DE202006003225U1

DE202006003225U1 - Swivel arrangement for gripping arm, comprising spherical elements for transformation of rotary into linear motion

Info

Publication number: DE202006003225U1
Application number: DE202006003225U
Authority: DE
Original assignee: Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge; Schunk SE and Co KG
Current assignee: Schunk SE and Co KG
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2016-02-24

Abstract

A hydraulically adjustable control device (3) is accommodated in a housing (2) and can be attached to a gripping arm of a robot or a similar object. The adjusting device (2) is designed as a reciprocating piston (13) transferring a rotary motion to an attachment (5) when moved along a piston axis (4). The arrangement performing the transformation of the rotary into a linear motion comprises at least one spherical element (12.3) accommodated in a spiraled groove (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenkvorrichtung mit einem Gehäuse und einer im Gehäuse vorgesehenen, über ein Druckmittel verstellbaren Stellvorrichtung zum Anschluss an einen Greiferarm und/oder Parallelgreifer.The The invention relates to a pivoting device with a housing and one in the housing provided, over a pressure medium adjustable adjusting device for connection a gripper arm and / or parallel gripper.

Es ist bereits ein Parallelgreifer ( DE 100 13 022 A1 ) mit einem Gehäuse und zwei verstellbaren Greifergrundbacken bekannt, welche im Gehäuse in einer Backenführungsausnehmung verschiebbar geführt sind, wobei die Grundbacken über ein Keilhakengetriebe aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbar sind und das Keilhakengetriebe über einen Kolben, welcher in dem Gehäuse geführt ist, verstellbar ist, um einen kompakten Parallelgreifer zur Übertragung und Aufnahme großer Greiferkräfte bzw. Kippmomente zu schaffen. Hierzu ist vorgeschlagen, den Parallelgreifer so auszubilden, dass der Kolben eine ovale oder im Wesentlichen rechteckförmige, mit abgerundeten Ecken ausgebildete Form aufweist. Die Grundbacken weisen beiderseits jeweils wenigstens zwei im Querschnitt rechteck-, keil- oder trapezförmige und sich in Verschieberichtung erstreckende Führungsstege auf. Die Backenführungsausnehmung weist hierzu komplementär ausgebildete Führungsnuten auf. Das Verhältnis der Wandstärke des Gehäuses, gemessen zwischen dem Grund der Führungsnuten und der Gehäuseaußenseite, zur Gehäusebreite beträgt senkrecht zur Verschieberichtung der Grundbacken wenigstens 0,2 cm. Das Verhältnis der Schrägzugbreite des Keilhakengetriebes zur Außenseite der Grundbacken beträgt wenigstens 0,4 cm. Durch die Verwendung von jeweils zwei Nuten und Federn auf jeder Seite ergibt sich eine Überbestimmung der Führungsteile. Dies führt dazu, dass die Greiferwerkzeuge sehr lange Führungsnuten und Führungsfedern aufweisen müssen, um ein Verkanten der Greiferwerkzeuge in dem Gehäuse zu reduzieren. Da jedes Greiferwerkzeug auf jeder Seite mit drei übereinander angeordneten Führungsfedern ausgestattet ist, werden die Führungseigenschaften der Greiferwerkzeuge verschlechtert und außerdem die Herstellungskosten derartiger Greiferwerkzeuge stark erhöht.It is already a parallel gripper ( DE 100 13 022 A1 ) with a housing and two adjustable gripper base jaws, which are guided displaceably in the housing in a jaw guide recess, wherein the base jaws on a wedge hook gear towards each other or away from each other are movable and the wedge hook gear via a piston which is guided in the housing, is adjustable to create a compact parallel gripper for transmitting and receiving large gripping forces or tilting moments. For this purpose, it is proposed to design the parallel gripper such that the piston has an oval or substantially rectangular shape with rounded corners. The base jaws each have at least two in cross-section rectangular, wedge or trapezoidal and extending in the direction of displacement guide webs. The jaw guide recess has complementary guide grooves for this purpose. The ratio of the wall thickness of the housing, measured between the bottom of the guide grooves and the outside of the housing to the housing width is perpendicular to the direction of the base jaws at least 0.2 cm. The ratio of the diagonal cable width of the wedge hook gear to the outside of the base jaws is at least 0.4 cm. Through the use of two grooves and springs on each side results in an over-determination of the guide parts. As a result, the gripper tools must have very long guide grooves and guide springs in order to reduce jamming of the gripper tools in the housing. Since each gripper tool is equipped on each side with three superimposed guide springs, the guiding properties of the gripper tools are deteriorated and also greatly increases the manufacturing cost of such gripper tools.

