DE2823584C2

DE2823584C2 - Greifvorrichtung für Industrieroboter

Info

Publication number: DE2823584C2
Application number: DE2823584A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Ing.(Grad.) Becker; Rubi 6750 Kaiserslautern Schönthaler; Gerd Dipl.-Ing. Dr. Wauer
Original assignee: Pfaff Industriemaschinen GmbH
Current assignee: Pfaff Industriemaschinen GmbH
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1978-05-30
Publication date: 1983-01-27
Also published as: JPS6010877B2; SE437128B; US4367891A; DE2823584A1; JPS54157967A; SE7904502L

Description

!O

15

Schließ- und ÖffnungsNwegungen lter Finger im Vergleich zu Greifvorrichtungen mit in sich starren Fingern einen nicht unerheblichen Zeitverlust, so daß diese Greifvorrichtung für Serien gleicher Werkstücke ungeeignet ist.

Eine ähnliche Greifvorrichtung ist der US-PS 28 75 913 en*nehmbar. Diese Greifvorrichtung besteht aus einer Gliederkette, bei der jedem Glied ein Hydraulikzylinder zugeordnet ist. Zum Festhalten eines Gegenstandes werden die Hydraulikzylinder beaufschlagt, wodurch sich die einzelnen Glieder aus der Ausgangsstellung, in der sie zueinander geradlinig ausgerichtet sind, herausbewegen und kraftschlüssig an die Oberfläche des Gegenstandes anlegen. Zum Freigeben des Gegenstandes werden wieder alle Zylinder beaufschlagt und dadurch die Glieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt. Dieser Funktionsablauf findet bei jedem Gegenstand in gleicher Weise statt und zwar unabhängig davon, ob sich die nacheinander zu erfassenden Gegenstände in Form und Größe gleichen oder voneinander unterscheiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei der sich die Greifelemente der Finger rasch an die Form des zu erfassenden Werkstückes anpassen und für wiederholtes Greifen in dieser Stellung halten lassen. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen teil des Anspruches t angegebenen Merkmale gelöst

Da sich die Greifelemente unabhängig voneinander in 3c die Greifstellung bewegen lassen, können sie daher gleichzeitig an die Oberfläche des zu handhabenden Werkstückes angedrückt werden, so daß sich die Finger in kürzestmöglicher Zeit an die Form des Werkstückes anpassen lassen. Nach erfolgtem Anpaßvorgang wird die hierbei von den Greifelementen eingenommene gegenseitige Relativlage mittels der Klemmittel arretiert, so daß die Finger zusammen mit den nun in der Greifsiellung festgehaltenen Greifelementen an das Werkstück angepaßte starre Greifbacken bilden. Soll *o nach dem errten Werkstück ein zweites hinsichtlich Form und Größe gleiches Werkstück erfaßt werden, bleiben die Greifelemente in der auch für das zweite Werkstück passenden Greifstellung arretiert. Das Öffnen und Schließen der Greifvorrichtung erfolgt in diesem Fall allein durch gegensinniges Bewegen der starren Finger, was beispielsweise von einem Kniehebelgetriebe durchgeführt werden kann. Da hierbei jeder Finger nur um eine Achse geschwenkt wird bzw. nur eine einzige Bewegung ausführt, hängt die für das so Schließen und Öffnen der Greifvorrichtung benötigte Zeit nur noch von der Arbeitsgeschwindigkeit des Kniehebelgeiriebes ab, so daß vom Greifprinzip her kürzestmögliche Schließ- und Öffnungszeiten realisierbar sind.

Da jeder Fingef der Greifvorrichtung mehrere Greifelemente aufweist, lassen sich die Finger an jede beliebige Werkstückform anpassen, so daß auch unregelmäßig geformte Werkstücke ohne die Gefahr einer Beschädigung rutsch- und kippsicher erfaßt werden können. Da ferner sowohl der Anpaßvorgang der Greifelemenfe an ein hinsichtlich Form üiid/oder Größe vom vorhergehenden Werkstück abweichendes neues Werkstück als auch der Schließ- und Öffnungsvorgang der Finger bei in der Greifstellung arretierten Greifelcmenten in kürzestmöglicher Zeit durchführbar ist, ist die erfindungsgemälie Greifvorrichtung in gleicher Weise sowohl Uir das Erfassen einz.eln

55 vorkommender unterschiedlicher Werkstücke als auch für das Erfassen mehrfach hintereinander vorkommender gleicher Werkstücke vorteilhaft einsetzbar.

Da die Finger der Greifvorrichtung nach dem Arretieren der Greifelemente starre Greifbacken bilden, lassen sich in diesem Zustand ähnlich wie bei einstückig ausgebildeten starren Greifbacken sehr viel größere Greifkräfte ausüben, als bei mehrere Greifelemente aufweisenden Fingern, bei denen die Greifelemente nicht arretiert sind.

