NL2004830C2 - Grijpinrichting. - Google Patents

Description

Grijpinrichting.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een grijpinrichting omvattende een huis voorzien van een aansluiting voor bevestiging aan een robotarm.

5 In de stand der techniek zijn allerlei soorten grijpinrichtingen bekend die in com binatie met een robotarm gebruikt worden voor het oppakken en verplaatsen van voorwerpen.

Voor de automatisering van de bewerking van werkstukken zijn bij het vervaardigen van (middel)grote series speciaal aangepaste opzetstukken voor robotarmen be-10 kend, waarmee zwaardere producten zoals werkstukken die eventueel samen met in-kleminrichtingen en dergelijke tientallen tot honderden kilo's kunnen wegen verplaatst kunnen worden. Dergelijke grijpinrichtingen zijn specifiek voor het te verplaatsen voorwerp uitgevoerd. Dit geldt in het bijzonder de vorm van de grijpvingers. Daardoor kunnen dergelijke grijpinrichtingen uitsluitend gebruikt worden voor het vervaardigen 15 van (middel)grote series.

Kleine series, dat wil zeggen series van bijvoorbeeld 5-100 stuks worden tot nu toe deels handmatig gepositioneerd in bewerkingsstations. Daarbij is het inmiddels gebruikelijk om de verschillende producten automatisch gestuurd aan de verschillende bewerkingsmachines toe te voeren maar voor het omstellen is tussenkomst van de mens 20 nog steeds vereist. Een ander voorbeeld van een gecompliceerde handeling is het omspannen van voorwerpen en daarvoor wordt in de PCT-aanvrage PCT/NL2009/050587 een oplossing geboden. Een andere gecompliceerde stap is het omschakelen van een product naar een ander product. In de praktijk blijkt dat met de hand omstellen bij verandering van product vaak noodzakelijk is. Een ander probleem 25 bestaat bij gietdelen en/of vrij gevormde delen. Daarvoor bestaan kostbare automatische spaninrichtingen voor het automatisch beladen. Daarom wordt bij kleine series handmatig opspannen toegepast.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding in een grijpinrichting te voorzien waarmee het mogelijk is allerlei soorten werkstukken met al dan niet in het bijzonder 30 aangepaste grijpvingers op te nemen en daaraan bijzondere handelingen te verrichten zoals het positioneren, vastzetten en dergelijke. Een dergelijke grijpinrichting dient zoveel mogelijk universeel toepasbaar te zijn zodat bij wisselen van te bewerken voorwerpen het niet noodzakelijk is met een andere grijpinrichting te werken.

2

Dit doel wordt verwezenlijkt met een grijpinrichting omvattende een huis welk huis voorzien is van een aansluiting voor bevestiging aan een robotarm, waarbij aan dat huis twee grijpvingeropnames zijn aangebracht, die ten opzichte van dat huis en ten opzichte van elkaar op gestuurde wijze verplaatsbaar zijn, in elk van die grijpvingerop-5 names aangebrachte grijpvingers en een aan het huis aangebrachte roterende aandrijving welke roterende aandrijving een koppeldeel omvat.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt in de combinatie van grijp vingeropnames waarin wisselbare grijpvingers geplaatst kunnen worden en in een roterende aandrijving voorzien. Met de roterende aandrijving is het mogelijk allerlei voorwerpen 10 zoals spanelementen en dergelijke vast te zetten of te lossen terwijl de betreffende voorwerpen ondertussen door de grijpvingers vastgehouden worden en verplaatst kunnen worden. Door het verwisselbaar zijn van de grijpvingers ten opzichte van de grijpvingeropnames kunnen afhankelijk van het gewenste te bewerken voorwerp andere grijpvingers toegepast worden.

15 Hoewel de uitvinding hier aan de hand van een bewerkingsinstallatie beschreven wordt, dient begrepen te worden dat ook andere acties met behulp van de hier beschreven grijpinrichting uitgevoerd kunnen worden.

