DE4401654A1 - Ausgleichsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung mit einem Be­ festigungsmittel zum Anbringen an einem Roboterarm und mit ei­ nem Befestigungsmittel zum Aufnehmen eines Werkzeuges.

Derartige Ausgleichseinrichtungen werden benötigt, um Posi­ tionsabweichungen oder Winkelabweichungen auszugleichen. Insbe­ sondere bei Demontagearbeiten oder bei einem Abgreifen von Werkstücken können relativ große Positions- oder Winkelfehler vorliegen, die ausgeglichen werden müssen. Um sowohl eine Posi­ tionsabweichung als auch einen Winkelfehler ausgleichen zu kön­ nen, ist es bekannt, zwei Ausgleichseinrichtungen zwischen dem Roboterarm und dem Werkzeug, insbesondere einem Greifer, anzu­ ordnen, von denen eine zum Ausgleichen der Positionsabweichun­ gen und die andere zum Ausgleichen der Winkelfehler dient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgleichsein­ richtung zu schaffen, die bei einer kompakten Bauweise in der Lage ist, sowohl Positionsabweichungen als auch Winkelfehler auszugleichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden Befestigungs­ mittel mittels eines Kreuzgelenkes miteinander verbunden sind, das zwei lotrecht zueinander verlaufende Achsen aufweist, von welchen jeweils eine von einem Befestigungsmittel gehalten ist, und daß jedes Befestigungsmittel entlang der ihm zugehörigen Achse axial verschiebbar ist.

Die erfindungsgemäße Ausgleichseinrichtung ist sehr kompakt, so daß nur ein reaktiv geringer Bauraum benötigt wird. Sie ist in der Lage, Winkelfehler mittels Schwenkbewegungen um die beiden Achsen auszugleichen. Seitliche Positionsabweichungen werden durch axiale Verschiebebewegungen ausgeglichen. Dabei ist die Ausgleichseinrichtung in der Lage, Drehmomente sowie Zug- und Druckkräfte unvermindert zu übertragen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles I der Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausgleichsvorrich­ tung und

Fig. 2 eine Ansicht auf die Ausgleichsvorrichtung von der Seite des Greiferflansches her, wobei dieser Greifer­ flansch weggelassen ist und der Bereich einer Achse eines Kreuzgelenkes geschnitten ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein Befestigungsmit­ tel, einen sogenannten Roboterflansch (10), zum Anbringen an einem Roboterarm und ein Befestigungsmittel, einen sogenannten Greiferflansch (11), zur Aufnahme eines Werkzeuges, insbesonde­ re eines Greifers. Der Roboterflansch (10) und der Greifer­ flansch (11) sind in nicht näher dargestellter Weise mit be­ kannten Befestigungseinrichtungen versehen, beispielsweise Ge­ windebohrungen. Der Roboterflansch (10) besitzt eine zentrale, abgestufte Aussparung (12). Der Greiferflansch (11) besitzt eine zentrale Aussparung (13), die mit einem Ringsteg (14) um­ geben ist.

Der Roboterflansch (10) und der Greiferflansch (11), die als runde oder mehreckige Scheiben gestaltet sind, sind miteinander über ein Kreuzgelenk verbunden. Dieses Kreuzgelenk besitzt zwei lotrecht zueinander verlaufende Achse (15, 16), die zueinander versetzt in parallelen Ebenen quer zur Zustellrichtung (17) verlaufen, d. h. parallel zu dem Roboterflansch (10) und dem Greiferflansch (11). Die beiden Achsen (15, 16) sind in einem kreuzförmigen Lagerkörper (18) gelagert.

Wie in Fig. 2 für die Achse (16) dargestellt ist, besitzt der Lagerkörper (18) für jede Achse (15, 16) eine Lagerbohrung (19), in der eine Lagerbüchse (20) angeordnet ist. In der La­ gerbüchse (20) ist der mittlere Bereich eines Achskörpers (21) gelagert. Zu beiden Enden hin ragen von diesem Achskörper (21) Zapfen (22, 23) ab, auf denen in den Lagerbüchsen (20) gelager­ te Lagerbüchsen (24) angeordnet sind.