Gemäß einem weitergehenden Vorschlag der Erfindung wird bei einer Greifvorrichtung, bei der die Finger aus an ihren Enden gelenkig miteinander verbundenen, die Greifelemente bildenden Gliedern bestehen, jedem Glied ein Hydraulikzylinder zugeordnet, der sich beim ersten Glied eines Fingers an dem die Greifvorrichtung tragenden Arm des Industrieroboters und bei den übrigen Gliedern an dem jeweils vorhergehenden Glied abstützt Die Kolbenstangen der Zylinder sind seitlich der Längsachse des zugeordneten Gliedes, beispielsweise an einem Ansatz angelenkt, so daß c>e bei Betätigen des Zylinders auf das entsprecheede Glied ein Drehmoment ausüben. Bei gleichzeitiger Beaufschlagung aller Zylinder werden daher alle Glieder gleichzeitig in eine Greif- bzw. Öffnungssteiiung geschwenkt. Als Klemmittel sind beispielsweise in den Zufuhr- und/oder Rückführleitungen der Hydraulikzylinder Sperrventile angeordnet, die in der Sperrstellung aufgrund der Inkompressibiiität der Hydraulikflüssigkeit die gegenseitige Relativlage der Glieder arretieren. Eine prinzipiell andere Möglichkeit der Arretierung der Glieder besteht darin, die Gelenkstellen zwischen je zwei Gliedern arretierbar auszubilden, beispielsweise durch in den Gelenken eingebaute schaltbare Kupplungen.

Gemäß einem anderen Vorschlag der Erfindung sind die Finger von je einem Hebel gebildet und bestehen die Greifelemente aus quer im Hebel verschiebbar angeordneten Stiften, deren der Greiffläche abgekehrte Stirnfläche mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist und deren axiale Lage mittels Klemmitteln verriegelbar ist Bsi Beaufschlagung der Stifte mit den Druckmittel werden die Stifte gleichzeitig aber unabhängig voneinander an die Oberfläche des zu erfassenden Werkstükkes angedrückt. Nach dem Arretieren der hierbei eingenommenen gegenseitigen Relativlage der Stifte bilden die Finger auch in diesem Fall an die Werkstückform angepaßte starre Greifbacken, deren Greifgeometrie so lange beibehalten wird, bis ein in Form und/oder Größe abweichendes Werkstück eine neue Anpassung der Relativlage der Stifte erfordert

Nach einem weiteren Vorschlag sind die für die Stifte vorgesehenen Klemmiüel von je einer mit einem Konus und einem ringförmigen Ansatz versehenen axial verschiebbaren Spannhülse gebildet, die durch Beaufschlagung der Stirnflächen des Ansatzes in eine Klerntn- oder eine Öffnungsstellung bewegbar ist. Eine auf jeden Stift einwirkende Rückholfeder bewirkt, daß die Stifte nach dem Lösen der Spannhülsen in eine Ausgangsstellung zurückgeführt wurden.

Nach einem anderen weitergehenden Vorschlag weist jeder Finger cmc Vielzahl dicht neben- und übereinander angeordneter Stifte aul, die rrit ihrer der Greiffläche abgekehrten Stirnfläche in eine gemeinsame Druckkammer ragen. Durch die bündelartigc Anordnung :'iner Vic'/ahl von Stiften läßt sielt eine nahezu flächenhafte, weitgehend formgetreue Anpassung der Finger an die Form des Werkstückes erzielen.

Da beim Greifen von unregelmiißig gestalteten Werkstücken bei einer Zunahme des Formschlusses der Greifwerkzeuge im allgemeinen deren Andruekkraft verringert werden kann, läßt sich eine Greifvorrichtung mit derartig ausgebildeten Fingern insbesondere für das Erfassen druckempfindlicher Werkstücke verwenden. Bei einer derartigen bündeiförmigen Anordnung der Stifte lassen sich diese auf einfache Weise dadurch in der Greifstellung verklemmen, daß die Stifte in zwei einen gegenseitigen Abstand aufweisenden, mit Führungsboh- ■<< rungen versehenen Lagerplatten aufgenommen sind, von denen die eine gegenüber der anderen verdrehbar ist.

Rs wird ferner eine Ausführungsform vorgeschlagen, bei der die Greifelemente von Stiften und die > Kiemmittel von Spannhülsen gebildet sind, wobei jedoch die Spannhülsen mittels Federkraft in ihrer Schließstellung gehalten werden und nur das Öffnen der Spannhülsen durch Anwendung eines Druckmittels ciiufgi. Auf diese Weise uleiuen die Stifte üuci ciiic /" beliebig lange Zeit auch dann zuverlässig in der GrL-ifstellung arretiert, wenn im Leitungssystem des Druckmittels oder an Dichtstellen Undichtheiten auftreten.

Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispieie

F.s zeigt

F i g. I eine symbolhaft dargestellte Greifvorrichtung mit zwei Fingern, die aus mehreren Greifelcmenten besteht, welche sich in einer Ausgangsstellung befinden: jn

F i g. 2 die in F i g. I gezeigte Greifvorrichtung, wobei sich die Greifelemente in Greifstellung befinden;

F i g. 3 die in F i g. i gezeigte Greifvorrichtung, bei der die Greifelemente in der an die Werkstückform angepaßten Relativlage arretiert sind und die jetzt π surren Finger sich in Öffnungsstellung befinden:

F i g. 4 die in F i g. 1 gezeigte Greifvorrichtung, bei der die Greifelemente arretiert sind und sich die Finger in Schließstellung befinden;

F ι g. 5 eine Greifvorrichtung bei der die Finger aus -m gelenkig miteinander verbundenen Gliedern bestehen. denen je ein Hydraulikzylinder zugeordnet ist:

F i g. 6 einen Teil eines H>draulik-Schaltplanes:

Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Greifvorrichtung, bei der die Greifele- ⁴"> mente von Stiften gebildet sind:

Fig. 8 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Greifvorrichtung;

Fii:. 9 eine Schnittdarstellung der Greifvorrichtung räch Linie IX-IX der F ig. 8: so

Fig. !0 eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform einer G; eifvorrichtung;

Fig. !I eine Schnittdarstellung der Greifvorrichtung nach Linie XI-XI der F i g. 10.

Die in den Fig. I bis 4 symbolhaft dargestellte ">s Greifvorrichtung weist zwei Finger 1, 2 auf, die aus je einem Arm 3 des Industrieroboters schwenkbar gelagerten Hebel 4 bzw. 5 und je vier Greifelementen 6 bis 9 bzw. 10 bis 13 bestehen. Die Greifelemente 6 bis 13 sind von Gliedern gebildet, die nach Art einer tn Laschenkette gelenkig miteinander verbunden sind. Die beiden Hebel 4, 5 sind mit einem diese und damit die Finger 1,2 gegensinnig schwenkenden Kniehebelgetriebe 14 verbunden. Zur Arretierung der Greifelemente 6 bis 13 in der an das Werkstück 15 angepaßten ηϊ Greifstellung (F ι g_T 2^ lassen sich in nachfo^end bei den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigter Weise entweder die den einzelnen Greifelementen zugeordneten Stellantriebe oder die Greifelemente selbst arretieren bzw. festklemmen.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel weist die Greifvorrichtung zwei am Arm 3 des Industrieroboters angeordnete Finger 16, 17 auf. jeder Finger 16 b/w. 17 besteht aus einem am Arm 3 gelagerten Hebel 18 bzw. 19 und je vier als Greifelemente für das Werkstück 15 dienenden Gliedern 20 bis 23 bzw. 24 bis 27, die nach Art einer Laschenkette gelenkig miteinander verbunden sind. An jedem Hebel 18,19 ist ein seitlich abstehender Ansatz 28 und iin jedem der Glieder 20 bis 27 ein Ansatz 29 angeordnet. Jeden ' ilied 20 bis 27 ist als Stellantrieb ein Hydraulikzylinder 30 in der Weise zugeordnet, daß sich der einem bestimmten Glied — beispielsweise 2.3 — zugeordnete Hydraulikzylinder 30 an dem Ansatz 29des vorhergehenden Gliedes 22 abstützt und daß die Kolbenstange 31 am Ansatz 29 des zugeordneten Gliedes 23 angreift. In diesem Fall sind sowohl der h'ydiauiik/.yiitidei 30 ats atn.li die Kolbenstange 3i seitlich der Längsachse 32 der beiden Glieder 22, 23 angelenkt. Zur Erzielung eines Drehmomentes am Glied 23 würde es aber ausreichen, wenn nur der Anlenkpunkt des Hydraulikzylinders 30 oder der Anlenkpunkt der Kolbenstange 31 seitlich der Längsachse 32 des Gliedes 22 bzw. 23 liegt. Die den ersten Gliedern 20 bzw. 24 der Finger 16, 17 zugeordneten Hydraulikzylinder 30 sind am Ansatz 28 der Hebel 18 bzw. 19 angeordnet. An jedem i.tbel 18 bzw. 19 greift ein Lenker 33 an. Die Lenker 33 sind mit der Kolbenstange 34 eines am Arm 3 angeordneten Druckmittelzylinders 35 verbunden und bilden mit ihm zusammen das Knit hebelgetriebe 14. Die in F i g. 5 abgebildeten Glieder 26 bis 23 des Fingers 16 sind in der Ausgangsstellung und die Glieder 24 bis 27 des Fingers 17 in der Greifstellung dargestellt.

