DE3734302C2 - - Google Patents
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- DE3734302C2 DE3734302C2 DE19873734302 DE3734302A DE3734302C2 DE 3734302 C2 DE3734302 C2 DE 3734302C2 DE 19873734302 DE19873734302 DE 19873734302 DE 3734302 A DE3734302 A DE 3734302A DE 3734302 C2 DE3734302 C2 DE 3734302C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
- B25J15/0475—Exchangeable fingers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
- B25J15/0253—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers
- B25J15/0266—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers actuated by articulated links
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Greifer für Industrie
roboter, bei dem zwei Greiferbacken mit parallel zueinander
verlaufenden Klemmflächen, die an den dem Industrieroboter
abgewandten Enden der Greiferbacken angeordnet sind, zum
Festhalten eines Teiles, 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 Schließ
bewegungen ausführen. Aus der US-PS 42 43 257 ist ein Greifer
mit Greiferbacken bekannt, die mittels einer vom Industrie
roboter gesteuerten Antriebseinrichtung in paralleler Lage
ihre Klemmflächen relativ zueinander verschieben. Dabei ist
einer der beiden Greiferarme mit dem Werkzeugarm des
Industrieroboters direkt verbunden und zwischen den beiden
Greiferbacken ist eine aus zwei mittels eines Gelenkzapfens
verbundenen Scherengliedern gebildete Schere angeordnet,
wobei die eine Seite der Schere drehbar und die andere Seite
in Langlöchern verschieblich in den Greiferbacken 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 angeordnet,
die dem zu greifenden Teil direkt zugewandt sind. Beim
Ergreifen von Teilen mittels der Klemmbacken gemäß dem Gegen
stand 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.
Aus der FR-PS 13 16 455 ist eine Vorrichtung zum Ergreifen
von außerhalb der Reichweite des ausgestreckten Armes,
beispielsweise in hochgelegenen Schrankflächen, abgelegten
Gegenständen beschrieben. Dabei sind bei einem Ausführungs
beispiel die drehbar in den Greiferbacken gelagerten
Scherenenden dem zu ergreifenden Teil zugewandt. Bei der FR-
PS 13 16 455 ist keiner der beiden Greiferbacken, sondern der
die Scherenglieder verbindende Achsbolzen, an der die Vor
richtung tragenden Stange befestigt, so daß beide Greifer
backen sich während der Schließbewegung des Greifers relativ
zur Stange verschieben. Die FR-PS 13 16 455 kann daher keine
Anregung zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit von an
einem Roboterarm angeordneten Greiferbacken geben.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen für
die Massenfertigung geeigneten mit einfachen Mitteln her
stellbaren und einem geringen Greifergewicht ausgestatteten
Greifer für Industrieroboter gemäß dem Gegenstand des Ober
begriffs 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 Greifer
backen in dem dem zu ergreifenden Teil zugewandten Abschnitt
der Greiferbacken verhindert werden; dabei soll eine Greifer
backe als Referenzpunkt zu dem zu ergreifenden Teil fest
stehen, um eine definierte Lage gegenüber dem Werkzeugarm des
Roboters zu erzielen, dadurch können auch Teile mit verschie
dener Dicke definiert angefahren bzw. ergriffen werden.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die im kennzeich
nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge
löst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes
sind mit den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 3 gekenn
zeichnet.
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 Lang
löcher in dem von dem zu ergreifenden Teil abgewandten Ab
schnitt der Greiferbacken einmal die Greiferkraft bei sich
vergrößernder Greiferöffnung zwischen den Greiferbacken an
steigt und so das Verhältnis der Werkstückdicke zu der Werk
stückmasse bei dem Greifer durch eine Vergrößerung der
Greiferkraft berücksichtigt bzw. ausgeglichen wird. Das beab
sichtigte Ansteigen der Greiferkraft bei sich
vergrößernder Greiferöffnung beruht nicht nur auf einer
einfachen Kniehebelwirkung. Vielmehr bildet die erfindungs
gemäße Hebelanordnung eine anderthalbfache Schere, mittels
der das überproportionale Ansteigen der senkrecht zur Kraft
richtung vorliegenden Bewegungsgeschwindigkeit des Koppel
punktes der Schere bei sich verkleinernden Scherenwinkel
nochmals verdoppelt wird. Die erfindungsgemäße Gestaltung der
die Antriebskraft übertragenden Anlenkhebel ermöglicht es
außerdem auch, den Antriebszylinder in der in der Entgegen
haltung US-PS 42 43 257 gezeigten, für einen kompakten
Gesamtaufbau günstigen, etwa mit einer mittleren Symmetrie
achse der Scheren zusammenfallenden Lage zu belassen, ohne
daß durch den Ersatz des in der US-PS 42 43 257 gezeigten
Winkelhebels durch einen schrägen Andruckhebel oder der
gleichen in den Längsführungen der Klemmbacken nennenswerte
Seitenkräfte auftreten, die Reibungsverluste bei der Über
tragung der Antriebskraft auf die Greiferbacken und
Abnutzungserscheinungen in diesen Führungen erzeugen könnten.