Ferner sind Flachschwenkeinheiten allgemein bekannt, die aus zwei in einem Gehäuse angeordneten, gegenläufig arbeitenden Zahnstangen bestehen, die über ein Druckmedium angetrieben werden. Zwischen den beiden Zahnstangen befindet sich ein mit den Zahnstangen in Antriebsverbindung stehendes Ritzel, an das ein Parallelgreifer anschließbar ist, während am Gehäuse ein Roboterarm anschließbar ist, so dass bei einer Druckmittelbeaufschlagung des Gehäuses mit Hilfe des Anschlussteils der Parallelgreifer gegenüber dem Roboterarm eine Drehbewegung ausführen kann.Further Flat pivot units are generally known, consisting of two in one casing arranged, in opposite directions working racks, which are driven by a pressure medium become. Between the two racks is a with the Racks drive-connected pinion, to which a parallel gripper connectable is while on the housing a robot arm can be connected is, so that when a pressure medium of the housing with Help of the connection part of the parallel gripper opposite the Robot arm can perform a rotary motion.

Aus der DE 39 18 00 A1 ist eine Schwenkvorrichtung bekannt geworden, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist. Dort ist an der Schwenkwelle eine schraubengangartige Steuerkurve mit unterschiedlichen Steigungen vorgesehen, in die ein hubkolbenseitiger Vorsprung eingreift.From the DE 39 18 00 A1 a swivel device has become known having the features of the preamble of claim 1. There is provided on the pivot shaft, a helical cam with different pitches, in which a hubkolbenseitiger projection engages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schwenkvorrichtung derart auszubilden und anzuordnen, dass sie aus wenigen Bauteilen besteht und auf kleinstem Raum untergebracht werden kann, wobei zudem eine sichere Umsetzung der Axialbewegung des Hubkolbens in eine Drehbewegung des Anschlussteils gewährleistet sein soll.Of the Invention is based on the object, the known pivoting device such form and arrange that they from few components exists and can be accommodated in the smallest space, whereby In addition, a safe implementation of the axial movement of the reciprocating piston in a rotational movement of the connection part should be ensured.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Schwenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Da mit Hilfe eines doppelt wirkenden Hubkolbens die Axialverstellung des Hubkolbens in eine Drehbewegung des Parallelgreifers oder eines anders ausgebildeten Greifers gesichert werden kann, lässt sich der Greifer universell einsetzen. Auf weitere Stellteile, wie Zahnstangen kann daher verzichtet werden, so dass die Schwenkvorrichtung wesentlich kostengünstiger hergestellt werden kann.Is solved the task according to the invention a pivoting device with the features of claim 1. Since with Help of a double-acting reciprocating piston the axial adjustment of Reciprocating in a rotary motion of the parallel gripper or a can be secured differently shaped gripper, can be the gripper can be used universally. On other controls, such as racks can therefore be omitted, so that the pivoting device essential cost-effective can be produced.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass die Hubeinrichtung als Hubkolben ausgebildet ist, der über eine eine Drehbewegung in eine Axialbewegung umsetzende Vorrichtung mit der am Gehäuse verstellbar gelagerten Anschlussvorrichtung wirkungsmäßig verbunden ist.For this it is advantageous that the lifting device designed as a reciprocating piston is that over a device that converts a rotational movement into an axial movement with the case adjustably mounted connection device operatively connected is.

