DD225383A1 - Greifkopf zum drehen von werkstuecken - Google Patents

Abstract

Inhalt der Erfindung ist ein Greifkopf zum Drehen von Werkstuecken, vorzugsweise fuer Werkstuecke mit rotationssymmetrischer Mantelflaeche zum Aussengreifen bzw. prismatischen und rotationssymmetrischen Werkstuecken mit einer Aufnahmebohrung zum Innengreifen, fuer die Handhabung mittels Industrieroboter bzw. Manipulator zur vorteilhaften Realisierung von Handhabeoperationen, bei denen ein definiertes Weiterdrehen bzw. Wenden der gegriffenen Werkstuecke um ihre Rotationsachse auch fuer Greifer moeglich wird, die die Werkstuecke aus objektiven Gruenden senkrecht zur Rotationsachse gegriffen haben. Erfindungsgemaess wird der Greifkopf unter Verwendung eines bekannten parallel greifenden Zangengreifers gebildet, indem an den Greiferfingern je zwei drehbar gelagerte zylindrische Rollkoerper gleichen Durchmessers angeordnet sind, wobei mindestens einer dieser Rollkoerper durch ein geregeltes Antriebssystem, welches am Greifer bzw. Roboterarm befestigt ist, angetrieben wird.

Description

Titel der Erfindung

Greifkopf zum Drehen von Werkstücken

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Greifkopf zum Drehen von Werkstücken, er vorzugsweise für Werkstücke mit rotationssymmetrischer Mantelfläche zum Auflengreifen oder prismatische und rotationssymmetrische Werkstücke mit einer Aufnahmebohrung zum Innengreifen, für die Handhabung mittels Industrierobotern zur vorteilhaften Realisierung von Handhabeoperationen, bei denen ein definiertes Weiter— drehen bzw. Wenden der gegriffenen Werkstücke um ihre Rotationsachse auch für Greifer möglich wird, die die Werkstücke aus objektiv notwendigen Gründen senkrecht zur Rotationsachse gegriffen haben.

Charakteristik der bekannten technischen Lö-sungen

5 Bekannt sind die vorschiedensten Greifer für Industrieroboter, die zum Handhaben von Werkstücken bei den unterschiedlichsten Arbeitsverrichtungen eingesetzt werden. Ein Drehen der dabei vom Greifer gegriffenen Werkstücke um ihre Rotationsachse ist bisher nur bei den Greifern möglich, die die Werkstücke koaxial zur Rotationsachse gegriffen haben und entweder um die Rotationsachse am Industrieroboter drehbar gelagert sind oder einen eigenen Drehantrieb am Greifer haben.

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Bei Greifern, die die Werkstücke senkrecht zur Rotationsachse greifen, ist ein Drehen dieser Werkstücke um ihre Rotationsachse bisher im gegriffenen Zustand nicht möglich. !'lacht es sich erforderlich solche Werkstücke zu drehen, so ist es entweder notwendig die Werkstücke abzulegen und aus einer anderen Position neu zu greifen, um die erforderliche Verdrehung zu erhalten oder das gegriffene Werkstück muß auf einer zusätzlichen Wendeeinrichtung abgelegt werden. Alle diese Maßnahmen haben aber den Nachteil, daß das Werkstück mehreremale mit dem Industrieroboter gehandhabt werden muß bzw. zusätzliche aufwendige Wendevorrichtungen notwendig sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Greifkopf zum Drehen von Werkstücken, vorzugsweise für Werkstücke mit rotationssymmetrischer

/] c Mantelfläche zum Außengreifen oder prismatische und rotationssymmetrische Werkstücke mit einer Aufnahmebohrung zum Innengreifen, für die Handhabung mittels Industrieroboter zu entwickeln, der das definierte Drehen von Werkstücken, die senkrecht zur Rotationsachse gegriffen sind, gestattet, urn senkrecht zur Rotationsachse gegriffene Werkstücke bei Montagearbeitsgängen einzuschrauben, z. B. Spindeln, gegriffene Werkstücke zwischen einzelnen Arbeitsgängen um definierte Beträge v/eiterzudrehen und danach am Umfang der Werkstücke Montagearbeitsgange oder spanende Arbeitsgänge vorzunehmen oder aus anderen Gründen die Werkstücke in eine andere Lage zu bringen.

Dadurch wird das Anwendungsgebiet der Greifer erweitert, Handhabeoperationen des Industrieroboters eingespart und die Handhabezeit gesenkt und aufwendige Konstruktionen für Einschraub- und Dreheinheiten eingesOart.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung eines bekannten Zangengreifers mit parallel greifenden Zangen einen Greifkopf zum Drehen von Werkstücken, vorzugsweise für Werkstücke mit rotationssymmetrischer Mantelfläche zum Außengreifen oder

prismatische und rotatiqnssymmetrische Werkstücke mit einer Aufnahmebohrung zum Innengreifen, für die Handhabung mittels Industrieroboter zu entwickeln, der das definierte Drehen senkrecht zur Rotationsachse gegriffener Werkstücke gestattet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an jeden Greiferfinger des Zangengreifers zwei drehbar gelagerte zylindrische Rollkörper gleichen Durchmessers symmetrisch so angeordnet werden, daß diese vier Rollkörper axial zwischen den Greiferzangen eine gemeinsame Symmetrieachse bilden. "-Iindestens einer der vier Rollkörper wird als Antriebsrolle ausgebildet und über ein geeignetes regelbares Antriebssystem, das direkt am Greifer oder am Roboterarm angebracht ist, angetrieben. Die Übertragung der Drehbewegung vom Antriebssystem zur Antriebsrolle kann über eine biegsame Antriebswelle, durch eine Schneckenwelle mit Schnecken-