Der in F i g. 6 dargestellte Schaltplan zeigt nur den für die Glieder 22, 23 maßgebenden Teil der hydraulischen Antriebs- und Schaltelemente, wobei eine arretierte Stellung der Glieder 22, 23 dargestellt ist. Der hydraulische Stellantrieb für alle Glieder 20 bis 27 besteht aus einem Sammelbehälter 36 für die Hydraulikflüssigkeit, einer Pumpe 37. mehreren Zuführleitungen 38 zu den Hydraulikzylindern 30. mehreren Rückführleitungen 39 und einem beispielsweise elektromagnetisch betätigbaren Wegeventil 40. Zur Arretierung der gegenseitigen Relativlage der Glieder 20 bis 27 sind in den Rückführleitungen 39 beispielsweise ebenfalls elektromagnetisch betätigbare Sperrventile 41 angeordnet.

Bei dem in Fi g. 7 abgebildeten zweiten Ausführungsbeispiel ist nur ein Teil eines Fingers 50 einer Greifvorrichtung dargestellt. Der Finger 50 besteht aus einem Hebel 51 und mehreren neben- oder übereinander angeordneten, von zylindrischen Stiften 52 gebildeten Greifelementen. Der Hebel 51 ist in nicht dargestellter Weise ebenso wie die Hebel 18, 19 des ersten Ausführungsbeispieies am Arm 3 angeordnet und mit dem Kniehebelgetriebe 14 verbunden. Jeder Stift 52 ist in einem im Hebel 51 angeordneten, zweiteiligen Gehäuse 53 in einer durch Dichtringe 54 abgedichteten Führungsbohrung 55 axial verschiebbar aufgenommen. Im linken Teil des Gehäuses 53 ist eine Kammer 56 ausgebildet, die an einem Ende konisch verengt ist In der Kammer 56 ist eine den Stift 52 umgebende, geschlitzte Spannhülse 57 angeordnet, die an einem Ende konisch ausgebildet ist und ^m anderen Ende einen ringförmigen Ansatz 58 trägt Zu beiden Seiten der Stirnflächen 59 des Ansatzes 58 münden DrucKmit-

tcl/.ulcimngen 60, 61 in die Kammer 56. Line weitere Dmckmittelziileitiing 62 ist der rechten Stirnfläche 63 des Stiftes 52 zugeordnet, die der mit dem nicht dargestellten Werkstück in Berührung tretenden Greiffläche 64 gegenüberliegt. An der Stirnfläche 63 ist ein dünner, aus dem Gehäuse 53 herausgeführter Stift 65 befestigt, der eine Druckfeder 66 und an seinem freien finde einen Bund 67 trägt.

Bei Ληι in F i g. 8 und 9 abgebildeten dritten Ausfiihrungsbcispiel ist ebenfalls nur ein Teil eines Fingers 70 einer Greifvorrichtung dargestellt. Der Finger 70 weist einen Hebel 71 auf. der in nicht dargestellter Weise ebenso wie die Hebel 18, 19 des ersten Ausführungsbeispielcs am Arm 3 angeordnet und mit dem Kniehebelgetriebe 14 verbunden ist. Der Hebel 71 trägt ein Gehäuse 72, das einerends durch eine feststehende Lagerplatte 73 und anderenends durch einen topfförmigen Deckel 74 verschlossen ist. Im Deckel 74 ist eine drehbare Lagerplatte 75 angeordnet, in den beiden Lagerpiaiten 73, 75 suiri eine Vieizahi von Führungsbohrungen 76 vorgesehen, in denen als Greifelemente wirkende Stifte 77 axial verschiebbar angeordnet sind. Die mit dem Werkstück 15 zusammenwirkende Stirnfläche der Stifte 77 bildet eine Greiffläche 78. Am anderen Ende der Stifte 77 ist je ein Bund 79 angeordnet. Die Stifte 77 ragen mit ihrem Bund 79 in den Deckel 74, der mit einer Druckmittelzuleitung 80 versehen ist und eine Druckkammer 81 bildet. Im Deckel 74 ist eine Membranblase 82 angeordnet, die die Druckkammer 81 nach allen Seiten dicht abschließt. An der Lagerplatte 75 ist ein durch eine öffnung 83 im Decke! 74 herausragender Arm 84 angeordnet, der mit der Kolbenstange 85 eines am Deckel 74 befestigten Druckmittelzylinders 86 verbunden ist.