Ferner ist von Vorteil, dass der Hubkolben auf einer zumindest in einem ersten Gehäuse vorgesehenen Axialführung verschiebbar gelagert ist. Die beiden zusammenwirkenden Vertiefungen mit der in diese eingreifenden Kugel macht ein problemloses Verstellen des Hubkolbens möglich, da sehr geringe Reibkräfte zwischen den zu verstellenden Teilen auftreten. Die in den Vertiefungen aufgenommenen Kugeln stellen ein sehr einfaches kostengünstiges Übertragungselement dar. Anstelle der Kugeln und der beiden Vertiefungen kann ein Schraubgewinde zwischen Hubkolben und Anschlussteil eingesetzt werden. Ebenso ist es möglich, den Hubkolben an einem an der Zylinderwand des Gehäuses oder der Axialführung vorgesehenen Schraubelement entlang zu führen, so dass bei einer Hubbewegung des Hubkolbens gleichzeitig eine Drehung erzeugt wird, die mittel- oder unmittelbar auf das Anschlussteil übertragen wird.Further is advantageous in that the reciprocating piston on at least one first housing provided axial guide is slidably mounted. The two cooperating wells with the engaging in this ball makes an easy adjustment the reciprocating piston possible, because very low friction forces occur between the parts to be adjusted. The in the wells taken up balls make a very simple inexpensive transmission element Instead of the balls and the two wells, a screw thread between Reciprocating piston and connector are used. It is also possible to use the Lifting piston provided on one of the cylinder wall of the housing or the axial guide To lead screw along so that at a stroke of the reciprocating piston at the same time a rotation is generated, the medium or is transferred directly to the connector.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Anschlussteil zum Anschluss von Greiferbacken oder Roboterarmen als Drehteil ausgebildet ist und an einem zweiten Gehäuse in Drehbewegung versetzt wird, wenn der Hubkolben eine Hubbewegung ausführt.Further it is advantageous if the connection part for connecting gripper jaws or robot arms is designed as a rotating part and at a second casing is rotated when the reciprocating piston is a lifting movement performs.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, wenn das Anschlussteil die erste wendelförmige Vertiefung aufweist, die über das Gegenstück mit einer zweiten am Hubkolben vorgesehenen Vertiefung derart zusammenwirkt, dass die Hubbewegung des Hubkolbens über die Vertiefung auf das Anschlussteil übertragen wird.Advantageous it is also this, if the connecting part of the first helical recess that has over the counterpart cooperates with a second recess provided on the reciprocating piston, that the lifting movement of the reciprocating piston on the recess on the Connecting part is transmitted.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung kann schließlich vorgesehen sein, dass die Schwenkvorrichtung aus den koaxial zueinander ausgerichteten Gehäusen besteht, wobei das erste Gehäuse zur verschiebbaren Aufnahme des Hubkolbens einen Hubraum und das zweite Gehäuse ebenfalls einen Hubraum aufweist, in dem der Hubkolben über ein Arretierungselement drehfest mit dem zweiten Gehäuse verbunden ist.According to one preferred embodiment of solution according to the invention can after all be provided that the pivoting device from the coaxial with each other aligned housings exists, wherein the first housing for displaceable recording of the reciprocating piston and the second casing also has a displacement in which the reciprocating piston via a Arretierungselement rotatably connected to the second housing.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, wenn das Anschlussteil mit Hilfe eines Wälzlagers im Bereich des stirnseitigen Endes des zweiten Gehäuses drehbar aufgenommen ist.From special meaning is for the present invention, when the connection part by means of a roller bearing rotatable in the region of the front end of the second housing is included.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.Further Advantages and details of the invention are in the claims and explained in the description and shown in the figures.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Schnittdarstellung einer Schwenkvorrichtung mit einem Gehäuse und einer im Gehäuse vorgesehenen, über ein Druckmittel verstellbaren Stellvorrichtung, 1 a sectional view of a pivoting device with a housing and provided in the housing, via a pressure medium adjustable adjusting device,

