CH632442A5

CH632442A5 - Manipulator

Info

Publication number: CH632442A5
Application number: CH960178A
Authority: CH
Inventors: Guenter Blaurock; German Duetsch; Rudolf Schlereth
Original assignee: Star Kugelhalter Gmbh Dt
Priority date: 1977-09-22
Filing date: 1978-09-14
Publication date: 1982-10-15
Also published as: DE2742744C3; NL185334C; FR2403873A1; SE434234B; DE2742744A1; SE7809636L; NL7809372A; DE2742744B2; FR2403873B1; NL185334B

Description

Die Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät mit einem Tisch, zwei im Abstand voneinander an dem Tisch gehaltenen Führungen, einem drehfest längs der Führungen verschieb-io baren Schlitten, an dem eine Halteeinrichtung mit Abstand vom Schlitten freitragend gehalten ist und einem zwischen Tisch und Schlitten angreifenden, aus einem Kolben und einem in Verschieberichtung des Schlittens sich erstreckenden Zylinder bestehenden, hydraulischen oder pneumatischen 15 Kolben-Zylinder-Aggregat.

Mit Hilfe eines solchen Handhabungsgeräts können beispielsweise automatischen Bearbeitungsmaschinen Werkstücke, Werkzeuge oder dgl. zugeführt werden, oder aber es können Arbeitsvorgänge auch unter solchen Umweltbedin-20 gungen durchgeführt werden, die manuelles Arbeiten aus-schliessen würden.

Bei bekannten Handhabungsgeräten besteht der Tragarm aus einer oder zwei Wellen, die in je einem Gleitlager eines Befestigungstischs geführt sind. An dem Tisch ist ferner ein 25 Zylinder eines Kolben-Zylinder-Aggregats befestigt, dessen Kolbenstange an einem Flansch bzw. Joch der endseitig mit einem Greifer versehenen Welle bzw. Wellen angreift. Je nach dem Abstand des Greifers vom Tisch ändert sich aber die Steifheit des Tragarms, was sich nachteilig auf die Posi-30 tioniergenauigkeit auswirkt. Um ausreichende Verwindungs-steifigkeit des ausgefahrenen Tragarms zu erreichen, könnten die Wellen des Tragarms stärker dimensioniert werden. Zugleich würde aber auch der konstruktive Aufwand für die zur Führung der Wellen erforderlichen Lager steigen (deutsche 35 Offenlegungsschriften 21 08 564, 23 01 423, 23 55 971,

GB-PS 1 379 399, US-PS 4 034 867).

Aus der US-PS 4 005 782 ist ein weiteres Handhabungsgerät bekannt, bei welchem an einem Tisch zwei zueinander parallele Führungen für einen Schlitten angebracht sind. Der 40 Schlitten trägt einen quer zur Verschieberichtung der Führungen abstehenden Tragarm. Am Tisch ist ein Zylinder eines Kolben-Zylinder-Aggregats befestigt, dessen Kolbenstange mit dem Schlitten verbunden ist. Bei diesem Kraftgerät ist die Verwindungssteifigkeit des Tragarms in jeder Stellung des 45 Schlittens konstant. Insgesamt gesehen ist die Konstruktion des bekannten Handhabungsgeräts, insbesondere was den Tragarm betrifft, relativ aufwendig.

Ein weiteres Handhabungsgerät ist aus der DE-OS 23 41 133 bekannt. Ähnlich den bereits vorstehend erläuter-50 ten Handhabungsgeräten besteht auch hier der Tragarm aus zwei Führungsstangen, die in je einem Gleitlager eines Befestigungstisches verschiebbar geführt sind und an einem Ende gemeinsam einen Greifer tragen. Zum Verschieben des durch die Führungsstangen gebildeten Tragarms ist ein Spin-55 deltrieb vorgesehen, dessen Gewindespindel parallel zu den Führungsstangen angeordnet ist. Ein an dem Befestigungstisch gehaltener Elektromotor treibt die Spindelmutter des Spindeltriebs an. Auch bei diesem Handhabungsgerät ändert sich die Steifheit des Tragarms abhängig von dem Abstand 60 zwischen dem Greifer und dem Befestigungstisch.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein konstruktiv einfaches Handhabungsgerät anzugeben, welches einen freitragenden, in seiner Längsrichtung ausfahrbaren, verwindungssteifen Tragarm aufweist, der über den gesamten Ausfahrbereich 65 gleichbleibende Durchbiegungs- und Schwingungseigenschaf-ten hat.