\ 5 rad oder über eine Gliederkette bzw. einen Zahnriemen erfolgen. Dieser angetriebene Rollkörper wird vorteilhaft am zylindrischen Umfang mit einem Oberflächenbelag beschichtet, der die Antriebsrolle griffiger macht. Die drei übrigen Rollkörper werden leichtgängig drehbar so an den Greiferfingern befestigt, daß sie vom Greiferfinger axial einen bestimmten gleichmäßigen Abstand einnehmen. An den Greiferfingerinnenseiten stehen dia Rollkörper um ein bestimmtes "laß zum Rand der Greiferfinger über. Zwischen zwei Rollkörpern eines Greiferfingers wird dieser prismatisch ausgespart, so daß die gegriffenen rotationssymnetrischen Teile den Greiferfinger nicht berühren und nur von den Rollkörpern getragen werden.

Beim Greifen eines rotationssymmetrischen Werkstückes liegen die vier Rollkörper der Greiferfinger gleichmäßig am Werkstück an. Das Gleiche gilt beim Innengreifen von Werkstücken mit einer Aufnahmebohrung. Durch die leichtgängige drehbare Lagerung der Rollkörper wird beim Einschalten des geregelten Antriebes die Antriebsrolle in Drehbewegung versetzt und dadurch das gegriffene Werkstück um seine Achse gedreht. Die Drehung des Werkstückes erfolgt so lange, bis der Antrieb abschaltet. Durch eine dem Antriebsmotor angeflanschte Bremskupplung v/ird der Bremsvorgang beschleunigt. Dadurch wird es möglich, das Werkstück um genau definierte Winkelbeträge weiterzudrehen.

- 4 Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit mehreren möglichen Antriebsvarianten näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1: - Roboterarm mit am Handgelenk angeflanschten Greifkopf zum Drehen von Werkstücken

Fig. 2: - Roboterarm mit am Handgelenk angeflanschten Greifkopf, 90° verdreht

Fig. 3: - Greiferfinger mit Rollkörpern

Fig. 4: - Greiferfinger mit Antrieb der Antriebsrolle über eine biegsame Antriebswelle, Schnittdarstellung

Fig. 5: - Greiferfinger mit Antrieb der Antriebsrolle über Gelenkwelle und Schneckentrieb

Fig. 6: - Greiferfinger mit Antrieb der Antriebsrolle über Schneckentrieb, Schnittdarstellung

Fig. 7: - Greiferfinger mit Antrieb der Antriebsrolle über Zahnriementrieb

Fig. 3: - Greiferfinger mit Antrieb der Antriebsrolle über Zahnriementrieb, Schnittdarstellung

Fig. 9- - Spannrolle für Zahnriementrieb

Im einzelnen wurde der erfingungsgemäße Greifkopf zum Drehen von Werkstücken für die Handhabung mittels Industrieroboter entsprechend Fig. 1, 2, 3 und 4 folgendermaßen ausgeführt: Am Handgelenk 1 eines Industrieroboters 2 wird ein Parallelzangengreifer 3 angeflanscht. Durch zwei Aufnahmebolzen A- werden

von unten an einen Greiferfinger 5 je ein Radialrillenkugellager 6 gleicher Größe in einem bestimmten Abstand voneinander aufgenommen, mittels einer Distanzhülse 7 vom Greiferfinger 5 auf Abstand gehalten, so daß der Außenring 8 der Radialrillenkugellager 6 frei drehbar ist. Durch eine Unterlegscheibe 9 und zwei Plachmuttern 10 wird der Aufnahmebolzen k am Greiferfinger 5 fest verschraubt und gekontert. An dem Greiferfinger 11 wird spiegelbildlich zum Greiferfinger 5 ein gleiches Radialrillenkugellager 5 über Aufnahmebolzen 4, Distanzhülse 7, Unterlegscheibe 9 und Plachmuttern 10 befestigt. An Stelle des hinteren Radialrillenkugellagers 5 am Greiferfinger 5 wird am Greiferfinger 11 eine Antriebsrolle 12 von gleichem Außendurchmesser und gleicher Breite wie die Radialrillenkugellager δ angebracht. Diese Antriebsrolle 12 wird über ein Radialrillenkugellager 13 im Greiferfinger 11 aufgenommen und über einen Wellensicherungsring 14 und einen Bohrungssicherungsring 15 axial gesichert. Am oben liegenden Wellenzapfen 15 der Antriebsrolle 12 ist ein Gewinde angebracht, an dem eine biegsame Antriebswelle 17 befestigt wird.

