DE4442137A1

DE4442137A1 - Modular erweiterbare, dreidimensional verstellbare Vorrichtung mit Greifern

Info

Publication number: DE4442137A1
Application number: DE19944442137
Authority: DE
Inventors: Herbert Gegenheimer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-11-26
Filing date: 1994-11-26
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2014-11-27
Also published as: DE4442137C2

Description

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Als nächstkommender Stand der Technik wird die DE 42 09 935 C2 angesehen. Die dort beschriebene Greifervorrichtung dient zur Aufnahme von Werkstücken mit nicht nur ebener Oberfläche, aus beliebiger Lage, wobei die Greifervorrichtung mit einfachen Mitteln an die unterschiedlichsten Formen von Werkstücken anpaßbar ist.

Eine weitere Vorrichtung ist aus EP 0 106 056 A1 bekannt. Die dort beschriebene Greifervorrichtung dient zum Heben von Blechen, insbesondere zum Be- und Entladen einer Bearbeitungsmaschine, wobei die Werkstückträger, vorzugsweise Sauger, über eine Führungskurve gemeinsam axial verschiebbar sind, was eine gemeinsame Verstellung aller Werkstückträger um das gleiche voreingestellte Maß, in gleicher Richtung bewirkt. Diese Vorrichtung eignet sich vorwiegend für Tafelwerkstoffe (Platten) mit ebener Form, wobei die Werkstückhalterungen in einer Ebene liegen.

Eine weitere Vorrichtung wurde in DE:Z Maschinenmarkt, Würzburg 75 (1969) Nr. 33 S. 699-701 vorgestellt. Hierbei handelt es sich um eine Greifervorrichtung mit kardanisch aufgehängten und verstellbaren Saugnäpfen zum Greifen und Ablegen von Blechtafeln. Auch hier werden tafelförmige (ebene) Werkstücke aus der Horizontallage aufgenommen und abgelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Werkstücke mit beliebiger Geometrie aus beliebiger Lage aufnehmen zu können, wie z.Bspl. Kunststoffspritzteile mit den unterschiedlichsten Formen, Größen und Außenkonturen, wobei die Greifervorrichtung mit einfachen Mitteln an die unterschiedlichsten Formen von Werkstücken anpaßbar ist und in einem frei definierbaren Koordinatenfeld nicht nur flächenabdeckend jeder Koordinatenpunkt mit einem Greifwerkzeug erreicht werden kann, sondern auch räumlich bis zu einem gewissen Maß, jeder Koordinatenpunkt erreichbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird dahingehend weiterbeschrieben, daß ein modular erweiterbares System vorliegt, welches die Möglichkeit bietet, Grundmodule miteinander zu verbinden und somit die werkstückbezogene Koordinatenfeldgröße individuell bestimmbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche weitere, der zweckmäßigen Ausgestaltung der Vorrichtung, dienende Merkmale enthalten.

Die erfindungsgemäße, modular erweiterbare und dreidimensional verstellbare Vorrichtung ermöglicht nicht nur ein relativ einfaches und schnelles Einrichten der Greiferkoordinaten auf die verschiedensten Produkte (Werkstücke), sondern auch ein problemloses Erreichen der Werkstückangriffspunkte unter beliebigen Winkellagen und auch räumlich versetzten Angriffs koordinaten, durch ein mit ihr verbundenes Handhabungsgerät.

Die Erfindung kann beispielsweise auch für Einlege, Beförder oder Montagearbeiten eingesetzt werden und beispielsweise zum Entnehmen von Kunststoffspritzteilen aus Extrudiermaschienen.

Erfindungsgemäß wird offen gelassen, aus welcher Richtung die Greifer an das Werkstück herangeführt werden; sowohl horizontal, vertikal, radial oder unter beliebigen Winkeln ist dies möglich. Dies ist jeweils abhängig von der Art und Übersetzung des Antriebes, auf welchem die verstellbare Vorrichtung montiert ist. Auch können die Sauger bzw. Greifer untereinander verschieden ausgerichtet sein, d. h. die Angriffsflächen der einzelnen Greifer können Winkelverschoben oder räumlich versetzt angeordnet sein, um geometrisch schwierige Teile z.Bspl. an ihren evtl. vorhandenen versetzten Flächen oder tiefliegenden Angriffspunkten aufzunehmen. Dies bedeutet, daß mit der Erfindung auch unebene Werkstücke mit schrägen Flächen oder räumlich versetzten Angriffspunkten aufgenommen werden können, da die Sauger bzw. Greifer axial und radial, sowie räumlich verstellt werden können. Eine radiale Verstellung wird notwendig, um die Teile an vorhandenen Schrägflächen aufnehmen zu können. Dies kann notwendig sein, wenn sonst kein Platz (werkstückbedingt) vorhanden ist, oder eine Rippe, ein Steg, oder eine Fläche sich zum Aufnehmen an einer schrägen Position anbietet.

