DE69205781T2

DE69205781T2 - Parallelgreifereinrichtung.

Info

Publication number: DE69205781T2
Application number: DE69205781T
Authority: DE
Inventors: Nicky Borcea; Alexandru D Ionescu
Original assignee: Individual
Current assignee: Robohand Inc
Priority date: 1991-08-22
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2012-08-08
Also published as: US5163729A; EP0532174A1; DE69205781D1; EP0532174B1

Description

Die Erfindung betrifft Parallelgreifervorrichtungen und insbesondere eine Parallelgreifervorrichtung mit synchronisierter Bewegung mit unabhängigen Kraft- und Haltemitteln.
Es sind bisher verschiedene Typen van Parallelgreifern bekannt, beispielsweise solche, wie sie in der den nächstkommenden Stand der Technik bildenden GB-A-2 119 894 und den früheren US-Patenten 4,593,948 und 4,509,783 offenbart sind, die gemeinhin bei roboterartigen Geräten eingesetzt werden. Es sind auch andere Arten von Parallelgreifern bekannt, wie sie in den US-Patenten 1,736,363, 2,595,131, 2,668,465, 2,732,083, 3,188,077, 3,603,579, 3,670,912, 3,905,632, 4,529,183 und 4,707,013 offenbart sind. Im allgemeinen werden die beweglichen Backen einer Greifervorrichtung mittels einer Kolben-Zylinder-Vorrichtung betätigt, bei der die Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Vorrichtung sowohl als Mittel zum verschiebbaren Halten der beweglichen Backe als auch als Antriebskraft für die Backe wirkt. Es wurde festgestellt, daß bei einer solchen Anordnung der Kolben ein mangelhaftes Mittel zum verschiebbaren Halten der Backe bildet und die Kraft oder den Druck reduziert, die ein solcher Kolben ansonsten auf die beweglichen Backen ausüben kann. Die Wirkungsweise der Parallelgreifer mit Kolben-Zylinder-Antrieb kann in hohem Maße verbessert werden, indem unabhängige Mittel vorgesehen werden, um die Haltefunktion und die Antriebsfunktion der Backen zu bewirken.
Die EP-A-0 344 954 offenbart ein weiteres bekanntes Beispiel einer Parallelgreifervorrichtung, bei der Greiferbacken an Platten zur Verlagerung zwischen eingefahrenen und ausgefahrenen Positionen getragen sind. Der Antrieb zum Bewirken der Verlagerung der Platten umfaßt ein Paar von Kolben-Zylinder- Vorrichtungen, von denen jede durch eine Kolbenstange betriebsmäßig mit ihrer entsprechenden Platte verbunden ist. Jede Platte ist integral mit einem Schieber ausgebildet; der Schieber ist aber nur auf einer Seite der jeweiligen Kolbenstange vorgesehen. Der Platte ist daher keine seitliche Stabilität gegeben.
Ein Ziel der Erfindung ist, eine verbesserte Parallelgreifervorrichtung bereit zustellen, bei der die Halterung für die beweglichen Backen unabhängig von den Antriebsmitteln ist.
Ein weiteres Ziel ist, eine Parallelgreifervorrichtung bereitzustellen, welche ein hohes Verhältnis von Greifkraft zu Gewicht und Größe besitzt.
Ein weiteres Ziel ist, eine Parallelgreifervorrichtung bereitzustellen, welche in beliebiger Orientierung ohne Minimierung der Greifkraft eingesetzt werden kann.
Ein weiteres Ziel ist, einen Parallelgreifer bereitzustellen, der robust und genau ist.
Ein weiteres Ziel ist, einen Parallelgreifer mit relativ langen unabhängigen Halterungen bereit zustellen, welche über ihren gesamten Hub hinweg ein minimales seitliches Spiel aufweisen.
