DE9309291U1

DE9309291U1 - Greifvorrichtung

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Publication number: DE9309291U1
Application number: DE9309291U
Authority: DE
Original assignee: Praemeta Praezisionsmetall und Kunststofferzeugnisse G Baumann and Co
Current assignee: Praemeta Praezisionsmetall und Kunststofferzeugnisse G Baumann and Co
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2003-06-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Greifvorrichtungen werden insbesondere für Handhabungsgeräte zum Transportieren und Positionieren von Gegenständen, insbesondere von Werkstücken, von einer Arbeitsstelle zu einer anderen Arbeitsstelle benötigt. Diese Handhabungsgeräte weisen in der Regel eine drehbare Säule mit mindestens einem in der Länge ein- und ausziehbaren Arm auf, an dessen Ende ein drehbarer Greifer angeordnet ist. Ein besonders geeignetes Handhabungsgerät ist aus der DE 38 02 166 C bekannt. · '

Ein bekannter Greifer (DE 38 41 041 Al) besteht aus einer Kolben-Zylinder-Einheit, die in der Rotationsachse der Greifvorrichtung liegt. An der Kolben-Zylinder-Einheit und an dem vorderen Ende der Kolbenstange sind gleichmäßig um die Rotationsachse verteilt angeordnete Scherengelenke vorgesehen, die einerseits an sich gegenüberliegenden Anlenkpunkten an der Kolben-Zylinder-Einheit bzw. an einer am Ende

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Telegramm: Dompatent Köln

Konten / Accounts:

3&phgr;&Igr;. Oppenheim jr. &Cie&ldquor; Köln {BLZ 37030200) Kto. Nr. 10760 Deutsche Bank AG. Köln (BLZ 370 7006O) Kto. Nr. &Pgr;65&Ogr;18 PbStglro Köln {BLZ 37&Ogr;1&Ogr;&Ogr;5&Ogr;) Kto. Nr. 654-5&Ogr;&Ogr;

der Kolbenstange befestigten Platte und andererseits an Greifbacken angelenkt sind, wobei ein Gelenk fest an der Greifbacke angeordnet ist und das andere längsverschiebbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung der vorgenannten Art derart weiterzubilden, daß die Steifheit der Greifvorrichtung verbessert wird, so daß die Greifvorrichtung bei geringem Gewicht auch für höhere Lasten einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß die Enden der Achsen in beidseitig der Gelenke seitlich vorgesehenen Führungseinrichtungen geführt sind, die mit der Greiferhalterung verbunden sind. Die Führungseinrichtungen ermöglichen eine erhöhte VerwindungsSteifheit der Greifbacken und versteifen diese insbesondere in Querrichtung der Greifbacken. Auf diese Weise ist unter Beibehaltung eines geringen Gewichts für die Greifvorrichtung ein Transport höherer Lasten mit höheren Beschleunigungen möglich, ohne daß dadurch das Gewicht der Greifvorrichtung wesentlich erhöht werden müßte. Ein besonderer Vorteil ergibt sich durch den Umstand, daß sich das bewegliche Gelenk in der Schließstellung axial nach vorne bewegt, wodurch die Greiferfinger der Greifbacken näher am Lastangriffspunkt abgestützt werden können.

Die Führungseinrichtungen sind vorzugsweise käfigartig um die Greifbacken angeordnet, wodurch in vor-

teilhafter Weise die Querkräfte des Spannvorgangs im Käfig abgefangen werden können. Die wirksamen Belastungsmomente auf die Kolbenstange des Stellantriebs können auf diese Weise erheblich reduziert werden.

