DE3636513A1 - Greifereinrichtung zur durchfuehrung von schraubvorgaengen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Greifereinrichtung zur Durchführung von Schraubvorgängen insbesondere mittels eines Handhabungsgeräts bzw. eines Industrieroboters gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Montage bzw. die Demontage von Schrauben mit Indu­ strierobotern hat in der jüngsten Vergangenheit große Bedeutung erlangt. Zur Durchführung von Schraubvorgängen mit Industrierobotern werden dabei Schrauber verwendet, deren Schlüsselkopf vor Durchführung des Schraubvorgangs von Hand der verwendeten Schraubengröße und -art angepaßt wird.

Die bekannten Schraubvorrichtungen mit Industrierobotern bzw. Handhabungsgeräten sind damit nicht ohne weiteres für die rasche Durchführung von Schraubvorgängen mit unter­ schiedlich großen Schrauben bzw. unterschiedlichen Schrau­ benarten geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schraubvorrich­ tungen mit Industrierobotern derart weiterzubilden, daß ohne großen Aufwand und in kurzen Abständen unterschied­ lich große Schrauben sowie Schrauben unterschiedlicher Art, wie Innenschrauben oder auch Außensechskant-Schrauben montiert bzw. demontiert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß von einer Greifereinrichtung, die an der Abtriebswelle von Schraubern anbringbar ist und Greifbacken für das Aufneh­ men von Schrauben aufweist, ausgegangen und diese Greifer­ einrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmale weitergebildet wird.

Erfindungsgemäß weist die Greifereinrichtung eine eigene Antriebseinheit auf, die die Greifbacken von auswechsel­ baren Greifereinheiten antreibt. Durch die Verstellung der Greifbacken mittels der Antriebseinheit ist es ohne weite­ re Maßnahmen möglich, Schrauben unterschiedlicher Größe nacheinander zu montieren bzw. zu demontieren. Durch das Auswechseln der Greifereinheiten können auch Schrauben unterschiedlicher Art, beispielsweise Innenschrauben oder Außensechskant-Schrauben montiert bzw. demontiert werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 2 weist die Antriebseinheit der erfindungs­ gemäß ausgebildeten Greifereinrichtung einen Getriebemo­ tor, beispielsweise einen Elektromotor mit nachgeschalte­ tem Getriebe auf. Die Getriebeabtriebswelle ist mit einem Kegelradgetriebe verbunden, das die Drehbewegung in eine zur Schraubachse senkrechte Ebene umlenkt. Mit den Kegel­ rädern sind jeweils Gewindespindeln verbunden, die An­ triebsbacken zu einer Verstellbewegung in einer zur Schraubachse senkrechten Ebene antreiben. Die Antriebsbac­ ken greifen in Ausnehmungen in den Greifbacken ein, so daß sich die Verstellbewegung der Antriebsbacken auf die Greifbacken überträgt. Hierdurch ist es möglich, mit einer Antriebseinheit motorisch die Greifbacken der verschiede­ nen auswechselbaren Greifereinheiten zu verstellen, so daß unterschiedlich große Schrauben und Schrauben unterschied­ licher Art gegriffen und montiert werden können.

Im Hinblick auf die Integration der erfindungsgemäßen Greifereinrichtung in ein Montagesystem mit Industrierobo­ tern ist es vorteilhaft, wenn die Drehbewegung des Getrie­ bemotors und damit die Verstellbewegung der Greifbacken der Greifereinheit durch eine Steuereinheit, beispielswei­ se einen Resolver steuerbar ist; damit können nach einem bestimmten Programm Schrauben unterschiedlicher Größe gehandhabt werden (Anspruch 3).

Ebenfalls im Hinblick auf die Integration der erfindungs­ gemäßen Greifereinrichtung in ein Handhabungsgerät ist es ferner vorteilhaft, wenn die Schrauber-Abtriebswelle mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Greifereinrichtung über ein Kompensatorelement verbunden ist, das den Ausgleich von Positionierfehlern beispielsweise einer Roboterhand erlaubt (Anspruch 4).

Das Kompensatorelement kann dabei insbesondere ein soge­ nannter Membrankompensator sein, wie er im einzelnen in der älteren Patentanmeldung P 36 23 056.1 beschrieben ist. Ein derartiger Membrankompensator verbindet eine hohe Drehsteifigkeit mit einer guten Nachgiebigkeit bei Axial-, Lateral- und Angularversatz.

Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt - wie bereits ausgeführt - nicht nur das Schrauben von Schrauben unter­ schiedlicher Größe, sondern auch von Schrauben unter­ schiedlicher Art. Beim Schrauben beispielsweise von sogenannten Kreuzschlitz-Schrauben kann es dabei von Vorteil sein, wenn die Greifbacken lediglich eine Halte­ funktion ausüben, die eigentliche Momentübertragung aber über Klingen erfolgt (Anspruch 6). Die Klingen können dabei auswechselbar sein, um unterschiedliche "Innen­ schrauben" handhaben zu können (Anspruch 7).

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Auswechseln der Greifereinheiten und/oder der Klingen automatisiert durch das Handhabungsgerät selbst erfolgt.

Ferner ist es gemäß Anspruch 9 von Vorteil, wenn Sensoren für die Stellung der Greifbacken vorgesehen sind. Hier­ durch ist es nicht nur möglich, zu erkennen, ob eine Schraube vorhanden ist oder ob versehentlich keine Schrau­ be ergriffen worden ist, sondern es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Greifereinrichtung für Meßvorgänge und/ oder für sonstige Handhabungsvorgänge einzusetzen. Der Sensor für die Stellung der Greiferbacken kann dabei in beliebiger Weise ausgebildet sein, beispielsweise können optische Sensoren oder Sensoren verwendet werden, die den Antriebsstrom des Motors in Zuordnung zur Umdrehungszahl erfassen und so erkennen, ob ein Gegenstand ergriffen wird oder nicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit,

Fig. 2a eine erfindungsgemäße Greifereinheit zum Schrau­ ben von Außensechskant-Schrauben, und

Fig. 2b eine erfindungsgemäße Greifereinheit zum Schrau­ ben von "Innen"-Schrauben.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebseinheit, die an einer Schrauberabtriebswelle 5 über ein Kompensatorelement 9 befestigt ist, das Positionierfehler eines nicht darge­ stellten Handhabungsgeräts ausgleicht.

Das Kompensatorelement kann dabei insbesondere ein soge­ nannter Membrankompensator sein, wie er im einzelnen in der älteren Patentanmeldung P 36 23 056.1 beschrieben ist. Ein derartiger Membrankompensator verbindet eine hohe Drehsteifigkeit mit einer guten Nachgiebigkeit bei Axial-, Lateral- und Angularversatz. Ein derartiges Kompensatorele­ ment hat bei diesem Anwendungsfall den weiteren Vorteil, daß die Antriebseinheit im Inneren des Elements angeordnet werden kann.

Die Antriebseinheit weist einen nur schematisch darge­ stellten Elektromotor 1 auf, dessen Drehzahl ein Unter­ setzungsgetriebe 2 herabsetzt. Die Drehung des Elektromo­ tors 1 steuert eine Steuereinheit bzw. ein Resolver 3. Die Energieübertragung auf den Elektromotor 1 bzw. die Steuer­ einheit 3 erfolgt über an der Schrauberabtriebswelle 5 angebrachte Schleifringe.

Mit der Abtriebswelle des Getriebes 2 ist ein Kegelradge­ triebe 6 verbunden, das ein um die gleiche Achse wie die Schrauberabtriebswelle 5 drehbares Kegelrad und drei um 120° versetzte Kegelräder aufweist, die sich um zur Schraubachse senkrechte Achsen drehen. Mit den drei um 120° versetzten Kegelrädern sind Gewindespindeln 7 verbun­ den, auf denen Antriebsbacken 8 angeordnet sind. Durch eine entsprechende Drehung des Motors 1 sind damit die Antriebsbacken 8 in einer zur Schrauberabtriebswelle 5 in etwa senkrechter Ebene verstellbar. Die Verstellbewegung der Antriebsbacken 8 läßt sich dabei durch die Steuerein­ heit 3 genau steuern.

Fig. 2a zeigt eine erfindungsgemäße Greifereinheit zur Handhabung von Außensechskant-Schrauben 14. Die Greifer­ einheit weist Greifbacken 10 auf, die das Drehmoment von der Schrauberabtriebswelle 5 direkt auf den Schraubenkopf einer nur schematisch dargestellten Außensechskant-Schrau­ be 14 übertragen. Die Greifereinheit ist mittels nicht dargestellter Mittel, beispielsweise Magnetplatten etc. derart an der in Fig. 1 dargestellten Antriebseinheit anbringbar, daß die Antriebsbacken 8 in Ausnehmungen 10′ in den Greifbacken 10 eingreifen, so daß sich die Linear­ bewegung der Antriebsbacken 8 auf die Bewegung der Greif­ backen 10 überträgt. Damit ist es möglich, Außensechskant- Schrauben 14 mit unterschiedlicher Schraubengröße handzu­ haben.

