NL8601306A

NL8601306A - Pakkettengrijper voor beladingsrobot.

Info

Publication number: NL8601306A
Application number: NL8601306A
Authority: NL
Original assignee: Nederlanden Staat
Priority date: 1986-05-22
Filing date: 1986-05-22
Publication date: 1987-12-16

Description

^ * VO 8222

Pakkettengrijper voor beladingsrobot.

A. ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Alj_ GeMed__van_de_ uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een robotgrijper voor pakketten en soortgelijke voorwerpen, omvattende een met een robot verbonden frame met een door een robotsysteem bestuurbaar aandrijforgaan, bestaande uit een ten opzichte van het frame beweegbaar deel en een 5 vast deel, voorts een eerste klemplaat die in hoofdzaak loodrecht is bevestigd op een uiteinde van een eerste arm die zich in een eerste richting uitstrekt en een tweede klemplaat, in hoofdzaak parallel aan de eerste klemplaat, die in hoofdzaak loodrecht is bevestigd op het uiteinde van een tweede arm die zich in een tweede richting, 10 tegengesteld aan de eerste richting, uitstrekt, waarbij de eerste arm in lengte instelbaar en met het beweegbare deel van het aandri jforgaan verbonden is.

A2j^_ Stand van de_techniek

Een als onder Al. beschreven robotgrijper is bekend uit het oc-15 trooischrift EP 0076182. In de figuur 6 van dat octrooischrift wordt "350 1 3 0 2 * -«i - 2 - een robotgrijper getoond die via een spil is verbonden met een robot. Aan de spil is het vaste gedeelte bevestigd van een hydraulisch of pneumatisch aandrijforgaan, waarvan het beweegbare gedeelte is voorzien van een loodrecht daarop bevestigde eerste klemplaat, die 5 onder aandrijving· van het aandrijforgaan in een richting, loodrecht op de spil, kan bewegen. Aan de spil is voorts een vaste arm verbonden, dwars op de spil, aan welks uiteinde een tweede klemplaat is bevestigd, loodrecht op de vaste arm. Het aandrijforgaan wordt bestuurd vanuit het robotsysteem. Voor het vastklemmen van te manipu-10 leren voorwerpen wordt de eerste klemplaat door middel van het aan-drijforgaan naar de tweede klemplaat toe bewogen; voor het loslaten van een voorwerp er vanaf.

De bekende grijper heeft verschillende nadelen. Ten eerste is de plaats van het midden van de te manipuleren voorwerpen ten opzichte 15 van het midden van de spil niet vast, althans als de afmetingen van de voorwerpen variëren. Dit verschil moet door middel van extra besturingsmaatregelen, i.c. programmatuur worden gecompenseerd, waardoor de snelheid van het systeem lager wordt. Dit geldt zowel voor het opnemen als voor het neerzetten van voorwerpen. In de twee-20 de plaats wordt de breedte van de grijper bepaald door de lengte van het aandrijforgaan, i.c. een aandrijfcylinder, waardoor de grijper in zijn geheel vrij veel werkruimte nodig heeft. In de derde plaats wordt ook de minimale afstand tusSen de klemplaten bepaald door de lengte van de aandrijfcylinder, terwijl voorts de slag van de be-25 weegbare klemplaat gelijk is aan de lengte van de aandrijfcylinder. De verscheidenheid in afmetingen van de te manipuleren voorwerpen wordt hierdoor beperkt. Samenvattend zijn de belangrijkste nadelen van de bekende grijper: verschil voorwerp-midden t.o.v. spil-midden, grote werkruimte en beperkte vrijheidsgraad in voorwerpafmetingen.

30 B. SAMENVATTING VAM DE UITVINDING

De uitvinding beoogt de nadelen van de bekende robotgrijper op te heffen door te voorzien in een robotgrijper van de onder Al. aange- 863130? *> Λ - 3 - geven soort, niet het kenmerk dat ook de tweede arm in lengte instelbaar en met het beweegbare deel van het aandrijforgaan verbonden is, waarbij de eerste arm en de tweede arm simultaan door het aandrijf-orgaan worden aangedreven in ten opzichte van elkaar tegengestelde 5 richtingen. Door deze maatregel wordt het eerste onder A2. genoemde nadeel ondervangen, immers hierdoor staan de klemplaten altijd symmetrisch ten opzichte van de spil, waardoor geen extra besturings-maatregelen vereist zijn.