Met de onderhavige uitvinding is het op bijzonder eenvoudige wijze mogelijk een grijpinrichting te verwezenlijken waarmee een breed bereik aan handelingen aan een 20 breed bereik van producten bij verhoudingsgewijs lage kosten verwezenlijkt kan worden waardoor de acceptatie daarvan bevorderd wordt.

Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding is het koppeldeel van de roterende aandrijving transleerbaar in de richting van de rotatieas. Met dat koppeldeel kunnen verschillende gereedschappen verbonden worden waarmee verschil-25 lende bevestigingsmiddelen zoals bouten vastgedraaid en/of losgedraaid kunnen worden. Door de transleerbaarheid kan bijvoorbeeld in ingebrachte positie de grijpinrichting een voorwerp met de grijpvingers aanpakken en pas daarna een gereedschap op een bereikbaar bevestigingsmiddel zoals een bout gepositioneerd worden waarna de betreffende bout gelost kan worden of vastgezet kan worden.

30 Een bijzondere eenvoudige constructie kan verkregen worden indien het koppeldeel zich tussen de grijpvingers bevindt. Verdere vereenvoudiging kan verkregen worden indien de grijpvingeropnames uitsluitend een lineaire beweging uitvoeren naar elkaar toe of van elkaar af. In combinatie met de robotarm waarmee de grijpinrichting volgens 3 een bijzondere variant van de uitvinding verbonden kan worden kan daarmee elke positie van een grijpvinger verkregen worden. De grijpvingers zijn bij voorkeur elektrisch of pneumatisch koppelbaar met de grijpvingeropnames. De grijpvingers kunnen met behulp van de grijpinrichting naar een opslagpositie bewogen worden waar deze 5 bijvoorbeeld door aanhaken of dergelijke in een richting vastgelegd worden en door het ontkoppelen van de koppeling kan scheiding van de grijpvingeropname en grijpvinger verwezenlijkt worden. Vervolgens kunnen de grijpvingeropnames met de grijpinrich-ting naar een andere positie bewogen worden waar zich verdere grijpvingers bevinden. De grijpvingers kunnen uitgevoerd worden als twee afzonderlijke delen met de meest 10 verschillende vorm om werkstukken met verschillend uiterlijk aan te kunnen grijpen. Indien een pallet toegepast wordt is het mogelijk deze van twee uitstekende delen te voorzien die overeenkomen met het koppelende deel van de grijpvingers en in de grijpvingeropnames opgenomen en daarmee gekoppeld kunnen worden.

Met de onderhavige uitvinding is het mogelijk aanzienlijke gewichten te verplaat-15 sen, dat wil zeggen 150 kg of meer zonder dat het noodzakelijk in een robot, die slechts voor een doeleinde geschikt is, te voorzien.

Voor het vinden, naderen van een voorwerp en overig bewegen van de grijpinrichting kan in het huis vision-systeem aanwezig zijn gekoppeld met een sturing die de beweging daarvan beïnvloedt. In de betreffende software, die extern aanwezig kan zijn, 20 kan de vorm van het te naderen voorwerp opgenomen zijn en kan zo een optimale nadering en vastgrijpen plaatsvinden. Een dergelijke vision-systeem kan bestaan uit een camera al dan niet combinatie met een laser. Een dergelijke camera kan een tweedimensionale of driedimensionale camera zijn.

Het naar elkaar bewegen van de grijpvingeropnames wordt bij voorkeur met 25 behulp van een servomotor gestuurd. Daarmee is het eveneens mogelijk de kracht waarmee de daaraan bevestigde grijpvingers een voorwerp aanpakken te bepalen (bijvoorbeeld door de stroomdoorgang). De roterende aandrijving vindt eveneens bij voorkeur met behulp van een servomotor plaats en op dezelfde wijze kan daarbij het daardoor overgebrachte moment bepaald worden. Bovendien is het mogelijk tussen de 30 robotarm en de grijpinrichting afzonderlijke krachtensensoren op te nemen waardoor het door de grijpinrichting getilde gewicht bepaald kan worden en de op de grijpvingers uitgeoefende druk gemeten kan worden.

