DE19960487A1 - Drehbarer Greiferroboter - Google Patents
Drehbarer GreiferroboterInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Verwendung mit einem Roboterarm (10), der ein lineares Betätigungselement aufweist, das einen bewegbaren Abschnitt (13) sowie einen feststehenden Abschnitt (12) mit einem vom bewegbaren Abschnitt (13) gehalterten Werkzeugadapter (14) umfaßt. Die Betätigungsvorrichtung weist eine am feststehenden Abschnitt (12) des linearen Betätigungselements montierte Halterung (38) auf, die eine Eingriffsfläche (40) bildet. Weiterhin ist eine mechanische Anordnung (30, 36) vorgesehen, die die Drehung von mit dem Werkzeugadapter (14) aufgenommenen Teilen steuert und am bewegbaren Abschnitt (13) des linearen Betätigungselements des Roboterarms (10) befestigt ist. Die mechanische Anordnung (30, 36) umfaßt ein verschiebbares Verbindungsteil (28) und eine drehbare Unteranordnung (22). Diese Unteranordnung gelangt in Berührung mit der Eingriffsfläche (40), wenn die mechanische Anordnung durch das lineare Betätigungselement bis auf eine vorgegebene Höhe angehoben wird. Dadurch wird bewirkt, dass das verschiebbare Verbindungsteil (28) die Drehung der Unteranordnung (22) antreibt. Es ist zudem ein Vorspannmittel vorgesehen, dass das verschiebbare Verbindungsteil (28) in eine Ausgangsposition vorspannt.
Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf roboterbetätigte Greifvorrichtungen und ins
besondere auf Betätigungssysteme für Roboterwerkzeuge und Greifvorrichtungen;
die das vorhandene lineare Roboter-Betätigungselement als Antrieb für zusätzliche
Werkzeugoperationen verwenden.
Es sind bereits eine Vielzahl von Teile-Zuführgeräten bekannt. Teile-Zuführgeräte
werden in der Fertigungsindustrie häufig dazu verwendet, Teile einem Roboter für
bestimmte Arbeitsgänge zuzuführen, wie das Aufnehmen und Einsetzen der Teile.
Normalerweise umfassen Teile-Zuführgeräte dieser Art zum Beispiel verschiedene
Zuführrutschen, Vibrationskessel oder Zentrifugalkessel, die einen Teilevorrat oder
Teile als Schüttgut enthalten. Die Vorrichtungen dienen dazu, die Teile zu vereinzeln
und auszurichten und sie für nachfolgende Arbeitsgänge, zum Beispiel das Aufneh
men und Einsetzen durch einen Roboter, bereitzustellen. Normalerweise können
diese Teile-Zuführgeräte jeweils nur einen Teile-Typ oder eine sehr kleine Teile-
Familie zuführen.
Flexible Teile-Zuführgeräte mit maschinellen Erkennungssystemen finden in vielen
Zweigen der Fertigungsindustrie immer breiteren Einsatz. Die Verwendung derartiger
Teile-Zuführgeräte mit maschinellen Erkennungssystemen gestattet es den Herstel
lern, ihre Fertigungsprozesse flexibler zu gestalten, indem sie Zuführgeräte ent
wickeln, die eine Vielzahl unterschiedlicher Teile zuführen können. Teile-Zuführ
geräte, die in der Lage sind, eine Vielzahl unterschiedlicher Teile zuzuführen, dürften
auch die
automatisierte Produktion von Produkten in kleineren Serien gestatten, da sie die
Automation dadurch kosteneffektiver gestalten, daß Teile für eine Vielzahl
unterschiedlicher Produkte mit demselben Zuführ-Vorgang zugeführt werden können.
Normalerweise führen die Teile-Zuführgeräte im praktischen Einsatz die Teile zum
einen aus einem Vorrat einem Transportmittel zur Inspektion zu und stellen sie
anschließend zur Entnahme durch einen Mehrachsen-Roboter bereit. Ein visuelles
Prüfsystem dient im wesentlichen dazu festzustellen, welche Teile von der Roboter-
Greifvorrichtung erfolgreich aufgenommen werden können und welche Position die
einzelnen "greifbaren" Teile einnehmen. Flexible Teile-Zuführgeräte umfassen nor
malerweise auch ein System zum Rückführen von Teilen, die von dem Roboter nicht
ergriffen werden können, damit diese der Roboter-Greifvorrichtung nochmals und
hoffentlich in einer "greifbaren" Ausrichtung zugeführt werden können.
