DE3730236C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Er­ greifen und Bewegen von Werkstücken, nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Bei der Fertigung, Verpackung und generell bei der Handhabung von Werkstücken müssen Werkstücke häufig von einer maschinellen Greifvorrichtung ergriffen werden, um diese Werkstücke dann entweder zu drehen, zu wenden, zu bearbeiten oder an einem anderem Ort abzulegen. Be­ kannt sind Greifvorrichtungen, die am Ende eines Ro­ boterarmes oder einer anderen Bewegungsstruktur ange­ bracht sind, die imstande ist, die Greifvorrichtung um verschiedene Achsen zu drehen oder entlang von Achsen zu bewegen. Wenn beispielsweise ein Werkstück, das auf einer Palette liegend ergriffen wird, gewendet werden soll, muß die Greifvorrichtung, die das Werkstück er­ griffen hat, so bewegt werden, daß die bisherige Unter­ seite des Werkstücks nach oben kommt. Hierbei wird in der Regel die Greifvorrichtung so verschwenkt, daß sie sich nach dem Wenden des Werkstücks unterhalb des Werk­ stücks befindet. Eine solche Greifvorrichtung kann nicht dazu benutzt werden, ein Werkstück von einer Fläche aufzunehmen und es in gewendetem Zustand wieder auf eine Unterlage aufzulegen. Dies liegt daran, daß der die Greifvorrichtung tragende Bewegungsmechanismus insgesamt bewegt wird und die Greifvorrichtung beim Wenden des Werkstücks auf den Kopf stellt. Außerdem sind zum Wenden eines Werkstücks zahlreiche komplexe Bewegungen über große Wege erforderlich, so daß ein einfacher Wendevorgang eine komplizierte Steuerung be­ nötigt und relativ viel Zeit erfordert.

Bei einer aus DE-OS 26 23 732 bekannten Greifvorrichtung sind an einem Halter zwei parallele Greifarme befestigt, von denen mindestens einer in Richtung auf den anderen bewegbar ist. Am Ende eines jeden Greifarms befindet sich eine Stellvorrichtung zum Drehen eines seitlich von dem Greifarm abstehenden Halteorgans. Das Werkstück wird zwischen die Halteorgane beider Greifarme gelegt, die daraufhin gegeneinanderbewegt werden, umd das Werkstück festzuhalten. Durch synchrones Drehen der beiden Stelleinrichtungen können die Halteorgane um ihre gemeinsame Achse, die quer zu den Greifarmen verläuft, unter Mitnahme des Werkstücks geschwenkt werden. Ein Nachteil der bekannten Greifvorrichtung besteht darin, daß jeder Greifarm einen eigenen Drehantrieb zum Drehen des Halteorgans benötigt. Die Drehantriebe vergrößern die Massen beider Greifarme. Außerdem muß dafür gesorgt werden, daß beide Drehantriebe absolut synchron zueinander laufen und auch in genau definierten Winkelpositionen stillgesetzt werden. Die Greifarme sind dadurch relativ großvolumig und schwergewichtig und es ist eine aufwendige Steuerung der beiden Drehantriebe erforderlich.

Eine Greifvorrichtung, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist bekannt aus JP 51-1 21 978. Hierbei sind die Halteorgane durch ein Lenkergestänge untereinander drehfest verbunden, wobei das Lenkergestänge sich in dem Raum zwischen den beiden Greifarmen mitdreht. Die Anwendbarkeit der Greifvorrichtung ist dadurch eingeschränkt, daß das Lenkergestänge das Absetzen eines nach seiner Aufnahme um 180° gedrehten Werkstücks nicht zuläßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die imstande ist, aufgenommene Werkstücke nach Verschwenkung um einen beliebigen Winkel wieder abzulegen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Greifvorrichtung kann nicht nur dazu benutzt werden, Werkstücke zu ergreifen und zu wenden, sondern sie eignet sich auch für andere Be­ wegungsvorgänge, wenn sie am Ende eines Manipulators, z.B. eines Roboterarmes angebracht ist, so daß die ge­ samte Greifvorrichtung mit dem von ihr festgehaltenen Werkstück beliebige gewünschte Bewegungsabläufe durch­ führen kann. Wichtig ist jedoch, daß innerhalb der Greifvorrichtung die Halteorgane mit dem zwischen ihnen befindlichen Werkstück gedreht werden können.

