Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufnehmen, Transportieren, Ablegen und/oder Positionieren von Werkstücken gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist grundsätzlich bereits aus der US-PS 3 242 782 bekannt, bei der ein längsverfahrbarer Arm mit Umlenkrollen an seinen beiden Enden vorhanden ist, wobei die Umlenkrollen über eine Kette oder über einen Zahnriemen mit einem Antriebsritzel verbunden sind und über Kette oder Zahnriemen durch bestimmte zusätzliche Massnahmen entweder eine Bewegung des längsverfahrbaren Arms oder eine Rotation eines weiteren Zahnrades veranlasst werden kann, das dann ein Gleitelement bewegt.
Aus der US-PS 2 781 136 ist eine ähnliche Vorrichtung zur Handhabung von Flachmaterial bekannt, bei der ein hydraulischer Zylinder in seinem Kopfbereich mit einem Zahnrad versehen ist, das mit den Zahnstangen eines feststehenden und eines beweglichen Teils kämmt. Beim Ausfahren des hydraulischen Zylinders stützt sich das in dessen Kopfbereich angeordnete Zahnrad am feststehenden Teil ab und bewegt gleichzeitig das bewegliche Teil.
Bei beiden vorerwähnten Vorrichtungen ist die insgesamt für den Ausfahrvorgang zur Verfügung stehende Länge nicht grösser als die Länge des beweglichen Teils.
Solchen und ähnlichen Vorrichtungen kommt in der modernen Fertigungstechnik eine ständig wachsende Bedeutung zu. Die bekannten Vorrichtungen sind nicht nur baulich ausserordentlich aufwendig, sondern sie beanspruchen auch einen sehr grossen Einbauraum, vor allem in vertikaler Richtung. Dieser Raum ist oberhalb der oft grossbauenden Spritzgiessmaschinen nur selten gegeben oder aber er wird für andere Installationen benötigt. Dazu kommt, dass infolge des grossen baulichen und konstruktiven Aufwands auch das Gesamtgewicht der Vorrichtung ausserordentlich gross ist. In grossen Hallen müssen die Krane genügend Bewegungsfreiheit haben. Sie werden aber durch solche hochbauenden Maschinen in ihrem Aktionsraum begrenzt.
Darüber hinaus sind die Taktzeiten für den Greifer zu lang; seine Arbeitsgeschwindigkeit ist zu gering. Die Steuerung der Greiferbewegung um die einzelnen Linearachsen sowie die Schwenkbewegung ist schwierig und erfordert eine sorgfältige Abstimmung. Neben diesen Nachteilen sind auch die hohen Anschaffungs- und Betriebskosten für eine solche Vorrichtung ein Nachteil, so dass sich derartige Vorrichtungen nur bei grossen und im Dauerbetrieb laufenden Herstellungsmaschinen und auch dann erst nach langen Einsatzzeiten amortisieren können.
Aber bei den bekannten Entnahmevorrichtungen ist das Ziel, möglichst raumsparend zu gestalten, nicht befriedigend gelöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, dass bei einem möglichst grossen maximalen Hub des Greifers eine relativ geringe Baugrösse erreichbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 3 bis 12.
Während im ausgefahrenen Zustand des Greifarms praktisch die Summe der Längen von Verstellarm und Greifarm zur Verfügung steht, reduziert sich deren Baulänge im eingefahrenen Zustand im wesentlichen auf die Länge des Verstellarms. Der notwendige Raumbedarf wird damit ganz erheblich verringert. Der Greifarm führt die doppelte Weglänge und - da er zeitgleich bewegt wird - auch die doppelte Geschwindigkeit des von einem Motor angetriebenen Verstellarms aus. Bei der Lösung gemäss Anspruch 2 kann das Bewegungsverhältnis zwischen Verstellarm und Greifarm durch entsprechende Wahl der durch die Zahnradpaarung bestimmten Übersetzungsverhältnisse beeinflusst werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, bei der Verstellarm und Greifarm über ein umlenkfähiges Element miteinander in Wirkverbindung stehen,
Fig. 1b eine Variante, bei der Verstellarm und Greifarm über Zahnstangen und Zahnräder miteinander in Wirkverbindung stehen und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Schnittes entlang der Linie II-II in Fig. 1a.