Auf der Transportoberfläche kommen die Teile normalerweise in einer stabilen Aus
richtung zu liegen, bei der es sich in vielen Fällen nicht um die Ausrichtung handelt,
die für den Montagevorgang oder für das Einsetzen in ein Teile-Vorratstablett oder
eine Teile-Zuführschiene erforderlich ist. Die Roboter-Greifvorrichtung, die die stabil
ausgerichteten Teile erfaßt und einsetzt, muß daher die Möglichkeit haben, das
erfaßte Teil neu auszurichten und ihm eine bessere Lage zu geben. Hierzu ist nor
malerweise ein weiteres Betätigungselement erforderlich, das am Roboterarm vor
gesehen ist und das erfaßte Teil drehen kann. Zur Durchführung der gewünschten
Funktionen des Ergreifens und Neuausrichtens von Teilen verwendet man verschie
dene Arten handelsüblicher Roboter-Greifvorrichtungen. Hierzu gehören zum Beispiel
pneumatische und magnetische Betätigungselemente, die zwei Positionen ein
nehmen können, sowie verschiedene mechanische Systeme, die sämtlich die Robo
ter-Greifvorrichtung komplizierter, teurer und schwerer machen. Zur zusätzlichen
Steuerung der Drehfunktion dieser Roboter-Greifvorrichtungen zur genaueren Aus
richtung der Teile können ferner Betätigungselemente wie zum Beispiel program
mierbare Schrittschaltmotoren oder Servomotoren mit Rückführungsregelung ein
gesetzt werden, die jedoch die Greifvorrichtung noch komplexer, teurer und schwerer
gestalten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, die das kon
trollierte Drehen von in einer Roboter-Greifvorrichtung erfaßten Teilen gestattet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Drehen
eines in einer Roboter-Greifvorrichtung erfaßten Gegenstandes bereitzustellen, die
kein zusätzliches motorgetriebenes Betätigungselement erfordert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen weiteren Betätigungs
mechanismus zur Verwendung mit einem Roboterarm anzugeben, der ausschließlich
die vorhandenen Motoren, pneumatischen Einrichtungen und Steuerungen des
Roboterarms nutzt.
Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll eine fernbetätigte Vorrichtung mit
zwangsläufiger Bewegung zur Verwendung mit einem Roboterarm bereitgestellt wer
den, die keine zusätzlichen Motoren oder pneumatischen oder hydraulischen Zylinder
am Roboterarm erfordert.
Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll eine Vorrichtung zum Ausrichten
einer in einer Roboter-Greifvorrichtung erfaßten Komponente in Drehrichtung bereit
gestellt werden, die die vertikale lineare Betätigung des Roboters zum gleichzeitigen
Drehen der Komponente derart ausnutzt, daß die Drehbewegung sich proportional
zur vertikalen Bewegung des Roboter-Greifkopfes verhält, so daß die Drehbewegung
durch Steuerung der vertikalen Aufwärtsbewegung des Roboter-Greifkopfs gesteuert
werden kann.
Kurz gesagt werden vorstehende und weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der
Erfindung aus der hierin enthaltenen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeich
nungen besser ersichtlich. Die Merkmale, Aufgaben und Vorteile werden erreicht
durch eine Betätigungsvorrichtung zur Verwendung mit einem Roboterarm, der ein
lineares Betätigungselement aufweist, das einen bewegbaren Abschnitt sowie einen
feststehenden Abschnitt mit einem vom bewegbaren Abschnitt gehalterten Werk
zeugadapter umfaßt. Die Betätigungsvorrichtung weist eine am feststehenden
Abschnitt des linearen Betätigungselements montierte Halterung auf, die eine Ein
griffsfläche bildet. Weiterhin ist eine mechanische Anordnung vorgesehen, die die
Drehung von in dem Werkzeugadapter aufgenommenen Teilen steuert und am
bewegbaren Abschnitt des linearen Betätigungselements des Roboterarms befestigt
ist. Die mechanische Anordnung umfaßt ein verschiebbares Verbindungsteil und eine
drehbare Unteranordnung. Das verschiebbare Verbindungsteil gelangt in Berührung
mit der Eingriffsfläche, wenn die mechanische Anordnung durch das lineare Betäti
gungselement bis auf eine vorgegebene Höhe angehoben wird. Durch Anheben der
mechanischen Anordnung über die vorgegebene Höhe hinaus wird bewirkt, daß das
verschiebbare Verbindungsteil die Drehung der Unteranordnung antreibt. Es ist
zudem ein Vorspannmittel vorgesehen, daß das verschiebbare Verbindungsteil in
eine Ausgangsposition vorspannt.
Zum Beispiel kann die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung einen an einem
Seil fester Länge befestigten Kolben umfassen, wobei das Seil fester Länge gleitend
innerhalb eines Mantels aufgenommen ist. Der Kolben dient als Betätigungselement.