Bei dem in Fig. 10abgebildeten vierten Ausführungsbeispiel ist wiederum nur ein Teil eines Fingers 90 einer Greifvorrichtung dargestellt. Der Finger 90 besteht au.> einem Hebel 91 und mehreren neben- oder übereinander angeordneten, von zylindrischen Stiften 92 gebildeten Greifelementen. Der Hebel 91 ist in nicht dargestellter Weise ebenso wie die Hebel 18, 19 des ersten Ausführungsbeispieles am Arm 3 angeordnet und mit dem Kniehebelgetriebe 14 verbunden. Jedem Stift 92 ist ein im Hebel 91 befestigtes Gehäuse 93 zugeordnet, das einerends mit einer Lagerplatte 94 und anderenends mit einem topfförmigen Deckel 95 verschlossen ist. Der Stift 92 ist in einer nicht näher bezeichneten Führungsbohrung der Lagerplatte 94 und des Gehäuses 93 axial verschiebbar aufgenommen. Im Gehäuse 93 ist eine Kammer % ausgebildet, die an einem Ende konisch verengt ist. In der Kammer 96 ist eine den Stift 92 umgebende, geschlitzte Spannhülse 97 angeordnet, die an einem Ende konisch ausgebildet ist und am anderen Ende einen ringförmigen Ansatz 98 mit zwei Stirnflächen 99, 100 trägt In der Kammer % ist ferner eine Druckfeder 101 angeordnet, die sich einerends an der Lagerplatte 94 und anderenends an der Stirnfläche 99 abstützt und dadurch die Spannhülse 97 normalerweise in einer die axiale Lage des Stiftes 92 arretierenden Schließstellung hält Zum Öffnen der Spannhülse 97 dienen drei mit der Stirnfläche 100 zusammenwirkende Stiftkolben 102, die in je einer Führungsbohrung 103 aufgenommen sind Die Führungsbohrungen 103 sind über eine Ringkammer 104 miteinander verbunden, in die eine Druckmittelzuleitung 105 einmündet Die mit dem nicht dargestellten Werkstück in Berührung tretende Greiffläche des Stiftes 92 ist mit 106 bezeichnet Am gegenüberliegen-

den F.nde des Stiftes 92 ist ein Bund 107 ausgebildet. Eine im Deckel 95 angeordnete Druckfeder 108 drückt den Stift 92 bei geöffneter Spannhülse 97 in Richtung des Werkstückes und somit in eine Greifstellung.

Fiinktionsbeschreibung

Vor dem Greifen des ersten Werkstückes einer neuen Serie νη,ι Werkstücken mit gleicher Form und Größe befinden sich die Greifelemente 6 bis 9 und 10 bis 13 der in den F i g. I bis 4 abgebildeten Greifvorrichtung in der in Fig. I dargestellten Ausgangsstellung. Nun werden bei nach wie vor in Ruhestellung bleibendem Knichebclgetriebe 14 die Greifelemente 6 bis 13 gleichzeitig an die Oberfläche des Werkstückes 15 angedrückt. .Sobald die Greifelemente 6 bis 13 an der Obemäche des Werkstückes 15 anliegen und sich somit in der in F i g. 2 dargestellten weitestgehend an die Form des Werkstükkes 15 angepaßten Greifstellung befinden, wird die hierbei erreichte Relativlage der Greifelcmente durch Kiemmittei arretiert, so daß nunmehr die Finger i, 2 mit den jetzt relativ zueinander unbeweglichen Greifelementen 9 bis 9 und 10 bis 13 starre, an das Werkstück 15 angepaßte Greifbacken bilden. Zum öffnen der Greifvorrichtung werden die Finger 1, 2 mittels des Kniehebelgetriebes 14 in der in F i g. 3 dargestellten Weise gespreizt, wobei die Greifelemente 6 bis 9 und 10 bis 13 ihre zuvor arretierte Relativlage beibehalten. Zum Erfassen des nächsten Werkstückes, das in Form und Größe identisch ist ηνί dem zuvor erfaßten Werkstück 15, werden die Finger 1, 2 mittels des Kniehebelgetriebes 14 in die in Fig. 4 dargestellte Schließstellung geschwenkt und das zweite Werkstück 15 erfaßt. Da die Finger 1, 2 der Greifvorrichtung nach dem Arretieren de Greifelemente 6 bis 13 starre Greifbacken bilden, lassen sich — wie ein Vergleich der F i g. 2 und 4 erkennen läßt — ähnlich wie bei einstückig ausgebildeten starren Greifbacken sehr viel größere Greifkräfte ausüben, als beim Greifen mit nicht arretierten und daher relativ zueinander bewegbaren Greifelementen 6 bis 13.

