DE4228477A1 - Frei programmierbarer Greifer für einen Roboter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen frei programmierbaren Greifer für einen Roboter. In Betracht kommen Greifer (gelegentlich auch als Werkzeuge bezeichnet) bis zu 3 kg Gewicht. Dabei handelt es sich überwiegend um recht kompakte Geräte, die an Robotern (SCARAs, kartesische und modulare Systeme) mit Traglasten bis 10 kg eingesetzt werden. Typische Anwendungsgebiete solcher Greifer sind die Bestückung von Leiterplatten mit Schaltelementen sowie die Montage, das Löten und das Kleben von mechanischen und elektrischen Kleinteilen.

Für die Erfindung kommen generell intelligente Greifer in Betracht, die meist auch mehrere Motoren sowie pneumatische Sensoren und Betätigungseinrichtungen aufweisen. Nachdem der Roboter den Greifer in eine bestimmte Stellung gefahren hat, nähert der Greifer sein spezielles Greifwerkzeug dem zum montierenden Gegenstand. Dabei ist die Geschwindigkeit, die Beschleunigung/Verzögerung und die Berührungskraft einstellbar. Zur Kontrolle der richtigen Greiferstellung werden Abstände gemessen. Der Schleppfehler wird überwacht. Häufig wird auch das Werkstück bei der Aufnahme auf Fehlerfreiheit geprüft und in eine bestimmte Lage ausgerichtet.

Um all diese Funktionen zu steuern ist es bislang bekannt, eine elektronische Steuerungsanlage in einem eigenen Gehäuse oder Einschub zusammen mit der Robotersteuerung fest zu installieren. Dabei ist es notwendig, von der Steuerungsanlage zum Greifer ein Kabel zu führen, das z. B. 30 Leitungsadern enthält und dementsprechend unbeweglich ist, so daß gerade bei kleinen Robotern die Greiferbeweglichkeit beeinträchtigt ist. Hinzu kommt die Störungsanfälligkeit dieser Leitungsübertragung. Vor allem in dem bei Industriebetrieben gegebenen Umfeld treten häufig magnetische und andere Störeinflüsse auf, während andererseits die Zuverlässigkeit eines Roboters gerade im Fertigungsbereich von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung solcher Roboter-Greifer hinsichtlich ihrer Flexibilität im Einsatz, ihrer Beweglichkeit und ihrer Störungssicherheit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zur Steuerung erforderlichen elektronischen Schaltanordnungen, insbesondere ein Rechner, ein Servo-Regler und ein Verstärker, in den Greifer integriert sind. Dies erfordert bei den eingangs erwähnten kleinen Greifern eine außerordentlich hohe Packungsdichte der elektronischen Hardware und eine sorgfältige Anpassung der mechanischen Konstruktion an diese. Damit entfällt die lange vieladrige Kabelverbindung, d. h. die Hauptursache der bisher festgestellten Probleme. Statt dessen genügt es, nur drei bis fünf Adern zu dem Greifer zu führen.

Ferner wird vorgeschlagen, daß wenigstens der größte Teil der die Schaltanordnung bildenden Komponenten und Bauteile in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht ist, das mittels eines mehradrigen Steckverbinders auf den Greifer aufsteckbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, den aufsteckbaren Modul im Störungsfalle auszutauschen oder zum Zwecke der Prüfung oder Einstellung abzunehmen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Bestückungsgreifers und

Fig. 2 eine Ansicht eines Servogreifers, je im Maßstab 1 : 1.

Der Greifer nach Fig. 1 dient zur Bestückung mit feinmechanischen oder elektronischen Bauteilen. Der Greifer ist mittels eines Flanschteiles 1 an der Z-Achse des Roboters befestigt und kann im Arbeitsbereich des Roboters beliebig verfahren werden. An dem Greifergehäuse, das aus einem linken Seitenteil 2, einem rechten Seitenteil 3 und einer Schale 4 als Unterteil besteht, befindet sich ein Drehkranz 5, der sich um eine Achse 6 dreht und im Beispiel zwischen sechs und achtzehn Saugfinger 7 aufweist. Das Positionieren des Drehkranzes 5 und der Saugfinger 7 erfolgt mit elektrischen Servomotoren. Des weiteren sind Sensoren für Kraft und Vakuum eingebaut. Der in Arbeitsstellung befindliche Saugfinger 7 bildet die Verlängerung der Roboter-Z-Achse, so daß die Roboterkoordinaten in der Regel ohne Offsets verwendet werden können. Die Saugfinger 7 können ausfahren und ein zu positionierendes Bauteil 9 durch Ansaugen aufnehmen.

Das linke Seitenteil 2 des Greifergehäuses hat eine Aussparung zur Aufnahme eines quaderförmigen, im Beispiel 5,6·6,3·8,0 cm großen Einbaumoduls 10. Es enthält eine Mikrosteuerung und die spezielle Sensorelektronik des Greifers. Das Einbaumodul wird durch Aufstecken auf einen Steckverbinder und mittels zweier Halteschrauben an dem Gehäuseteil befestigt und ist so mit sämtlichen elektrischen Einrichtungen des Greifers, wie Motoren, Enkoder, Ventile und Sensoren fertig angeschlossen. In dem Einbaumodul 10 sind die Schaltungsbausteine in drei Ebenen sehr kompakt angeordnet. Sein Gehäuse kann in jeder erforderlichen Schutzart ausgeführt sein. Das Standardgehäuse der Mikrosteuerung hat die Abmessungen 3,4·6,3·8,0 cm.

Auch der Servogreifer nach Fig. 2 ist mittels eines Flanschteils 11 an der Z-Achse 8 des Roboters angeschlossen. Das im wesentlichen rechteckige Gehäuse 12 weist an seiner unteren Partie eine Antriebsmechanik 13 für zwei symmetrisch zur Mittelachse verfahrbare Greiferbacken 14 auf. Eine mittlere im wesentlichen zylindrische Baugruppe 15 wird durch einen Enkoder, einen Motor und ein Getriebe gebildet. Links ist ein Modul 16, der eine Microsteuerung enthält, und rechts ein Leistungsverstärker 17 eingebaut. An einer Verbindungsplatte 18 befindet sich u. a. ein von außen zugänglicher Anschlußstecker 19, an dem das Zuführungskabel angesteckt werden kann.

 1 Flanschteil
 2 Seitenteil, links
 3 Seitenteil, rechts
 4 Schale
 5 Drehkranz
 6 Achse
 7 Saugfinger
 8 Z-Achse
 9 Bauteil
10 Einbaumodul
11 Flanschteil
12 Gehäuse
13 Antriebsmechanik
14 Greiferbacken
15 Baugruppe
16 Modul
17 Leistungsverstärker
18 Verbindungsplatte
19 Anschlußstecker

Claims (3)

1. Frei programmierbarer Greifer für einen Roboter, dadurch gekennzeichnet, daß die zu seiner Steuerung erforderlichen elektronischen Schaltanordnungen, insbesondere ein Rechner (10, 16), ein Servoregler und ein Verstärker (17), in den Greifer integriert sind.

2. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der größte Teil der die Schaltanordnung bildenden Komponenten und Bauteile in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht ist, das mittels eines mehradrigen Steckverbinders auf den Greifer aufsteckbar ist.

3. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gewicht höchstens 3 kg beträgt.