DE3734302A1 - Greifer fuer industrieroboter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Greifer für Industrie­ roboter mit zwei mit dem Werkzeugarm des Industrieroboters verbundenen und mit parallel zueinander verlaufenden Klemm­ flächen zum Festhalten eines Teils mit den Merkmalen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Gattung.

Solche Greifer werden in vielen Varianten eingesetzt, wobei bisherige Kinematiken eine beidseitige Schließung der Greiferbacken zu einer Mitte oder kreisförmige Schließbewe­ gungen ausführen. Aus der US-PS 42 43 257 ein Greifer mit Greiferbacken bekannt, die mittels einer vom Industrierobo­ ter gesteuerten Antriebseinrichtung in paralleler Lage ihre Klemmflächen relativ zueinander verschieben. Dabei ist einer der beiden Greiferarme mit dem Werkzeugarm des Industriero­ boters direkt verbunden und zwischen den beiden Greifer­ backen ist eine aus zwei mittels eines Gelenkzapfens verbun­ denen Scherengliedern gebildete Schere angeordnet, wobei die eine Seite der Schere drehbar und die andere Seite in Langlöchern in den Greiferbacken verschieblich gelagert ist. Bei dem Gegenstand der US-PS 42 43 257 wird der Abstand zwischen den Klemmflächen der Greiferbacken über einen an einem Scherenglied starr angeordneten Hebel bewirkt, der wiederum an den Längsantrieb des Industrieroboterarms angeschlossen ist. Je weiter die Greiferöffnung zwischen den Klemmflächen der Greiferbacken wird, desto geringer wird bei der Konstruktion gemäß der US-PS 42 43 257 die Schließkraft des Greifers zum Ergreifen von Teilen. Bei dem Gegenstand der US-PS 42 43 257 sind außerdem die Gleitführungen für die eine Seite der Schere in dem Bereich der Klemmbacken ange­ ordnet, die dem zu greifenden Teil direkt zugewandt sind. Beim Ergreifen von Teilen mittels der Klemmbacken gemäß dem Gegenstand der US-PS 42 43 257 können sich wegen des relativ großen Spiels in den Gleitführungen die Scherenhälfte bzw. die Klemmflächen aus ihrer parallelen Lage verschieben bzw. verkanten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen für die Massenfertigung geeigneten mit einfachen Mittels her­ stellbaren und einem geringen Greifergewicht ausgestatteten Greifer für Industrieroboter gemäß dem Gegenstand des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 zu schaffen, wobei die Greiferbewegung der Greiferbacken geradlinig und senkrecht ausgeführt wird und die Greiferbacken zueinander parallel bleiben, dabei soll insbesondere ein großer Öffnungsabstand zwischen den beiden Greiferbacken zulässig sein und dabei gleichzeitig mit steigendem Öffnungsabstand der Klemmbacken zueinander die Greiferkraft ansteigen und ein Verschieben oder Verkanten der parallel zueinander stehenden Greiferbacken in dem dem zu ergreifenden Teil zugewandten Abschnitt der Greiferbacken verhindert werden; dabei soll eine Greiferbacke als Referenzpunkt zu dem zu ergreifenden Teil feststehen, um eine definierte Lage gegenüber dem Werkzeug­ arm des Roboters zu erzielen, dadurch können auch Teile mit verschiedener Dicke definiert angefahren bzw. ergriffen werden.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegen­ standes sind mit den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 5 gekennzeichnet.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß durch die zusätzliche Anordnung von zwei Anlenkhebeln an der zweiten Seite der Schere als Verbindung zu dem Längsantrieb des Industrieroboterarmes und durch die Anordnung der Langlöcher in dem von dem zu ergreifenden Teil abgewandten Abschnitt der Greiferbacken einmal die Greiferkraft bei sich vergrößernder Greiferöffnung zwischen den Greiferbacken ansteigt und so das Verhältnis der Werkstückdicke zu der Werkstückmasse bei dem Greifer durch eine Vergrößerung der Greiferkraft berücksichtigt bzw. ausgeglichen wird. Zum anderen vermeidet die Anordnung der Langlöcher in dem von dem zu ergreifenden Teil abgewandten Abschnitt der Greifer­ backen, daß es zu einem Verschieben oder Verkanten der Greiferbacken bzgl. ihrer parallelen Lage zueinander bzw. gegenüber dem zu ergreifenden Teil kommen kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels und von Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Greifers,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Einrichtung entlang der Linie II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 einen Schnitt durch die Einrichtung entlang der Linien III-III in Fig. 1.