Vorzugsweise bestehen die Führungseinrichtungen aus mindestens zwei miteinander verbundenen Schalenteilen. Die Schalenteile bilden im Querschnitt ein geschlossenes Hohlprofil derart, daß die Enden der Gelenkachsen axial in bezug auf die Greiferachse in Führungsnuten geführt und axial in bezug auf die Gelenkachsen abgestützt werden. Die Greifbacken erhalten auf diese Weise eine hohe Torsions- und Querfestigkeit. Dabei können die Führungseinrichtung bildenden Schalenteile als leichtgewichtige Feingußteile, z.B. auch Kunststoff, hergestellt werden. Die Schalenteile werden vorzugsweise so angeordnet, daß sie einen Käfig um die Greifbacken bilden. Die Schalenteile sind gleichartig, um die Anzahl unterschiedlicher Teile zu reduzieren. Die Ausbildung der Führungseinrichtung als Käfig mit geschlossenen Schalenteilen hat den Vorteil, das Gelenkgetriebe frei von Verschmutzungen zu halten, wodurch die Greifvorrichtung auch in schmutzintensiven Bereichen eingesetzt werden kann.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Enden der Gelenkachsen mit Rollen in den Nuten der Führungseinrichtungen geführt sind. Dabei können die Rollen gestuft ausgeführt oder mit einem Gleitring größeren Durchmessers versehen sein, um eine axiale Abstützung der Gelenkachse in der Führungseinrichtung zu ermöglichen. Anstelle der Rollen können die verlängerten Achsen der Gelenke auch mit Hilfe von Gleitsteinen in den

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Nuten der Führungseinrichtung geführt sein.

Das Gelenkgetriebe kann aus scherenartig über ein Scherengelenk miteinander verbundenen Lenkern bestehen. Mit einem solchen Gelenkgetriebe lassen sich hohe Kräfte bei geringem Gewicht des Gelenkgetriebes übertragen.

Bei einem Zweifingergreifer ist vorgesehen, daß die Kolbenstange des Stellantriebs mit dem Scherengelenk des Gelenkgetriebes gekoppelt ist. Ein derartiges Gelenkgetriebe ermöglicht in Verbindung mit den Führungseinrichtungen eine Reduzierung der Teile des Gelenkgetriebes.

Zusätzliche vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus den weiteren Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert .

Es zeigen:

Fig. 1 eine Greifvorrichtung mit drei Fingern,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Greifbacke,

Fig. 3 eine Seitenansicht auf ein modulares

Schalenteil für eine Greifvorrichtung gemäß
Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Innenseite einer Wandung des Schalenteils gemäß Fig. 3,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Greifvorrichtung mit zwei Greifbacken,

Fig. 6 eine Vorderansicht der Greifvorrichtung gemäß Fig. 5, und

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Schalenhälfte der
Führungseinrichtung bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5.

Die in den Fign. 1 bis 4 gezeigte Greifervorrichtung ist am Ende eines Armes eines Handhabungssystems, beispielsweise eines Roboters, angeordnet und mit diesem über eine Welle verbunden. Koaxial mit der Welle ist ein Stellantrieb 2 vorgesehen, der in dem Ausführungsbeispiel der Fig.l aus einer Kolben-Zylinder-Einheit besteht, aus der relativ zu der Welle koaxial mit der Rotationsachse eine Kolbenstange 3 hin- und herbewegt werden kann.

Der Stellantrieb 2 verschiebt über die Kolbenstange 3 ein erstes Kupplungselement 4 relativ zu einem zweiten Kupplungselement 5, das parallel zum ersten Kupplungselement 4 verläuft, an dem Stellantrieb 2 befestigt ist und somit gegenüber dem Stellantrieb ortsfest ist.

Es sei hierbei klargestellt, daß der Stellantrieb 2 und die Kolbenstange 3 nicht zwangsläufig koaxial mit der Rotationsachse 23 des Greifers angeordnet sein müssen, sondern an beliebiger Stelle zwischen den Kupplungselementen angreifen können.

An den Kupplungselementen 4,5, die vorzugsweise plattenförmig und identisch sind, sind mehrere An-

Schlüsse für Anlenkstellen eines Scherengelenks 7 vorgesehen, das eine parallel geführte längsverschiebungsfreie Öffnungs- oder Schließbewegung der Greifbacken 8 ermöglicht.