Ausgehend von dem eingangs näher erläuterten Handhabungsgerät wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch ge

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löst, dass der Zylinder mit seinem kolbenstangenseitigen Ende am Schlitten befestigt ist und an seinem anderen, freien Ende die Halteeinrichtung trägt, während die Kolbenstange am Tisch befestigt ist.

Der Zylinder des Druckzylinder-Kraftgeräts bildet hierbei den Tragarm, ohne dass zusätzliche Wellen oder Aussteifungen erforderlich sind. Der Tisch und die Führungen bilden eine Einheit, die den Tragarm über den gesamten Verschiebebereich mit im wesentlichen gleichbleibenden Durchbiegungsund Schwingungseigenschaften führt.

Die Steifheit des Tisches erlaubt es, wie in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, dass er seinerseits in Verschieberichtung des Tragarms drehfest an einem Support verschiebbar geführt ist. Auf diese Weise kann der Verstellweg bei praktisch gleichen Biege- und Federeigenschaften verdoppelt werden. Zum Verstellen des Tisches relativ zum Support ist ein weiterer Antrieb, vorzugsweise ein zweites hydraulisches oder pneumatisches Druckzylinder-Kraftgerät vorgesehen, welches zwischen Tisch und Support angreift. Trotz Verdoppelung des Verstellwegs kann der Tragarm aufgrund der teleskopartigen Bewegungsüberlagerung in gleicher Taktzeit ausgefahren werden. Bei gleichem Verstellweg kann somit die Taktzahl, verglichen mit bekannten Geräteträgern, verdoppelt werden. Der Support ist bevorzugt quer zur Verschieberichtung des Tragarms drehfest an einem Quertisch verschiebbar geführt, so dass zweidimensionale Führungsbewegungen ausgeführt werden können. Sofern der Quertisch drehbar gelagert ist, lassen sich auch dreidimensionale Führungsbewegungen erzielen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Support mittels eines Spindeltriebs längs des Tisches und/oder des Quertisches verstellbar. Diese Ausführungsform hat den wesentlichen Vorteil, dass die Grundeinstellung genau justiert werden kann, ohne dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Tisch und dem Support bzw. dem Support und dem Quertisch gelöst werden muss. Die Spindeltriebe erlauben die Justierung über den gesamten Einstellbereich, so dass sich der Geräteträger auch bei vertikaler Verstellrichtung nicht demontieren kann.

Vorzugsweise ist nicht nur der Schlitten an zwei im Abstand voneinander angeordneten Führungen geführt, sondern auch der Tisch am Support und dieser am Quertisch. Zur Führung des Tisches am Support sowie des Stellschlittens am Quertisch haben sich für die Justierung der Grundeinstellung Schwalbenschwanzführungen als ausreichend erwiesen. Die zur Ausübung des Arbeitshubes erforderlichen Führungen sind als zylindrische Wellen ausgebildet, die am Schlitten bzw. Support gehaltene Kugelbüchsen führen. Derartige Kugelbüchsen gewährleisten eine spieleinstellbare, leichtgängige Längsführung, die höhere Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglicht. Sogenannte «Stick-Slip-Erscheinungen» sind bei derartigen Lagern ausgeschaltet, so dass ein Höchstmass an Positioniergenauigkeit erreicht wird. Ferner hat diese Art der Lagerung den Vorteil, dass sie verschleiss- und wartungsfrei ist.