An dem gegenüberliegenden Ende des Seils ist ein Druckstück befestigt, das vom
vertikalen linearen Betätigungselement des Roboterarms aus abwärts ragt. Oberhalb
des vertikalen linearen Betätigungselements ist eine zylindrische Manschette am
Roboterarm angeordnet, die eine ringförmige Angriffsfläche bildet, welche auf das
Druckstück drückt, wenn durch entsprechende Betätigung des vertikalen linearen
Betätigungselements das zugehörige Werkzeug in eine vorbestimmte Höhe angeho
ben wird. Dadurch wird das Druckstück abwärts bewegt, so daß das Seil innerhalb
des Seilmantels gleitet und der Kolben das Werkzeug, mit dem er verbunden ist,
betätigt. Der Fernbetätigungsmechanismus kann zum Beispiel in Verbindung mit
einer mit einem Getriebe ausgestatteten Roboter-Greifvorrichtung eingesetzt werden.
Das Getriebe umfaßt ein Stirnrad und ein Ritzel. Auf einer Oberfläche des Ritzels ist
ein O-Ring oder eine Unterdruckscheibe angeordnet, die als Greiffläche oder das Teil
erfassende Fläche dient. Die Schwingscheibe, die mit dem Stirnrad zusammenwirkt,
trägt einen vorspringenden Bolzen. Die Drehbewegung des Stirnrads und damit des
Ritzels wird dadurch bewirkt, daß der Kolben gegen den von der Schwingscheibe
abstehenden Bolzen drückt. Durch das Abwärtsgleiten des Seils in dem Mantel wird
der Kolben veranlaßt, auf den Bolzen zu drücken und dadurch das Ritzel in Dreh
bewegung zu versetzen. Die Betätigung des Seils und damit des Kolbens wird durch
vertikale Bewegung des Roboterarms ausgelöst. Während der Rückzugsbewegung
des vorgeschobenen Teils des Roboterarms wird das gegenüberliegende Ende des
Seils fester Länge gegen die feststehende Halterung gedrückt, so daß das Seil inner
halb des Mantels gleitet und der Kolben den Bolzen bewegt. Somit kann durch Bewe
gung des ausgefahrenen Teils des Roboterarms in vertikaler Richtung die für die
Greifeinrichtung und damit das darin aufgenommene Teil gewünschte präzise Dreh
bewegung bewerkstelligt werden. Eine Einwegkupplung stellt sicher, daß die Räder
sich nur in eine Richtung drehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh
rungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Roboterarms mit Greifwerkzeug, einschließlich
der erfindungsgemäßen Fernbetätigungseinrichtung;
Fig. 2 die Vorderansicht des Roboterarms mit Greifwerkzeug, einschließlich der
in Fig. 1 dargestellten Fernbetätigungseinrichtung;
Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht des Gehäuses und der drehbaren Unter
anordnung;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht des Gehäuses und
der drehbaren Unteranordnung;
Fig. 6 eine andere teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht des Gehäu
ses und der drehbaren Unteranordnung, wobei die Feder entfernt ist und
Kolben und Seil in ihrer Ausgangsposition (der vollständig zurückgezo
genen Position) dargestellt sind;
Fig. 7 dieselbe teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht wie in Fig. 6,
jedoch mit eingebauter Feder und Kolben und Seil in ihrer Betätigungs
position (der ausgefahrenen Position);
Fig. 8 eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des Gehäuses und
der drehbaren Unteranordnung;
Fig. 9 eine Seitenansicht des Roboterarms mit Greifwerkzeug, einschließlich
einer alternativen Ausführungsform der in Fig. 1 und 2 dargestellten Fern
betätigungseinrichtung; und
Fig. 10 eine Seitenansicht des Roboterarms mit Greifwerkzeug, einschließlich
einer weiteren alternativen Ausführungsform der in Fig. 1 und 2 dar
gestellten Fernbetätigungseinrichtung.
Betrachtet man zunächst Fig. 1 und 2, so erkennt man einen Roboterarm 10, der ein
vertikales lineares Betätigungselement aufweist, das einen feststehenden Abschnitt
12 mit einem davon abwärts ragenden bewegbaren Abschnitt 13 umfaßt.