Das Scherengelenk 7 besteht aus zwei gleich langen Lenkern 11,12, die in ihrer Mitte über eine Drehachse scherenartig miteinander verbunden sind. Die Lenker 11,12 sind aus zwei Flachblechen 10 zusammengesetzt. Die Anlenkbereiche 13 an den jeweiligen Enden der Flachbleche 10 verlaufen in einer ersten Ebene, wobei der zwischen den Anlenkbereichen 13 befindliche Zwischenbereich 14 in einer zweiten Ebene verläuft. Je zwei entgegengesetzt gegeneinander gesetzte Flachbleche 10 bilden einen Lenker 11,12, wobei die beiden Lenker 11,12 eine umgekehrte Anordnung der Flachbleche aufweisen, damit das Scherengelenk 7 gebildet werden kann.

Wie aus Fig.l ersichtlich, verläuft also beim Lenker 11 die zweite Ebene außen, während bei dem Lenker 12 die zweite Ebene innen angeordnet ist, so daß der Lenker 12 sich in dem Zwischenraum des Lenkers 11 um den Drehpunkt der Drehachse des Scherengelenkes frei bewegen kann. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene ist bei allen Flachblechen 10 gleich, so daß die Scherengelenke 7 aus gleichartigen Bauteilen zusammengesetzt werden können.

Die Anlenkstellen 15, die mit den Kupplungselementen 4,5 gekoppelt sind, bestehen aus einem U-Profil, in das die Anlenkbereiche der Lenker 11,12 eingreifen, wobei die Anlenkstellen 15 gelenkig mit den Lenkern verbunden sind. Auf Grund der Gleichartigkeit der aus den Flachblechen 10 bestehenden Lenker können

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auch alle Anlenkstellen 15 gleichartig gestaltet sein.

Die Anlenkstellen 15 können mit den Kupplungselementen verschraubt sein oder in sonstiger Weise mit diesen lösbar verbunden sein.

Die den Anlenkstellen 15 gegenüberliegenden Enden der Lenker 11,12 sind mit der Greifbacke 8 verbunden. Der Lenker 11 ist hierbei mit einem relativ zur Greifbacke unbeweglichen Gelenk 16 verbunden, während der Lenker 12 über ein bewegliches Gelenk 17 mit der Greifbacke 8 verbunden ist.

Die Greifbacke 8 besteht aus einer U-förmig gestalteten Koppel 18 und einem Greiferfinger 19, der längsverschiebbar und arretierbar in der Koppel angeordnet ist.

Die Seitenwände der U-förmigen Koppel 18 weisen Langlöcher 20 auf, in denen das bewegliche Gelenk 17 parallel zur Rotationsachse in einer Laufbuchse, z.B. einer Polyamidgleitbuchse, geführt ist.

In Fig. 2 sind zwei Positionen der Greifbacken 8 dargestellt, die sich je nach Position der Kolbenstange 3 aus der unterschiedlichen Stellung des Scherengelenks 7 ergeben. Es ist dabei erkennbar, daß die Greifbacken 8 längsverschiebungsfrei parallel verstellbar sind.

Das in den Fign. 1 bis 4 gezeigte erste Ausführungsbeispiel einer Greifvorrichtung mit drei Greifbacken 8 weist eine Führungseinrichtung 24 aus insgesamt drei Schalenteilen 30,32,34, die einen

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Käfig um die drei unter einem gegenseitigen Winkel von 120 ° um die Greiferachse 23 angeordneten Greifbacken 8 bilden. Die drei Schalenteile 30,32,34 sind identisch, so daß die Teilevielfalt reduziert ist. Die Innenwände der Schalenteile 30,32,34 weisen die aus der Draufsicht in Fig. 4 ersichtlichen Führungsnuten 25,27 auf, in denen an den Enden der Gelenkachsen 21,22 angeordnete Rollen 36 eingreifen. Die Gelenkachse 21 gehört zu dem relativ zur Greifbacke 8 unbeweglichen Gelenk 16, während die Gelenkachse 22 zu dem relativ zur Greifbacke 8 beweglichen Gelenk 17 gehört.