2 eine Teil-Schnittdarstellung der Schwenkvorrichtung mit einer Hubeinrichtung, die im Gehäuse derart geführt ist, dass sie beim Verstellen in Richtung einer Kolbenachse eine Drehbewegung auf eine Anschlussvorrichtung überträgt, 2 a partial sectional view of the pivoting device with a lifting device which is guided in the housing so that it transmits during adjustment in the direction of a piston axis rotational movement to a connecting device,

3 eine Draufsicht gemäß 1. 3 a plan view according to 1 ,

In 1 ist eine Schwenkvorrichtung 1 mit einem Gehäuse 2 und einer im Gehäuse 2 vorgesehenen, über ein Druckmittel verstellbaren Stellvorrichtung 3 zum Anschluss an einen Greiferarm und/oder Parallelgreifer dargestellt.In 1 is a swivel device 1 with a housing 2 and one in the case 2 provided, adjustable via a pressure medium actuator 3 shown for connection to a gripper arm and / or parallel gripper.

Die Schwenkvorrichtung 1 besteht aus zwei koaxial zueinander ausgerichteten zylinderförmigen Gehäusen 2, 6, wobei das erste Gehäuse 2 zur verschiebbaren Aufnahme eines Hubkolbens 13 einen Hubraum 7 und das zweite Gehäuse 6 einen Hubraum 8 aufweist, in dem der Hubkolben 13 über ein Arretierungselement 9 drehfest mit dem zweiten Gehäuse 6 verbunden ist.The swivel device 1 consists of two coaxially aligned cylindrical housings 2 . 6 , wherein the first housing 2 for slidably receiving a reciprocating piston 13 a displacement 7 and the second housing 6 a displacement 8th in which the reciprocating piston 13 via a locking element 9 rotatably with the second housing 6 connected is.

Der Hubkolben 13 weist einen Kolbenkopf 13.1 mit einer Ringdichtung 13.3 auf und kann zum Verstellen des Hubkolbens 13 in Richtung einer Kolbenachse 4 beiderseits über in der Zeichnung nicht dargestellte Druckmittelleitungen mit Druckmittel versorgt werden. An den Kolbenkopf 13.1 schließt sich eine sich in den Hubraum 8 erstreckende Kolbenstange 13.2 an, die über den Hubraum 8 mit Hilfe einer Ringdichtung 13.4 abgedichtet ist.The reciprocating piston 13 has a piston head 13.1 with a ring seal 13.3 on and can be used to adjust the reciprocating piston 13 in the direction of a piston axis 4 Both sides are supplied via pressure medium not shown in the drawing pressure medium lines. To the piston head 13.1 closes itself in the cubic capacity 8th extending piston rod 13.2 on, over the cubic capacity 8th with the help of a ring seal 13.4 is sealed.

Das erste Gehäuse 2 ist mit dem zweiten Gehäuse 6 fest verbunden und kann zusätzlich über eine Ringdichtung 13.5 abgedichtet sein. Am äußeren Ende des zweiten Gehäuses 6 befindet sich eine Ausdrehung 16, in der ein Wälzlager 10 eingesetzt ist, auf dem ein Anschlussteil 5 drehbar gelagert ist, das mittels eines Sicherungsrings 17 gegen axiales Verstellen im zweiten Gehäuse 6 gesichert ist. Das Anschlussteil 5 dient zum Anschluss eines in der Zeichnung nicht dargestellten Parallelgreifers oder Roboterarms. An die andere Stirnseite des ersten Gehäuses 2 kann entsprechend ein Roboterarm oder Parallelgreifer angeschlossen werden, so dass der Parallel-greifer in jede beliebige Richtung verstellt werden kann.The first case 2 is with the second housing 6 firmly connected and can additionally via a ring seal 13.5 be sealed. At the outer end of the second housing 6 there is a turnout 16 in which a rolling bearing 10 is inserted, on which a connection part 5 is rotatably mounted, by means of a locking ring 17 against axial adjustment in the second housing 6 is secured. The connection part 5 serves to connect a parallel gripper or robot arm not shown in the drawing. To the other end of the first housing 2 a robot arm or parallel gripper can be connected accordingly, so that the parallel gripper can be adjusted in any direction.