Am äußeren Ende des bewegbaren Abschnitts 13 ist ein Werkzeugadapter 14 ange
bracht. Der Werkzeugadapter 14 trägt einen Roboter-Parallelbackengreifer 16 mit
Backenelementen 18, die der Roboter aufeinander zu und voneinander weg bewegen
kann. Am äußeren Ende jedes Backenelements 18 ist ein drehbares Greifelement 20
angeordnet. Den drehbaren Greifelementen 20 ist jeweils eine drehbare Unteranord
nung 22 zugeordnet, die in einem weiter unten noch im Detail beschriebenen Rah
men oder Gehäuse 24 aufgenommen ist. Vom Gehäuse 24 aus erstreckt sich ein
Seilmantel 26 mit einem darin angeordneten Seil 28, die zusammen ein verschieb
bares Verbindungsteil bilden. Das Seil 28 erstreckt sich durch eine Seil-Manschette
30 und endet in einem Druckstück 32. An dem Werkzeugadapter 14 ist eine Man
schette 34 mit einer davon ausgehenden Seilhalterung 36 befestigt. Die Seilhalterung
36 hält die Seil-Manschette 30 und das Druckstück 32 in einer festen Position bezüg
lich des Werkzeugadapters 14, der seinerseits natürlich durch Betätigung des
bewegbaren Abschnitts 13 des Roboterarms 10 angehoben und abgesenkt werden
kann. An dem Roboterarm 10 ist eine Halterung oder zylindrische Manschette 38
angebracht, die eine (vorzugsweise ringförmige) Eingriffsfläche 40 aufweist, an der
das Druckstück 32 zur Anlage kommt, wenn der Werkzeugadapter 14 um eine vorbe
stimmte Höhe angehoben wird, und dies unabhängig von der Drehstellung, die der
Werkzeugadapter 14 zu diesem Zeitpunkt durch die Betätigung des Roboterarms 10
eingenommen hat. Um eine Beschädigung des Druckstücks 32 zu verhindern, sind
der Seilmantel 26 und das Seil 28, die Seilhalterung 36 und die Manschette 34 vor
zugsweise mittels einer Magnetkupplung befestigt, so daß sich die Seilhalterung 36
von der Manschette 34 lösen kann, wenn der bewegbare Abschnitt 13 ungewollt über
das durch die Gesamtlänge des Seils 28 und des Seilmantels 26 sowie die Länge der
Bewegung, die das äußere Ende des Seils 28 innerhalb des Gehäuses 24 vollführen
kann, vorgegebenen Grenzen hinaus aufwärts bewegt wird.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Gehäuses 24, der drehbaren Unter
anordnung 22 und des drehbaren Greifelements 20. Das Gehäuse 24 weist einen
Seilhaltearm 42 mit einer axialen Bohrung 44 auf, durch die der Zugang zum
Gehäuse 24 möglich ist. Das Seil 28 erstreckt sich durch die axiale Bohrung 44 und
trägt an seinem äußeren Ende einen Kolben 46.
In Fig. 4 bis 8 sind das Gehäuse 24 und die zugehörige drehbare Unteranordnung 22
im Schnitt dargestellt. Die drehbare Unteranordnung 22 umfaßt ein Stirnrad 48 und
eine Schwingscheibe 50. Von dem Stirnrad 48 aus erstreckt sich ein Lagerzapfen 52,
von der Schwingscheibe 50 aus erstreckt sich ein Lagerzapfen 54. Die Lagerzapfen
52, 54 sind frei drehbar und in einem innerhalb des Gehäuses 24 angeordneten
Achslager 56 gelagert. Das drehbare Greifelement 20 umfaßt ein Ritzel 58 mit einem
davon ausgehenden Lagerzapfen 60 und einem an dessen vorderer Fläche vorge
sehenen O-Ring 62. Der Lagerzapfen 60 sitzt in einem Achslager 64, das im
Gehäuse 24 aufgenommen ist.
Eine Welle 66 erstreckt sich sowohl durch das Stirnrad 48 als auch durch die
Schwingscheibe 50. Auf der Welle 66 sitzt innerhalb der Schwingscheibe 50 eine
Einweg-Nadellagerkupplung 68. In der äußeren Oberfläche 72 der Schwingscheibe
50 ist eine Umfangsnut 70 vorgesehen, in der eine Feder 74 teilweise aufgenommen
ist. Die Feder 74 erstreckt sich durch die Bohrung 76 im Gehäuse 24 und ist mit ihrem
ersten Ende an einem Befestigungselement 78 befestigt. Das gegenüberliegende
Ende der Feder 74 ist an einem auf der Schwingscheibe 50 sitzenden Bolzen 80
befestigt. Ein Teil des Bolzens 80 ragt in einen bogenförmigen Schlitz 82 im Gehäuse
24. Die Feder 74 ist gespannt, so daß der Bolzen 80 sich normalerweise im oberen
Bereich des bogenförmigen Schlitzes 82 und am Kolben 46 in Anlage befindet. Durch
Betätigung des Seils 28 kann der Kolben 46 durch die Bohrung 84 abwärts bewegt
werden, wobei er den Bolzen 80 in Richtung des unteren Bereichs des bogenförmi
gen Schlitzes 82 schiebt.
