DD140217A5 - Manipulator - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um Manipulatoren mit wenigstens einem um eine an einem Trägerorgan angeordnete senkrechte Achse schwenkbaren Ausleger- · arm, mit einem Stellgerät, das in wechselnden radialen Abständen sich zu ihm im Winkel von 90° erstreckt, mit Teleskopelementen ausgerüstet ist und am freien Ende Lasthalteorgane, drehbar befestigt, aufv/eist. Der Manipulator weist, folgende Kombination auf: Stellgerät, als mechanisches Kugelspindelgerät mit einem oder mehreren steifen Trägern, teleskopartig ausfahrbar, als'Stößel, der an seinem freien Ende.lösbar mit einem Lagerkörper verbunden ist und Abstandflächen für Abstandelemente bildet, an denen schwenkbar die Lasthalteorgane angeschlossen sind. Die Abstandelemente zwischen dem Lagerkörper und · den Lasthalteorganen sind als Schwenkwerke und/oder Spannwerke ausgebildet. - Fig.1 —

Description

Manipulator .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Manipulatoren mit wenigstens einem um eine an einem Trägerorgan angeordnete senkrechte Achse schwenkbaren Auslegerarm,.der in wechselnden radialen Abständen ein sich zu ihm etwa im Winkel von 90° erstreckendes, mit Teleskopelementen ausgerüstetes, Stellgerät trägt, an dessen freiem Ende lasthalteorgane drehbar befestigt sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Geräte der oben beschriebenen Art sind als von Hand geführte Handling-Geräte bereits bekannt, jedoch nicht im Sinne von Manipulatoren eingesetzt, weil die Möglich-. keiten zur fernsteuerbaren oder automatischen Tätigkeit des Gerätes bei den bekannten Geräten schon aus Gründen des konstruktiven Konzeptes nicht erfüllbar sind· Die bekannten Geräte fixieren nämlich die Last nicht eindeutig im Raum, sondern sind mehr oder weniger ein Ersatz für Kettenhub züge, die an Kranarmen zur Handhabung von Werkstücken weit verbreitet benutzt werden.

Weit-erhin sind sogenannte Roboter bekannt. Diese Roboter beherrschen zwar eine große Zahl von Freiheitsgraden automatisch oder ferngesteuert, sind aber aufgrund ihrer

9 1 9 - 2 - . 19. 12. 1978

53 928 17

sehr komplizierten Technik meist Spezialgerate, die nur für ganz bestimmte Bewegungsabläufe innerhalb eines Fertigungsweges eingesetzt werden. Sie sind daher außerordentlich kostspielig. Die Spezialisierung auf ganz bestimmte Aufgaben vermindert ihre verkäuflichen Stückzahlen und verhindert eine Senkung des Preises. Außerdem sind alle diese bekannten Geräte, wenn es sich um die Handhabung größerer Stückgewichte handelt, keine Manipulatoren, sondern komplette Handhabungsanlagen. Soweit ßs sich um als Einheit bewegliche Einzelgeräte handelt, beherrschen die bekannten Geräte bis auf wenige Ausnahmen nur Stückgewichte bis maximal 30 kg.

Das Erfassen der Werkstücke erfolgt nur bei geringen Stückgewichten bis etwa 5 oder 10 kg kraftschlüssig, alle übrigen Aufgaben der Werkstückerfassung müssen formschlüssig erfolgen. Es sind zv/ar Spannzangen für kraftschlüssiges Erfassen von Werkstücken bekannt_? doch die in Manipulatoren integrierten Spannzangen, die bekannt wurden, lösen ihre Aufgabe noch unvollkommen, weil größere Stückgewichte nur durch außerordentlich hohe Spannkräfte auch bei fettiger Oberfläche handhabbar sind, wenn sich die Zange mit Kraftschluß begnügen muß. Diese hohen Spannkräfte wiederum erfordern erhebliche Gewichte, die als Totgewichte von dem Manipulator zu tragen sind. Die Mehrzahl der Manipulatoren wendet aber teleskopisch ausfahrbare kanonenrohrähnlich angeordnete Auslegerarme an, die in ihrer Winkelposition veränderbar sind. Je größer nun die last wird, die am langen Hebelarm zu handhaben ist, desto schwieriger wird das Problem • der Schwingungen, der Beschleunigungskräfte sowie der