Bij voorkeur staan de bewegingsrichting van het beweegbare deel 10 van het aandrijforgaan en de bewegingsrichtingen van de eerste arm en de tweede arm in hoofdzaak loodrecht op elkaar. Hiermee wordt het tweede en het derde onder A2. genoemde nadeel ondervangen, immers wordt de minimale afstand tussen de klemplaten nu niet bepaald door de lengte van het vaste deel van het aandrijforgaan, maar door de 15 breedte ervan, die aanmerkelijk geringer kan zijn en bovendien onafhankelijk van de slag.

Als voorkeursuitvoering van de uitvinding worden de eerste arm en de tweede arm elk gevormd door ëën of meer parallelle scharende stan-genstelsels, die elk ten minste één om een schaarpunt scharend stan-20 genpaar omvatten. Deze scharende stangenstelsels fungeren hierbij als in lengte instelbare armen en bovendien als omzetters van de aandrijfbeweging in de respectievelijke bewegingen van de klemplaten. Elk der stangenstelsels kan uit twee of meer cascadegewijs samenwerkende', elk om een schaarpunt scharende stangenparen bestaan.

25 Hiermee wordt bereikt dat de slag van de klemplaten wordt verdubbeld, resp. verveelvoudigd, zonder dat de minimale afstand tussen de klemplaten wezenlijk groter wordt.

Volgens een nadere uitwerking zijn van elk scharend stangenstel-sel de vrije uiteinden aan de ene zijde scharnierend verbonden met 30 het beweegbare deel resp. het vaste deel van het aandrijforgaan en zijn de vrije uiteinden aan de andere zijde scharnierend verbonden met de eerste klemplaat resp. de tweede klemplaat,waarbij van de met de desbetreffende klemplaat scharnierend verbonden vrije uiteinden een β6 0 1 3 0 6

/ 'C

- 4 - uiteinde bovendien parallel aan deze klemplaat schuifbaar is. 3ij voorkeur wordt per arm gebruik gemaakt van ten minste twee parallelle stangenstelsels, aangezien hiermee een betrouwbare positionering van de klemplaten wordt verkregen. Bij gebruik van ten minste twee 5 parallelle stangenstelsels per arm kunnen deze stangenstelsels met het beweegbare deel van het aandrijforgaan zijn verbonden via een schommelbaar juk, waardoor de klemplaten zich (simultaan) kunnen aanpassen aan de vorm van de op te nemen voorwerpen. Om dezelfde reden kunnen de klemplaten gedeeltelijk flexibel zijn om een as, 10 evenwijdig aan de as van het aandrijforgaan.

C. REFERENTIES Octrooischrift EP 0076182.

D. KORTE FIGUURBESCHRIJVING

Figuur 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding in 15 vooraanzicht.

Figuur 2 toont dezelfde uitvoeringsvorm in dwarsdoorsnede volgens lijn I-I.

Figuur 3 toont een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding. Figuur 4 toont dezelfde uitvoeringsvorm, echter voorzien van een 20 extra zuigorgaan.

Figuur 5 toont een voorkeursuitvoering van de klemplaten met bijbehorende bevestigingsconstructie in bovenaanzicht, figuur 6 in dwarsaanzicht.

Figuur 7 toont een dwarsdoorsnede van de eerste uitvoeringsvorm 25 volgens lijn I-I in figuur 1, echter in een voorkeurs uitvoering.