Die Arbeitsweise der Erfindung ist derart, daß das Seil 28 mit dem daran angebrach
ten Kolben 46 sich zunächst in seiner in Fig. 6 dargestellten Ausgangsstellung befin
det. Jetzt werden durch Betätigung des Roboterarms 10 die Greiffutter der beiden
drehbaren Greifelemente 20 beiderseits eines aufzunehmenden Gegenstandes in
Position gebracht. Anschließend wird der Roboter-Parallelbackengreifer 16 betätigt,
wodurch sich die Backenelemente 18 schließen und den Gegenstand erfassen.
Nachdem der Roboter-Parallelbackengreifer 16 den Gegenstand erfaßt hat, hebt der
Roboterarm 10 den Gegenstand mittels der normalen Funktion des vertikalen linea
ren Betätigungselements des Roboterarms 10 von der Auflagefläche des Gegenstan
des ab. Wenn der Gegenstand in eine vorbestimmte Höhe angehoben ist, liegt das
Druckstück 32 an der Eingriffsfläche 40 der zylindrischen Manschette 38 an, so daß
das Seil 28 sich innerhalb des Seilmantels 26 bewegt. Durch die Bewegung des Seils
28 schiebt der Kolben 46 den Bolzen 80 im bogenförmigen Schlitz abwärts (siehe Fig.
7). Während der Vorwärtsbewegung des Kolbens 46 übt die an der Schwingscheibe
50 vorgesehene Einweg-Nadellagerkupplung 68 ein Drehmoment auf die Welle 66
aus und versetzt sie in Drehbewegung. Die Drehung der Welle 66 bewirkt auch eine
Drehbewegung des Stimrades 48 und des mit dem Stirnrad 48 kämmenden Ritzels
58. Durch diese Drehung 58 wird der erfaßte Gegenstand gedreht, wobei der Betrag
der dem Gegenstand vermittelten Drehbewegung sich proportional zur Länge der
durch die Fernbetätigung des Seils 28 bewirkten Bewegung des Kolbens 46 in der
Bohrung 84 verhält. Anders ausgedrückt, ist die Drehbewegung, die dem zwischen
den Greiffuttern der Stirnräder 58 erfaßten Gegenstand vermittelt wird, proportional
zu der durch die Bewegung des Seils 28 im Seilmantel 26 bewirkten Bewegung des
Bolzens 80 im bogenförmigen Schlitz 82. Wenn zum Beispiel das Übersetzungsver
hältnis zwischen dem Stirnrad 48 und dem Ritzel 58 3 : 1 ist und der vom Schlitz 82
beschriebene Bogen 60° beträgt, kann somit der zwischen den Greiffuttern der Ritzel
58 gehaltene Gegenstand kontrolliert zwischen 0 und 180° gedreht werden, um ihn in
die gewünschte vorbestimmte Ausrichtung zu bringen.
Nachdem die vorbestimmte Ausrichtung des Gegenstands in Drehrichtung hergestellt
ist, kann der bewegbare Abschnitt 13 des Roboterarms 10 abgesenkt werden, so daß
das Druckstück 32 nicht mehr an der Eingriffsfläche 40 der zylindrischen Manschette
38 anliegt und die Feder 74 den Bolzen 80 durch die vorhandene Vorspannung in
seine Ausgangsstellung im oberen Bereich des bogenförmigen Schlitzes 82 zurück
bewegt. Durch diese Vorspannung der Feder 74 drückt der Bolzen 80 den Kolben 46
in der Bohrung 84 nach oben, wodurch das Seil 28 im Mantel 26 entsprechend gleitet
und das Druckstück 32 wieder in seine normale Ausgangsposition bringt. Durch diese
Rückwärtsdrehung der Schwingscheibe 50 wird wegen der Einwegnadellagerkupp
lung 68 kein Drehmoment auf die Welle 66 ausgeübt. Reibungskräfte im Getriebe
sorgen dafür, daß die Einwegnadellagerkupplung 68 sich frei auf der Welle 66 dreht
und daß das Stirnrad 48 und das Ritzel 58 während der Rückzugsbewegung des
Kolbens 46 in Drehrichtung unbewegt bleiben. Es versteht sich, daß nach dem Rück
zug des Kolbens 46 der bewegbare Abschnitt 13 erneut betätigt werden kann, so daß
das Druckstück 32 wieder an der Eingriffsfläche 40 der zylindrischen Manschette 38
zur Anlage kommt und dem zwischen den Greiffuttern der Ritzel 58 erfaßten Gegen
stand eine zusätzliche Drehbewegung vermittelt wird.