Ein weiteres Ziel ist, eine Parallelgreifervorrichtung bereitzustellen, bei der die Greifkraft durch Veränderung des Drucks des Betätigungsfluids ohne weiteres eingestellt werden kann.
Erfindungsgemäß ist eine Parallelgreifervorrichtung vorgesehen, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
Die vorangehenden Ziele der Erfindung werden durch eine Parallelgreifervorrichtung erreicht, welche einen Hauptkörper oder ein Hauptgehäuse umfaßt, um daran ein Paar gegenüberliegender Anbaublöcke zu halten, die durch ein Paar relativ langer Führungs- oder Haltestäbe verschiebbar an diesem gehalten sind. Die Führungsstäbe der jeweiligen Anbaublöcke oder Bakken sind gegenüberliegend angeordnet. Im Inneren des Gehäuses ist ein Paar gegenüberliegender Zylinderkammern angeordnet, in denen ein Kolben hin- und herbewegbar angebracht ist. Die Kolbenstange des Kolbens erstreckt sich hiervon nach außen und stellt die Verbindung mit dessen jeweiligem Anbaublock oder dessen jeweiliger Backe her, wodurch die Bewegung der jeweiligen Anbaublöcke auf die Betätigung des zugehörigen Kolbens ansprechend gemacht ist. Um eine Synchronisierung der Bewegung der jeweiligen Anbaublöcke zu bewirken, ist wenigstens einer der jeweils mit den jeweiligen Anbaublöcken verbundenen Führungsstäbe mit einer Zahnstange versehen, welche in kämmender Beziehung zu einem frei drehbaren Zahnrad angeordnet ist. Die Anordnung ist solcher Art, daß bei einer Betätigung der jeweiligen Kolben-Zylinder, die auf ihre entsprechende Backe oder ihren entsprechenden Anbaublock wirken, die Verlagerung der Anbaublöcke in jeder Bewegungsrichtung synchronisiert ist.
Ein Merkmal der Erfindung liegt in der Vorkehrung, daß jede Backe oder jeder Anbaublock mittels einer zugehörigen Kolben- Zylinder-Vorrichtung betätigt wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Vorkehrung, daß die Anbaublöcke oder Backen jeweils mittels eines Paars relativ langer Führungsstäbe an dem die Kolben-Zylinder- Vorrichtung aufnehmenden Gehäuse verschiebbar gehalten sind.
Ein weiteres Merkmal liegt in der Vorkehrung, die Anbaublöcke mit Durchgangsbohrungen zu versehen, um die ausgestreckten Enden der Führungsstäbe des anderen Anbaublocks in dessen eingefahrener Position aufzunehmen.
Ein weiteres Merkmal liegt darin, gegenüberliegende Führungsstäbe, die jeweils mit den beweglichen Backen oder Anbaublöcken verbunden sind, mit einem Verzahnungsabschnitt oder -segment zu versehen, das in kämmender Beziehung zu einem frei drehenden Zahnrad angeordnet ist, um die Bewegung der jeweiligen Anbaublöcke bei deren Betätigung zu synchronisieren.
Ein weiteres Merkmal liegt in der Vorsehung einer parallelgreifervorrichtung, die eine lange Halterung für die Backen aufweist und robust und genau ist.
Ein weiteres Merkmal liegt in der Vorsehung einer Parallelgreifervorrichtung, die in Linie liegende Kolben aufweist, um die Betätigung der beweglichen Backen oder Anbaublöcke zu bewirken.
Ein weiteres Merkmal liegt in einer Parallelgreifervorrichtung, bei der die beweglichen Backen ein minimales seitliches Spiel aufweisen.
