgegen der Wirkung der Druckfedern 6 bewegt. Mit dem Antrieb des Hubzylinders 4, befestigt an der ersten Platte 1, wird die dritte Platte 3, um ca. 30 mm bewegt, so daß aufgrund der konstruktiven Aus­ führung die zwei in Richtung der Schnittspur ausgerichteten Tragelemente 10 der Greiffinger durch die vertikale Schnitt­ ebene bis in die Bürstenlage hineingeführt werden. Die zwei L-förmigen Greiffinger sind an der dritten Platte 3 über Buchsen in axialer Richtung schiebungsfrei, jedoch um ihre Achsen drehbar gelagert - Festlager -, in der zweiten Platte 2 werden sie in Gleitbuchsen geführt. Von einem Gleichstrom­ motor 7 über ein Schneckenradgetriebe 8.1; 8.2, das durch ein Gehäuse gekapselt und an der dritten Platte 3 befestigt ist, werden die Tragelemente 10 der Greiffinger in der ho­ rizontalen Ebene synchron kreisförmig bewegt, um sie ent­ sprechend der Schnittspur auszurichten. Diese synchrone Be­ wegung der Greiffinger wird dadurch erreicht, daß an der Schnecke 8.1 symmetrisch zwei Schneckenräder 8.2 im Ein­ griff sind. Den Abstand kann man mit zwei exzentrischen Lagerbuchsen 16, in denen der Greiffinger gelagert und geführt wird, so justieren, daß der Eingriff zwischen Schneckenräder 8.2 und Schnecke 8.1 spielfrei ist. Nach der Justage werden die exzentrischen Buchsen 16 mit der Platte 3 fixiert. Schneckenrad 8.2 und Stab 9 des Greif­ fingers werden mit einem speziellen Flansch 15 lösbar ver­ bunden, an dem die Schaltnocken für Endschalter 14 oder entsprechend für andere Schaltelemente der Sollpositionen des Greiffingers leicht zu befestigen sind. Diese Anordnung von Endschaltern genügt für Schnittformen, die bei kleinen eine, und bei großen diagonal angeordnet, zwei gerade Schnittkanten von einer Länge 1 < 80 mm haben. Besteht die Forderung, daß der Greifer auch für Schnittformen, die keine gerade Schnittkante aufweisen, für die Handhabung einsetzbar ist, so ist für die Lagepositionierung der Trag­ elemente 10 der Greiffinger ein entsprechendes Maßsystem ein­ zusetzen. Im allgemeinen erfüllt ein rotatorischer inkrementaler Geber diese Forderung. Beim Greifvorgang für solche Schnitt­ formen wird die Symmetrieachse der Greifer über einen Schei­ telpunkt der Schnittkante so ausgerichtet, daß die Tragele­ mente 10 der Greiffinger mit einem Antrieb entsprechend dem Verlauf der Schnittkante (-spur) synchron positioniert werden können. Der dafür notwendige technische und steuerungsmäßige Aufwand für solche exotischen Schnittformen ist relativ hoch. Mit z. B. zwei Endschaltern 14 wird die Bewegung und Drehrichtung des Gleichstrommotors 7 ebenfalls gesteuert und die Positon des Tragelementes 10 des Greiffingers erkannt. Im Festlager der Greiffinger - dritte Platte 3 - und in den Greiffingern sind Kanäle 11 sowie im Konusende der konisch nach unten aus­ gebildeten Tragelemente 10 Düsen 12 für die Druckluft so angeordnet, daß sie ein einfaches Schließ-/Öffnungsventil er­ geben. Durch dieses Ventil kann eine Druckluft von p = 0,210 exp 5 Pascal nur dann strömen, wenn das Tragelement 10 des Greif­ fingers in Richtung der Schnittspur ausgerichtet ist. Mit dieser Luftdusche wird der enge Schnittspalt in der Stoff­ lage aufgeweitet, um den Widerstand beim Durchführen der Greiffinger zu minimieren.

Mit zwei Luftdüsenzeilen 13, die nach dem Düsen-Prallplatten- System und in der zweiten Platte 2 außerhalb des Schwenkbe­ reiches der Tragelemente 10 auf der verlängerten Verbindungs­ linie der Schneckenradachsen installiert sind, kann die Schnittspur der Schnittform, unterstützt durch Absuchbewe­ gungen des Roboters, erkannt werden. Da die Luftdüsenzeilen 13 nur bei einem Abstand zur Stofflage von s = 3-5 mm funktio­ nieren, ist das Tragelement 10 des Greiffingers hinein in die zweite Plattenebene in eine kreisförmige Aussparung 17, inner­ halb derer das Tragelement 10 drehbar ist, zu versenken. Gemäß den Daten erfolgt, wenn erforderlich, eine Positionskorrektur des Greifers und der Greifprozeß kann mit dem Drehen des Greiffingers beginnen.