Entsprechend den Fig. 1 bis 3 ist an einem Gerätearm 1 eines Industrieroboters eine mit einem Kugellager 3 ausge­ stattet Lagerplatte 2 befestigt. In die Lagerplatte 2 ist eine Trageplatte 4 eingesetzt, an der mittels Schrauben ein unterer Greiferbacken 6 befestigt ist. Der Greiferbacken 6 trägt an seinem von der Trageplatte 4 bzw. dem Industriero­ boterarm abgewandten Ende einen Klemmbacken 7, dessen Klemmfläche 7 a mit einem Belag 8 versehen ist. Dieser Belag 8 ist austauschbar auf der Klemmfläche 7 a der Klemmbacke 7 angeordnet. Der Belag kann elastisch ausgeführt sein, um so ein besseres Fassen bzw. Halten der zu ergreifenden Teile zu ermöglichen. Der Greiferbacken 6 ist also direkt mit dem Werkzeugarm des Industrieroboters verbunden. An den Greifer­ backen 6 ist mittels eines Lagers 11, je ein zu beiden Seiten des Greiferbackens 6 angeordnetes Scherenglied 12 bzw. 13 gelagert. Die beiden Scherenglieder sind mittels eines weiteren Lagers 14, das ebenfalls als Achsbolzen ausgebildet ist, mit weiteren Scherengliedern 15 und 16 gelenkig verbunden, mit denen zusammen sie je eine Schere mit insgesamt vier Enden bilden. Das in einer zur Klemmflä­ che 7 a senkrechten Richtung dem Lager 11 gegenüberliegende Ende ist mittels eines Lagers 17 an dem oberen Greiferbacken 18 gelagert. Das Lager 17 ist ebenfalls als Achsbolzen ausgebildet. Damit sind die dem zu ergreifenden Teil zuge­ wandten Lager 11 und 17 der ersten Seite der Schere mit einem geringen Lagerspiel drehbar in den beiden Greiferbacken 6 und 18 gelagert. Das geringe Spiel der Lager 11 und 17 verhindert, daß die Klemmbacken 6 und 18 sich beim Ergreifen eines Teiles verkanten oder verschieben.

Die dem zu ergreifenden Teil abgewandte zweite Seite der Schere ist zum Gleiten in Langlöchern 6 a und 18 a in den Greiferbacken 6 und 18 geführt. Die Lager 22 und 23 sind als Achsbolzen ausgeführt. Um einen leichten Lauf der Achsbolzen in den Langlöchern sicherzustellen, sind auf den als Achsbolzen ausgeführten Lagern 22 und 23 beispielsweise Kugellager 24 und 25 aufgesteckt. Selbstverständlich können die Lager 22 und 23 auch als Gleitlager ausgeführt oder in jeder anderen für eine Gleitlagerung geeigneten Weise ausgebildet sein. Die Langlöcher 6 a und 18 a in den Greiferbacken 6 und 18 sind in dem von dem zu ergreifenden Teil abgewandten Abschnitt der Greiferbacken angeordnet, sie sind also in Richtung zu dem Roboterarm hin gelegen. Die Gleitlager 6 a und 18 a für die zweite Seite der Schere bzw. die Lager 22 und 23 haben naturgemäß ein größeres Spiel als die punktförmig gelagerten Enden der ersten Seite der Schere in den Lagern 11 und 17. Da jedoch die zu ergreifenden Teile in der Regel mit den Belägen 8 und 20 ergriffen werden, sind bei der erfindungsgemäßen Konstruktion des Greifers die Lager 11 und 17 mit einem geringen Spiel dem zu ergreifenden Teil zugeordnet, so daß es nicht zum Verschieben und Verkanten der Greiferbacken bei zu ergreifenden Teilen kommen kann.