Im Rahmen dieser Beschreibung stellt der Greifantrieb die Antriebsvorrichtung zum parallelen Bewegen der Greifarme dar und der Drehantrieb ist diejenige An­ triebsvorrichtung, die zum Drehen der Halteorgane benutzt wird. Beide Antriebsvorrichtungen können rotierende Antriebe oder Linearantriebe sein.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Frontansicht der Greifvorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht aus Richtung des Pfeiles II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt entlang der Linie III- III von Fig. 2,

Fig. 4 eine Stirnansicht eines Greifarms aus Richtung des Pfeiles IV von Fig. 1,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch die Befestigung eines Halteorgans entlang der Linie V-V von Fig. 4, und

Fig. 6 ein Beispiel eines Werkstücks, für das die Greifvorrichtung bestimmt ist.

Die in den Zeichnungen dargestellte Greifvorrichtung dient beispielsweise zum Ergreifen und Wenden von Werk­ stücken 10, wie Schraubenschlüsseln (Fig. 6). Diese Werkstücke werden beispielsweise in einer (nicht darge­ stellten) Förderrinne angeliefert und unter die Greif­ vorrichtung gebracht. Wenn ein Werkstück unter die Greifvorrichtung gelangt ist, wird es von einer gabel­ förmigen Hubvorrichtung 11, deren Arme 12 um eine hori­ zontale Achse 13 herum schwenkbar sind, angehoben, wobei das Werkstück 10 in den Tragbacken 14 der Arme 12 liegt. Das Werkstück 10 hat einen langgestreckten Schaft 15, der von der Hubvorrichtung 11 auf das Niveau der Halteorgane 16a, 16b der Greifvorrichtung angehoben wird. Die Halteorgane 16a, 16b werden dann gegenein­ ander- bewegt, um den Schaft 15 von den Seiten her zu ergreifen und zwischen sich einzuschließen. Dann wird die Hubvorrichtung 11 wieder abgesenkt, um das nächste Werkstück aufzunehmen. Ein (nicht dargestellter) Sensor stellt fest, welches Ende des Werkstücks vorausliegt, d.h. es wird die Orientierung des Werkstücks ermittelt und in Abhängigkeit von dieser Orientierung wird ent­ schieden, ob das Werkstück von der Greifvorrichtung gewendet werden muß oder nicht. Die Greifvorrichtung kann dann das Werkstück beispielsweise einer Bear­ beitungsmaschine zuführen oder das Werkstück auf einer Palette mit definierter Orientierung des Werkstücks ablegen.

Die Greifvorrichtung 16 weist zwei parallele Greifarme 17, 18 auf, die zueinander und voneinander fort parallel bewegt werden können, wobei jeder der Greifarme in be­ zug auf die vertikale Mittelebene 20 (Fig. 2) ver­ schoben wird, so daß die Greifarme symmetrisch zur Mit­ telebene 20 bewegt werden. Den tragenden Bestandteil der Greifvorrichtung 16 bildet ein Halter 19, der an einer ortsfesten Basis oder an einem bewegbaren Teil, beispielsweise an einem Roboterarm, befestigt werden kann. Der Halter 19 enthält den Greifantrieb 21 zum linearen Querbewegen der Greifarme 17,18. Der Greifan­ trieb 21 besteht bei dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel aus einem Hydraulikzylinder 22, dessen Kolben eine mit schrägen Schlitzen 24 versehene Platte 23 linear verschiebt. In jeden der Schlitze 24 ragt ein Stift 25 hinein, der mit dem zugehörigen Greifarm 17 bzw. 18 fest verbunden ist. In Fig. 2 ist der Greifan­ trieb 21 schematisch in derjenigen Stellung darge­ stellt, in der die Greifarme 17 und 18 auseinanderge­ fahren sind. Wird der Greifantrieb betätigt, um die Platte 23 anzuheben, dann werden die Stifte 25 durch die schrägen Schlitze 24 aufeinander zu bewegt und die Greifarme 17, 18 werden zum Ergreifen des Werkstücks 15 ebenfalls aufeinander zu bewegt. Zum Öffnen der Greif­ vorrichtung wird die Platte 23 von dem Zylinder 22 heruntergezogen. Eine nähere Beschreibung des Greifan­ triebs 21 ist nicht erforderlich, weil solche Greifan­ triebe bekannt sind. Der Halter 19 enthält selbstver­ ständlich eine lineare Führungsvorrichtung, die die Greifarme 17, 18 führt und in paralleler Ausrichtung hält. Federn 26 ziehen die Greifarme 17 und 18 gegen­ einander.

Der Drehantrieb 27 ist an dem einen Greifarm 18 fest angebracht. Dieser Drehantrieb enthält einen Rotations­ motor oder einen Linearmotor, der eine (nicht darge­ stellte) Zahnstange antreibt, welche ihrerseits ein Antriebszahnrad 29 treibt, das im halterseitigen Ende des Greifarms 17 gelagert ist. Über das Antriebszahnrad 29 läuft ein Zahnriemen 30, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Greifarms 17 in diesem er­ streckt und ein Abtriebszahnrad 31 treibt, das im freien Ende des Greifarms 17 gelagert ist. Mit dem Ab­ triebszahnrad 31 ist das Halteorgan 16a drehfest ver­ bunden.