Die Zapfen (22, 23) des die Achse (16) bildenden Lagerkörpers (21) sind in einem zweiteiligen Lagerbock (25, 26) gehalten, der an dem Greiferflansch (11) befestigt ist. Die beiden Teile (25, 26) des Lagerbockes besitzen jeweils ein winkelförmiges Profil, wobei ein Schenkel an dem Greiferflansch (11) befestigt ist, während der davon lotrecht abragende Schenkel die Lager­ zapfen (22, 23) aufnimmt. Die beiden Teile (25, 26) des Lager­ bockes sind in nicht näher dargestellter Weise an dem Greifer­ flansch (11) befestigt. Diese Befestigung kann mittels Senk­ schrauben erfolgen, die von der Außenseite des Greiferflansches (11) kommend in Gewindebohrungen der innen an dem Greifer­ flansch (11) anliegenden Schenkel der Teile (25, 26) einge­ schraubt sind. Die beiden Lagerzapfen (22, 23) sind in den Tei­ len (25, 26) des Lagerbockes axial mittels Sicherungsmitteln fixiert, die bei dem Ausführungsbeispiel Schrauben (27) sind, die in Gewindebohrungen eingeschraubt sind, die die Aufnahme­ bohrungen für die Lagerzapfen (22, 23) schneiden.

Die Achse (15) ist in identischer Weise um 90° versetzt in dem kreuzförmigen Lagerkörper (18) gelagert, wobei ihre Position auch in Bewegungsrichtung (17) zu der Achse (16) versetzt ist, und zwar hin zu dem Roboterflansch (10). Die Achse (15) besitzt ebenfalls einen (nicht sichtbaren) Lagerkörper, der mit zwei Zapfen (32, 33) versehen ist. Diese Zapfen (32, 33) sind in ei­ nem aus zwei Teilen (28, 29) bestehenden Lagerbock gehalten, der an dem Roboterflansch (10) befestigt ist. Die Befestigung der beiden Teile (28, 29) erfolgt auch hier beispielsweise mit­ tels Schrauben, die von außen her in den innen an dem Roboter­ flansch (10) anliegenden Schenkel der als Winkelprofil ausge­ bildeten Teile (28, 29) eingeschraubt sind. Die jeweils lot­ recht von dem Roboterflansch (10) nach innen abragenden Schen­ kel nehmen die Zapfen (32, 33) auf. Die Zapfen (32, 33) der Achse (15) sind ebenfalls mittels Sicherungsmitteln axial ge­ sichert, die als Schrauben (27) ausgeführt sind.

Die Achsen (15, 16) sind in dem Lagerkörper (18) axial ver­ schiebbar, wobei ein Verschiebeweg in der Größenordnung von 10 mm vorgesehen ist. Der Roboterflansch (10) kann sich somit mit seiner Achse (15) durch axiales Verschieben in dem Lagerkörper (18) seitlich bewegen, ebenso, wie dies der Greiferflansch (11) durch axiales Bewegen seiner Achse (16) kann.

Die erfindungsgemäße Ausgleichseinrichtung gemäß Fig. 1 und 2 ist somit in der Lage, mittels des Kreuzgelenkes nicht nur Win­ kelfehler auszugleichen, sondern durch axiales Verschieben der Achse (15) mit dem Roboterflansch (10) und der Achse (16) mit dem Greiferflansch (11) Positionsabweichungen in einem relativ großen Bereich auszugleichen. Um diese Ausgleichsbewegung auch während des Arbeitens zu ermöglichen, insbesondere während des Übertragens eines Drehmomentes, ist eine möglichst reibungsarme Lagerung der Achsen (15, 16) in dem kreuzförmigen Lagerkörper (18) anzustreben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies mit Hilfe der Lagerbüchsen (20, 24) verwirklicht. Bei ei­ ner abgewandelten Ausführungsform wird vorgesehen, daß die Achskörper (21) mittels einer Wälzlagerung in dem kreuzförmigen Lagerkörper (18) gelagert werden, wobei dann insbesondere Wälz­ lagerungen mit Kugelführungen vorgesehen werden.