4

Het op de hierboven beschreven wijze roteren van het koppeldeel kan in combinatie met het roteren van de grijpinrichting met behulp van de robotarm gebruikt worden. In het algemeen zal de rotatie van de robotarm beperkt zijn vanwege de met de grijpinrichting verbonden kabels en dergelijke. Echter is het daarmee mogelijk een veel 5 grotere kracht uit te voeren dan met behulp van de roterende aandrijving voor het koppeldeel.

Dat wil zeggen met behulp van de robotarm is het mogelijk een verhoudingsgewijs grote kracht over een verhoudingsgewijs beperkte draaihoek uit te voeren. Dit is van belang bij het extra vastzetten of eerst losmaken van voorwerpen. Daarbij is 10 het vanzelfsprekend wel van belang dat bij het roteren van de robotarm met de grijpinrichting het koppeldeel onverdraaibaar is ten opzichte van de grijpinrichting. Dit kan verwezenlijkt worden door het koppeldeel via een zelfremmende constructie met behulp van de betreffende (servo)motor aan te drijven, zoals bijvoorbeeld door een worm met wormwiel.

15 De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het vastleggen van een voorwerp ten opzichte van een verder voorwerp, welk voorwerp van roterend werkende bevestigingsmiddelen is voorzien, omvattende het met het samenstel aangrijpen van dit voorwerp met die grijpvingers, het positioneren van dat voorwerp ten opzichte van het verdere voorwerp, het met de roterende aandrijving van 20 die grijpinrichting vastzetten van dat voorwerp in de gewenste positie gevolgd door het weg verplaatsen van die grijpvingers van dat voorwerp.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van in de tekening afgebeelde uit-voeringsvoorbeelden beschreven worden. Begrepen dient te worden dat naast deze voorbeelden de uitvinding nog talrijke verdere toepassingen heeft.

25 Daarbij tonen:

Fig. 1 schematisch in perspectief een grijpinrichting volgens de uitvinding en een deel van een robotarm;

Fig. 2 in vooraanzicht de grijpinrichting volgens fig. 1 waarbij de positie van de grijpvingeropnames ten aanzien van fig. 1 gewijzigd is; 30 Fig. 3 in doorsnede III volgens fig. 2 de grijpinrichting;

Fig. 4a, b een eerste toepassing van de grijpinrichting volgens de uitvinding;

Fig. 5a, b een verdere toepassing van de grijpinrichting volgens de uitvinding;

Fig. 6a, b een verdere toepassing van de grijpinrichting volgens de uitvinding; 5

Fig. 7 een verdere toepassing van de grijpinrichting volgens de uitvinding;

Fig. 8a, b een verdere toepassing van de grijpinrichting volgens de uitvinding; en

Fig. 9 een verdere toepassing van de grijpinrichting volgens de uitvinding.

In fig. 1 is het samenstel bestaande uit een robotarm 2 en de grijpinrichting 4 vol-5 gens de uitvinding in het geheel met 1 aangegeven. De grijpinrichting 4 is voorzien van een huis 6 met een aansluiting 5. Tussen robotarm 2 en aansluiting 5 is een gebruikelijke koppeling 3 aanwezig.

De robotarm 2 is slechts gedeeltelijk afgebeeld teneinde te benadrukken dat robotarm elke in de stand der techniek bekende constructie kan zijn.

10 Het huis 6 is voorzien van twee geleidingen die aangegeven zijn met 7 en 8. Deze geleidingen zijn als lineaire geleidingen uitgevoerd en daarlangs zijn grijpvingeropna-mes 9 en 10 verplaatsbaar. De verplaatsing wordt verwezenlijkt door middel van motoren en meer in het bijzonder zijn dit servomotoren of andere motoren waarbij de positie van de grijpvingeropname ten opzichte van het huis nauwkeurig bepaalbaar is. 15 Volgens een bijzonder eenvoudige uitvoering van de uitvinding is de beweging van de grijpvingeropnames 9 en 10, die uitgevoerd wordt volgens de pijl 11, met elkaar gekoppeld, zodat met een enkele motor 43 volstaan kan worden voor het naar elkaar toe en van elkaar af bewegen van de grijpvingeropnames 10.