Der obere Greiferarm 18 trägt an seinem von der Trageplatte abgewandten Ende einen Klemmbacken 19, dessen Klemmfläche 1 9a mit einem Belag 20 versehen ist. Dieser Belag ist wiederum austauschbar ausgeführt und kann beispielsweise elastisch ausgebildet sein. Die Klemmbacken 7 und 19 sind mittels Schrauben 21 an den Greiferbacken 6 bzw. 18 befe­ stigt. Die Klemmflächen 7 a und 19 a bzw. die Greiferbacken 7 und 19 nehmen während der gesamten Greiferbewegung der Backen eine parallele Lage zueinander ein. Die Bewegung der Greiferbacken zueinander ist außerdem geradlinig und senk­ recht aufeinander. Werden die Beläge 28 der Greiferbacken elastisch ausgeführt, so wird ein Ergreifen von Teilen möglich, deren Flächen nicht parallel zueinander liegen oder zylindrische oder andere Gestalt haben. Dadurch wird ein Abrutschen des zu ergreifenden Teils von den Klemmflächen verhindert. Zum Antrieb der Greiferbacken 6 und 18 sind auf die als Achsbolzen ausgebildeten Lager 22 und 23 zu beiden Seiten der Greiferbacken weitere Anlenkhebel 26, 27 bzw. 28, 29 aufgesteckt. Die Anlenkhebel 26, 27 bzw. 28, 29 sind derart angeordnet, daß die einen Enden der Anlenkhebel 26, 27 bzw. 28, 29 an den Lagern 22, 23 der zweiten Seite der Schere drehbar angelenkt und die anderen Enden der Anlenkhebel 26, 27, 28, 29 im als Achsbolzen ausgeführten Lager 31 drehbar angelenkt und gleichzeitig mit einem Längsantrieb 30 a drehbar verbunden sind. Der Längsantrieb 30 a kann beispiels­ weise als Kolbenstange eines Pneumatikzylinders 30 ausge­ führt sein. Selbstverständlich kann auch ein anderer Längs­ antrieb wie beispielsweise eine Elektromotor mit Spindel vorgesehen sein. Die Anlenkhebel 26, 27, bzw. 28, 29 sind also mittels einer Kolbenstange eines in zwei Richtungen wirken­ den und mittels eines Bolzens 32 am unteren Greiferbacken 6 befestigten Pneumatikzylinders 30 am als Achsbolzen ausge­ führten Lager 31 angelenkt. Sie übertragen die in Pfeilrich­ tung A-B verlaufende Antriebsbewegung des Pneumatikzylinders 30 auf die in dieser Richtung beweglichen als Achsbolzen ausgeführten Lager 22 und 23 und bewirken dadurch ein Öffnen und Schließen der von Scherengliedern 12, 15 bzw. 13, 16 gebildeten Scheren. Dabei werden die Greiferbacken 6 und 18 in der senkrecht auf der Pfeilrichtung A-B stehenden Pfeil­ richtung C-D relativ und geradlinig zueinander bewegt, wobei die in ihrer Ausgangslage sich genau gegenüberliegenden Greiferbacken 6 und 18 auch beim Auseinanderbewegen sich ganau gegenüberstehen und damit eine rein translatorische Bewegung relativ zueinander ausführen.