Der Verlauf der Führungsnuten 25,27 in der Innenwand der Schalenteile 30,32,34 ist abhängig von dem Bewegungsablauf der Gelenke 16 und 17. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 verläuft die Führungsnut 25 orthogonal zu der Gelenkachse 21 sowie zu der Greifbacke 8, während die Führungsnut 27 das Gelenk 17 kreisbogenförmig bis zu der Schließstellung des Greiferfingers 19 führt. Jedes Schalenteil 30,32,34 hat zwei der in Fig. 4 gezeigten Innenwandungen, die einen Winkelabstand von 120 ° voneinander haben, so daß jedes Schalenteil 30,32,34 die Führungseinrichtung 24 auf jeweils einer Seite der Gelenke 16,17 für gleichzeitig zwei Greifbacken 8 bildet.

Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Führungseinrichtung 24 auch nur eine Führungsnut für eines der Gelenke 16 oder 17 aufweisen. Zum Beispiel ist es möglich, Führungseinrichtungen vorzusehen, die nur geradlinige Führungsnuten aufweisen. Die hintere Führungsnut für das Gelenk 16 verbessert hauptsächlich die Parallelführung, während die vordere Führungsnut zur Abstützung dient,

wenn ein Kraftschluß zwischen den Greifbacken 8 vorliegt. Da die vordere Führungsnut 27 hauptsächlich zur Abstützung der Greifbacken 8 dient, kann sie relativ zu den Rollen 36 ein größeres Spiel aufweisen als die Führungsnuten 25.

Die Rollen 36 sitzen auf verlängerten Achsabschnitten der Gelenkachsen 21,22 und können zusätzlich zwischen der Koppel 18 der Greifbacke 8 und den Führungsnuten 25,27 eine Gleitscheibe 37 aufweisen. Die Gleitscheibe 37 hat einen größeren Durchmesser als die Rollen 36. Sie dient dazu, die Gelenkachsen 21,22 axial gegen die Schalenteile 30,32,34 abzustützen, indem sie axial gegen die Stege 28 der Führungsnuten 25,27 anstößt.

Die Schalenteile 30,32,34 können miteinander verschraubt werden und sind rückseitig von einem Gehäusedeckel 9 gehalten, der mit der gleichzeitig als Kupplungselement 5 dienenden Greiferhalterung 1 fest verbunden ist.

Die Schalenteile 30,32,34 umschließen damit in Verbindung mit dem Gehäusedeckel 9 und der Greiferhalterung 1 alle Greifbacken 8 der Greifvorrichtung und schützen diese vor äußeren Einflüssen. Die nach.vorne offene Stirnfläche 38 des von den Schalenteilen 30,32,34 gebildeten Käfigs kann mit einer flexiblen Dichtung, z.B. einer Bürstendichtung, verschlossen werden.

Auf der in bezug auf die Greiferachse radial äußeren Wand 35 der Schalenteile 30,32,34 können Anschläge 40 und/oder Positionsdetektoren 42 angeordnet sein, die die maximale öffnungsweite der Greifbacken 8

begrenzen bzw. ihre Position für die Steuerung der Greifvorrichtung detektieren.

Die Schalenteile 30,32,34 werden vorzugweise als Feingußteile oder auch als Spritzgußteile aus Kunststoff hergestellt.

Die Fign. 5 bis 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Greifvorrichtung mit lediglich zwei gegenüberliegenden Greifbacken 8.

Die Führungseinrichtung 24 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem aus zwei identischen Schalenteilen 30,32 gebildeten Käfig mit im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Profil. Die Schalenteile 30,32 bilden hierbei die Führungseinrichtungen für beide Greifbacken 8.