Als Greiffutter an den Ritzeln 58 dienen O-Ringe 62. Es versteht sich jedoch, daß
anstelle der O-Ringe 62 andere vergleichbare Flächen, etwa Saug-Tellerelemente
86, verwendet werden könnten, die durch den Roboterarm 10 mit einer Unterdruck
quelle verbunden werden könnten. Bei einer derartigen Ausführungsform wäre je
nach dem Gewicht des Gegenstandes nur ein einziges Backenelement 18 zum
Erfassen des Gegenstandes erforderlich, was die Komplexität, Kosten und das
Gewicht der Vorrichtung verringern würde.
Zwar ist in Fig. 2 das erfindungsgemäße Fernbetätigungssystem mit einem Seil 28
und einem Seilmantel 26 je Backenelement 18 dargestellt, für den Fachmann ist
jedoch ersichtlich, daß nur eine der drehbaren Unteranordnungen 22 angetrieben
werden muß. Das System könnte mit nur einem Seil 28 und einem Seilmantel 26
gleich gut arbeiten. Durch den Antrieb nur eines Ritzels 58 würde der Antrieb des
gegenüberliegenden Ritzels 58 (oder der anderen drehbaren Aufnahme) dann über
das erfaßte Teil bewirkt.
Für den Fachmann dürfte ersichtlich sein, daß das erfindungsgemäße Fernbetäti
gungssystem in Verbindung mit Mechanismen, die in der Lage sind, zwischen den
Backenelementen 18 erfaßten Gegenständen eine Drehbewegung zu vermitteln,
auch ohne ein Getriebe wie das Stirnrad 48 und das Ritzel 58 einsetzbar ist. Wenn
zum Beispiel das erfaßte Teil eine ebene Oberfläche aufweist und jedes dieser Teile
um höchstens 90° gedreht werden soll, wäre die Ausbildung frei drehbarer Greif
elemente relativ einfach (bei den Ritzeln 58 brauchte es sich nicht um Zahnräder zu
handeln). Der Kolben 46 könnte in diesem Fall auf einen vorbestimmten, außermitti
gen Punkt der Oberfläche des zwischen den drehbaren Greifern erfaßten Teils
drücken und auf diese Weise eine Drehbewegung des Teils und der drehbaren
Greifer bewirken. Der Betrag der Drehbewegung wäre in diesem Fall proportional zur
linearen Länge der Bewegung, die der Kolben nach dem Erfassen der Oberfläche
des Teils zurücklegt. Nachdem das Teil in die gewünschte Ausrichtung gedreht
wurde, gibt der Kolben 46 aufgrund des Zurückziehens des Seils 28 und des Kolbens
46 das Teil sofort frei, so daß das Teil die gewünschte Ausrichtung beibehält. Selbst
verständlich müßte das Seil 28 so vorgespannt sein, daß es wieder seine Ausgangs
stellung einnimmt. Die Vorspannung könnte auf den unterschiedlichsten Wegen
erreicht werden. Zum Beispiel könnte eine Spiral-Druckfeder den Teil des Seils 28
zwischen der Seilmanschette 30 und dem Druckstück 32 umgeben.
Fig. 9 und 10 zeigen alternative Ausführungsformen der in Fig. 1 und 2 dargestellten
erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung. In Fig. 9 ist eine Halterung oder eine
zylindrische Manschette 38 am feststehenden Abschnitt 12 des vertikalen linearen
Betätigungselements des Roboterarms 10 vorgesehen. Die Halterung oder die
Manschette 38 weisen eine vorzugsweise ringförmige Eingriffsfläche 40 auf. Ein
bewegbarer Abschnitt 13 des vertikalen linearen Betätigungselements des Roboter
arms weist ein an einen (nicht dargestellten) Werkzeugadapter befestigtes Parallel
backen-Greifwerkzeug 102 auf. Das Parallelbacken-Greifwerkzeug 102 umfaßt eine
drehbare Unteranordnung 104, die eine Drehbewegung der (nicht dargestellten)
drehbaren Greifelemente ermöglicht. Bei der drehbaren Unteranordnung 104 kann es
sich um die Einwegkupplung 68, das Stirnrad 48, das Ritzel 58, die Welle 66 und das
Lager 56 handeln, die in Fig. 4 dargestellt und unter Bezugnahme auf diese Figur
beschrieben sind; dies muß aber nicht so sein. Von der drehbaren Unteranordnung
104 geht ein Hebel 88 aus, der als verschiebbares Verbindungsteil dient. Eine mit
dem Hebel 88 und dem Werkzeug 102 verbundene Feder 90 spannt den Hebel 88 in
eine normale Ausgangsposition vor. Wird das Werkzeug 102 durch Betätigen des
vertikalen linearen Betätigungselements über eine vorbestimmte Höhe hinaus
bewegt, wird der Hebel 88 durch Anlage an der Eingriffsfläche 40 betätigt und ver
setzt die drehbare Unteranordnung 104 in Drehbewegung.