Die Zylinderachsen der Druckzylinder-Kraftgeräte verlaufen bevorzugt in der Mittelebene zwischen paarweise am Tisch gehaltenen Führungen. Sofern der Support ebenfalls mit Hilfe eines Druckzylinder-Kraftgeräts längs des Quertisches bewegt wird, ist die Zylinderachse dieses Kraftgeräts bevorzugt ebenfalls in dieser Weise angeordnet, da sich hierdurch Querverwindungen der Tische weitgehend vermeiden lassen.

Der Zylinder des dritten, den Support längs des Quertisches verstellenden Druckzylinder-Kraftgeräts ist zweckmässigerweise an einem längs der Führungen des Quertisches mittels eines Spindeltriebs verstellbaren Stellschlittens gehalten. In dieser Ausführungsform lässt sich nicht nur die Grundstellung des Supports über den gesamten Verstellbereich auf einfache Weise stufenlos einstellen, sondern es wird darüber hinaus auch eine Unfallgefahr durch unkontrollierte Abwärtsbewegung des Supports beim Justieren der Grundeinstellung vermieden. In ähnlicher Weise können an den Führungen des Tisches quer zu den Führungen verlaufende Joche angebracht sein, an welchen die Kolbenstangen des ersten bzw. zweiten Druckzylinder-Kraftgeräts angreifen. Auch lässt sich statt dieser Joche wiederum ein mittels eines Spin-deltriebs verstellbarer Stellschlitten verwenden.

Tisch, Support und Quertisch können im Baukastensystem kombiniert werden. Es lassen sich räumliche Bewegungsabläufe wie Heben, Ausfahren und Schwenken sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung ausführen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigt:

Fig. 1 ein linear verstellbares Handhabungsgerät;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen verstellbaren Handhabungsgeräts und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen verstellbaren Handhabungsgeräts.

Auf einem vorzugsweise aus Leichtmetall bestehenden Tisch 1 des Handhabungsgeräts nach Fig. 1 sind im Abstand voneinander zwei zylindrische Führungswellen 3, 5 gehalten, die mit dem Tisch 1 eine Einheit bilden. Längs der Führungswellen 3, 5 ist ein Schlitten 7 mit Hilfe von Kugelbüchsen 9 verschiebbar geführt. Der Schlitten 7 wird durch die beiden Führungswellen 3, 5 verdrehungssicher gehalten. An dem Schlitten 7 ist ein Zylinder 11 eines pneumatischen oder hydraulischen Druckzylinder-Kraftgerätes 13 befestigt, dessen Kolbenstange 15 an einem quer über beide Führungswellen 3, 5 sich erstreckenden und den Tisch 1 auf diese Weise aussteifenden Joch 17 befestigt ist. Die Achse des Zylinders 11 verläuft, um Verwindungen des Tisches aufgrund des Kraftangriffs weitgehend zu vermeiden, in der Mittelebene zwischen den beiden Führungswellen 3, 5. An dem vom Schlitten 7 abgekehrten freien Ende 19 des Zylinders 11 ist eine hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Spanneinheit 21 gehalten, deren Spannzange 23 das zu bewegende Werkstück bzw. Werkzeug erfassen kann. Vorteil des Handhabungsgeräts nach Fig. 1 sind seine über den gesamten Verstellweg gleichbleibenden Verwindungs- und Biegeeigenschaften.

Fig. 2 zeigt die baukastenartige Kombination des linear verstellbaren Handhabungsgeräts nach Fig. 1 mit einer Quersupporteinheit, die zusätzlich zur Verstellbewegung der Lineareinheit nach Fig. 1 auch eine Verstellung in horizontaler und eine Verstellung in vertikaler Richtung erlaubt. Der dem Tisch 1 entsprechende Tisch 101 der ansonsten mit der Ausführungsform nach Fig. 1 funktionsgleichen Lineareinheit ist in einer Schwalbenschwanzführung 103 mit zwei im Abstand voneinander angeordneten, geneigten Führungsflächen eines Supports 105 in Verstellrichtung der Lineareinheit verschiebbar gelagert. Die Stellung des Tisches 101 relativ zum Support 105 wird durch einen Spindeltrieb 107 bestimmt, dessen Gewindespindel 109 an einem Ende in einem Axialager 111 drehbar gelagert ist und an ihrem anderen Ende ein Handrad 113 trägt. Durch Drehen des Handrads 113 kann eine am Tisch 101 gehaltene Mutter 115 und damit der Tisch 101 verstellt werden.