In Fig. 1a ist mit 10 eine ortsfeste Auflage bezeichnet, an der eine Halterung 11 mit einem Motor 12 und einem Getriebe 13 vorgesehen ist. Vom Getriebe 13 wird über eine Welle 14 ein Antriebszahnrad 15 in Drehung versetzt, das über eine Zahnstange 31 das Tragprofil 16 des Verstellarms 17 in dessen Längsrichtung bewegt. An den beiden Enden des Verstellarms 17 sind Umlenkrollen 18 und 19 angeordnet. Über diese Umlenkrollen 18 bzw. 19 wird ein umlenkfähiges Element 20, beispielsweise ein Seil, eine Kette, ein Riemen oder ein Zahnriemen, geführt. Das um die Umlenkrollen 18 bzw. 19 geführte umlenkfähige Element 20 ist einerseits mit der Halterung 11 und andererseits mit einem Support 21 verbunden, der auf Führungen 22 des Tragprofils 16 parallel zum Verstellarm 17 gleitend beweglich ist.
Weitere Führungen 23 des Tragprofils 16 dienen der Führung des Verstellarms 17 in der Halterung 11 bzw. in an der Halterung 11 angeordneten Haltearmen 24. Am Support 21 ist ein Greifarm 25 parallel zum Verstellarm 17 angeordnet. Der Greifarm 25 trägt an seinem Ende einen Greifer 26 bzw. 26 a, der - wie an sich bereits bekannt - durch ein Programm oder von Hand ferngesteuert werden kann.
Bei der Variante gemäss Fig. 1b trägt der Verstellarm neben der Zahnstange 31 zur Aufnahme der Motorbewegung auf seiner gegenüberliegenden Längsseite eine weitere Zahnstange 29, die über Zahnräder 27 und 28 mit einer entsprechenden Zahnstange 30 des Greifarms 25 in Wirkverbindung steht. Bei einer Abwärtsbewegung des Verstellarms 17 bewegen sich das erste Zahnrad 27 im Gegenuhrzeigersinn und das zweite Zahnrad 28 im Uhrzeigersinn. Der Greifarm 25 bewegt sich damit ebenfalls abwärts. Durch entsprechende Wahl der Übersetzung zwischen den Zahnrädern 27 und 28 können die Bewegungs- und Geschwindigkeitsverhältnisse zwischen Verstellarm 17 und Greifarm 25 festgelegt werden.
Die Funktion der oben geschilderten Vorrichtung gemäss Fig. 1a ist wie folgt:
Wird mit Hilfe des Motors 12 der Verstellarm 17 beispielsweise um die Weglänge W1 nach unten verstellt, so verschiebt sich zwangsläufig auch die Umlenkrolle 18 am oberen Endes des Verstellarms 17 um eine entsprechende Weglänge nach unten. Der Support 21 macht diese Bewegung mit und wird darüber hinaus durch die Verschiebebewegung des umlenkfähigen Elements 20 noch einmal um den gleichen Betrag nach unten bewegt, insgesamt also um die Weglänge W2, die dem Doppelten der Weglänge W1 entspricht. Zwangsläufig macht auch der Greifarm 25 die gleiche Bewegung wie der Support 21. Dies bedeutet, dass bei einer Verstellbewegung des Verstellarms 17 jeweils die doppelte Verstellbewegung des Greifarms 25 ausgeführt wird. Da die Verstellbewegungen von Verstellarm 17 und Greifarm 25 jeweils zeitgleich erfolgen, bewegt sich der Greifarm 25 mit doppelter Geschwindigkeit.