';. 206 91 9 - 3 - 19. 12. 197s

53 928 17 Schwerkräfte· • Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Lücke zwischen den sogenannten Robotern und den vorerwähnten kleinen Handling-Geräten zu füllen·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung stellte sich daher die Aufgabe, auch die Spannsangentechnik im Sinne der Erfindung zu verbessern und als Baukastenelement in das Gesamtsystem einzufügen·

Darum .verzichtete die Erfindung auf die Verwendung eines teleskopartigen in vertikaler Ebene winkelverstellbaren-Auslegerarmes und beschränkte sich auf eine·herkömmliche, in der Krantechnik bekannte Lösung mit einem an einer Mittelsäule in horizontaler Ebene schwenkbaren Auslegerarm«

Der erfindungsgemäße Manipulator mit wenigstens einem um eine an einem Trägerorgan angeordnete senkrechte Achse . schwenkbaren Auslegerarm, der in wechselnden radialen Abständen ein sich zu ihm etwa iin Winkel von 90° erstrekkendes mit Teleskopelementen ausgerüstetes Stellgerät trägts an dessen freiem Ende Lasthalteorgane drehbar befestigt sind, ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a)~ Das Stellgerät ist ein elektromechanisches Kugelspindelgerät mit Kugelumlaufmutter und weist einen oder mehrere steife Träger als vertikal ausfahrbares Teleskopelement auf, das als Stößel gegenüber

206 919 " ⁴ " ^19# 12. 1978

53 928 17

seiner Führung (Teleskopelement) mit Hilfe von formschlüssig dämpfungselastisch geführten Elementen (Rollen, Gleitsteine) drehgesichert ist·

b)~ Der Stößel ist an seinem freien Ende lösbar mit einem Lagerkörper verbunden, der Anschlußflächen für Abstandselemente bildet·

c)- An den Abstandselementen sind schwenkbar jeweils in vertikaler und/oder horizontaler Erstreckung die Lasthalteorgane angeschlossen· ·

d)- Die Abstandselemente zwischen dem Lagerkörper und den Lasthalteorganen sind als Schwenkwerke und/oder Spannwerke ausgebildet«

Dabei wurde als Lösung das Merkmal a) gewählt, weil elektromechanische KugelspindeIgerate, insbesondere solche mit Kugeluinlaufmutter, ohne großen zusätzlichen Aufwand bei durchaus einfachem konstruktivem Aufbau einen steifen Träger bilden, und so große .Biegekräfte über die beiden Teleskopteile des Stellgerätes auf den Auslegerarm des Kranes übertragen werden können« Der Stößel muß drehgesichert sein und diese Drehsicherung muß mit gewichtsparenden einfachen Mitteln erreichbar sein· Andere bekannte Stellgeräte in elektromechanischer Ausführung haben zu viel Totgewicht· Dies gilt auch für elektrohydraulische oder vollhydraulische Hubgeräte· Diese erreichen nicht die gleiche Funktionspräziaion und Harrensicherheit im Betrieb und sind sehr viel aufwendiger· Für die erforderliche Biegesteifigkeit sind zusätzliche Aussteifungsglieder unvermeidlich·

206 91 f - 5 - 19. 12. 1978

53 928 17

Das Merkmal b) löst die Aufgabe, die von Halteelementen getragene Last im Abstand von der Längsachse des Stellgerätes um dieses herumschwenken zu können. Das ist von außerordentlicher Bedeutung, denn nur eine exzentrisch zum Stellgerät gehaltene Last läßt sich einwandfrei an den Einsatzort oder in den Einsatzort hinein handhaben.

Das Merkmal c) gibt eine Lösung, wie in Kombination mit Merkmal d) vorhandene Elemente als Abstandsmittel verwendet werden können, und gleichzeitig eine vertikale und horizontale Versetzung des Werkstückes über die Anordnung der Lasthalteorgane erreicht wird.

Die Spannwerke der Lasthalteorgane sind von elektromechanischen Stellgeräten mit Kugelumlaufmutterschraubentrie.-ben gebildet.