Bei diesem Ausführungsbeispiel greift die Kolbenstange 3 des Stellantriebs 2 an dem Scherengelenk 7 des Gelenkgetriebes 6 an, wodurch die Kupplungselemente 4,5 aus dem ersten Ausführungsbeispiel entfallen können. Beide Greifbacken 8 werden von einem Gelenkgetriebe 6 angetrieben. Für die Gelenke 16,17 beider Greifbacken sind in der Innenwandung der Schalenteile 3O₇32 spiegelbildlich zur Greiferachse angeordnete Führungsnuten 25 und 27 vorgesehen. Die orthogonal zu den Greifbacken 8 und zur Greiferachse 23 verlaufende Führungsnut 25 kann zweigeteilt oder wie in Fig. 7 gezeigt durchgehend verlaufen, während für jedes der Gelenke 17 der einzelnen Greifbacken je eine kurvenförmig gebogene Führungsnut 27 vorgesehen ist.

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Anstelle der in den beiden Ausführungsbeispielen gezeigten Gelenkgetriebe 6 können auch andere Gelenkgetriebe, beispielsweise nach DE 34 41 643 A treten.

Die Greifbacken 8 können ein Werkstück sowohl außen als auch - bei Hohlprofilen - innen greifen.

Claims

- 12 Schutzansprüche

1. Greifvorrichtung, insbesondere für Handhabungsgeräte, mit einer Greiferhalterung (1) und mit mehreren um eine axiale Greiferachse angeordneten längsverschiebungsfreien Greifbacken (8), mit einem Stellantrieb (2) an der Greiferhalterung (1) für die Spreizung und Schließung der Greifbacken (8) über ein Gelenkgetriebe (6) und einer axial beweglichen Kolbenstange (3) des Stellantriebs (2),

dadurch gekennzeichnet,
daß orthogonal zu den Achsen (21,22) der Gelenke (16,17) des Gelenkgetriebes (6) mit der Greiferhalterung (1) verbundene Führungseinrichtungen (24) beidseitig die Enden (26) mindestens einer Achse (21, 22) aufnehmen.

2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (24) einen Käfig um die Greifbacken (8) bilden.

3. Greifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (24) aus mindestens zwei miteinander verbundenen Schalenteilen (30,32,34) bestehen, die die Enden der mindestens einen Achse (21,22) in Führungsnuten (25,27) aufnehmen.

4. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (26) der Gelenkachsen (21,22) mit Rollen (36) in den Führungseinrichtungen (24) geführt sind.

5. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkgetriebe (6) aus scherenartig über ein Scherengelenk (7) miteinander verbundenen Lenkern (11,12) besteht.

6. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Schalenteilen (30,32,34) gebildete Führungseinrichtung (24) mindestens zwei Greifbacken (8) in Verbindung mit der Greiferhalterung (1) allseitig umschließt, wobei die in Axialrichtung vordere Stirnfläche (38) im Bewegungsbereich der Greifbacke (8) eine flexible Dichtung, z.B. eine Bürstendichtung aufweist.

7. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis

6, dadurch gekennzeichnet/ daß die käfigartig die Greifbacken umschließenden Führungseinrichtungen (24) Anschläge (40) für die Begrenzung der Öffnungsweite der Greifbacken (8) aufweisen.

8. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß die käfigartig die Greifbacken (8) umschließenden Führungseihrichtungen (24) Positionsdetektoren (42) für die Greifbacken (8) aufweisen.

9. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zweifingergreifer ein aus zwei Schalenteilen (30,32) bestehender Käfig die Führungseinrichtung (24) für beide Greifbacken (8) bildet.

10. Greifvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange des Stellantriebs (2) mit dem Scherengelenk (7) des Gelenkgetriebes (6) gekoppelt ist.

11. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (11, 12) mit Hilfe von axial zueinander verschiebbaren Kupplungselementen (4,5) des Stellantriebs (2) betätigbar sind.

12. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachsen (21,22) beiderseits der Greifbacken (8) Gleitscheiben (37) zur axialen Abstützung der Greifbacken (8) gegen die Führungseinrichtung (24) aufweisen.