In Fig. 10 ist zu erkennen, daß die Halterung oder die Manschette 38 an dem festste
henden Abschnitt 12 des vertikalen linearen Betätigungselements des Roboterarms
10 befestigt ist. Die Halterung oder die Manschette 38 weist eine vorzugsweise ring
förmig ausgebildete Eingriffsfläche 40 auf. An einem bewegbaren Abschnitt 13 des
vertikalen linearen Betätigungselements des Roboterarms ist über einen (nicht dar
gestellten) Werkzeugadapter ein Werkzeug 92 aufgenommen. Bei dem Werkzeug 92
kann es sich um ein Parallelbackengreifwerkzeug handeln. Das Werkzeug 92 umfaßt
eine drehbare Unteranordnung 94, bei der es sich um die Einwegkupplung 86, das
Stirnrad 48, das Ritzel 58, die Welle 66 und das Lager 56, wie diese in Fig. 4
dargestellt und unter Bezugnahme auf diese Figur beschrieben sind, handeln kann,
aber nicht muß. Mit dem Werkzeug 92 verbunden sind eine Zahnstange 96 und ein
Ritzel 97, die als verschiebbares Verbindungsteil dienen. Eine sowohl mit der Zahn
stange 96 als auch mit einem Zahnstangenführungselement 100 verbundene Feder
98 spannt die Zahnstange 96 und das Ritzel 97 in eine normale Ausgangsposition
vor. Wird das Werkzeug 92 durch Betätigen des vertikalen linearen Betätigungsele
ments in eine vorbestimmte Höhe angehoben, kommen die Zahnstange 96 und das
Ritzel 97 an der Eingriffsfläche 40 zur Anlage. Wird das Werkzeug 92 durch Betäti
gen des vertikalen linearen Betätigungselements über die vorbestimmte Höhe hinaus
angehoben, werden die Zahnstange 96 und das Ritzel 97 durch die Anlage an der
Fläche 40 betätigt und versetzen die drehbare Unteranordnung 94 in Drehbewegung.
Außerdem könnte eine Vielzahl weiterer Mechanismen, die Bestandteil der Werk
zeugausstattung des Roboterarms sein könnten, über das erfindungsgemäße Fern
betätigungssystem betätigt werden. Diese könnten mit den unterschiedlichsten
mechanischen Komponenten arbeiten, etwa mit Hebeln,. Nocken, Zahnrädern und
dergleichen, um unterschiedliche mechanische Bewegungen zu erzeugen, die alle
durch den Vorschub des Kolbens 46 des erfindungsgemäßen Fernbedienungs
systems ausgelöst werden könnten.
Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die Erfindung in der Lage ist, alle vorstehend
beschriebenen Ziele und Aufgaben und darüber hinaus weitere offensichtliche, mit
der Vorrichtung verbundene Vorteile zu erreichen.
Es versteht sich, daß bestimmte Merkmale und Unterkombinationen auch bei ande
ren Merkmalen und Unterkombinationen einsetzbar sind. Auch dieses ist erfindungs
gemäß vorgesehen und von den Ansprüchen abgedeckt.
Da zahlreiche Ausführungsformen der Erfindung möglich sind, ohne vom Rahmen der
Erfindung abzuweichen, versteht es sich, daß alles hierin Beschriebene und in den
Zeichnungen Dargestellte als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen ist.
10
Roboterarm
12
Feststehender Abschnitt
13
Bewegbarer Abschnitt
14
Werkzeugadapter
16
Roboter-Parallelbackengreifer
18
Backenelement
20
Drehbares Greifelement
22
Drehbare Unteranordnung
24
Rahmen oder Gehäuse
26
Seilmantel
28
Seil
30
Seil-Manschette
32
Druckstück
34
Manschette
36
Seilhalterung
38
Halterung oder zylindrische Manschette
40
Eingriffsfläche
42
Seilhaltearm
44
Axiale Bohrung
46
Kolben
48
Stirnrad
50
Schwingscheibe
52
Lagerzapfen
54
Lagerzapfen
56
Achslager
58
Ritzel
60
Lagerzapfen
62
O-Ring
64
Achslager
66
Welle
68
Einweg-Nadellagerkupplung
70
Umfangsnut
72
Außenfläche
74
Feder
76
Bohrung
78
Befestigungselement
80
Bolzen
82
Bogenförmiger Schlitz
84
Bohrung
86
Saugteller-Elemente
88
Hebel
90
Feder
92
Werkzeug
94
Drehbare Unteranordnung
96
Zahnstange
97
Ritzel
98
Feder
100
Zahnstangenführungselement
102
Parallelbackengreifwerkzeug
104
Drehbare Unteranordnung
Claims (10)
1. Betätigungsvorrichtung zur Verwendung mit einem ein lineares Betätigungs
element aufweisenden Roboterarm, gekennzeichnet durch
- a) ein in einem Mantel (26) gleitendes Seil (28) vorgegebener Länge, das mit einem inneren Ende über ein erstes Ende des Mantels (26) und mit einem äußeren Ende über ein zweites Ende des Mantels (26) hinausragt,
- b) ein am inneren Ende befestigtes Druckstück (32),
- c) Mittel zum Befestigen des ersten Endes des Mantels (26) an einem verti kalen linearen Betätigungselement derart, daß beim Anheben oder Absenken des vertikalen linearen Betätigungselements das Druckstück (32) angehoben oder abgesenkt wird, und
- d) eine am Roboterarm (10) oberhalb des vertikalen linearen Betätigungs elements angebrachte Halterung (38), die eine Eingriffsfläche (40) auf weist, mit der sie an dem Druckstück (32) zur Anlage kommt, wenn das vertikale lineare Betätigungselement auf eine vorbestimmte Höhe ange hoben wird, und dadurch bewirkt, daß das Seil (28) innerhalb des Mantels (26) gleitet.