Bei der Ausführung gemäss Fig. 1b sind Verstellarm 17 und Greifarm 25 über die Zahnstangen 27 und 28 und die Zahnräder 27 und 28 miteinander verkoppelt. Im übrigen sind die Zusammenhänge gleich.
Insgesamt ergibt sich somit der erhebliche Vorteil einer Raumeinsparung im eingefahrenen Zustand bei schneller Bewegung und sicherer Positionierung des Greifers 26 bzw. 26a.
Das Tragprofil 16 des Verstellarms 17 wird vorzugsweise als rechteckiges oder quadratisches Hohlprofil gestaltet, an dessen Ecken Linear- oder Seitenführungen 22 bzw. 23 vorgesehen sind.
Die oben beschriebene Vorrichtung kann waagrecht, senkrecht oder querliegend angeordnet werden. Durch die besondere Aufteilung der Bewegung auf Verstellarm 17 und Greifarm 25 wird ein wesentlich geringerer Raumbedarf erforderlich. Die Synchronität der Bewegungen von Verstellarm 17 und Greifarm 25 bewirkt eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit des Greifarms 25.
Bei senkrechter Anordnung der Vorrichtung können geeignete Abfalllsicherungen vorgesehen werden, beispielsweise eine elektrisch gesteuerte Reibungsbremse oder ähnliches. Die elektrischen Steuersignale können durch verschiedene Zustände (Überschreiten einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit oder ähnliches) ausgelöst werden.
The invention relates to a device for picking up, transporting, depositing and / or positioning workpieces according to the preamble of claim 1.
Such a device is fundamentally already known from US Pat. No. 3,242,782, in which a longitudinally movable arm with deflection rollers is provided at both ends, the deflection rollers being connected to a drive pinion via a chain or via a toothed belt and via chain or toothed belt certain additional measures can be used to cause either a movement of the longitudinally movable arm or a rotation of a further gear wheel, which then moves a sliding element.
A similar device for handling flat material is known from US Pat. No. 2,781,136, in which a hydraulic cylinder is provided in its head region with a toothed wheel which meshes with the toothed racks of a fixed and a movable part. When the hydraulic cylinder is extended, the gearwheel arranged in its head area is supported on the fixed part and at the same time moves the movable part.
In both of the aforementioned devices, the total length available for the extension process is not greater than the length of the movable part.
Such and similar devices are becoming increasingly important in modern manufacturing technology. The known devices are not only structurally extremely complex, but they also take up a very large installation space, especially in the vertical direction. This space is rarely available above the often large-scale injection molding machines or it is needed for other installations. In addition, the overall weight of the device is extraordinarily large as a result of the large structural and structural outlay. The cranes must have sufficient freedom of movement in large halls. However, they are limited in their area of activity by such high-rise machines.
In addition, the cycle times are too long for the gripper; his working speed is too slow. Controlling the gripper movement around the individual linear axes and the swivel movement is difficult and requires careful coordination. In addition to these disadvantages, the high acquisition and operating costs for such a device are also a disadvantage, so that such devices can only be amortized in the case of large production machines which run continuously and then only after long periods of use.
But with the known removal devices, the goal of designing as space-saving as possible is not satisfactorily achieved.
The invention is based on the object of designing a device of the type mentioned at the outset in such a way that a relatively small structural size can be achieved with the largest possible maximum stroke of the gripper.
This object is achieved with the aid of the features of claim 1 and claim 2.
Advantageous further developments result from claims 3 to 12.
While practically the sum of the lengths of the adjustment arm and gripper arm is available when the gripper arm is extended, their overall length in the retracted state is essentially reduced to the length of the adjustment arm. The required space is reduced considerably. The gripper arm performs twice the path length and - since it is moved at the same time - also twice the speed of the adjustment arm driven by a motor. In the solution according to claim 2, the movement ratio between the adjusting arm and the gripping arm can be influenced by a corresponding choice of the transmission ratios determined by the gear pair.