Der Hubkolben 13 ist auf einem im ersten und zweiten Gehäuse 2, 6 koaxial angeordneten Lager bzw. einer Axialführung 15 verschiebbar geführt und kann mit Hilfe des Druckmittels zwischen der in 1 dargestellten unteren und einer oberen Position verstellt werden, um eine Drehung des Anschlussteils 5 zu bewirken.The reciprocating piston 13 is on one in the first and second housing 2 . 6 coaxial bearing or an axial guide 15 slidably guided and can with the help of the pressure medium between the in 1 shown lower and an upper position are adjusted to a rotation of the connecting part 5 to effect.

Die Umsetzung der Axialbewegung des Hubkolbens 13 in eine Drehbewegung erfolgt nach dem Ausführungsbeispiel über eine Vorrichtung, die zwischen dem Hubkolben 13 bzw. dessen Kolbenstange 14 und dem Drehteil bzw. dem Anschlussteil 5 vorgesehen ist. Diese Vorrichtung besteht zumindest aus zwei gegenüber liegenden, zusammenwirkenden, wendelförmigen Vertiefungen 12, 12.1, in die ein entsprechendes Gegenstück 11 eingreift. Das Gegenstück 11 kann aus einer oder mehreren Kugeln 12.3 bestehen, die jeweils hälftig in die Vertiefungen 12, 12.1 eingreifen und auf diese Weise eine Drehverbindung zwischen dem axial verstellbaren Hubkolben 13 und dem drehbaren Anschlussteil 5 herstellen.The implementation of the axial movement of the reciprocating piston 13 in a rotational movement takes place according to the embodiment of a device between the reciprocating piston 13 or its piston rod 14 and the rotary part or the connecting part 5 is provided. This device consists of at least two opposing cooperating helical depressions 12 . 12.1 into which a corresponding counterpart 11 intervenes. The counterpart 11 can be one or more balls 12.3 each half in the wells 12 . 12.1 engage and in this way a rotary connection between the axially adjustable piston 13 and the rotatable connection part 5 produce.

Damit der Hubkolben 13 keine Drehbewegung, sondern nur eine Axialbewegung ausführt, wenn er über das Druckmittel verstellt wird, ist er über das Arretierungselement 9 drehfest mit dem zweiten Gehäuse 6 verbunden. Das Arretierungselement 9 kann als Passfeder ausgebildet sein, die in im Gehäuse 6 und im Hubkolben 13 vorgesehene Nuten 18 eingelassen ist.So that the reciprocating piston 13 no rotational movement, but only performs an axial movement, when it is adjusted by the pressure medium, it is on the locking element 9 rotatably with the second housing 6 connected. The locking element 9 can be designed as a feather key in the housing 6 and in the reciprocating piston 13 provided grooves 18 is admitted.