Weitere Merkmale und Vorteile werden bei einer Betrachtung mit Blick auf die Zeichnungen und deren detaillierte Beschreibung leichter ersichtlich werden, in welchen:
Figur 1 eine perspektivische Seitenansicht einer die Erfindung verkörpernden, ohne die Greiffinger gezeigten Parallelgreifervorrichtung ist;
Figur 2 eine Bodenansicht der Greifervorrichtung der Figur 1 ist;
Figur 3 eine längs der Linie 3-3 in Figur 2 genommene Endansicht ist;
Figur 4 eine längs der Linie 4-4 in Figur 1 genommene Seitenschnittansicht ist, wobei die Anbaublöcke in einer ausgefahrenen oder ausgestreckten Position dargestellt sind;
Figur 5 eine längs der Linie 5-5 in Figur 4 genommene Schnittansicht ist;
Figur 6 eine Schnittansicht ähnlich Figur 4 ist, die jedoch die Teile in der eingefahrenen Position mit angebrachten Greiffingern darstellt; und
Figur 7 eine längs der Linie 7-7 in Figur 6 genommene Schnittansicht ist.
Mit Bezug auf die Zeichnungen ist dort eine die vorliegende Erfindung verkörpernde Parallelgreifervorrichtung 10 gezeigt. Die Greifervorrichtung 10 umfaßt, wie gezeigt, einen Hauptkörper oder ein Hauptgehäuse 11 zum Halten der beweglichen Backen oder Anbaublöcke 12 und 13. Jeder der jeweiligen Anbaublöcke 12 und 13 ist mittels eines Paars relativ langer Halte- oder Führungsstäbe in dem Hauptkörper oder -gehäuse verschiebbar gehalten. Beispielsweise halten Führungsstäbe 12A und 12B den Anbaublock 12 verschiebbar an dem Gehäuse 11; ähnliche Halte- oder Führungsstäbe 13A und 13B halten den gegenüberliegenden Anbaublock 13. Es ist zu beachten, daß die Führungsstäbe 12A und 12B bezüglich der Führungsstäbe 13A bzw. 13B gegenüberliegend angeordnet sind. Bei der beschriebenen Anordnung sind die jeweiligen Führungsstäbe relativ lang und verlaufen durch geeignete Bohrungen 14-14 und 15-15, die in dem Gehäuse 11 gebildet sind. Wie gezeigt, sind die jeweiligen Führungsstäbe 12A und 12B an ihrem entsprechenden Anbaublock 12 mittels einer Schraube oder eines Bolzens 16 befestigt, welcher in ein Gewindeloch 17 eingeschraubt ist, das am Ende der Führungsstäbe 12A und 12B ausgebildet ist. Die Führungsstäbe 13A und 13B sind in ähnlicher Weise durch eine Schraube oder einen Bolzen 18 mit ihrem jeweiligen Anbaublock oder ihrer jeweiligen Backe 13 verbunden. Die jeweiligen Paare von Führungsstäben 12A, 12B und 13A, 13B halten auf diese Weise ihre jeweiligen Anbaublöcke 12 und 13 verschiebbar mit einem Minimum an seitlichem Spiel über deren gesamten Hub hinweg.
Mit Bezug auf die Figuren 4 und 6 ist der Hauptkörper oder das Hauptgehäuse 11 mit einem Paar gegenüberliegender Zylinderkammern 19 und 20 ausgebildet, welche in axialer Ausrichtung angeordnet sind und in Verbindung mit einem Fluidkanal 21 stehen, um einen Fluiddruck auf eine Seite eines Kolbens 22 und 23 einzuleiten und abzulassen, welche in ihren jeweiligen Kammern 19 und 20 hin- und herbewegbar angeordnet sind. Eine Endwandung oder ein Verschluß 19A und 20A dichtet das andere Ende der Kammern 19 und 20 ab. Mit jedem Kolben 22, 23 ist eine Kolbenstange 22A bzw. 23A verbunden. Die freien Enden der jeweiligen Kolbenstangen 22A und 23A sind durch einen Bolzen oder eine Schraube 25 mit ihrem entsprechenden Anbaublock 12 und 13 verbunden. Fluiddurchgänge 26 mit Zweigen 26A und 26B sind