Sollen statt Serien gleicher Werkstücke einzelne Werkstücke unterschiedlicher Form und/oder Größe erfaßt werden, so kann nach dem Anpassen der Greifelemente 6 bis 13 an die Form eines dieser Werkstücke das Arretieren der Greifeiemente 6 bis 13 in der Greifstellung entfallen, so daß die Greifkraft in diesem Fall allein von den die Anpaßbewegung der Greifelemente 6 bis 13 ausführenden Stellantrieben ausgeübt wird. Sollen hingegen schwere Werkstücke erfaßt werden, so ist es auch bei ständig wechselnden Werkstückformen zweckmäßig, die Greifelemente 6 bis 13 räch jedem Anpaßvorgang zu arretieren, weil danach mittels des Kniehcbelgetriebes 14 die Greifkraft beträchtlich vergrößert werden kann.

Bei dem in den Fig.5 und 6 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird die Anpaßbewegung der Glieder 20 bis 23 und 24 bis 27 an die Form des Werkstückes 15 durch Beaufschlagen der Hydraulikzylinder 30 mit Hydraulikflüssigkeit durchgeführt Zu diesem Zweck wird das Wegeventil 40 in eine solche Stellung geschaltet daß die von der Pumpe 37 gelieferte Hydraulikflüssigkeit in die Zuführlettungen 38 der Hydraulikzylinder 30 fließen kann. Hierbei befinden sich alle Sperrventile 41 in Durchflußstellung. Sobald die Glieder 20 bis 27 an die Form des Werkstückes 15 angepaßt sind und sich daher in der Greifstellung befinden, werden sämtliche Sperrventile 41 in die in Fig.6 gezeigte Sperrstellung und das Wegeventil 40

ebenfalls in die in Γ i g. b gezeigte Mittelstellung geschaltet, worauf die Glieder 20 bis 23 und 24 bis 27 infolge der Inkompressibilität der Hydraulikflüssigkeit in der Greifstellung arretiert sind. Das Spreizen und Schließen der jetzt starren Finger 16, 17 erfolgt durch > das Kniehebelgetriebe 14, dessen Druckmittelzylinder 35 über die Lenker 33 die Hebel 18, 19 gegensinnig verschwenkt.

Bei dem in F i g. 7 dargestellten zweiten Ausfiihrungsbeispiel wird die Anpaßbewegung des abgebildeten i<> Stiftes 52 an die Form eines Werkstückes durch Beaufschlagen der Druckmittelzuleitungen 60 und 62 mit Druckmittel durchgeführt, wodurch die Spannhülse 57 in Öffnungsstellung geschoben und der Stift 52 an die Oberfläche des zu erfassenden Werkstückes angedrückt ι ί wird. Danach wird die Beaufschlagung der Druckmittelzuleitung 60 aufgehoben und statt dessen die Druckmittelzuleitung 61 mit Druckmittel beaufschlagt, wodurch die Spannhülse 57 in Schließstellung geschoben wird. Auf diese Weise wird die von der Form und Größe des >n Werkstückes bestimmte axiale Stellung des Stiftes 52 arretiert. Nach dem Arretieren kann die Beaufschlagung der Druckmittelzulcitung 62 aufgehoben werden, während die Druckmittelzuleitung 61 so lange beaufschlagt bleiben muß. wie der Stift 52 in der arretierten r, Stellung bleiben soll. Auf die gleiche Weise wie für den in F i g. 7 abgebildeten Stift 52 beschrieben, werden zur gleichen Zeit auch die übrigen nicht abgebildeten Stifte des Fängers 50 und auch die Stifte des zweiten und eventuell dritten Fingers der Greifvorrichtung an die in Form des zu erfassenden Werkstückes angepaßt und in der Greifstellung arretiert, wodurch der Finger 50 sowie der zweite und eventuell dritte Finger an die Werkstückform angepaßte starre Greifbacken bilden. Das Spreizen und Schließen des Fingers 50 und der r, übrigen Finger erfolgt in der schon beschriebenen Weise mittels des Kniehebelgetriebes 14.

Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel wird die Anpaßbewegung der Stifte 77 an die Form des Werkstückes 15 durch Beaufschlagen der Druckkammer 81 mit einem Druckmittel durchgeführt, wodurch über die Membran 82 die Stifte 77 an die Oberfläche des Werkstückes 15 angedrückt werden. Sobald die Stifte 77 an die Werkstückform angepaßt sind und sich daher in Greifstellung befinden, wird mittels des Druckmittelzylinders 86 die Lagerplatte 75 so weit gegenüber der feststehenden Lagerplatte 73 verdreht, daß die Stifte 77 zwischen den beide.ι Lagerplatten 73, 75 verklemmt werden. Auf d't.sc Weise läßt sich die gegenseitige Relativlage bzw. Greifstellung der Stifte 77 arretieren, worauf der Finger 70 und der zweite nicht dargestellte Finger der Greifvorrichtung an die Werkstückform angepaßte starre Greifbacken bilden. Das Spreizen und Schließen des Fingers 70 und des zweiten Fingers erfolgt in der schon beschriebenen Weise mittels des Kniehebelgetriebes 14.