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
zweite Ende des Mantels (26) mit dem Werkzeug (22, 84, 92) verbunden ist.
3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Vor
spannen des Seils (28) in eine Ausgangsposition bezüglich des Seilmantels
(26).
4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei den Aufnahmemitteln für das erste Ende um eine am vertikalen linearen
Betätigungselement angebrachte Manschette (34) handelt.
5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine in der
Nähe des ersten Endes an dem Seilmantel (26) befestigte Seilhalterung (36),
die magnetisch an der Manschette (34) gehalten ist.
6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Seilhalte
rung (36), die an einem mit dem ersten Ende verbundenen Seilmantelendstück
befestigt ist, wobei die Seilhalterung (36) magnetisch an der Manschette (34)
gehalten ist.
7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen am
äußeren Ende des Seils (28) befestigten Kolben (46).
8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch
- a) ein dem Werkzeug (92) zugeordnetes Gehäuse (24),
- b) eine in dem Gehäuse (24) untergebrachte Schwingscheibe (50),
- c) ein angrenzend an die Schwingscheibe (50) in dem Gehäuse (24) unter gebrachtes Stirnrad (48),
- d) einen von der Schwingscheibe (50) ausgehenden Bolzen (80) mit einer Längsachse,
- e) eine sich durch die Schwingscheibe (50) und das Stirnrad (48) er streckende axiale Welle (66), wobei die Längsachse des Bolzens (80) sich parallel zur axialen Welle (66) und in einem Abstand zu dieser erstreckt, und
- f) eine der Schwingscheibe (50) zugeordnete Einwegkupplung, die bewirkt, daß nur in einer Drehrichtung ein Drehmoment durch die axiale Welle (66) auf das Stirnrad (48) ausgeübt wird, wobei das Seil (28) sich in das Gehäuse (24) hinein erstreckt und der Kolben (46) eine Position angren zend an den Bolzen (80) einnimmt und das Seil (28) den Kolben (46) senkrecht zur Längsachse des Bolzens (80) gegen diesen drückt, wenn das vertikale lineare Betätigungselement über eine vorbestimmte Höhe hinaus angehoben wird, und damit bewirkt, daß das Seil (28) in dem Mantel (26) gleitet.
9. Betätigungsvorrichtung zur Verwendung mit einem Roboterarm (10), der ein
lineares Betätigungselement aufweist, das einen bewegbaren Abschnitt (13)
und einen feststehenden Abschnitt (12) mit einem vom bewegbaren Abschnitt
(13) gehalterten Werkzeug (20) umfaßt, gekennzeichnet durch
- a) eine am feststehenden Abschnitt (12) des linearen Betätigungselements montierte Halterung (38), die eine Eingriffsfläche (40) bildet, und
- b) eine mechanische Anordnung, die die Drehung von im Werkzeug (20) erfaßten Teilen steuert, wobei die mechanische Anordnung am beweg baren Abschnitt (13) des linearen Betätigungselements befestigt ist und ein verschiebbares Verbindungsteil und eine drehbare Unteranordnung (22) aufweist, wobei das verschiebbare Verbindungsteil mit der Eingriffs fläche (40) in Berührung gelangt, wenn die mechanische Anordnung durch das lineare Betätigungselement bis auf eine vorgegebene Höhe ange hoben wird, und das verschiebbare Verbindungsteil die drehbare Unter anordnung (22) in Drehbewegung versetzt, wenn die mechanische Anord nung über eine vorbestimmte Höhe hinaus angehoben wird.
10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel zum
Vorspannen des verschiebbaren Verbindungsteils in eine Ausgangsposition.
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