vorgesehen, um einen Fluiddruck auf die andere Seite der Kolben 22 und 23 einzuleiten und abzulassen. Es ist zu verstehen, daß geeignete Steuerorgane, z.B. Solenoidventile, eingesetzt werden können, um das Strömen des Fluiddrucks in und aus die bzw. den jeweiligen Kammern zur Betätigung der Kolben 22 und 23 und der zugehörigen Anbaublöcke zu steuern. Es ist zu verstehen, daß zur Vervollständigung der beweglichen Backen Greiferfinger 28 mit jedem der Anbaublöcke verbunden sind, um ein Werkstück W aufzunehmen.
Zur Synchronisierung der Betätigung oder Bewegung der jeweiligen Anbaublöcke zwischen einer ausgefahrenen Position, wie sie in Figur 4 gezeigt ist, und einer eingefahrenen Position, wie sie in Figur 6 gezeigt ist, sind die gegenüberliegenden Führungsstäbe 12B und 13B jeweils mit einem Verzahnungsabschnitt oder -segment 30 bzw. 31 versehen. In kämmender Beziehung zu den Zahnstangensegmenten 30 und 31 ist ein Zahnrad 32 angeordnet, welches in einer Radkammer 33 frei drehbar ist, welche in dem Gehäuse 11 gebildet ist. Eine Abdeckplatte 34 dichtet das Zahnrad 32 in seiner Kammer 33 ab. Da die jeweiligen Führungsstäbe 12A, 12B und 13A, 13B eine Länge haben, die größer als die Länge des Körpers 11 ist, sind die Anbaublöcke 12, 13 jeweils mit einem Paar von Durchgangsbohrungen 12C bzw. 13C versehen, um die freien Enden der an dem anderen Anbaublock befestigten Führungsstäbe in deren eingefahrener Position aufzunehmen, wie am besten in den Figuren 6 und 7 zu sehen ist. Folglich sind die Öffnungen 12C bzw. 13C in den Blöcken 12 und 13 im Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser der Führungstäbe 12A, 12B bzw. 13A, 13B. Es ist zu beachten, daß die Anordnung für einen relativ großen Bewegungsbereich zwischen der minimalen und der maximalen Öffnung der Backen oder Anbaublöcke 12 und 13 sorgt.
Wenn im Betrieb Fluid in die jeweiligen Kammern 19 und 20 durch den Kanal 21 eingeleitet wird, drängt der auf die Köpfe der Kolben 22 und 23 wirkende Fluiddruck die Kolben in entgegengesetzte Richtungen, um die Verlagerung der Anbaublöcke 12 und 13 in Richtung auf deren ausgedehnte Position zu bewirken. Das Fluid oder die Luft auf den entgegensetzten Seiten der jeweiligen Kolben 22, 23 wird über Kanäle 26A, 26B und 26 abgelassen. Um das Einfahren bzw. die Zurückbewegung der beweglichen Blöcke 12 und 13 und deren zugehöriger Finger 28, 28 auf ein Werkstück zu bewirken, wird der Strom des Fluids, beispielsweise Luft, umgekehrt. Das heißt, das Betätigungsfluid wird in die Zylinder 19 und 20 über die Kanäle 26A und 26B eingeleitet, um die Kolben in Richtung aufeinanderzu zu treiben, was die Blöcke 12 und 13 sich schließen oder einfahren läßt. Das Fluid auf der entgegengesetzten Seite der Kolben 22, 23 wird über den Kanal 21 abgelassen. Es ist zu beachten, daß die ausgestreckten oder freien Enden der jeweiligen Führungs- oder Haltestäbe in der eingefahrenen Position in den entsprechenden Durchgangsbohrungen 12C bzw. 13C der Anbaublöcke aufgenommen sind.
Mit der beschriebenen Konstruktion sind die den Antrieb der Anbaublöcke bewirkenden Mittel, d.h. die Kolbenstangen, getrennt und unabhängig von den für die Halterung der Anbaublöcke sorgenden Mitteln.

