DD212917A1

DD212917A1 - GRABS FOR MANIPULATORS

Info

Publication number: DD212917A1
Application number: DD24728283A
Authority: DD
Inventors: Hubert Brodkorb; Doris Preuss
Original assignee: Robotron Bueromasch
Priority date: 1983-01-17
Filing date: 1983-01-17
Publication date: 1984-08-29
Also published as: DD212917B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Greifer fuer Manipulatoren und Industrieroboter. Der Greifer soll bei geringer Masse und geringen Abmessungen einen grossen Greifbereich mit hoher Greifkraft aufweisen, wobei die rotatorisch freie Bewegung des Greifers nicht begrenzt wird. Zur Erreichung eines langen Greifweges der Greiferfinger sind die Greiferfinger parallel unter Ausnutzung der gesamten Baulaenge zu bewegen und von einem fluidischen Antrieb anzutreiben. Erreicht wird das, indem zwei Paar paralleler fluidischer Arbeitszylinder etwa um die Hublaenge der Kolben versetzt parallel zueinander angeordnet sind und der sich an die Arbeitszylinder anschliessende Teil neben den versetzt angeordneten Arbeitszylinder als Kolbenstangenfuehrung ausgebildet ist. Durch eine zentrisch zu den Arbeitszylindern angeordnete Bohrung sind alle Arbeitszylinder mit der Druckmittelzuleitung verbunden. Die Kolbenrueckstellung erfolgt durch in den Arbeitszylindern angeordnete Druckfedern. Die zentrische Gleichlauffuehrung wird durch einen zwischen den Greiferfingern angeordneten Zahntrieb gewaehrleistet.The invention relates to a gripper for manipulators and industrial robots. The gripper should have a large gripping area with high gripping force with low mass and small dimensions, wherein the rotationally free movement of the gripper is not limited. To achieve a long gripping path of the gripper fingers, the gripper fingers are to move in parallel using the entire Baulaenge and driven by a fluidic drive. This is achieved by two pairs of parallel fluidic working cylinders are arranged offset approximately parallel to each other about the stroke length of the piston and the adjoining the working cylinder part next to the staggered working cylinder is designed as Kolbenstangenfuehrung. By a centrally arranged to the working cylinders bore all cylinders are connected to the pressure medium supply line. The piston reset is done by arranged in the working cylinders compression springs. The centric Gleichlauffuehrung is gewaehrleistet by a arranged between the gripper fingers pinion.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Greifer für ManipulatorenGripper for manipulators

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung findet Anwendung als Greifer für Manipulatoren und Industrieroboter.The invention finds application as a gripper for manipulators and industrial robots.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, Greifer für Manipulatoren bzw. Industrieroboter mit flu idem Arbeitszylinder als Antrieb mit paralleler Greiferfingerführung einzusetzen. Die DD-PS 150 570 beschreibt einen Greifer mit pneumatischem Antrieb, bei dem die von dem Arbeitszylinder ausgehende Antriebsbewegung über einen Zahntrieb auf die Greiferfinger übertragen wird. Der Arbeitszylinder besteht aus zwei Zylinderteilen, die von einem Gleitrohr umfaßt werden. Zwischen den Zylinderteilen befindet die sich mittig in dem Gleitrohr angebrachte Trennwand als Kolben, womit zwei in Reihe liegende Arbeitszylinder entstehen. An dem Führungsrohr ist eine Zahnstange befestigt, die die Antriebsbewegung über Zahnräder auf die mit Zahnstangen versehenen in Führungsbahnen laufende Greiferfinger überträgt. Zur Erreichung der gegenläufigen Greiferfingerbewegung ist ein Greiferfingerantrieb mit einem Zwischenrad versehen., Die Übertragung derIt is known to use grippers for manipulators or industrial robots with flu idem working cylinder as a drive with parallel gripper finger guide. DD-PS 150 570 describes a gripper with pneumatic drive, in which the output from the working cylinder drive movement is transmitted via a pinion gear on the gripper fingers. The working cylinder consists of two cylinder parts, which are covered by a sliding tube. Between the cylinder parts, the dividing wall mounted centrally in the sliding tube is in the form of a piston, with which two working cylinders arranged in series are produced. On the guide tube, a rack is attached, which transmits the drive movement via gears on the provided with racks in guideways running gripper fingers. To achieve the opposite gripper finger movement a gripper finger drive is provided with an intermediate., The transfer of

