DE4442137C2 - Modular erweiterbare, dreidimensional verstellbare Vorrichtung mit Greifern - Google Patents
Modular erweiterbare, dreidimensional verstellbare Vorrichtung mit GreifernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine verstellbare Vorrichtung mit Greifern 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. B. 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.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1.
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 Angriffskoordinaten,
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 Extrudiermaschinen.
Erfindungsgemäß wird offengelassen, 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. B. an ihrem 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 Werkstückangriffsflächen
bzw. Werkstückangriffspunkte, welche bei räumlich
tiefen Teilen erreicht werden müssen, mit den entsprechenden Greifwerkzeugen
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. Saugwerkzeugaufnahme
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.
Mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 wird ein modular
erweitertes System weitergebildet, welches die Möglichkeit bietet,
Grundmodule miteinander zu verbinden und somit die werkstücksbezogene
Koordinatengröße zu bestimmen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine verstellbare Vorrichtung mit einem Beispiel der
Saugerposition.
Fig. 1a ein Beispiel eines Schwenkhalters mit Taschen für
Kugelbolzen in einteiliger Ausführung mit zwei Ansichten.
Fig. 2 eine verstellbare Vorrichtung mit Schnitt durch einen mehrteiligen
Schwenkhalter und Schnitt durch eine Stützklemme mit Höhenverstellung,
sowie ein Beispiel der kombinierten Greif- und Saugwerkzeugaufnahme.
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
eine 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
welche, in einem Schwenklager Fig. 1a oder Fig. 2a,b,c aufgenommen
und frei am Umfang positioniert und festgelegt werden kann. Das
Schwenklager selbst im 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-
Nutsteines, 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
Aufnahmne 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-Nutstein
verschraubt sind. Dies ermöglicht auch den Aufbau eines Systemes
mit nur einem Schwenklager.
In Fig. 4 ist ein Gelenk dargestellt wie es bei dem
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 Fhrungsnut 2
und konturumlaufendem Führungsprofril 3 dargestellt.
Die dargestellten Langlöcher mit Absatz dienen zur Befestigung der
Schwenklager mit einem T-Nutstein. Die
dargestellten Durchgangsbohrungen sind zur Durchführung von
Luftschläuchen und Sensorkabel gedacht.
Vier Gewinde in der Nähe der Plattendecken 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 Verbindungklemmhalter 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 miteiander 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
Vakuumsauganschlüsse 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.
Claims (6)
1. Modular erweiterbare, dreidimensional verstellbare
Vorrichtung mit Greifern z. B. Vakuumsauger zum
Aufnehmen und Ablegen von Produktionsteilen in einem
automatisierten Fertigungsablauf, mit mindestens einer runden oder
polygonalen Grundplatte mit entlang der Außenkante umlaufenden
Führungsprofil für mindestens eine Greiferhalterung, dadurch
gekennzeichnet, daß die Greiferhalterung als eine in der
Führungsnut (2) der Grundplatte (1) verschiebbare Stützklemme
(4) ausgebildet ist, in welcher ein Höhenverstellrohr (6)
gelagert ist, an dem ein Gelenk (13, 14, 15) verschiebbar und
verdrehbar angeordnet ist, welches ein Ende eines Trägerrohrs
(8) für die Greifer (12) aufnimmt und daß auf der Grundplatte
(1) ein Schwenklager
angeordnet ist, welches das andere Ende des Trägerrohres (8) für
die Greifer (12) aufnimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
vom Schwenklager aufgenommene Ende des Trägerrohrs (8) als ein
Kugelbolzen (9) oder als Prismabolzen ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kugel (9) - oder Prismabolzen des
Trägerrohrs (8) in dem Schwenklager über eine
Profilfeder, eine Druckplatte und einen Gewindebolzen
mit T-Nutstein gegen ein Rundprisma
klemmbar ist (vgl. dazu Fig. 2 u. Fig. 2a-2c).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Grundplatten (1) untereinander mit mindestens einem
Verbindungsklemmhalter (16) festlegbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Greifer (12) an einer Adapterplatte (11) gehaltert werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung auf einem Schnellwechseladapter (18) angeordnet ist.
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