Der Support 105 ist seinerseits mittels Kugelbüchsen 117 an zwei im Abstand voneinander angeordneten, gemeinsam an einem Quertisch 119 gehaltenen, zylindrischen Führungswellen verschiebbar gelagert. Die Führungswellen 121, von denen in Fig. 2 lediglich eine sichtbar ist, erstrecken sich senkrecht zur Verschieberichtung des Tisches 101. Der Quer5

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tisch 119 ist an seinem einen Ende durch eine der Befestigung dienende Basisplatte 123 und an seinem anderen Ende durch ein Joch 125 ausgesteift. Die Basisplatte 123 und das Joch 125 erstrecken sich hierbei quer über beide Führungswellen 121. Längs den Führungswellen 121 ist weiterhin ein Stellschlitten 127 verschiebbar geführt, dessen Stellung durch einen Spindeltrieb 129 veränderbar ist. Der Spindeltrieb 129 umfasst eine im Joch 125 drehbar, jedoch axial fest gelagerte Gewindespindel 131, die mittels eines Handrads 133 in ein Gewindeloch 135 des Stellschlittens 127 geschraubt werden kann. Der Stellschlitten 127 trägt darüber hinaus einen Zylinder 137 eines hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Druckzylinder-Kraftgeräts 139, dessen Kolbenstange 141 in der Mittel ebene zwischen den Führungswellen 121 am Support 105 angreift.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen verstellbaren Handhabungsgeräts. Das Gerät unterscheidet sich gegenüber Fig. 2 im wesentlichen durch eine zusätzliche Führung, die eine teleskopartige Bewegung des Geräts ermöglicht. Auf der dem Schlitten abgekehrten Seite des Tisches 201 der Lineareinheit sind im Abstand voneinander zwei zylindrische Führungswellen 203, 205 gehalten, die in Kugelbüchsen 207 eines Supports 209 in Verstellrichtung des Schlittens der Lineareinheit verschiebbar geführt sind. Der Support 209 entspricht dem Support 105 der Ausführungsform nach Fig. 2 und ist an einem Quertisch 211 ähnlich dem Quertisch 119 mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Druckzylinder-Kraftgeräts 213 verschiebbar geführt. Die Konstruktion des Quertisches 211 sowie die Befestigung des Druckzylinder-Kraftgeräts 213 kann derjenigen der Ausführungsform nach Fig. 2 entsprechen, so dass insoweit auf die Beschreibung dieser Ausführungsform Bezug genommen wird.

In der Mittelebene zwischen den beiden Führungswellen 5 203, 205 greift die in Fig. 3 nicht sichtbare Kolbenstange eines hydraulischen oder pneumatischen Druckzylinder-Kraftgeräts 215 an einem Joch 217 an, welches sich am Ende des Tisches 201 quer zu den Führungen 203, 205 erstreckt und den Tisch 201 aussteift. Der Zylinder 219 des Druckzylinder-lo Kraftgeräts 215 ist an der dem Druckzylinder-Kraftgerät der Lineareinheit abgekehrten Seite des Supports 209 befestigt. Durch gemeinsame Betätigung der Druckzylinder-Kraftgeräte der Lineareinheit und des Supports kann die der Spanneinheit 21 nach Fig. 1 entsprechende Spanneinheit 221 bei gleich-15 bleibender Verschiebezeit um den doppelten Verschiebeweg transportiert werden. Gegenüber herkömmlichen Handha-bungs- und Einlegegeräten kann duch die teleskopartige Be-wegungsüberlagerung die Transportgeschwindigkeit der Spanneinheit verdoppelt werden. Trotz Verdoppelung des 20 Arbeitsbereichs bleibt jedoch die Federung praktisch gleich.