Antriebskraft über Zahntriebe hat eine große Bauhöhe zur Folge. Die prinzipielle Anordnung von zwei Arbeitszylindern in einer Achse bringt die Einschränkung mit sich, daß, im Verhältnis zur Baulänge ein geringerer Antriebsweg für die Greiferfinger und damit ein geringer Greifbereich für den Greifer zur Verfügung steht. Die Beaufschlagung der Arbeitszylinder mit Druckluft erfordert zwei separate Zuleitungen. In der DT-OS 2904377 wurde ein Greifer mit parallel laufenden Greiferbacken, die über Druckmittel angetriebene Kolben bewegt werden zum Greifen von, von der Drehmaschine abzustechenden Teilen, vorgeschlagen. Die Ansteuerung der zwei mit dem Greiferfinger verbundenen KoI-ben erfolgt getrennt und in zeitlicher Reihenfolge. Die Endlagenbegrenzung eines Kolbens wird durch Anschlag bestimmt, während der zeitlich nachlaufende Kolben die Spannung des Teiles im Greifer bewirkt. Auf Grund der Begrenzung des Greifweges durch Anschlag steht immer nur ein geringer Greifweg zur Verfügung, die den Einsatz als Greifer für Manipulator oder Industrieroboter für Arbeitsaufgaben mit unterschiedlichen Greifmaßen nicht anwendbar macht.Driving force via toothed drives results in a large overall height. The basic arrangement of two working cylinders in one axis brings with it the limitation that, in relation to the length, a smaller drive path for the gripper fingers and thus a smaller gripping area for the gripper is available. The pressurization of the working cylinder with compressed air requires two separate supply lines. In DT-OS 2904377, a gripper with parallel gripper jaws, the piston driven by pressure means are moved to gripping parts to be cut off by the lathe. The control of the two connected with the gripper fingers KoI ben is separated and in chronological order. The end position limit of a piston is determined by stop, while the trailing piston causes the tension of the part in the gripper. Due to the limitation of the gripping path by stop is always only a small gripping path available that makes the use as a gripper for manipulator or industrial robots for work tasks with different gripping dimensions not applicable.

Die Druckmittelzufuhr zu den Arbeitszylindern erfolgt auch bei diesem Greifer durch separate Leitungsführungen an die Zylinder, womit eine rotatorische freie vielfache Drehbewegung, die eine Zerstörung der Leitung zur Folge hätte, nicht gegeben ist.The pressure medium supply to the working cylinders also takes place in this gripper by separate cable guides to the cylinder, whereby a rotational free multiple rotational movement, which would have a destruction of the line result, is not given.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, im Verhältnis zur Masse und Abmaß des Greifers, einen langen Greifweg mit maximaler Greifkraft ohne Einschränkung seiner Drehbewegung zu erreichen.The aim of the invention is to achieve in relation to the mass and dimension of the gripper, a long gripping path with maximum gripping force without limiting its rotational movement.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Greifer für Industrieroboter zu schaffen, bei dem die gesamte Baulänge als Greifweg zur Verfugung steht, die Greiferfinger parallel zueinander bewegt werden und der Greifer um seine Drehachse rotatorisch frei bewegbar ist, wobei die Spannbewegung von einem fluidischen Antrieb aus erfolgt. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zwei Paar parallel liegender Arbeitszylinder etwa um die Hublänge der Kolben versetzt und ebenfalls paral IeI 'zuei nander angeordnet sind und der sich an die Arbeitszylinder anschließende Teil neben den versetzt angeordneten Arbeitszylindern als Kolbenstangenführung ausgebildet ist. Die zwei Paare der Arbeitszylinder sind im Zentrum miteinander durch eine Zuleitungsbohrung, in der eine Drehgeienkverbindung enthalten ist, verbunden, die tangierend die Arbeitszylinder verbindet und die so entstandene öffnung als Zu- und Ablauf für das Fluid dient· An den Kolbenstangenenden der paarweisen Arbeitszylinder sind die Greiferfinger befestigt, die eine Kröpfung um die Hälfte des parallelen Versatzes der um die Hublänge versetzten Arbeitszylinderpaare aufweisen. Über ein zentrisch zwischen den Greiferfingern angeordnetes Zahnrad und an den Greiferfinger angebrachte Zahnstangen sind die Greiferfinger gleichlauf mäßig miteinander verbunden. Die in den Arbeitszylindern laufenden Kolben weisen Bohrungen auf_y die die Druckfedern für die Kolbenrückstellung aufnehmen. Mit dem Anschluß des Greifers an den Manipulator wird die Zuleitung in die Drehgelenkdichtung eingeschoben, wobei der rotatorische Freiheitsgrad zwischen Zulauf und Greifer bestehen bleibt. Mit der Beaufschlagung der Arbeitszylinder mit dem Druckmittel, welches durch die öffnungen der tangierenden Zuleitungsbohrung in die Arbeitszylinder eintritt, werden dieThe object of the invention is to provide a gripper for industrial robots, in which the entire length is available as a gripping path, the gripper fingers are moved parallel to each other and the gripper is freely rotatable about its axis of rotation, the clamping movement is carried out by a fluidic drive , This object is achieved in that two pairs of parallel working cylinder offset approximately by the stroke length of the piston and also paral IeI 'zuei nander are arranged and adjoining the working cylinder part next to the staggered working cylinders is designed as a piston rod guide. The two pairs of working cylinders are in the center with each other through a supply bore in which a Drehgeienkverbindung is connected, which tangentially connects the working cylinder and the resulting opening serves as inlet and outlet for the fluid at the piston rod ends of the paired working cylinder are the Gripper fingers attached, which have a crank by half of the parallel offset of the stroke length offset pairs of working cylinders. About a centrally arranged between the gripper fingers gear and attached to the gripper fingers racks the gripper fingers are connected moderately with each other. The current in the working cylinders pistons have bores _y receive the springs for the piston return. With the connection of the gripper to the manipulator, the supply line is inserted into the rotary joint seal, wherein the rotational degree of freedom between inlet and gripper remains. With the action of the working cylinder with the pressure medium, which enters through the openings of the tangent supply bore into the working cylinder, the