The invention is explained below with reference to the drawing figures, for example. Show it:
1a is a schematic representation of a device in which the adjusting arm and gripping arm are operatively connected to one another via a deflectable element,
1b shows a variant in which the adjusting arm and gripping arm are operatively connected to one another via racks and gearwheels and
Fig. 2 is a schematic representation of a section along the line II-II in Fig. 1a.
In Fig. 1a, 10 denotes a fixed support on which a bracket 11 is provided with a motor 12 and a gear 13. A drive gear 15 is set in rotation by the gear 13 via a shaft 14 and moves the support profile 16 of the adjusting arm 17 in the longitudinal direction thereof via a toothed rack 31. Deflection rollers 18 and 19 are arranged at the two ends of the adjusting arm 17. A deflectable element 20, for example a rope, a chain, a belt or a toothed belt, is guided over these deflection rollers 18 or 19. The deflectable element 20 guided around the deflection rollers 18 and 19 is connected on the one hand to the holder 11 and on the other hand to a support 21 which is slidably movable on guides 22 of the support profile 16 parallel to the adjusting arm 17.
Further guides 23 of the support profile 16 serve to guide the adjusting arm 17 in the holder 11 or in holding arms 24 arranged on the holder 11. On the support 21, a gripping arm 25 is arranged parallel to the adjusting arm 17. The gripper arm 25 carries at its end a gripper 26 or 26 a, which - as already known per se - can be remotely controlled by a program or by hand.
In the variant according to FIG. 1b, the adjusting arm carries, in addition to the toothed rack 31 for receiving the motor movement, a further toothed rack 29 on its opposite longitudinal side, which is operatively connected to a corresponding toothed rack 30 of the gripping arm 25 via gear wheels 27 and 28. When the adjusting arm 17 moves downward, the first gear 27 moves in the counterclockwise direction and the second gear 28 in the clockwise direction. The gripper arm 25 thus also moves downwards. The movement and speed relationships between the adjusting arm 17 and the gripping arm 25 can be determined by appropriate selection of the translation between the gears 27 and 28.
The function of the device described above according to FIG. 1a is as follows:
If, with the help of the motor 12, the adjusting arm 17 is adjusted downward, for example, by the path length W1, the deflection roller 18 at the upper end of the adjusting arm 17 inevitably also shifts downward by a corresponding path length. The support 21 follows this movement and is also moved downward again by the displacement movement of the deflectable element 20 by the same amount, that is to say in total by the path length W2, which corresponds to twice the path length W1. Inevitably, the gripping arm 25 also makes the same movement as the support 21. This means that when the adjusting arm 17 is moved, the double movement of the gripping arm 25 is carried out. Since the adjusting movements of the adjusting arm 17 and the gripping arm 25 take place simultaneously, the gripping arm 25 moves at twice the speed.
In the embodiment according to FIG. 1b, the adjusting arm 17 and the gripping arm 25 are coupled to one another via the toothed racks 27 and 28 and the toothed wheels 27 and 28. Otherwise, the relationships are the same.
Overall, this results in the considerable advantage of saving space in the retracted state with rapid movement and safe positioning of the gripper 26 or 26a.
The support profile 16 of the adjusting arm 17 is preferably designed as a rectangular or square hollow profile, at the corners of which linear or side guides 22 and 23 are provided.
The device described above can be arranged horizontally, vertically or transversely. Due to the special distribution of the movement between the adjusting arm 17 and the gripping arm 25, a significantly smaller space requirement is required. The synchronism of the movements of the adjusting arm 17 and the gripping arm 25 brings about a higher movement speed of the gripping arm 25.
If the device is arranged vertically, suitable waste protection devices can be provided, for example an electrically controlled friction brake or the like. The electrical control signals can be triggered by various states (exceeding a certain limit speed or the like).