Sämtliche Kugelbüchsen in den vorstehend erläuterten Ausführungsformen können mit Einstellelementen kombiniert sein, die eine Spieleinstellung der Kugelbüchsen ermöglichen. An den Tischen bzw. Quertischen können Anschläge zur 25 Hubbegrenzung innerhalb des Bewegungsbereichs der Druckzylinder-Kraftgeräte angebracht sein. Die Anschläge können zur Verhinderung von Schwingungen in den Endlagen mit Stossdämpfern ausgerüstet sein. Schliesslich können an den Tischen Befehlssignalgeber zur Steuerung der Druckzylinder-30 Kraftgeräte vorgesehen sein.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Handhabungsgerät mit einem Tisch (1), zwei im Abstand voneinander an dem Tisch gehaltenen Führungen (3), einem drehfest längs der Führungen verschiebbaren Schlitten (7), an dem eine Halteeinrichtung (23) mit Abstand vom Schlitten freitragend gehalten ist und einem zwischen Tisch und Schlitten angreifenden, aus einem Kolben und einem in Verschieberichtung des Schlittens sich erstreckenden Zylinder (11) bestehenden, hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregat, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (11) mit seinem kolbenstangenseitigen Ende am Schlitten (7) befestigt ist und an seinem anderen freien Ende die Halteeinrichtung (23) trägt, während die Kolbenstange (15) am Tisch (1) befestigt ist.

2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tisch (101; 201) seinerseits in Verschieberichtung des Tragarms drehfest an einem Support (105; 209) verschiebbar geführt ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Support (105; 209) insbesondere quer zur Verschieberichtung des Tragarms drehfest an einem Quertisch (119; 211) verschiebbar geführt ist.

4. Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tisch (101; 201) und/oder der Quertisch (119; 211) zur Führung zwei im Abstand voneinander angeordnete Führungen (103; 121; 203, 205) trägt.

5. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (3, 5; 121; 203; 205) zylindrisch ausgebildet sind und auf denen am Schlitten (7) und/oder Support (105; 209) angeordnete, insbesondere spieleinstellbare Kugelbüchsen (9; 117; 207) geführt sind.

6. Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tisch (101) in einer Schwalbenschwanzführung (103) des Supports (105) geführt ist.

7. Handhabungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (3, 5; 103; 203; 205) des Tisches (1; 101, 201) horizontal und die Führungen (121) des Quertisches (119; 211) vertikal verlaufen.

8. Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Support (209) und Tisch (201) ein zweiter Antrieb insbesondere ein zweites hydraulisches oder pneumatisches Kolben-Zylinder-Aggregat, angreift.

9. Handhabungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (219) des zweiten Aggregates (215) auf der dem Tragarm (221) abgekehrten Seite des Supports (209) am Support (209) gehalten ist.

10. Handhabungsgerät nach den Ansprüchen 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben des ersten und/oder zweiten Aggregates (13; 215) an einem quer zu den Führungen (3, 5; 203, 205) verlaufenden, am Tisch (1; 201) gehaltenen Joch (17; 217) angreift.

11. Handhabungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Quertisch (119; 211) und Support (105; 209) ein dritter Antrieb, insbesondere ein drittes hydraulisches oder pneumatisches Kolben-Zylinder-Aggregat (139; 213), angreift.

12. Handhabungsgerät nach den Ansprüchen 4 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (137) des dritten Aggregates (139) an einem längs der Führungen (121) des Quertisches (119) mittels eines Spindeltriebs (129) verstellbaren Stellschlitten (127) gehalten ist.

13. Handhabungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderachsen der Aggregate (13; 139; 213, 215) in der Mittelebene zwischen den zugeordneten, paarweise am Tisch (1; 101; 201) und/oder Quertisch (119; 211) gehaltenen Führungen (3, 5; 121; 203, 205) verlaufen.

14. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung als hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Spanneinheit (21; 221) ausgebildet ist.