Claims

1. Parallelgreifervorrichtung, umfassend ein Hauptgehäuse (11) mit gegenüberliegenden Anbaublöcken (12, 13) zur parallelen Verlagerung relativ zueinander zwischen eingefahrenen und ausgefahrenen Positionen, eine Antriebseinrichtung zum Bewirken der Verlagerung der Anbaublöcke und eine Einrichtung (30, 31, 32) zum Synchronisieren der Bewegung der Anbaublöcke (12, 13) dadurch gekennzeichnet, daß gesondert von der Antriebseinrichtung ein Paar von Führungsstäben (12A, 12B) (13A, 13B) mit jedem der Anbaublöcke (12, 13) verbunden ist, wobei die Führungsstäbe (12A, 12B) (13A, 13B) der jeweiligen Anbaublöcke (12, 13) gegenüberliegend angeordnet und verschiebbar in dem Hauptgehäuse (11) relativ zu diesem beweglich gelagert sind, um die jeweiligen Anbaublöcke (12, 13) verschiebbar an dem Gehäuse (11) zu halten, und daß ein Paar von Kolben-Zylinder-Antriebseinrichtungen (22, 23; 19, 20) vorgesehen ist, um die Verlagerung der Anbaublöcke (12, 13) zu bewirken, wobei jede Kolben-Zylinder- Antriebseinrichtung in Richtung der Verlagerung des jeweiligen Anbaublocks wirkt und zwischen den gegenüberliegenden Paaren von Führungsstützstäben angeordnet ist.

2. Parallelgreifervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Synchronisieren der Bewegung der Anbaublöcke (12, 13) unabhängig von den Kolben-Zylinder-Antriebseinrichtungen (22, 23; 19, 20) ist, wenn die Antriebseinrichtung betätigt wird.

3. Parallelgreifervorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Antriebseinrichtungen einen Zylinder (19, 20) mit einem Paar in diesem hin- und herbewegbar angeordneter Kolben (22, 23) umfassen, wobei der Zylinder in Verbindung mit einem Fluidkanal (21) steht, um einen Fluiddruck auf eine Seite jedes der Kolben zu richten, und wobei eine Kolbenstange (22A, 23A) jeden der Kolben (22, 23) mit einem entsprechenden der Anbaublöcke (12, 13) verbindet.

4. Parallelgreifervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstäbe (12A, 12B) (13A, 13B) eine Länge haben, die größer als die Länge des Gehäuses (11) ist, und jeder der Anbaublöcke (12, 13) mit Durchgangsbohrungen (12C, 13C) versehen ist, welche so angeordnet sind, daß sie zu den mit dem anderen Anbaublock verbundenen Führungsstäben (12A, 12B) (13A, 13B) ausgerichtet sind, wobei die Durchgangsbohrungen (12C, 13C) die Enden der mit dem anderen Anbaublock verbundenen Führungsstäbe in der eingefahrenen Position des Anbaublocks aufnehmen.

5. Parallelgreifervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadürch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungseinrichtung umfaßt: eine Zahnstange (30) (31), die längs der Länge eines Führungsstabs (12B, 13B) jedes Paars von entsprechenden Führungsstäben (12B, 13B) gebildet ist, welche mit jedem der Anbaublöcke verbunden sind, wobei die Zahnstangen dieser Führungsstäbe gegenüberliegend angeordnet sind, und ein zwischen den Zahnstangen angeordnetes und mit diesen kämmendes Zahnrad (32).

6. Parallelgreifervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstäbe (12A, 12B) (13A, 13B) einen runden Querschnitt besitzen.

7. Parallelgreifervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar entsprechender Führungsstäbe (12A, 12B) (13A, 13B) direkt mit seinem jeweiligen Anbaublock (12, 13) verbunden ist.