Eine räumliche Verstellung wird notwendig, um Werkstück angriffsflächen bzw. Werkstückangriffspunkte, welche bei räumlich tiefen Teilen erreicht werden müssen, mit den entsprechenden Greif werkzeugen anfahren zu können.

Ein weiterer Punkt welcher als erfindungsgemäß betrachtet wird, ist die Stützklemme, welche zur Führung entlang des Grundplattenprofiles und zur Arretierung dient und eine Höhenverstellung in Form eines Stützrohres und eines verschieb und feststellbaren Gelenkstückes trägt, welches wiederum zur Aufnahme eines Werkzeugträger-Rohrprofiles ausgelegt ist.

Das Gelenkstück dient somit nach winkel- und lagerichtiger Einstellung als Festlager für ein Rohrprofil, auf welches ein Kugelbolzen aufgesteckt ist, welcher erfindungsgemäß in einem Schwenkhalter, auf beliebiger Winkelposition, gelagert wird und somit eine weitere Abstützung des Rohrprofiles ausmacht.

Das so zwischen zwei Lagern eingespannte Rohrprofil dient zur Aufnahme von weiteren, baugleichen Gelenkstücken, welche nun aber nicht zur Höhenverstellung, sondern zur Greif- bzw. Saugwerkzeug aufnahme dienen und erfindungsgemäß die Möglichkeit offen lassen, unter welchem Winkel und welcher Lage die Greifer bzw. Sauger angebracht oder eingestellt werden.

Da mehrere Werkzeugträger-Rohrprofile auf einer Grundplatte montiert werden können und diese in ihrer Winkellage zueinander, im Schwenklager und auf der Führungsbahn-(Führungsnut u. Führungsprofil) der Grundplatte frei positionierbar sind, liegt ein frei definierbares Koordinatenfeld vor, innerhalb welchem die genannten Gelenkstücke mit Werkzeughaltern frei positioniert werden können und dessen Größe maßgeblich von der Auswahllänge der Werkzeugträger-Rohrprofile abhängt.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen und in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine verstellbare Vorrichtung mit einem Beispiel der Saugerpositionierung.

Fig. 1a ein Beispiel eines Schwenkhalters mit Taschen für Kugelbolzen in einteiliger Ausführung mit zwei Ansichten.

Fig. 2 eine verstellbare Vorrichtung mit Schnitt durch mehrteiligen Schwenkhalter und Schnitt durch Stützklemme mit Höhenverstellung, sowie ein Beispiel der kombinierten Greif und Saugwerkzeug aufnahme.

Fig. 2a ein Schwenkhalterunterteil in Form eines Rundprismas in zwei Ansichten.

Fig. 2b eine Profil-Tellerfeder in zwei Ansichten.

Fig. 2c eine Druckscheibe in zwei Ansichten.

Fig. 3 eine verstellbare Vorrichtung mit einem Beispiel der Winkelpositionierung von Werkzeugträger-Rohrprofilen und der darauf montierten Werkzeugträger und Sauger.

Fig. 4 ein Schnitt durch ein Gelenkstück.

Fig. 4a ein Klemmbolzen eines Gelenkstückes, in drei Ansichten.

Fig. 4b ein Gelenkstück in zwei Ansichten.

Fig. 5 eine Grundplatte in Untersicht und Seitenansicht.

Fig. 6 ein Beispiel der modularen Verbindung von Grundplatten über Verbindungsklemmhalter und Verbindungsrohr.

Fig. 6a räumliche Darstellung eines Verbindungsklemmhalters.

Fig. 7 ein Beispiel eines Werkzeughalters in drei Ansichten.