Kolben vom Zentrum nach außen bewegt. Dabei bewegen sich die Kolbenstangen, an deren Enden die Greiferfinger befestigt sind, von außen nach der Greifermitte und schließen diesen. Die Greiferfinger stehen über Zahnstangen und einen gemeinsamen Zahnrad in Verbindung, so daß über diesen Zahnradtrieb ein Gleichlauf der parallelen Greiferbakken gegeben ist. Die Rückstellung der Greiferfinger in die Ausgangsstellung erfolgt durch im Arbeitszylinder eingebaute Druckfedern, die bei Nachlassen des Arbeitsdruckes die Kolben in die im Zentrum des Greifers liegende Ausgangsstellung zu rück drücken.Piston moves outward from the center. Here, the piston rods, at the ends of the gripper fingers are fixed, move from the outside to the gripper center and close it. The gripper fingers are connected via racks and a common gear in conjunction, so that via this gear drive a synchronization of the parallel gripper bakken is given. The provision of the gripper fingers in the starting position is carried out by built-in cylinder working pressure springs, which press on release of the working pressure, the piston in the lying in the center of the gripper home position to back.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind, daß die Baulänge des Greifers fast vollständig für den Greifbereich genutzt werden kann und daß keine Führungselemente beim öffnen oder Schließen des Greifers über die Baugröße hinausragen. Damit wird eine gute Zugänglichkeit und Anpassung an die Arbeitsaufgabe, erreicht. Durch die paarweise Anordnung von Arbeitszylindern werden Antrieb und Führung der Greiferfinger übernommen, so daß externe Fuhrungen für die Greiferfinger nicht erforderlich sind. Die Ausgestaltung der Kolbenstangenführung, die über die gesamte Verfahrlänge der Kolben, die maximale Auflagelänge von Kolben plus Kolbenstange sichert, hat die günstigste Aufnahme der von den Greiferfingern ausgehenden Kippmomente zur Folge. Die paarweise Anordnung der Arbeitszylinder unterstützt durch ihre Parallelführung darüber hinaus nochmals die günstigste Kraftnahme. Der Greifer hat, bezogen auf seine Abmessungen, lange Greifwege mit paralleler zentrisch zulaufender Greifbewegung, mit über den gesamten Greifbereich gleichbleibender Greifkraft, die bedingt durch den pneumatischen Antrieb, einstellbar ist. Die zentrische steckbare Anordnung der Koppelstelle für den Druckluftanschluß gestattet eine problemlose "Kopplung des Greifers mit dem Manipulator und bietet sich für denThe advantages of the invention are that the length of the gripper can be used almost completely for the gripping area and that no guide elements protrude beyond the size when opening or closing the gripper. This ensures good accessibility and adaptation to the work task. Due to the paired arrangement of working cylinders drive and guidance of the gripper fingers are taken over, so that external guides for the gripper fingers are not required. The design of the piston rod guide, which ensures over the entire travel length of the piston, the maximum support length of piston plus piston rod, has the cheapest recording of the outgoing of the gripper fingers tilting moments result. The paired arrangement of the working cylinder supported by their parallel guide beyond even the cheapest power. The gripper has, based on its dimensions, long gripping paths with parallel centrically tapered gripping movement, with over the entire gripping range constant gripping force, due to the pneumatic drive, is adjustable. The centric pluggable arrangement of the coupling point for the compressed air connection allows a problem-free "coupling of the gripper with the manipulator and lends itself to the

automatischen Greiferwechsel an. Der Greifer weist, bezogen auf den Greifweg und der Greifkraft, eine geringe Masse und Abmessungen auf.automatic gripper change. The gripper has, based on the gripping path and the gripping force, a low mass and dimensions.