Die Mittelachse des Antriebszylinders läßt sich dabei ohne
weiteres so legen, daß in der häufigsten Gebrauchslage der
Einrichtung die von der Antriebseinrichtung her rührenden
Führungskräfte zu Null werden. Zum anderen vermeidet die An
ordnung der Langlöcher in dem von dem zu ergreifenden Teil
abgewandten Abschnitt der Greiferbacken, daß es zu einem Ver
schieben oder Verkanten der Greiferbacken bzgl. ihrer
parallelen Lage zueinander bzw. gegenüber dem zu ergreifenden
Teil kommen kann.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels 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
stattete 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 Industrie
roboterarm abgewandten Ende einen Klemmbacken 7, dessen
Klemmfläche 7a mit einem Belag 8 versehen ist. Dieser Belag 8
ist austauschbar auf der Klemmfläche 7a der Klemmbacke 7 an
geordnet. Der Belag kann elastisch ausgeführt sein, um so ein
besseres Fassen bzw. Halten der zu ergreifenden Teile zu er
möglichen. Der Greiferbacken 6 ist also direkt mit dem Werk
zeugarm des Industrieroboters verbunden. An den Greiferbacken
6 ist mittels eines Achsbolzens 11, je ein zu beiden Seiten
des Greiferbackens 6 angeordnetes Scherenglied 12 bzw. 13 ge
lagert. Die beiden Scherenglieder sind mittels eines ersten
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 Klemmfläche 7a senkrechten Richtung
dem Achsbolzen 11 gegenüberliegende Ende ist mittels
eines Achsbolzens 17 an dem oberen Greiferbacken 18 gelagert.
Damit sind die dem zu ergreifenden Teil zugewandten ersten
Lager 11 und 17 der ersten Seite der Schere mit einem gerin
gen Lagerspiel drehbar in den beiden Greiferbacken 6 und 18
gelagert. Das geringe Spiel der ersten Achsbolzen 11 und 17
verhindert, daß die Greiferbacken 6 und 18 sich beim Ergrei
fen eines Teiles verkanten oder verschieben.
Die dem zu ergreifenden Teil abgewandte zweite Seite der
Schere ist zum Gleiten in Langlöchern 6a und 18a in den
Greiferbacken 6 und 18 geführt. Dort sind zweite Achsbolzen
22 und 23 als Lager ausgeführt. Um einen leichten Lauf der
Achsbolzen in den Langlöchern sicherzustellen, sind auf den
zweiten Achsbolzen 22 und 23 beispielsweise Kugellager 24 und
25 aufgesteckt. Selbstverständlich können die Achsbolzen 22
und 23 auch als Gleitlager ausgeführt oder in jeder anderen
für eine Gleitlagerung geeigneten Weise ausgebildet sein. Die
Langlöcher 6a und 18a 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 6a und 18a für die
zweite Seite der Schere bzw. die zweiten Achsbolzen 22 und 23
haben naturgemäß ein größeres Spiel als die punktförmig gela
gerten Enden der ersten Seite der Schere in den ersten Achs
bolzen 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 ersten Achs
bolzen 11 und 17 mit einem geringen Spiel dem zu ergreifenden
Teil zugeordnet, so daß es nicht zum Verschieben und Verkan
ten der Greiferbacken bei zu ergreifenden Teilen kommen kann.