Diese Tragelemente 10 werden längs zur Schnittrichtung, der Schnittform, wenn eine gerade Schnittspur von 1 < 80 mm ge­ geben ist, positioniert und mittels pneumatischen Antriebs des Hubzylinders 4 durch die vertikale Schnittebene bis in die bürstenartige Auflage des Zuschnittisches hineingeführt und anschließend werden die Greiffinger und damit auch das Tragelement 10 synchron senkrecht zur Schnittrichtung um 90 Grad gedreht. Danach kann das Tragelement 10 des Greif­ fingers an die Stofflagen unterhalb der zu handhabenden Schnitt­ form geführt und der erforderliche Anpreßdruck an die zweite Platte 2, die Daumenfläche, der Greifer erzeugt werden. Nach abgeschlossenem Greifprozeß beginnt die Handhabung der Schnittform: Anfahren der Ablegeposition eines mobilen ent­ sprechend codierten Containers, Zurückführen der Greiffinger in ihre Ausgangsposition. Somit ist die Schnittform abgelegt.

In dem nachfolgenden Ablaufplan wird das Abräumen der Schnitt­ formen zum Zuschnittisch dargestellt.

• Kennung der Schnittform
  Abtasten der Schnittspur mit Luft-Düsen-Zeilen: Spur erkannt
  Greiffinger drehen um 90 Grad: Tragelement längs der Schnittspur ausrichten
  Greiffinger durch Schnitt­ ebene der Stofflagen absenken
  Greiffinger senkrecht zur Schnittspur drehen
  Greiffinger anheben, Stofflagen gegen Grundplatte pressen
  Handhabung der Schnittform mit Roboter
  Ablageposition - Container - erreicht
  Greiffinger absenken, Stofflage von Grundplatte lösen
  Greiffinger in Ausgangsposition drehen (rückwärts)
  Schnittform in Container ablegen
  Roboter Ausgangsposition

Aufstellung der Formel- und Bezugszeichen

1 erste Platte
2 zweite Platte
3 dritte Platte
4 Hubzylinder
5 Führungsbolzen
6 Druckfedern
7 Gleichstrommotor
8 Schneckenradgetriebe
9 Stäbe
10 Tragelemente
11 Kanal
12 Düsen
13 Luftdüsenzeile
14 Schaltelemente
15 Flansch
16 exzentrische Buchsen
17 Aussparung

Claims (4)

1. Greifer zur Handhabung mehrlagiger dünner Körper, deren Greifflächen für die Greiffinger zugänglich sind, da­ durch gekennzeichnet, daß an einer am Handgelenk eines Roboterarmes angebrachten ersten Platte (1) senkrecht mindestens drei gleich lange Führungsbolzen (5) befestigt sind, an deren Ende eine zweite Platte (2) angebracht ist, daß sich zwischen beiden Platten (1; 2) eine durch die Führungsbolzen (5) verkantungsfrei und parallel geführte, beweglich angeordnete dritte Platte (3) befindet, die in der Ruhestellung durch zwischen der zweiten und dritten Platte (2; 3) um die Führungsbolzen (5) angeordnete vor­ gespannte Druckfedern (6) gegen an den Führungsbolzen (5) befindliche Anschläge gedrückt wird, wobei die Anschläge solchen Abstand von der ersten Platte (1) aufweisen, daß eine ausreichende Einbauhöhe für einen an der dritten Platte (3) auf der der ersten Platte (1) zugewandten Seite befestigten Motor (7) mit einer Schnecke (8.1) und zwei Schneckenrädern (8.2) vorhanden ist, daß an jedem Schneckenrad (8.2) ein runder Stab (9) angebracht ist, der durch die dritte Platte (3) drehbar und über eine Gleit­ führung in der zweiten Platte (2) drehbar und in Achs­ richtung verschiebbar geführt ist, daß an der ersten Platte (1) ein bis zur dritten Platte (3) reichender Hub­ zylinder (4) befestigt ist, der seitlich der Schneckenräder (8.2) angeordnet ist in Höhe der Schnecke (8.1), wobei die dritte Platte (3) mit dem Kolben des Hubzylinders (4) fest verbunden ist, und daß sich in der Außenfläche der zweiten Platte (2) kreissektorförmige Aussparungen zentrisch zu den Mittelpunkten der Stäbe (9) befinden, wobei die Höhe der Aussparungen so groß ist, daß ein jeweils recht­ winklig am Stab (9) angesetztes Tragelement (10) in der Ruhestellung nicht aus der zweiten Platte (2) hervorsteht, und wobei der Radius der Aussparungen so groß ist, daß das Tragelement (10) in der Aussparung drehbar ist.

2. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Stab (9) rechtwinklig angesetzte Tragelement (10) nach unten konisch ausgebildet ist und sich am Konusende über die Länge des Tragelementes (10) verteilt Düsen (12) be­ finden, die über einen durch den Stab (9) verlaufenden Kanal (11) mit Druckluft gespeist werden.

3. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Platte (2) entlang der gedachten geraden Ver­ bindungslinie der Mittelpunkte der Schnecken (8.1) außer­ halb des Schwenkbereiches jedes Tragelementes (10) eine Luftdüsenzeile (13), die nach dem Düsen-Prallplatten- Prinzip arbeitet, zur Feinjustierung der Greiferposition angeordnet ist.

4. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schneckenradgetriebe Schaltelemente (14) zur Festlegung gewünschter Sollpositionen der Greifelemente angebracht sind.