Da der Hubkolben 13 auf der zumindest im ersten Gehäuse 2 vorgesehenen Axialführung 15 verschiebbar gelagert ist und mit Hilfe der Arretierungselemente 9 drehgesichert ist, wird bei einer Hubbewegung des Hubkolbens 13 über die beiden Vertiefungen 12, 12.1 und den in den Vertiefungen 12, 12.1 aufgenommen Kugeln 12.3 die Axialbewegung des Hubkolbens 13 in eine Drehbewegung umgesetzt und auf das Anschlussteil 5 übertragen. Damit der Hubkolben 13 einen entsprechenden Stellweg zurücklegen kann, ist er in der Stellung gemäß 1 seinem Hubweg entsprechend mit Abstand zu einer inneren Stirnfläche 5.1 des Anschlussteils 5 angeordnet. Die Steigung der Vertiefung sowie deren Länge bestimmt die Winkelverstellung des Anschlussteils 5 gegenüber dem Gehäuse 2.As the reciprocating piston 13 on the at least in the first case 2 provided axial guide 15 is slidably mounted and with the help of the locking elements 9 is secured against rotation, is at a stroke of the reciprocating piston 13 over the two wells 12 . 12.1 and in the wells 12 . 12.1 added balls 12.3 the axial movement of the reciprocating piston 13 converted into a rotary motion and the connection part 5 transfer. So that the reciprocating piston 13 can cover a corresponding travel, he is in the position according to 1 his stroke accordingly with distance to an inner end face 5.1 of the connection part 5 arranged. The pitch of the recess and its length determines the angular adjustment of the connection part 5 opposite the housing 2 ,

Ebenso ist es nach einer weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform möglich, den Hubkolben 13 an einem an der Zylinderwand des Gehäuses 2, 6 oder der Axialführung 15 vorgesehenen Schraubelement entlang zu führen, so dass bei einer Hubbewegung des Hubkolbens 13 dieser gleichzeitig eine Drehung ausführt, die mittel- oder unmittelbar auf das Anschlussteil 5 wirkt und dieses in eine Drehbewegung versetzt.Likewise, it is possible for a further, not shown in the drawing embodiment, the reciprocating piston 13 at one on the cylinder wall of the housing 2 . 6 or the axial guide 15 provided screw along, so that during a lifting movement of the reciprocating piston 13 this simultaneously performs a rotation, the middle or directly on the connector 5 acts and this puts in a rotary motion.

Claims

Swivel device ( 1 ) with a housing ( 2 ) and one in the housing ( 2 ) provided, via a pressure medium adjustable adjusting device ( 3 ) for connection to a gripper arm and / or parallel gripper, wherein the adjusting device ( 3 ) from a lifting device ( 13 ) in the housing ( 2 ) is guided in such a way that when adjusting in the direction of a piston axis ( 4 ) a rotary movement on a connecting part ( 5 ), wherein the lifting device ( 13 ) than on at least one first housing ( 2 ) provided axial guide ( 15 ) is mounted displaceably mounted reciprocating piston, which via a rotational movement in an axial movement converting device with the on the housing ( 2 ) adjustably mounted connection part ( 5 ) is operatively connected, characterized in that the rotational movement in an axial movement converting device of a between the reciprocating piston ( 13 ) or its piston rod ( 14 ) and the connection part ( 5 ) screw thread or from between the reciprocating piston ( 13 ) or its piston rod ( 14 ) and the connection part ( 5 ) provided helical depressions ( 12 ) and at least one in these depressions ( 12 ) engaging ball is formed.

Pivoting device according to claim 1, characterized in that the connecting part ( 5 ) is designed to connect gripper jaws or robot arms as a rotating part and to a second housing ( 6 ) is set in rotary motion when the reciprocating piston ( 13 ) performs a lifting movement.

Pivoting device according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting part ( 5 ) a first helical recess ( 12 ), which via the counterpart ( 11 ) with a second on the reciprocating piston ( 13 ) ( 12.1 ) cooperates such that the lifting movement of the reciprocating piston ( 13 ) about the depression ( 12 ) on the connecting part ( 5 ) is transmitted.

Pivoting device according to one of the preceding claims, characterized in that the pivoting device ( 1 ) from the coaxially aligned housings ( 2 . 6 ), wherein the first housing ( 2 ) for slidably receiving the reciprocating piston ( 13 ) a displacement ( 7 ) and the second housing ( 6 ) also a displacement ( 8th ), in which the reciprocating piston ( 13 ) via a locking element ( 9 ) rotatably with the second housing ( 6 ) connected is.

Pivoting device according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting part ( 5 ) by means of a rolling bearing ( 10 ) in the region of the front end of the second housing ( 6 ) is rotatably received.