AusfOhrungsbeispielAusfOhrungsbeispiel

δ Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:δ The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment:

- Fig. 1 zeigt einen Schnitt A-A durch den Greifer,FIG. 1 shows a section A-A through the gripper, FIG.

- Fig. 2 zeigt einen Schnitt B-B durch den Greifer,FIG. 2 shows a section B-B through the gripper, FIG.

- Fig. 3 zeigt einen Schnitt C-C durch den Greifer, - Fig. 4 zeigt einen Schnitt D-D durch den Greifer.FIG. 3 shows a section C-C through the gripper; FIG. 4 shows a section D-D through the gripper.

Der Greifer besteht aus einem Gehäuse 1, in dem zwei Paar pneumatische Arbeitszylinder 2a, b und 2c, d um die Hublänge 3 der Kolben 4a, b; c, d versetzt parallel angeordnet sind. Der sich an die Arbeitszylinder 2a, b; c, d anschließende Gehäuseteil ist als Kolbenstangenführung 5 ausgebildet. Die Arbeitszylinder 2a, b;. c, d sind durch Abschlußplatten 5a, b verschlossen, die eine Entlüftungsbohrung 7a, b, c, d aufweisen. Die je paarweise angeordneten Arbeitszylinder 2a, b; 2c, d sind mit der im Zentrum des Gehäuses befindlichen Zuleitungsbohrung 8 verbunden, in dem tangential die Arbeitszylinder 2a, b; c, d von der Zuleitungsbohrung 8 angeschnitten sind und die so entstandene öffnung 9a, b; c, d als Druckluftzuleitung und Druckluftableitungen dient. Durch die Beaufschlagung der Arbeitszylinder 2a, b; c, d mit Druckluft werden die Kolben 4a, b; c, d vom Zentrum weg nach außen bewegt. Dabei folgen die Kolbenstangen 10a, b; c, d dem Kolben, 4a, b, c, d in die Arbeitszylinder 2a, b, c, d, und die Kolbenstangenenden lla, b, c, d bewegen sich zum Zentrum desThe gripper consists of a housing 1, in which two pairs of pneumatic cylinders 2a, b and 2c, d to the stroke length 3 of the piston 4a, b; c, d are arranged offset in parallel. The to the working cylinder 2a, b; c, d subsequent housing part is designed as a piston rod guide 5. The working cylinder 2a, b ;. c, d are closed by end plates 5a, b, which have a vent hole 7a, b, c, d. The pairs arranged working cylinder 2a, b; 2c, d are connected to the supply bore 8 located in the center of the housing, in which tangentially the working cylinders 2a, b; c, d are cut by the supply bore 8 and the resulting opening 9a, b; c, d serves as compressed air supply and compressed air discharge. By the action of the working cylinder 2a, b; c, d with compressed air, the pistons 4a, b; c, d moves outward from the center. This is followed by the piston rods 10a, b; c, d the piston, 4a, b, c, d in the working cylinder 2a, b, c, d, and the piston rod ends lla, b, c, d move to the center of