Der obere Greiferbacken 18 trägt an seinem von der Trage
platte abgewandten Ende einen Klemmbacken 19, dessen Klemm
fläche 19a 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 be
festigt. Die Klemmflächen 7a und 19a bzw. die Klemmbacken 7
und 19 nehmen während der gesamten Greiferbewegung der Backen
eine parallele Lage zueinander ein. Die Bewegung der Greifer
backen zueinander ist außerdem geradlinig und senkrecht auf
einander. Werden die Beläge 8 und 20 der Greiferbacken
elastisch ausgeführt, so wird ein Ergreifen von Teilen mög
lich, deren Flächen nicht parallel zueinander liegen oder
zylindrische oder andere Gestalt haben. Dadurch wird ein Ab
rutschen des zu ergreifenden Teils von den Klemmflächen ver
hindert. Zum Antrieb der Greiferbacken 6 und 18 sind auf die
zweiten Achsbolzen 22 und 23 zu beiden Seiten der Greifer
backen 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
zweiten Achsbolzen 22, 23 der zweiten Seite der Schere dreh
bar angelenkt und die anderen Enden der Anlenkhebel 26, 27,
28, 29 im als Achsbolzen ausgeführten zweiten Lager 31 dreh
bar angelenkt und gleichzeitig mit einem Längsantrieb 30a
drehbar verbunden sind. Der Längsantrieb 30a kann beispiels
weise als Kolbenstange eines Pneumatikzylinders 30 ausgeführt
sein. Selbstverständlich kann auch ein anderer Längsantrieb
wie beispielsweise ein Elektromotor mit Spindel vorgesehen
sein. Die Anlenkhebel 26, 27 bzw. 28, 29 sind also mittels
einer Kolbenstange eines in zwei Richtungen wirkenden und
mittels eines Bolzens 32 am unteren Greiferbacken 6 befestig
ten Pneumatikzylinders 30 am als Achsbolzen ausgeführten
zweiten Lager 31 angelenkt. Sie
übertragen die in Pfeilrichtung A-B verlaufende Antriebs
bewegung des Pneumatikzylinders 30 auf die in dieser Richtung
beweglichen zweiten Achsbolzen 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
Pfeilrichtung C-D relativ und geradlinig zueinander bewegt,
wobei die in ihrer Ausgangslage sich genau gegenüberliegenden
Greiferbacken 6 und 18 auch beim Auseinanderbewegen sich
genau 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
Anlenkhebeln 26 bzw. 27 und 28 bzw. 29 und der Verbindungs
linie zwischen den zweiten Achsbolzen 22 und 23 und zwar wird
der Winkel α bei sich vergrößerndem Öffnungsabstand der
Greiferbacken 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 30a. 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 Werk
stückdicke 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 ab
hängt. Beim Ergreifen von in schmalen Behältern abgelegten
Teilen wirkt sich auch die langgestreckte Bauweise des
Greifers günstig aus.
Claims (3)
1. Greifer für Industrieroboter, bei dem zwei Greiferbacken
mit parallel zueinander verlaufenden Klemmflächen, die
an den dem Industrieroboter abgewandten Enden der
Greiferbacken angeordnet sind, mittels einer von dem
Industrieroboter gesteuerten, in einer etwa parallel zu
den Greiferbacken verlaufenden Richtung hin- und her
gehenden Antriebseinrichtung senkrecht zu ihren Klemm
flächen relativ zueinander verschoben werden, wobei
einer der beiden Greiferbacken mit dem Werkzeugarm des
Industrieroboters direkt verbunden ist und zwischen den
Greiferbacken eine aus zwei mittels eines ersten Lagers
verbundenen Scherengliedern gebildete Schere angeordnet
ist, und wobei ein in einer zu den Klemmflächen senk
rechten Richtung einander gegenüberliegendes Paar von
Scherenenden an ersten Achsbolzen drehbar in den
Greiferbacken gelagert und das restliche Paar von
Scherenenden mittels zweiten Achsbolzen in Langlöchern
der Greiferbacken längsverschieblich geführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß einerseits die den dem Industrieroboter abgewandten Enden der Greiferbacken zugewandte erste Seite der Schere an ersten zwei Achsbolzen (11, 17) mit geringem Lagerspiel drehbar in den beiden Greiferbacken (6, 18) gelagert ist,
und daß andererseits die zweite Seite der Schere zum Gleiten in Langlöchern (6a, 18a) in den Greiferbacken (6, 18) geführt ist,
daß ferner Anlenkhebel (26, 27) mit ihren einen Enden an zweiten Achsbolzen (22, 23) der zweiten Seite der Schere drehbar angelenkt und die anderen Enden der Anlenkhebel über ein zweites Lager (31) mit dem Längsantrieb (30a) drehbar verbunden sind.
daß einerseits die den dem Industrieroboter abgewandten Enden der Greiferbacken zugewandte erste Seite der Schere an ersten zwei Achsbolzen (11, 17) mit geringem Lagerspiel drehbar in den beiden Greiferbacken (6, 18) gelagert ist,
und daß andererseits die zweite Seite der Schere zum Gleiten in Langlöchern (6a, 18a) in den Greiferbacken (6, 18) geführt ist,
daß ferner Anlenkhebel (26, 27) mit ihren einen Enden an zweiten Achsbolzen (22, 23) der zweiten Seite der Schere drehbar angelenkt und die anderen Enden der Anlenkhebel über ein zweites Lager (31) mit dem Längsantrieb (30a) drehbar verbunden sind.
2. Greifer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zu beiden Seiten der Greiferbacken (6, 18) je eine
Schere (12, 15; 13, 16) mit zugeordneten Anlenkhebeln
(26, 27; 28, 29) vorgesehen sind.
3. Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf die in den Langlöchern (6a, 18a) der
Greiferbacken (6, 18) geführten zweiten Achsbolzen (22,
23) Kugellager (24, 25) aufgesteckt sind.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (8)
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