Darüber hinaus ist es auch möglich, einen kreuzförmigen Körper vorzusehen, der mit Lagerzapfen versehen ist, die dann in den Lagerböcken (25, 26; 28, 29) gelagert werden, wobei die Schwenk- und Schiebebewegungen dann in den Lagerungen der Lagerböcke stattfinden.

Bei dem Verfahren des Roboterarms mit einem Werkzeug, insbeson­ dere mit einem Greifer, oder bei einem Ansetzen des Greifers an einem Werkstück oder an einem zu demontierenden Teil ist es zweckmäßig, wenn der Roboterflansch (10) und der Greiferflansch (11) zunächst in ihrer zentrischen Lage zueinander fixiert sind. Bei dem Ausführungsbeispiel geschieht dies dadurch, daß an dem Lagerbock (28, 29) Zentrierelemente (30) angebracht sind, die in Zentrieraussparungen (34) des Greiferflansches (11) eingreifen. Es sind insgesamt vier Zentrierelemente (30) vorgesehen, die von Brücken (35) getragen werden, die mittels Schrauben (36) an den Teilen (28, 29) des Lagerbockes des Robo­ terflansches (10) angebracht sind. Die Zentrierelemente (30) enthalten einen mit einer Spitze (37) versehenen Kolben (38), der elastisch nachgiebig gehalten ist, so daß die Zentrierung zwischen dem Roboterflansch (10) und dem Greiferflansch (11) aufgehoben wird, sobald die elastische Fixierkraft überschrit­ ten wird. Bei einer abgewandelten Ausführungsform werden die Zentrierelemente (30) an eine Unterdruckquelle angeschlossen, durch deren Schalten die Kolben (38) mit ihren Spitzen (37) aus der Zentrierposition entsprechend Fig. 1 heraus verfahren wer­ den können. Es ist dann möglich, die zentrierte Position ge­ steuert aufzugeben und auch bei Bedarf, beispielsweise nach Aufnahme eines Werkstückes, zum Verfahren wieder herzustellen.

Claims (6)

1. Ausgleichsvorrichtung mit einem Befestigungsmittel zum Anbringen an einem Roboterarm und mit einem Befestigungsmittel zum Aufnehmen eines Werkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Befestigungsmittel (10, 11) mittels eines Kreuzgelenkes miteinander verbunden sind, das zwei lotrecht zueinander ver­ laufende Achse (15, 16) aufweist, von welchen jeweils eine von einem der Befestigungsmittel gehalten ist, und daß jedes Befe­ stigungsmittel entlang der ihm zugehörigen Achse (15, 16) axial verschiebbar ist.

2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Befestigungsmittel als scheibenförmige Flan­ sche (10, 11) ausgebildet sind, die auf ihren einander zuge­ wandten Seiten mit Lagerböcken (25, 26; 28, 29) für jeweils eine der kreuzförmig angeordneten Achsen (15, 16) versehen sind.

3. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerböcke (25, 26; 28, 29) aus zwei winkelför­ migen Teilen gebildet sind, die einen an dem Flansch (10, 11) anliegenden Schenkel und einen lotrecht von dem Flansch abra­ genden Schenkel aufweist, der eine Aufnahme für eine Achse (15, 16) besitzt.

4. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (15, 16) in Lagerböcken (25, 26; 28, 29) fixiert und in einem gemeinsamen kreuzförmigen Lagerkörper (18) axial verschiebbar gelagert sind.

5. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lagerkörper (18) zwei Aufnahmen (19) für die Achsen (15, 16) aufweist, die in Richtung zu den Befestigungs­ mitteln (10, 11) hin in einen Abstand zueinander angeordnet sind.

6. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander zentrierte Stellung der Befestigungsmittel (10, 11) mittels ein- und ausrastbarer Elemente (30) fixiert ist.