Gehäuses 1. Die an den Kolbenstangenenden lla, b und lic, d angebrachten und um die Hälfte des parallelen Versatzes der Arbeitszylinder 2a, 2c gekröpften Greiferfinger 12a, b führen damit eine geradlinige Greiferschließbewegung aus. An den Greiferfingern 12a, b befinden sich Zahnstangen 13a b/ die über ein gemeinsames Zahnrad 14 in Verbindung stehen. Die Rückstellung der Kolben 4a, b; c, d und damit das öffnen der Greiferfinger erfolgt über Druckfedern 15a, b; C/ d, die in den Arbeitszylindern 4a, b, c, d angeordnet sind. Im zusammengedrückten Zustand werden die Druckfedern 15a, b, c, d von den in Kolben 4a, b, c, d und Kolbenstange 10a, b, c_r d befindlichen Sackbohrungen 15a, b; c, d aufgenommen. Die Abdichtung der Kolben 4a, b; c, d und Kolbenstangen lla, b; c, d erfolgt durch Dichtringe 17a, b; c, d, wobei im übergang zwischen Kolben 4a, b; c, d und Kolbenstange 11 eine Nut 18a, b, c, d zur Vergrößerung der Kolbenfläche eingearbeitet ist. In der Zulei- ' tungsbohrung 8 befindet sich eine Ringdichtung 19, in die die Druckmittelleitung 20 beim Aufschrauben des Greifers auf dem Manipulator eingeschoben wird und radiale Umlaufbewegungen des Greifers zuläßt. An dem Greiferfinger 12a, b befinden sich Aufnahmebohrungen 21, die zum Anschluß der nicht dargestellten Greiferbacken vorgesehen sind.Housing 1. The attached to the piston rod ends lla, b and lic, d and bent by half of the parallel offset of the working cylinder 2a, 2c gripper fingers 12a, b thus perform a straight gripper closing movement. On the gripper fingers 12a, b are racks 13a b / which are connected via a common gear 14 in conjunction. The provision of the pistons 4a, b; c, d and thus the opening of the gripper fingers via compression springs 15a, b; C / d arranged in the working cylinders 4a, b, c, d. In the compressed state, the compression springs 15a, b, c, d of the in the piston 4a, b, c, d and piston rod 10a, b, c _r d located blind holes 15a, b; c, d recorded. The sealing of the pistons 4a, b; c, d and piston rods lla, b; c, d is performed by sealing rings 17a, b; c, d, wherein in the transition between pistons 4a, b; c, d and piston rod 11 a groove 18a, b, c, d is incorporated to increase the piston surface. In the Zulei- 'tion bore 8 is a ring seal 19, in which the pressure medium line 20 is inserted when screwing the gripper on the manipulator and allows radial orbital movements of the gripper. On the gripper fingers 12a, b are receiving holes 21 which are provided for connection of the gripper jaws, not shown.

Claims

Erf indungsanspr uchClaim for invention

1. Greifer für Manipulatoren und Industrieroboter mit paralleler Greiferfingerbewegung und fluidischem Antrieb gekennzeichnet dadurch, daß zwei Paar paralleler Arbeitszylinder (2a/ b; 2c, d) um etwa die Hublänge (3) der Kolben (4a, b, c, d) axial versetzt angeordnet sind, die durch eine zentrisch im Gehäuse (l) angeordnete Zuleitungsbohrung (8) tangierend miteinander verbunden sind und daß die gegenläufigen Kolbenpaare (4a, b; 4c, d) durch an den Greiferfingern (12a, b) befindliche Zahnstangen (13a, b) über ein Zahnrad (14) in Verbindung stehen.1. gripper for manipulators and industrial robots with parallel gripper finger movement and fluidic drive characterized in that two pairs of parallel working cylinder (2a / b, 2c, d) by about the stroke length (3) of the piston (4a, b, c, d) axially offset are arranged, which are tangentially interconnected by a centrally in the housing (l) arranged supply bore (8) and that the opposing piston pairs (4a, b, 4c, d) by the gripper fingers (12a, b) located racks (13a, b ) via a gear (14) are in communication.

2. Greifer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die maximale Auflagerlänge vom Kolben (4) und der Kolbenstange (10) über die gesamte Hublänge (3) des Kolbens (4) gleich ist.2. Gripper according to item 1, characterized in that the maximum bearing length of the piston (4) and the piston rod (10) over the entire stroke length (3) of the piston (4) is the same.

3. Greifer nach Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse (1) vorzugsweise aus einem Block besteht und sich an die Arbeitszylinder (2) Kolbenstangenführungen (5) in Hublänge (3) anschließen.3. gripper according to items 1 and 2, characterized in that the housing (1) preferably consists of a block and connect to the working cylinder (2) piston rod guides (5) in stroke length (3).

4. Greifer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der zentrisch angeordneten Zuleitungsbohrung (8) eine Ringdichtung (19) als Drehgelenkdichtung angeordnet ist.4. gripper according to item 1, characterized in that in the centrally arranged supply bore (8) an annular seal (19) is arranged as a hinge seal.

5. Greifer nach Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Baulänge des Greifers gleich dem Öffnungsweg der Greiferfinger (12) ist und Druckfedern (15) in Sackbohrungen (16) der Kolben (4) mit Kolbenstangen (10) angeordnet sind.5. Gripper according to items 1 to 4, characterized in that the overall length of the gripper is equal to the opening path of the gripper fingers (12) and compression springs (15) in blind holes (16) of the piston (4) with piston rods (10) are arranged.

Seken Zeichnungen.Seken drawings.