E. FIGUURBESCHRIJVING EN UITVOERINGSVOORBEELDEN

De in figuur 1 en figuur 2 getoonde robotgrijper omvat een frame 1 dat door een spil 2 met een robot is verbonden die de grijper in 30 verschillende richtingen kan bewegen. In het frame 1 is aan beide 850 1306 - 5 - 4 zijden een vertikale sleuf 3 aangebracht waardoor een as 4 kan transleren en een rond gat 5 waardoor een as 6 steekt. De assen 4 en 6 zijn verbonden met een beweegbaar deel 7 resp. een vast deel 8 van een aandrijfcylinder, die wordt bestuurd vanuit het robotsysteem. De 5 as 6 steekt eveneens door de eerste uiteinden van stangen 9, 10, 11 en 12; de as 4 steekt eveneens door de eerste uiteinden van stangen 13, 14, 15 en 16. De stangen 9 en 13, resp. 10 en 14, resp. 11 en 15, resp. 12 en 16 vormen paren die scharend om schaarpunten 27 resp. 29 resp. 28 resp. 30 met elkaar zijn verbonden. De tweede 10 uiteinden van de stangen 9 en 11 zijn scharnierend en translerend verbonden met een eerste vertikale klemplaat 17 door de organen 18 resp. 19; de tweede uiteinden van de stangen 10 en 12 evenzo met een tweede klemplaat 22 door de organen 23 resp. 24. De tweede uiteinden van de stangen 13 en 15 zijn scharnierend verbonden met de eerste 15 klemplaat 17 door de scharnierorganen 20 resp. 21; de tweede uiteinden van de stangen 14 en 16 evenzo met de tweede klemplaat 22 door de scharnierorganen 25 resp. 26.

Als het beweegbare deel 7 van de aandrijfcylinder onder besturing van het robotsysteem naar boven wordt bewogen, bewegen de klemplaten 20 17 en 22 naar binnen, waardoor een voorwerp, bijv. een pakket door de onderste gedeelten van de klemplaten 17 en 22 kan worden vastgeklemd en door de robot gemanipuleerd. Het voorwerp kan weer worden losgelaten door het beweegbare deel 7 van de aandrijfcylinder omlaag te bewegen, waardoor de klemplaten 17 en 22 naar buiten bewegen. De 25 bewegingen van de as 4, de tweede uiteinden van de stangen 9, 11, 10 en 12 en de klemplaten 17 en 22 zijn aangegeven door resp. de pijlen 31, 32, 33, 34 en 35.

De grijper in figuur 3 is voorzien van scharende stangenstelsels die niet, zoals in figuur 1 en 2, elk bestaan uit een enkel paar 30 scharende stangen, maar uit twee paar, die cascadegewijs samenwerken. In figuur 3 is slechts de rechter helft van de grijper compleet getekend. Te zien is dat de scharende stangenstelsels tussen de aandrijfcylinder en de klemplaten 17 bestaan uit de scharende stan- 8601306 *r' - 6 - genparen 9, 13, scharend om het schaarpunt 27, resp. de scharende stangenparen 36, 37, scharend om het schaarpunt 44 en de scharende stangenparen 11, 15, scharend om het schaarpunt 28, resp. de scha rende stangenparen 38, 39, scharend om het schaarpunt 45« Als de as 5 4 door het beweegbare deel 7 van de aandrijfcylinder omhoog wordt bewogen, beweegt de klemplaat 17 (en de niet getekende klemplaat 22) naar binnen; als de as 4 omlaag wordt bewogen, bewegen de klemplaten 17 en 22 naar buiten. De bewegingen van de as 4 en de klemplaat 17 zijn aangegeven door de pijlen 31 en 46. Het zal duidelijk zijn dat 10 de maximale horizontale slag van de klemplaten 17 en 22 tweemaal zo groot is als die van de grijper in figuur 1. De slag van het beweegbare deel 7 van de aandrijfcylinder is evenwel dezelfde.