Fig. 2b zeigt eine Greifereinheit, die zur Handhabung von "Innen-Schrauben", beispielsweise Kreuzschlitzschrauben 14′ ausgelegt ist. Die Greifereinheit weist wiederum Greifbacken 11 mit Ausnehmungen 11′ auf, in die die An­ triebsbacken 8 der Antriebseinheit eingreifen. Im Gegen­ satz zu der in Fig. 2a dargestellten Ausführungsform dienen die Greifbacken 11 jedoch nur zur Fixierung der Schraube 15, nicht jedoch zur Übertragung des Drehmoments. Das Drehmoment wird durch eine auswechselbare Klinge 12 übertragen, die von einer Feder 13 in Richtung der Schraubachse belastet ist. Hierdurch ist es möglich, auch Schrauben in Senkungen einzusetzen. Das Befestigen der in Fig. 2b dargestellten Greifereinheit an der in Fig. 1 dargestellten Antriebseinheit erfolgt wiederum in der gleichen Weise wie in Verbindung mit Fig. 2a beschrieben.

Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan­ kens beschrieben worden, innerhalb dessen natürlich die verschiedensten Modifikationen möglich sind. Zur Verwirk­ lichung des allgemeinen Erfindungsgedankens ist lediglich darauf zu achten, daß an der Schrauberabtriebswelle eine Greifereinrichtung für die Schrauben vorgesehen ist, die aus einer Antriebseinheit und auswechselbaren Greiferein­ heiten besteht, durch deren Auswechslung die Anpassung an unterschiedlichen Schraubenarten möglich ist. Dennoch bleiben die Investitionskosten gering, da die vergleichs­ weise teure Antriebseinheit, die die Anpassung an unter­ schiedliche Schraubengrößen erlaubt, lediglich ein einzi­ ges Mal beschafft werden muß.

Die besondere Ausbildung der erfindungsgemäßen Antriebs­ einheit erlaubt darüberhinaus die Verwendung der Greifer­ einrichtung als Meßmittel und/oder als Handhabungseinrich­ tung unabhängig von Schraubvorgängen.

Claims (10)

1. Greifereinrichtung zur Durchführung von Schraubvorgän­ gen insbesondere mittels eines Handhabungsgeräts, die an der Abtriebswelle (5) von Schraubern anbringbar ist und Greifbacken für das Aufnehmen von Schrauben aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Antriebseinheit (Fig. 1) und zur Anpassung an unterschiedliche Schraubfälle auswechselbare Greifereinheiten (Fig. 2) aufweist, deren Greifbacken (10; 11) durch die Antriebseinheit verstellbar sind.

2. Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit einen Getriebemotor (1, 2) aufweist, dessen in der Schraubachse liegende Abtriebswelle mit einem Kegelradgetriebe (6) verbunden ist, das über Gewindespindeln (7) Antriebsbacken (8) in einer zur Schraubachse in etwa senkrechten Ebene verstellt, und daß zur Übertragung der Bewegung der An­ triebsbacken (8) auf die Greifbacken (10; 11) die An­ triebsbacken in Ausnehmungen (10′; 11′) in den Greifbacken eingreifen.

3. Greifereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Getriebe­ motors durch eine Steuereinheit (3) und insbesondere einen Resolver steuerbar ist.

4. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifereinrichtung mit der Schrauber-Abtriebswelle über ein Kompensatorelement (9) zum Ausgleich von Positionierfehlern der Greifbacken verbunden ist.

5. Greifereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensatorelement in Art eines Faltenbalgs angeordnete Lamellen (9) (Membrankompen­ sator) aufweist, und daß der Getriebemotor in dem Innen­ raum des Kompensatorelements angeordnet ist.

6. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schrauben von "Innen"- Schrauben zuätzlich zu den Greifbacken Klingen (12) vorge­ sehen sind.

7. Greifereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klingen auswechselbar sind.

8. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswechseln der Greifer­ einheiten und/oder der Klingen automatisiert erfolgt.

9. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren für die Stellung der Greifbacken vorgesehen sind.

10. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragung zum Getriebemotor über Schleifringe (4) an der Schraubspindel (5) erfolgt.