Vergrößert sich der Abstand zwischen den Greiferbacken 6 und 18 zueinander, so ändert sich auch der Winkel α zwischen den Hebelarmen 26 bzw. 27 und 28 bzw. 29 und der Verbin­ dungslinie zwischen den Lagern 22 und 23 und zwar wird der Winkel α bei sich vergrößerndem Öffnungsabstand der Grei­ ferbacken 6 und 18 verkleinert. Dadurch ergeben sich größere Hebelarme für die Anlenkhebel 26, 27 und 28 ,29 im Bezug auf die Krafteinleitung auf den Längsantrieb 30 a. Die Folge davon ist, daß die Greiferkraft der Greiferbacken sich bei vergrößerndem Abstand zwischen den beiden Backen erhöht und so erreicht wird, daß das Verhältnis von größerer Werkstück­ dicke zu damit wachsender Werkstückmasse bei dem Greifer automatisch berücksichtigt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Greifer ist es mit vertretbarem Aufwand und bei relativ geringem Greifergewicht möglich, erhebliche Dickenunterschiede der aufgenommenen Teile z. B. Werkstücke oder Werkzeuge zu überbrücken und dabei eine Schließkraft aufzubringen, die ausreicht, um schwere Teile außerhalb ihres Schwerpunktes zu halten. Der Greifer kann dabei mit seinem unteren Greiferbacken 6 an die auf einer Fläche in bekannter Position liegenden Teile herangeführt werden, worauf sich der bewegliche obere Greiferbacken 18 an die obere Fläche des Teiles anlegt, deren Position von der wechselnden oder nicht genau bekannten Dicke des Teils abhängt. Beim Ergreifen von in schmalen Behältern abgelegten Teilen wirkt sich auch die langgestreckte Bauweise des Greifers günstig aus.

Claims (5)

1. Greifer für Industrieroboter, bei dem zwei mit dem Werkzeugarm des Industrieroboters verbundene und mit parallel zueinander verlaufenden Klemmflächen zum Festhalten eines Teils ausgestattete Greiferbacken mittels einer vom Industrieroboter gesteuerten An­ triebseinrichtung in paralleler Lage ihrer Klemmflächen relativ zueinander verschoben werden, wobei einer der beiden Greiferbacken mit dem Werkzeugarm des Industrie­ roboters direkt verbunden ist und zwischen den Greifer­ backen eine aus zwei mittels eines Gelenkzapfens verbundenen Scherengliedern gebildete Schere angeordnet ist und dabei eine Seite der Schere drehbar und die andere Seite der Schere in Langlöchern in den Greifer­ backen verschieblich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß einerseits die dem zu ergreifenden Teil zugewandte erste Seite der Schere an zwei Lagern (11, 17) mit geringem Lagerspiel drehbar in den beiden Greiferbacken (6, 18) gelagert ist, und daß andererseits die dem zu ergreifenden Teil abgewandte zweite Seite der Schere zum Gleiten in Langlöchern (6 a, 18 a) in den Greifer­ backen (6, 18) geführt ist,
daß die Langlöcher (6 a, 18 a) in dem von dem zu ergrei­ fenden Teil abgewandten Abschnitt der Greiferbacken (6, 18) angebracht sind,
daß ferner Anlenkhebel (26, 27) vorgesehen und derart angeordnet sind, daß die einen Enden der Anlenkhebel (26, 27) an den Lagern (22, 23) der zweiten Seite der Schere drehbar angelenkt und die anderen Enden der Anlenkhebel im Lager (31) drehbar angelenkt und gleich­ zeitig mit dem Längsantrieb (30 a) drehbar verbunden sind und
daß schließlich bei sich vergrößerndem Öffnungsabstand der Greiferbacken (6, 18) zueinander sich der Winkel α zwischen den Hebelarmen (26) bzw. (27) und der Verbin­ dungslinie zwischen den Lagern (22) und (23) verklei­ nert, wodurch sich vergrößernde Hebelarme für die Anlenkhebel (26, 27) in Bezug auf die Krafteinleitung durch den Längsantrieb (30 a) verfügbar sind.

2. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich durch ein als Achsbolzen ausgebildetes Lager (14) miteinander verbundene und zu beiden Seiten der Greiferbacken (6, 18) angeordnete Scheren (12, 13, 15, 16) vorgesehen sind.

3. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei durch ein als Achsbolzen ausgebildetes Lager (31) miteinander verbundene und zu beiden Seiten der Greiferbacken (6, 18) angeordnete Anlenkhebel (26, 27, 28, 29) vorgesehen sind.

4. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beläge (8, 20) auf den Klemmflächen (7 a, 19 a) der Klemmbacken (7, 19) austauschbar angeordnet sind.

5. Greifer nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beläge (8, 20) elastisch ausgeführt sind.