Tussen de grijpvingeropnames 9 en 10 bevindt zich een roterende aandrijving 13 20 (zie ook fig. 3) bestaande uit een roterend aangedreven deel 14 en een daarom aangebrachte stationaire huls 15. Roterend aangedreven deel 14 wordt door een servomotor 42 met worm 41 in rotatie gebracht welke zowel linksom als rechtsom kan zijn en waarbij ten minste een van de rotatierichtingen momentgestuurd is, dat wil zeggen met behulp van software kan de maximaal opgebrachte rotatiekracht gestuurd worden. Huls 25 15 en kan heen en weer bewogen worden in de richting van de rotatieas 18. Als voorbeeld voor de slag voor de transleerbare huls wordt een waarde van 15 mm genoemd. Deze beweging is een pneumatisch gestuurde beweging die door een niet afgebeelde zuiger-cilinder (waarbij huls 15 deel van de zuiger kan zijn) aanwezig in het huis 6 en de bijbehorende sturing verwezenlijkt kan worden. Huls 15 is uitgevoerd voor 30 het opnemen van verschillende soorten gereedschappen en met 16 is een voorbeeld daarvan getoond. Met behulp van een klikverbinding kan het gereedschap 16 in de huls 15 opgenomen worden en via overeenkomende vertandingen roterend aangedreven worden. Door het aan het vrije uiteinde vastpakken van het gereedschap 16 en het weg 6 bewegen van de grijpinrichting (of huls 15) kan een dergelijke klikverbinding op eenvoudige wijze weer ongedaan gemaakt worden. Een dergelijk vastpakken kan bijvoorbeeld het aanhaken van het gereedschap achter enigerlei constructie omvatten.

Bovendien is het mogelijk door de boring 29 van het roterend aangedreven deel 5 14 en zo de transleerbare huls een fluïdum zoals lucht in te brengen. Door het gebruik van luchtdruk ontstaat een extra veerwerking naast die van huls 15 waardoor bijvoorbeeld gereedschap 16 verend tegen een houtkop gedrukt kan worden. Bij geringe rotatie grijpt vervolgens het gereedschap de betreffende boutkop aan. Hetzelfde geldt voor het terugbewegen van het gereedschap waar actief terugtrekken plaatsvindt 10 Bovendien is het door de verende werking mogelijk een voorwerp tegen een ander voorwerp te drukken met een bepaalde pneumatisch geregelde veerkracht.

Grijpvingers 17 zijn in fig. 1 afgebeeld die in openingen 26 van de grijpvinger-opnames 10 gebracht kunnen worden. De uiteinden van de grijpvingers 17 zijn uitgevoerd om samen te werken met een koppeling 12 achter de opening 26 in elk van de 15 grijpvingeropnames. In het getoonde voorbeeld is een constructie met een conus getoond waarbij met behulp van pennen 28 in de grijpvingeropnames een dergelijke conus op het einde van de grijpvingers 17 in een enkele vaste onverdraaibare positie vastgelegd kan worden. Dergelijke pennen kunnen elektrisch of pneumatisch bediend worden.

20 Omdat een dergelijke constructie met conus onverdraaibaarheid niet garandeert, van de grijpvingers ten opzichte van de grijpvingeropnames kunnen verdere delen aanwezig zijn die de rotatiepositie van de grijpvingers vastleggen ten opzichte van de grijpvingeropnames. Dit kunnen centreerpennen, aanslagvlakken dergelijke zijn.