Im halterseitigen Ende des anderen Greifarmes 18 ist ein Antriebszahnrad 32 gelagert, um das ein Zahnriemen 33 umläuft. Der Zahnriemen 33 erstreckt sich durch den Greifarm 18 hindurch und er treibt ein Abtriebszahnrad 34 an, welches im freien Ende des Greifarms 18 gelagert und drehfest mit dem Halteorgan 16b verbunden ist.

Die Übertragungsvorrichtung 35, die die Bewegung von dem Antriebszahnrad 29 auf das Antriebszahnrad 32 über­ trägt, ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Übertragungs­ vorrichtung 35 weist eine erste Keilwelle 36 auf, die durch eine Keil-Spannvorrichtung 37 drehfest mit dem Antriebszahnrad 32 gekuppelt ist und von dem Arm 18 in Richtung auf den anderen Arm 17 absteht. Eine weitere Keilwelle 38 ist über eine Keil-Spannvorrichtung 39 mit dem Antriebszahnrad 29 gekuppelt und wird von der Ab­ triebswelle 40 des Greifantriebs 27 unmittelbar ange­ trieben. Beide Keilwellen 36 und 38 verlaufen koaxial zueinander und stehen frei von den zugehörigen Greifarmen 17, 18 ab. Über den beiden Keilwellen 36 und 38 erstreckt sich eine Keilhülse 41, die mit einer In­ nenverzahnung versehen ist, die den Mehrkeilverzahnungen der Keilwellen 36 und 38 entspricht. Die Keilhülse 41 überträgt die Drehkraft von der Keilwelle 38 auf die Keilwelle 36 und sie ist auf beiden Keilwellen axial verschiebbar. Um die Keilhülse 41 in der Mittelstellung zu halten, sind Federn 42 vorgesehen, von denen jede gegen ein Ende der Keilhülse 41 drückt und die sich an Lagerringen 43 der Keilwellen 36, 38 abstützen.

Die Keilwelle 38 ist mit einer Schraube 55, die in ein Gewinde der Abtriebswelle 40 eingreift, von dem dem Drehantrieb 27 abgewandten freien Ende her an der Ab­ triebswelle 40 und dem Antriebszahnrad 29 befestigt. Durch Festziehen der Schraube 55 wird zugleich die Keil-Spannvorrichtung 39 gespannt, die das Antriebs­ zahnrad 29 an der Abtriebswelle 40 fixiert. Die Keil­ welle 38 kann somit an der Abtriebswelle montiert werden, nachdem der Drehantrieb 27 an dem Arm 17 ange­ bracht worden ist.

Die Keilwelle 26 wird dagegen von einer Schraube 56 festgehalten, die von der Außenseite des Greifarms 18 her eingesetzt ist und eine Spannhülse 57 in Richtung auf die Spann-Keilvorrichtung 37 schiebt, wodurch das Antriebszahnrad 32 drehfest mit der Keilwelle 36 ver­ bunden wird. Ein Lagerdeckel 58 bedeckt das das An­ triebszahnrad 32 lagernde Lager 59 sowie die Spann­ teile.

In Fig. 5 ist die Befestigung des Halteorgans 16b an dem Ende des Greifarms 18 dargestellt. Das Abtriebs­ zahnrad 34 sitzt auf einem Schaft 43, auf dem es über den Mitnahmekeil 44 drehfest verkeilt ist. Der Schaft 43 ist mit einem kombinierten Axial/Radial-Nadellager 45 in dem Greifarm 18 gelagert und auf ihm ist eine Scheibe 46 mit Gegenscheibe 47 verschraubt, die sich an der Innenseite des Arms 18 abstützen. Die Gegenscheibe 47 weist eine Ausnehmung 48 auf, in die das Halteorgan 16b eingesetzt ist und aus der es frei heraussteht. In eine Gewindebohrung 49 des Halteorgans 16b greift das Gewinde einer Schraube 50 ein, die sich durch Schaft 43 hindurch erstreckt und mit ihrem Kopf in einer Aus­ nehmung des Schaftes 43 abgestützt ist. Durch Lösen der Schraube 50 ist es möglich, das Halteorgan 16b auszu­ wechseln, ohne daß das Zahnrad 34 und dessen Lagerung demontiert werden müssen. Bei Änderung der zu be­ handelnden Werkstücke kann also jeweils das Halteorgan 16b leicht ausgewechselt werden. In gleicher Weise ist auch das Halteorgan 16a befestigt und angetrieben.