Die Radialrillenkugellager δ und die Antriebsrolle 12 der Greiferfinger 5 und 11 bilden horizontal eine Fjbene und können an ihrem Umfang zur besseren Griffigkeit mit einem elastischen Belag beschichtet sein. Auf dem Roboterarm 13 ist ein regelbares Antriebssystem 19 befestigt, z. B. ein Schrittmotor, an dem das andere Ende der biegsamen Arbeitswelle 17 angekuppelt wird. Die Greiferfinger 5 und 11 sind jeweils an den Innenseiten mittig zwischen den Radialrillenkugellagern δ bzw. zwischen Radialrillenkugellager 6 und Antriebsrolle 12 so prismatisch ausgespart, daß beim Greifen eines rotationssymmetrischen Werkstückes 20 dessen zylindrische Mantelfläche frei drehbar bleibt.

Bei sehr großen Greifern kann das geregelte Antriebssystem 19 auch direkt an der Antriebsrolle 12 angekoppelt v/erden. In der Fig. 5 und 6 ist die Möglichkeit des Antriebes durch ein Schneckengetriebe dargestellt. In diesem Fall wird das regelbare Antriebssystem 19 am Greifergehäuse 3 befestigt. Mit dem Wellenzapfen der Antriebsrolle' 12 ist ein Schneckenrad 21 kraftschlüssig verbunden und die Schneckenwelle 22 in zwei Radialrillenkugel-

lager in einem um die Antriebsrollenachse schwenkbaren Lagerbock gelagert. Über eine Gelenkwelle 25 ist die Schneckenwelle 22 mit dem Antriebssystem 19 verbunden.

In den Fig. 7, 8 und 9 wird die Möglichkeit des Antriebes durch einen Zahnriemen gezeigt. Auf dem Wellenzapfen der Antriebsrolle 12 ist ein Ritzel 27 fest angebracht. In dieses Ritzel 27 greift ein Zahnriemen 28 ein, der mit Ritzel 29 des Antriebssystems 19 sowie mit dem Ritzel 32 eines Spannbügels mit Torsionsfeder verbunden ist.

Claims (7)

- 7 Erfindungsanspruch

1. Greifkopf zum Drehen von Werkstücken, vorzugsweise für Werkstücke mit rotationssymmetrischer Mantelfläche zum Außengreifen und prismatische sowie rotationssymmetrische Werkstücke mit einer Aufnahmebohrung zum Innengreifen, der das definierte Drehen senkrecht zur Rotationsachse gegriffener Werkstücke gestattet und unter Verwendung eines am Handgelenk eines Industrieroboters bzw. Manipulators befestigten, vorzugsweise parallel greifenden Zangengreifers gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Greiferfinger des Zangengreifers zwei drehbar gelagerte zylindrische Rollkörper gleichen Durchmessers symmetrisch so angeordnet sind, daß diese vier Rollkörper axial zwischen den Greiferfingern eine gemeinsame Symmetrieachse bilden und mindestens ein Rollkörper über ein regelbares Antriebssystem, das am Greifer oder Roboterarm angebracht ist, angetrieben wird.

2. Greifkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die passiven Rollkörper als Radialrillenkugellager ausgebildet sind und vorteilhaft an der zylindrischen Außenmantelflache mit einem elastischen Belag beschichtet sind.

3. Greifkopf nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Radialrillenkugellager der passiven Rollkörper über je einen Aufnahmebolzen am Greiferfinger befestigt und mittels einer Distanzhülse auf Abstand vom Greiferfinger gehalten v/erden.

4. Greifkopf nach Punkt 1, 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß an der Innenseite der Greiferfinger, symmetrisch zwischen den Rollkörpern, eine prismatische Aussparung so angebracht ist, daß die Rollkörper an dieser Stelle mit ihrem äußeren Durchmesser über die Greiferfinger hervorstehen.

5. Greifkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein Rollkörper als Antriebsrolle ausgebildet ist, die über ein Rillenkugellager im Greiferfinger radial gelagert ist und die Antriebsrolle über einen durch den Greiferfinger hindurchgehenden Wellenzapfen an eine biegsame Antriebswelle gekuppelt, die mit einem geregelten Antrieb, der am Roboterarm angebracht ist, verbunden ist.

δ.

Greifkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf dem Wellenzapfen der Antriebsrolle ein Schneckenrad fest angeordnet ist, in das eine Schneckenwelle eingreift, wobei die Schneckenwelle mit zwei Radialrillenkugellager radial in einem um die Antriebsrollenachse schwenkbaren Lagerbock gelagert ist und mittels einer Gelenkwelle mit einem regelbaren Antriebssystem, das am Greifergehäuse angebracht ist, verbunden ist.

7. Greifkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf dam Wellenzapfen der Antriebsrolle ein Ritzel fest angebracht ist, in das eine Gliederkette bzw. ein Zahnriemen eingreift, der über ein Ritzel eines geregelten Antriebssystems, das am Greifergehäuse angeordnet ist und über einen Spannbügel mit Ritzel, der von einer Torsionsfeder gespannt wird, läuft

Hierzu gehören 9 Seiten Zeichnungen