De sturing voor de verschillende functies is met 21 aangegeven en niet verder in detail 25 getoond. Een vision-systeem is aanwezig bestaande uit een camera 19 en een laser 49. De camera is bij voorkeur een 2D-camera die in combinatie met de laser een 3D-systeem vormt.. De daarbij noodzakelijke software is bij voorkeur extern aanwezig (PC). Met dit vision-systeem kan het vinden en de nadering van de grijpinrichting tot een voorwerp gestuurd kan worden. Met de servomotor wordt de klemkracht van de 30 grijp vinders bepaald.

In fig. 2 is de volledig gesloten positie van de beide grijpvingeropnames, dat wil zeggen tegen elkaar liggende positie, getoond.

7

In de fig. 4 en verder worden wat toepassingsvoorbeelden van de onderhavige uitvinding getoond.

In fig. 4a en b wordt het klemmen van een voorwerp 30 getoond. Daartoe worden specifiek uitgevoerde grijpvingers 17 gebruikt.

5 In fig. 5 is een variant afgebeeld waarbij andere grijpvingers 27 toegepast worden. Het wisselen van grijpvingers kan op eenvoudige wijze plaatsvinden door de grijpinrichting met grijpvingers naar een opslagpositie te bewegen waarbij in de opslag een verplaatsingsrichting van de grijpvingers geblokkeerd wordt (haken, klikken en dergelijke). Door vervolgens de koppeling 12 vrij te geven kan de betreffende 10 grijpvinger losgelaten worden en kan een andere grijpvinger gepositioneerd worden. Bij voorkeur is de constructie zodanig dat de grijpvinger slechts in een positie ten opzichte van de opname gepositioneerd kan worden en kan met de onderhavige uitvinding een bijzonder grote nauwkeurigheid verkregen worden zodat de grijpvinger slechts in een positie met een nauwkeurigheid van honderdste millimeters vastgelegd 15 wordt ten opzichte van de grijpvingeropname.

In fig. 6a, b is het vastklemmen van een voorwerp 31 getoond waarbij een bout of dergelijke vastgeschroefd moet worden met behulp van het gereedschap 16. Bij het naderen van het betreffende voorwerp wordt het gereedschap 16 in een positie waarin deze zich zoveel mogelijk binnen het huis 6 bevindt gehouden waardoor grijpvingers 20 vrij spel hebben voor het vastklemmen van het voorwerp 31. Na het bereiken van de juiste inklemming kan door het naar buiten bewegen van het transleerbare gereedschap 16 het betreffende vastschroeven of losschroeven verwezenlijkt worden. Voordat volledige aangrijping van de betreffende bout of dergelijke plaatsvindt wordt het gereedschap 16 pneumatisch tegen de houtkop of dergelijke gedrukt en valt na enige 25 rotatie om de houtkop of in een holte. Omdat de weerstand tegen rotatie daarna snel toeneemt neemt de servomotor voor de rotatie van de bout waar, dat ingrijpen plaatsgevonden heeft, en kan het gewenste moment opgebracht worden. Bij het losschroeven zorgt de verplaatsing van de huls voor de noodzakelijke vrije ruimte.

In fig. 7 is een pallet 37 getoond die van twee (niet goed zichtbare) koppeldelen 30 voorzien die overeenkomen met de grijpvingers. Met behulp van de grijpinrichting volgens de onderhavige uitvinding is het op eenvoudige wijze mogelijk verhoudingsgewijs zware voorwerpen aangebracht op pallet 37, zoals de hier getoonde klauwplaat, te verplaatsen.

8

Fig. 8 toont het spannen van spanbekken 20. Deze kunnen door de grijpvingers in de gewenste positie geplaatst worden waarbij het bovendien mogelijk is bij aanwezigheid van een in te spannen voorwerp de naar de spanbekken naar elkaar voor te spannen met de grijpvingers in een bijvoorbeeld door vertanding bepaalde discrete 5 positie. Vervolgens wordt met behulp van het gereedschap 16 deze positie van de spanbekken vastgelegd voor het vastzetten van bout 22.