Bei dem in den Fig. 10 und 11 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel wird vor dem Anpassen des Stiftes 92 an die Form eines Werkstückes durch Beaufschlagen der Druckmittelzuleitung 105 mit einem Druckmittel, die Spannhülse 97 mittels der Stiftkolben 102 in Öffnungsstellung geschoben. Da hierdurch die durch die Spannhülse 97 und die Druckfeder 101 bewirkte Arretierung des Stiftes 92 aufgehoben ist, drückt die Druckfeder 108 den Stift 92 in eine in Richtung des zu erfassenden Werkstückes vorgeschobene Ausgangsstellung. Dies erfordert, daß auch schon bei der Anpassung des Stiftes 92 an die Form eines Werkstückes der Finger 90 und auch die übrigen nicht dargestellten Finger der Greifvorrichtung mittels des Kniehebelgetriebes 14 in eine Spreizstellung bewegt werden. Der eigentliche Anpaßvorgang erfolgt nun in der Weise, daß der Finger 90 gemeinsam mit den übrigen Fingern gleichzeitig mittels des Kniehebelgetriebes 14 in eine Schließstellung bewegt wird. Hierbei paßt sich der Stift 92 unter Zurückweichen entgegen der Kraftwirkung der Druckfeder 108 an die Form des Werkstückes an. Danach wird die Beaufschlagung der Druckmittelzuleitung 105 aufgehoben, worauf die Druckfeder 101 d'e Spannhülse 97 in die Schließstellung drückt und dadurch die axiale Lage des Stiftes 92 arretiert. Auf die gleiche Weise werden zur gleichen Zeit auch die übrigen nicht abgebildeten Stifte des Fingers 90 und auch die Stifte des zweiten und eventuell dritten Fingers der Greifvorrichtung an die Form des zu erfassenden Werkstückes angepaßt und in der Greifstellung arretiert, wodurch der Finger 90 sowie der zweite und eventuell dritte Finger an die Werkslückform angepaßte starre Greifbacken bilden. Das Spreizen und Schließen des jttzt starren Fingers 90 und der übrigen Finger erfolgt in der beschriebenen Weise mittels des K niehebelgetriebes 14.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Greifvorrichtung für Industrieroboter für beliebig geformte Werkstücke, die wenigstens zwei Finger mit mehreren relativ zueinander bewegbaren Greifelementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifelemente (6—13,20—27, 52, 77 bzw. 92) durch voneinander unabhängige Relativbewegungen in eine durch KJemmittel (41, 57, 75 bzw. 97) arretierbare Greifstellung und die Finger (1, 2; 50, 70 bzw. 90) zur Erzielung der Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Greifvorrichtung bei arretierten Greifelementen (6—13, 20—27, 52,77 bzw. 92) realtiv zueinander bewegbar sind.

2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Finger aus an ihren Enden gelenkig miteinander verbundenen, die Greifelemente bildenden Gliedern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Glied (20—27) ein Hydraulikzylinder (30) zugeordnet ist, der sich (aij einem benachbarten Glied (20—27) abstützt und dessen Kolbenstange (31) seitlich der Längsachse (32) des zugeordneten Gliedes (20—27) angreift und zwischen ihren Endlagen arretierbar ist

3. Greifvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (50) von je einem Hebel (51) gebildet sind und ,die Greifelemente aus quer im Hebel (51) verschiebbar angeordneten Stiften (52) bestehen, deren der Greiffläche (64) abgekehrte Stirnfläche (63) mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist und deren axiale Lage arretierbar ist

4. Greifvorrichtung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stift (52) in einer axial verschiebbaren, mit einem Konus und einem ringförmigen Ansatz (58) versehenen Spannhülse (57) aufgenommen ist, daß die einander gegenüberliegenden Stirnflächen (59) des Ansatzes (58) wahlweise einzeln mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind und daß jedem Stift (52) eine Rückholfeder (66) zugeordnet ist. ίο

5. Greifvorrichtung nach Anspruch I und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Finger (70) eim Vielzahl dicht neben- und übereinander angeordneter Stifte (77) aufweist die mit ihrer der Greiffläche (78) abgekehrten Stirnfläche (Bund 79) in eine « gemeinsame Druckkammer (81) ragen.

6. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet daß die Stifte (77) in zwei einen gegenseitigen Abstand aufweisenden, mit Führungsbohrungen (76) versehenen Lagerplatten (73, 75) aufgenommen sind, von denen die eine gegenüber der anderen verdrehbar ist.

7. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (90) von je einem Hebel (91) gebildet sind und die Greifelemente aus quer im Hebel (91) verschiebbar angeordneten, mittels je einer Feder (108) in eine Greifstellung bewegbaren Stiften (92) bestehen, die in je einer axial verschiebbaren, mit einem Konus und einem ringförmigen Ansatz (98) versehenen Spannhülse (97) aufgenommen sind, daß die eine Stirnfläche (99) des Ansatzes (98) mit einer in Schließrichtung der Spannhülse (97) wirkenden Feder (101) beaufschlagt ist und daß der anderen Stirnfläche (100) des Ansatzes (98) mit einem Druckmittel beaufschlagba- f> > re Stiftkolben (102) zugeordnet sind.

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches I,

Die bei Industrierobotern häufig verwendeten Greifvorrichtungen mit zwei oder mehr schwenkbar angeordneten starren Fingern, die eine im wesentlichen ebene Greiffläche aufweisen, sind für das Erfassen unregelmäßig geformter Werkstücke ungeeignet da wegen der hierbei im allgemeinen voneinander abweichenden Form der Oberfläche des Werkstückes und der Greiffläche der Finger nur eine punktförmige Berührung zwischen den Fingern und dem Werkstück auftritt Wird ein Werkstück nur an wenigen Punkten gehalten, so ergibt sich eine hohe Flächenpressung und dadurch die Gefahr einer Beschädigung des Werkstückes. Hinzu kommt, daß ein an nur wenigen Punkten gehaltenes Werkstück innerhalb der Greifvorrichtung verrutschen oder kippen kann.

Durch die Zeitschrift »fördern und heben« 1376, Nr. 13, Fachteil mht, ist eine Greifvorrichtung bekannt die weitestgehend an die Form unregelmäßig gestalteter Werkslücke angepaßte, auswechselbare Abformbakken aufweist Da starre, an eine Werkstückform angepaßte Backen bzw. Finger nur für stets gleichgeformte Werkstücke verwendbar sind, erfordern schon geringe Formabweichungen der Werkstücke eigens hierfür angepaßte neue Backen bzw. Finger. Bei einer großen Variationsbreite der Werkstückformen ergibt sich eine entsprechend große Anzahl eigens anzufertigender Backen bzw. Finger. Bei nur geringen Fonnunterschieden der Werkstücke besteht die Gefahr, daß die dadurch bedingten einander ähnlich aussehenden Backen bzw. Finger miteinander verwechselt werden. Da außerdem die durch einen Werkstückwechsel bedingte Umrüstzeit der Greifvorrichtung meist langer als die übrige Umrüstzeit des Industrieroboters ist, sind Greifvorrichtungen mit starren Backen bzw. Fingern nur für große Werkstückserien geeignet

Durch die Zeitschrift »fördern und heben«, 1978, Nr. 1, Seite 41, ist eine Greifvorricfctung bekannt, die zwei Finger aufweist, welche aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Gliedern bestehen. Die Finger lassen sich durcli Drähte, die über an den Gelenkstellen der Glieder angeordnete Rollen geführt sind, in eine Schließ- und eine Öffnungsstellung bewegen. In der geöffneten Stellung der Finger sind die Glieder nach außen aufgerollt Beim Schließen der Finger legen sich die als Greifelemente wirkenden Glieder nacheinander an die Oberfläche dts Werkstükkes an, wobei eine weitgehende Anpassung der Finger an die Form des Werkstücke.' und damit ein sicheres Greifen erreicht wird. Da die Glieder der Finger bei jedem Schließ- bzw. Greifvorgang aus der stets gleichen Öffnungssteflung in die von der Werkstückform abhängige Schließ- bzw. Greifstellung eingeschwenkt werden, können beliebig geformte Werkstücke mit voneinander abweichender Oberflächengestalt ohne Umrüsten erfaßt werden. Da die Glieder beim Schließen und Öffnen der Finger nacheinander verschwenkt werden, dauert bei dieser Greifvorrichtung der Schließ- und Öffnungsvorgang vergleichsweise langer als bei Greifvorrichtungen mit in sich starren Backen, die nur um eine einzige Achse geschwenkt werden. Dieser Nachteil macht sich bei einzelnen, unterschiedlich geformten Werkstücken nicht bemerkbar, da das an sich langsame Schließen und Öffnen der Finger immer noch sehr viel kurzer ist als das Umrüsten einer Greifvorrichtung. Bei kleineren und erst recht bei größeren Serien gleicher Werkstücke ergeben jedoch die langsamen