Fig. 8 ein Beispiel der Anwendbarkeit der verstellbaren Vorrichtung für die Teilentnahme in Kunststoffspritzmaschinen über ein Handlinggerät.

Ein in den Fig. 1 bis Fig. 3 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, weist eine Grundplatte 1 auf, welche eine auf der Hauptfläche umlaufende Führungsnut 2, sowie ein umlaufendes Führungsprofil 3 entlang der Außenkontur beinhaltet. Diese Grundplattenkomponenten dienen als Aufnahme für Stützklemmen 4, welche mit einer formschlüssigen, zur Führungsnut 2 passenden, Führungsnase versehen sind und welche mittels Schraube 5 auf der Grundplatte 1 bzw. entlang dem Konturprofil 3 der Grundplatte 1 umlaufend, stufenlos, verschoben und festgelegt werden können. Die Stützklemmen 4 weisen eine Aufnahmebohrung für ein Rohrprofil 6, sowie ein Gewinde mit Feststellschraube 7 auf. Das Rohrprofil 6 dient zur Aufnahme eines Gelenkstückes Fig. 4 welches am Rohrprofil entlang verschoben und in jeder beliebigen Winkellage festgelegt werden kann. Das Werkzeugträger-Rohrprofil 8 welches im Gelenkstück der Höhenverstellung 6+Fig. 4 geführt und festgelegt wird, beinhaltet einen aufgesteckten Kugelbolzen 9 welcher, in einem Schwenklager Fig. 1a oder Fig. 2a, b, c aufgenommen und frei am Umfang positioniert und festgelegt werden kann. Das Schwenklager selbst ist um 360° drehbar und kann in beliebiger Winkellage festgelegt werden.

In Fig. 1a wird ein einteiliges Schwenklager dargestellt, welches am Umfang Kugeltaschen aufweist, die der Aufnahme von Kugelbolzen 9 dienen. Dieses Lager kann als Loslager betrachtet werden, da Die Kugelbolzen 9 formschlüssig, spielfrei sitzen und die eigentliche Abstützung über das gegenüberliegende Gelenk, in Verbindung mit dem Rohrprofil 6 und der Stützklemme 4, erfolgt.

In Fig. 2a, b, c wird ein Beispiel für ein mehrteiliges Schwenklager dargestellt, welches aus einem Rundprisma besteht, in welchem die Kugelbolzen 9 umlaufend winkelbeliebig aufgenommen werden können und über eine Profilfeder Fig. 2b und eine darüberliegende Druckplatte Fig. 2c mittels eines Gewindebolzens und T- Nutensteines, niedergehalten werden. Eine Spiralfeder in der Mitte des Schwenklagers sorgt dafür, daß beim Lösen des Anpreßdruckes die Profilfeder und die Druckplatte angehoben wird.

Durch die stufenlose Positionierung der Stützklemmen 4 am Konturumfang der Grundplatte, bei freier Positionierung der aufgesteckten Kugelbolzen 9 im Schwenklager Fig. 1a oder Fig. 2a, b, c kann flächenabdeckend jede Winkellage mit dem Werkzeugträger- Rohrprofil 8 erreicht werden Fig. 3.

Auf dem Werkzeugträger-Rohrprofil 8 sind baugleiche Gelenke Fig. 4 wie an der Höhenverstellung 6+Fig. 4 angeordnet, welche zur Aufnahme von Werkzeugträgern 10 dienen. Auf die gezeigten Werkzeugträger 10 sind Saugwerkzeuge bzw. über eine Adapterplatte 11, Parallelgreifer 12 aufgeschraubt, die sich durch die Eigenschaften des Gelenkes Fig. 4, was den Winkel und die Lage angeht, frei positionieren und festlegen lassen.

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich wird, können die Werkzeugträger 10 in verschiedenen Spannschaftlängen ausgelegt sein, um sehr flach bzw. sehr tief aufbauen zu können.

Die Schwenklager sind von der Grundplattenoberseite her abnehmbar, da sie an der Grundplattenunterseite mit einem T-Nutenstein verschraubt sind. Dies ermöglicht auch den Aufbau eines Systemes mit nur einem Schwenklager.