Tot slot is in fig. 9 het opspannen van een voorwerp met behulp van een opspan-element 24 en bout 25 getoond. Ook hier is het mogelijk met behulp van de universele grijpinrichting volgens de onderhavige uitvinding zonder veel andere maatregelen een 10 dergelijke opspanning te verwezenlijken. Slechts de grijpvingers en/of het gereedschap dienen in een dergelijk geval aangepast te worden.

Met behulp van de grijpinrichting volgens de onderhavige uitvinding is het mogelijk allerlei soorten voorwerpen aan te grijpen en met de gewenste voorspanning vast te pakken respectievelijk te positioneren en vervolgens met behulp van de roterende 15 aandrijving vast te leggen of te lossen.. Met de uitvinding is het mogelijk verhoudingsgewijs zware voorwerpen met niet gedefinieerde positie met hoge nauwkeurigheid te plaatsen. De grijpinrichting zelf heeft een verhoudingsgewijs laag gewicht en als voorbeeld wordt een gewicht van minder dan 35 kilo genoemd.

Uit de bovenstaande voorbeelden blijkt dat talloze toepassingen denkbaar waar de 20 onderhavige uitvinding van voordeel gebruikt kan worden. Bovendien zullen bij degene bekwaam in de stand der techniek dadelijk varianten opkomen van hetgeen hierboven beschreven is welke varianten liggen binnen het bereik van bijgaande conclusies. Bovendien worden uitdrukkelijk rechten gevraagd voor varianten beschreven in de volg-conclusies zonder combinatie met de onafhankelijke conclusie.

25

Claims (11)

1. Grijpinrichting (4) omvattende een huis (6) welk huis (6) voorzien is van een aansluiting (5) voor bevestiging aan een robotarm (2), waarbij aan dat huis twee 5 grijpvingeropnames (9, 10) zijn aangebracht, die ten opzichte van dat huis en ten opzichte van elkaar op gestuurde wijze verplaatsbaar zijn, in elk van die grijpvingeropnames (9, 10) aangebrachte grijpvingers (17, 27, 37) en een aan het huis (6) aangebrachte roterende aandrijving (13) welke roterende aandrijving eenkoppel-deel (15) omvat. 10

2. Grijpinrichting volgens conclusie 1, waarbij dat koppeldeel (15) in de richting van de rotatieas (18) transleerbaar is.

3. Grijpinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat koppeldeel 15 (15) tussen die grijpvingers (17, 27, 37) is aangebracht.

4. Grijpinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat huis voorzien is van een lineaire geleiding (7, 8) voor die grijpvingeropnames.

5. Grijpinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die grijpvingeropnames voorzien zijn van een pneumatische koppeling voor het grendelen of lossen van die grijpvingers.

6. Grijpinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die roterende 25 aandrijving (13) zelfremmend (41) uitgevoerd is.

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die grijpvingeropnames en het overige deel van die inrichting uitgevoerd is voor belastingen van ten minste 150 kg. 30

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat huis van een 3D vision-systeem voorzien is en een sturing aanwezig is voor het vinden en benaderen van voorwerpen.

9. Grijp inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die grijpvingers met een gemeenschappelijke servomotor (43) aangedreven worden.

10. Samenstel omvattende een inrichting volgens een van de voorgaande conclusies en een robotarm (2) waarbij de inrichting (4) aan die robotarm bevestigd is.

11. Werkwijze voor het vastleggen van een voorwerp ten opzichte van een verder voorwerp, welk voorwerp van roterend werkende bevestigingsmiddelen is voor-10 zien, omvattende het met het samenstel volgens conclusie 10 aangrijpen van dat voorwerp met die grijpvingers (17, 27, 37), het positioneren van dat voorwerp ten opzichte van het verdere voorwerp, het met de roterende aandrijving (13) van die grijpinrichting vastzetten van dat voorwerp in de gewenste positie gevolgd door het weg verplaatsen van die grijpvingers van dat voorwerp.