In figuur 4 wordt getoond hoe een extra zuigorgaan is aangebracht tussen de klemplaten 17 en 22. Het zuigorgaan bestaat uit een aantal 15 (bijvoorbeeld vier) zuignappen 50,die via een zuigdoos 51 zijn verbonden met een tweetal geleiders 52 en 53, waarvan er ten minste êën hol is en aangesloten op een vacuümaansluiting van het robotsysteem. De geleiders worden gelagerd door met het frame verbonden schuifla-gers 54, 55, 56 en 57. Geleider 53 is voorzien van schroefdraad en 20 loopt door een roteerbare instelmoer 58,die door middel van een aandrijfriempje 59 kan worden aangedreven door een kleine electromotor 60. Deze motor 60, bijvoorbeeld een stappenmotor, wordt gevoed en bestuurd vanuit het robotsysteem. Afhankelijk van de draairich-ting van de motor 60 beweegt het stelsel bestaande uit de zuignappen 25 50, de zuigdoos 51 en de geleiders 52 en 53 naar boven of naar bene den. In het robotsysteem wordt, indien de afmetingen van een door de grijper op te nemen pakket hiertoe aanleiding geven, bijvoorbeeld als het een relatief dun pakket is, dat onder de druk van de klemplaten 17 en 22 zou kunnen knikken, de motor 60 zodanig geactiveerd 30 dat de zuignappen 50 vanuit de (hoogste) ruststand naar beneden bewegen, waarna in het robotsysteem een vacuümaansluiting wordt geopend. Het desbetreffende pakket wordt hierdoor in zijn midden 8801308 - 7 - door de zuignappen vastgezogen en aldus ondersteund. 3ij het lossen wordt tegelijkertijd de vacuiimaansluiting van het robotsysteem weer gesloten en de klemplaten 17 en 22 naar buiten bewogen.

Teneinde een goede greep te waarborgen op pakketten die een niet-5 rechthoekige vorm hebben, is de grijper bij voorkeur uitgevoerd zoals de figuren 5, 6 en 7 laten zien.

In figuur 5 en figuur 6 wordt getoond dat de klemplaten 17 en 22, waarvan alleen de eerstgenoemde is getekend, zijn voorzien van be-vestigingsorganen voor het bevestigen van de vrije uiteinden van de 10 stangenstelsels die, behalve scharnierbaar in het vertikale vlak, bovendien scharnierbaar in het horizontale vlak zijn. Hierdoor kunnen de klemplaten zich richten naar de vorm van niet-rechthoekige pakketvormen. Hiertoe is ook de as 4 schommelbaar op het aandrijf-deel 7 gemonteerd.

15 Figuur 5 laat in bovenaanzicht de klemplaat 17 zien; figuur 6 in (dwars)aanzicht. De klemplaat 17 is voorzien van vaste geleidings-stiften 62 en 66, waaromheen glijlagers 61 resp. 65 kunnen transleren en roteren. Met deze glijlagers 61 en 65 zijn horizontaal scharnierend de vrije uiteinden van de scharende stangen 37 resp. 39 20 verbonden. Verder is de klemplaat 17 voorzien van scharnierstiften 63 en 67, waaromheen lagers 64 resp. 68 kunnen roteren. Deze lagers 64 en 68 zijn horizontaal scharnierend verbonden met de vrije uiteinden van de scharende stangen 36 resp. 38. De klemplaat 17 is in vertikale zin onderverdeeld in twee starre gedeelten 71 en 72,dia 25 met elkaar zijn verbonden door een flexibel gedeelte 70, waardoor de klemplaat 17 zich kan richten naar pakketten met bijvoorbeeld een enigszins cylindrische vorm, wat voorgesteld wordt door de pijlen 73. De starre gedeelten 71 en 72 draaien hierbij om de stiften 62 en 63, resp. 66 en 67.

30 Om erin te voorzien dat de klemplaten 17 en 22 zich ook enigermate kunnen richten naar pakketten waarvan de zijvlakken niet parallel zijn,is de grijper voorzien van een juk 75,dat rond een as 77 schommelbaar is bevestigd aan het beweegbare deel 7 van de aandrijfcylin- 8601306 w- - 8 - der. De uiteinden van dit juk 75 zijn via verende stroken 79 en aseinden 4 verbonden met de vrije uiteinden van de stangen 13, 14, 15 en 16. De schommelbeweging wordt voorgesteld door de pijlen 76. Het schommelbare juk 75 wordt door middel van een niet getekende 5 (blad)veer,te zamen met de verende stroken 79, in een horizontale voorkeursstand gehouden. De werking is als volgt. Als een pakket moet worden opgenomen tussen de klemplaten 17 en 22 waarvan de lengte aan de ene kant 77 groter is dan die aan de andere kant 78, dan zullen de klemplaten aan de ene kant 77 verder uit elkaar willen 10 staan dan aan de andere kant 78. Dit wordt nu mogelijk gemaakt doordat deze ongelijkheid in afstanden wordt gecompenseerd door het scheef gaan staan van het juk 75. In het onderhavige geval gaat de rechter helft van het juk 75 naar beneden en de linker helft omhoog. Ook nu draaien de klemplaten 17 en 22 om de in figuur 6 voor de 15 klemplaat 17 getekende geleidingsstiften 62, 63, 66 en 67.