In Fig. 4 ist ein Gelenk dargestellt wie es bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis Fig. 3 zur Anwendung kommt. Ein Spannbügel 14 mit kegelförmigem und zylindrischem Durchbruch nimmt eine Spannhülse 13 auf, in welcher wiederum ein Spannbolzen Fig. 4a gelagert und über eine Mutter gesichert ist. Die Feder 15 dient dazu den Spannbügel 14 dahingehend vorzuspannen, daß die Spannhülse 13 in ihrem Kegelsitz gehalten wird und somit eine axiale Vorspannung des Spannbolzens Fig. 4a im Bezug auf die Spannhülse 13 gegeben ist, was bewirkt, daß die zur Deckungsgleichheit gebrachten Durchgangsbohrungen der Spannhülse 13 und des Spannbolzens Fig. 4a bei der Aufnahme eines Rohrprofiles ein axiales oder radiales Verschieben des Gelenkes hemmen, was für Einstellungszwecke sehr wichtig ist.

Die konstruktive Gestaltung des Gelenkes muß als Beispiel angesehen werden. Einfachere Lösungen mit gleichem Effekt sind denkbar, wie zum Beispiel zwei über eine Schraube und Mutter verbundene Spannbügel, die jeweils den Aufnahmedurchmesser des Profilrohres aufweisen.

In Fig. 5 ist eine Grundplatte mit konturumlaufender Führungsnut 2 und konturumlaufendem Führungsprofil 3 dargestellt.

Die dargestellten Langlöcher mit Absatz dienen zur Befestigung der Schwenklager Fig. 1a oder Fig. 2a, b, c mit einem T-Nutestein die dargestellten Durchgangsbohrungen sind zur Durchführung von Luftschläuchen und Sensorkabel gedacht.

Vier Gewinde in der Nähe der Plattenecken dienen zur Aufnahme von Fußelementen, anhand derer das System auch für Meßzwecke oder ähnliche Anwendungen eingesetzt werden kann, indem man das System als Aufnahmevorrichtung für zu messende Werkstücke verwendet und die Vorrichtung mit den Füßen auf einen Meßtisch aufbringt.

In Fig. 6 ist eine modulare Verbindung von zwei Grundplatten über Verbindungsklemmhalter 16 und Rohrprofile 17 dargestellt, wie sie im Anwendungsfall nötig sein könnte. Der Abstand der Grundplatten zueinander ist frei wählbar, da die Verbindungsklemmhalter 16 und Rohre 17 stufenlos gegeneinander verschoben und festgelegt werden können. Die Grundplatten 1 können auch um 90° gedreht miteinander verbunden werden. Durch die Verbindung beliebig vieler Grundplatten miteinander und durch die wahlweise Anordnung der Platten beim Verbinden können auch sehr große Produktgeometrien mit diesem System abgehandelt werden.

In Fig. 7 ist ein Beispiel eines Werkzeughalters 10 dargestellt, wie er für die Aufnahme von Saug- bzw. Greifwerkzeugen eingesetzt werden kann. Die Spannschaftlänge kann nach Rastermaßen unterschiedlich festgelegt sein. Bei dem Greiferaufnahmegewinde handelt es sich um G1/4, was ein handelsübliches Maß für Vakuumsaugeranschlüsse darstellt. Dies erlaubt es auch handelsübliche Reduziernippel einzubringen, um an kleinere Anschlußmaße heranzukommen. Auf zwei Flächen des Sechskantes sind Anschlußgewinde für Schlauchstutzen eingebracht welche auch mit Blindstopfen verschlossen werden können.

In Fig. 8 ist ein erfindungsgemäßes Anwendungsbeispiel dargestellt, welches die Entnahme eines Spritzteiles aus einer Kunststoffspritzmaschine zeigt. Die verstellbare Vorrichtung ist bei diesem Beispiel mit einem Schnellwechsel-Adapter 18 an ein Handlingsystem angekoppelt.

Bei dem angeführten Adapter handelt es sich um einen im Handel erhältlichen Typ.