Bei Benutzung der Greifvorrichtung wird ein Werkstück 10 in der in Fig. 1 dargestellten Weise zwischen die Halteorgane 16a und 16b gebracht und anschließend werden die Greifarme 17 und 18 durch Betätigung des Greifantriebs 19 gegeneinanderbewegt, so daß das Werk­ stück 15 zwischen ihnen eingeklemmt wird. Dann wird der Drehantrieb 27 betätigt, wodurch über die Antriebszahn­ räder 29 und 32 die beiden Zahnriemen 30 und 33 ange­ trieben werden. Die Antriebskraft wird über die Ab­ triebszahnräder 31 und 34 auf die Halteorgane 16a und 16b übertragen, die das Werkstück drehen.

Die Drehbewegung wird über einen vorbestimmten Dreh­ winkel durchgeführt, der an einem am Drehantrieb 27 vorgesehenen Einstellknopf 51 eingestellt werden kann. Der eingestellte Drehwinkel wird beispielsweise dadurch begrenzt, daß Endschalter die Stellung der im Drehan­ trieb 27 enthaltenen Zahnstange ermitteln. Alternativ kann bei einem Schrittmotor die Einstellung des Dreh­ winkels elektronisch erfolgen. Auch der Anfangsdreh­ winkel, den die Halteorgane 16a, 16b beim Aufnehmen eines Werkstücks einnehmen, kann verändert werden.

Der Halter 19, der Greifantrieb 21 und die Übertragungs­ vorrichtung 35 sind sämtlich an dem antriebsseitigen Ende der Greifarme 17, 18 angeordnet, so daß in den Zwischenraum 52 zwischen den Greifarmen keinerlei Kon­ struktionsteile hineinragen. Das Werkstück 10 kann also um mindestens 180° um die gemeinsame Achse 53 der Halteorgane 16a, 16b gedreht werden, ohne daß es an irgendein Teil der Greifvorrichtung anstößt.

Die Betätigung des Greifantriebs 21 und des Drehan­ triebs 27 sind durch eine Folgesteuerung so aufeinander abgestimmt, daß das Ergreifen der Werkstücke und das Drehen, sowie das nachfolgende Freigeben aufeinander­ folgend ablaufen.

Claims (6)

1. Greifvorrichtung zum Ergreifen und Bewegen von Werk­ stücken, mit
einem Halter (19),
zwei von dem Halter (19) im wesentlichen paral­ lel abstehenden Greifarmen (17, 18), die von einem Greifantrieb (21) in bezug auf den Halter (19) symmetrisch linear antreibbar sind, so daß ihr Abstand sich verändert,
von den Greifarmen (17, 18) nach innen ab­ stehenden Halteorganen (16a, 16b) zum Ergreifen und Halten eines Werkstücks (15) von zwei ent­ gegengesetzten Seiten, wobei die Halteorgane (16a, 16b) um ihre gemeinsame quer zu den Greifarmen (17, 18) verlaufende Achse (53) drehbar sind,
einem Drehantrieb (27) zum Drehen beider Halteorgane, der an einem der Greifarme befestigt ist,
und einer längenveränderlichen Übertragungsvorrichtung, die beide Halteorgane miteinander synchronisiert,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragungsvorrichtung (35) an dem halterseitigen Ende der Greifarme (17, 18) angeordnet ist und die Drehbewegung von einem an einem Greifarm (17) gelagerten, von dem Drehantrieb (27) angetriebenen ersten Antriebsrad (29) auf ein an dem anderen Greifarm (18) gelagertes zweites Antriebsrad (32) überträgt und daß jedes Antriebsrad (29, 32) über einen Riementrieb mit dem zugehörigen Halteorgan (16a, 16b) desselben Greifarms (17, 18) gekoppelt ist.

2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifantrieb (21) und der Drehantrieb (27) an dem halterseitigen Ende der Greifarme (17, 18) angeordnet sind.

3. Greifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungen des Greifantriebs (21) und des Drehantriebs (27) durch eine Folgesteuerung aufeinander abgestimmt sind.

4. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Halteorgan (16a, 16b) auswechselbar mit einem Abtriebsrad (31, 34) des zugehörigen Riementriebes gekuppelt ist.

5. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtung (35) zwei in den Greifarmen (17, 18) gelagerte und drehfest mit dem zugehörigen Antriebsrad (29, 32) gekuppelte Keilwellen (38, 36) aufweist, auf denen eine Keilhülse (41) verschiebbar ist.

6. Greifvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilhülse (41) durch von beiden Seiten einwirkende Federn (42) zentriert gehalten wird.