* $§01306

Claims

1. Robotgrijper voor pakketten en soortgelijke voorwerpen, omvattende een met een robot verbonden frame met een door een robotsysteem bestuurbaar aandrijforgaan, bestaande uit een ten opzichte van het 5 frame beweegbaar deel en een vast deel, voorts een eerste klemplaat die in hoofdzaak loodrecht is bevestigd op een uiteinde van een eerste arm die zich in een eerste richting uitstrekt en een tweede klemplaat, in hoofdzaak parallel aan de eerste klemplaat, die in hoofdzaak loodrecht is bevestigd op het uiteinde van een tweede arm 10 die zich in een tweede richting, tegengesteld aan de eerste richting, uitstrekt, waarbij de eerste arm in lengte instelbaar en met het beweegbare deel van het aandrijforgaan verbonden is, met het kenmerk dat ook de tweede arm in lengte instelbaar en met het beweegbare deel (7) van het aandrijforgaan (7, 8) verbonden is, waar-15 bij de eerste arm en de tweede arm simultaan door het aandrijforgaan worden aangedreven in ten opzichte van elkaar tegengestelde richtingen (34,35).

2. Robotgrijper volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de bewegingsrichting (31) van het beweegbare deel (7) van het aandrijfor- 20 gaan en de bewegingsrichtingen (34, 35) van de eerste arm en de tweede arm in hoofdzaak loodrecht op elkaar staan.

3. Robotgrijjjer volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de eerste arm en de tweede arm elk worden gevormd door een of meer parallelle scharende stangenstelsels, die elk ten minste één om een 25 schaarpunt (27) scharend stangenpaar (9, 13) omvatten.

4. Robotgrijper volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de genoemde parallelle scharende stangenstelsels elk twee of meer cascadegewijs samenwerkende, elk om een schaarpunt (27 resp. 44) scharende stangenparen (9, 13 resp. 37, 36) omvatten.

5. Robotgrijper volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk dat van elk scharend stangenstelsel de vrije uiteinden (4, 6) aan de ene zijde scharnierend zijn verbonden met het beweegbare deel (7) resp. 850 1 3 0 3' *w-- - 10 - het vaste deel (8) van het aandrijforgaan en dat de vrije uiteinden aan de andere zijde scharnierend zijn verbonden met de eerste klem-plaat (17) resp. de tweede klemplaat (22), waarbij van de met de desbetreffende klemplaat scharnierend verbonden vrije uiteinden een 5 uiteinde bovendien parallel aan deze klemplaat schuifbaar is.

6. Robotgrijper volgens conclusie 3, 4, of 5, waarbij zowel de eerste arm als de tweede arm bestaat uit ten minste twee parallelle scharende stangenstelsels, met het kenmerk dat het bewegende deel (7) van het aandrijforgaan is voorzien van een om zijn midden schommel-10 baar juk (75), waarvan de uiteinden elk zijn verbonden met een vrij uiteinde van een der parallelle scharende stangenstelsels en waarbij de met de eerste klemplaat (17) resp. tweede klemplaat (22) verbonden vrije uiteinden tevens om een as, parallel aan de desbetreffende klemplaat,scharnierbaar is.

7. Robotgrijper volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de klemplaten (17, 22) om hun as, evenwijdig aan de bewegingsrichting van het beweegbare deel (7) van het aandrijforgaan, flexibel zijn.

8. Robotgrijper volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de klempla-20 ten (17, 22) twee of meer starre, zich in de richting van de genoemde as uitstrekkende delen (71, 72) omvatten die met elkaar verbonden zijn door een flexibel deel (70).

9. Robotgrijper volgens één der voorgaande conclusies, gekenmerkt * door een door instelmiddelen (52, 53, 58, 59, 60) in een richting 25 parallel aan de bewegingsrichting van het beweegbare deel (7) van het aandrijforgaan instelbaar zuigorgaan (50, 51), geplaatst in hoofdzaak in het midden tussen de klemplaten (17, 22). 86Q 1 3 0 5