Darstellungen
Fig. 1
Fig. 1a
Fig. 2
Fig. 2a
Fig. 2b
Fig. 2c
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 4a
Fig. 4b
Fig. 5
Fig. 6
Fig. 6a
Fig. 7
Fig. 8

Bezugszeichenliste

1 Grundplatte
2 Führungsnut
3 Führungsprofil
4 Stützklemme
5 Klemmschraube
6 Höhenverstellrohr
7 Feststellschraube
8 Trägerrohr
9 Kugelbolzen
10 Werkzeugträger (Aufnahme für Sauger und Adapterplatte)
11 Adapterplatte (Aufnahme für Greifer und andere Werkzeuge)
12 Parallelgreifer
13 Spannhülse
14 Spannbügel
15 Spiralfeder
16 Verbindungsklemmhalter
17 Verbindungsrohr
18 Schnellwechsel-Adapter
Fig. 1a einteiliges Schwenklager
Fig. 2a, b, c mehrteiliges Schwenklager
Fig. 4 Gelenk

Claims

1. Modular erweiterbare, dreidimensional verstellbare Vorrichtung mit Greifern z. B. Vakuumsauger zum Aufnehmen und Ablegen von Produktionsteilen in einem automatisierten Fertigungsablauf, mit einem als Greiferträger ausgebildeten, mit Greiferhalterungen und Gelenken versehenen Trägerrohr, auf und mit dem die Greifer radial, längsverschieblich, höhen- und winkelverstellbar, sowie festlegbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifervorrichtung als eine Grundplatte (1) ausgebildet ist mit einem entlang der Außenkanten umlaufenden Führungsprofil (3) und einer umlaufenden Führungsnut (2), an dem mindestens eine mit einer Höhenverstellung versehenen Stützklemme (4, 6) verschieblich und festlegbar angeordnet ist und daß mittels Stützklemme (4, 6), Gelenk (Fig. 4) und Schwenkhalter (Fig. 1a, Fig. 2a, b, c) mindestens ein Trägerrohr (8) höhen- und winkelverstellbar, sowie festlegbar gelagert ist.

2. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) eine dreieckige, rechteckige, ovale, runde oder polygone Form aufweist.

3. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) mit mindestens einer weiteren Grundplatte (1) über Verbindungsklemmhalter (16) und Verbindungsrohre (17) verbunden und somit modular erweitert werden kann und daß die Verbindungselemente konstruktiv und geometrisch vom vorgenannten Beispiel abweichen können.

4. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützklemme (4) mit einem Profil versehen ist, welches ein zur Grundplattenführungsnut (2) passendes Gegenprofil darstellt und eine Aufnahme für eine Höhenverstellung (6) aufweist.

5. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gelenke (Fig. 4) verschieblich und festlegbar am Höhenverstellrohr (6) der Stützklemme (4) und am Trägerrohr (8) angebracht sind und sowohl zur Höhenverstellung, als auch zur Aufnahme von Greiferträgern dienen.

6. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kugelbolzen (9) als Lagerelement für mindestens ein Trägerrohr (8) eingesetzt ist und zur Abstützung oder Klemmung in einem Schwenklager (Fig. 1a, Fig. 2a, b, c) dient.

7. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Werkzeugträger (10) zur Aufnahme von Saugern oder in Verbindung mit einer Adapterplatte (11) zur Aufnahme von Greifern dienen und daß die konstruktive Gestaltung unterschiedlich sein kann.

8. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Vorrichtung mit ihrer Grundplatte (1) auf einen Schnellwechsel-Adapter (18) montiert werden kann und so an einem Handlinggerät oder Roboter plaziert wird.

9. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) über Aufnahmen für Fußelemente verfügt, welche die Möglichkeit bieten, die verstellbare Vorrichtung auch für Zwecke außerhalb der Automatisierungstechnik zu nutzen und daß die Grundplatte (1) über mindestens eine Aufnahme für ein Schwenklager (Fig. 1a, Fig. 2a, b, c) verfügt.

10. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwenklager (Fig. 2a, b, c) in Form eines Rundprisma, Prisma oder Kugelführung, Kugellagerung beliebiger Geometrie zur Aufnahme der Kugelbolzen (9) ausgelegt ist und über eine festellbare und lösbare Klemmeinrichtung verfügt und daß das Schwenklager von der Grundplatte (1) gelöst, verschoben, abgenommen und wieder angebracht werden kann.

11. Verstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwenklager (Fig. 1a) in Form eines Zylinders oder einer Leiste beliebiger Geometrie, mit Taschen für die Kugelbolzenaufnahme am Umfang oder anderen Positionen, als Abstützung für Trägerrohre (8) dient und der Kugelbolzen (9) nicht geklemmt werden muß und daß das Schwenklager gelöst, verschoben oder gedreht und wieder festgelegt werden kann.