Dadurch werden die bei Kugelumlaufmutterschraubentrieben erreichbaren Vorteile für die Aufgabe der Spannung von Lasthalteorganen ausgenutzt,· wobei zusätzlich der Vorteil auftritt, daß die Elemente der für die Spannung der Lasthalteorgane verwendeten Stellgeräte und die für die vertikale Bewegung der Lasten verwendeten Stellgeräte annähernd gleiche Bauteile aufweisen und somit die Zahl der unterschiedlichen Bauteile stark reduziert wird.

Das Stellgerät ist in jeder durch den äußeren Arm gehenden Ebene winkelsteif mit diesem verbunden und es sind Mittel (Klemmblock) zur Verbindung vorgesehen, die eine Längsverschiebung des Stellgerätes gegenüber dem Auslegerarm ermöglichen«

206 91 9 -6-- 19. 12. 1978

53 928 17

Hierdurch wird das für die vertikale Bewegung der Last erforderliche Stellgerät in seiner Position veraehiebbar, winkelsteif am Auslegerarm angebracht, um damit ein einheitliches Gerät an die unterschiedlichsten Aufgaben anpassen zu können. Durch die Winkelsteifigkeit wird sichergestellt, daß die Last im Raum fixiert werden kann.

Das Stellgerät ist gegenüber dem Auslegerarm (äußerer Arm) über einen Stelltrieb (Zahnkurbeltrieb) oder ein weiteres Stellgerät zur Stellgeräteachse parallel verschiebbar·

Hierdurch kann das für die vertikalen Hubaufgaben zuständige Stellgerät über einen zweiten Stelltrieb oder ein zweites Stellgerät selbst noch einmal vertikal verschoben werden bzw«, in Fällen, in denen' das nicht notwendig ist, übernimmt wenigstens ein handbetätigter Zahnstangentrieb diese Aufgabe.

Als Anschlußmittel des Stellgerätes an einem radial zur senkrechten Achse verstellbaren Teil (äußerer Arm) des Auslegerarmes dient ein antreibbares Schwenkwerk.

Das hat den Vorteil, daß größere Hubhöhen ohne Änderung des Grundgerätes bewältigt werden können. Wird nämlich das für Hubaufgaben zuständige Stellgerät selbst gegen-· über dem Auslegerarm propellerartig geschwenkt, so kann die -Last zunächst bis in die Nähe des Auslege ramies hochgehoben werden, dann um 180° geschwenkt und von' dort aus durch Umkehrung der Bewegungsrichtung des Stößels auf eine größere Höhe hochgestoßen v/erden..

206 919 -7- 19. 12. 1978

53 928 17

Den Gelenken sind steuerbare Bremsen und vorzugsweise zusätzlich steuerbare Schwenkwerke zugeordnet·

Hierdurch ist es möglich, die eingangs gestellte Aufgabe zu erfüllen, nämlich die Last im Raum zu fixieren· Ohne eine einwandfreie Abbremsung der Auslegerarmgelenke würde sich die Last, und insbesondere eine große Last, gegebenenfalls durch die auf den Kran wirkenden Biegekräfte selbständig machen und den Betrieb und das Personal gefährden* Diese Bremsen sind vorzugsv/eise Ruhestrombremsen, d· h· sie wirken im Zweifelsfall auch dann, wenn das Gerät aus irgendeinem Grunde außer Kon« trolle gerät·

Es können einem oder mehreren der Gelenke Hubwerke zugeordnet sein· Das ermöglicht, die Hubhöhe bzw· die Arbeit des Lasthebels auf mehrere einzelne Stellgeräte bzw· Hubtriebe zu verteilen, wenn man sie den Auslegerarmgelenken zuordnet·

Eine oder mehrere Lasthalteorgane können vorteilhaft als Abzieh- und/oder Einpreßvorrichtung ausgebildet sein·

Das geht von dem Gedanken.aus, daß, wenn schon Lasthalteorgane vorhanden sein müssen, dann diese auch, insbesondere unter Verwendung der erwähnten Stellgerätetechnik, als Abzieh« oder Einpreßvorrichtung verwendet werden können, und somit, insbesondere bei Auswertung der Erfindung als Handling-Gerät-, dieses Gerät eine universellere Anwendung erhält·

206 9 1 9 - ⁸ - 19. 12. 1978

53 928 17

Dabei können der Abzieh- und/oder Einpreßvorrichtung Schwellkrafterzeuger, vorzugsweise durch elektronische Steuermittel elektromotorisch erzeugte Schwellkrafterzeuger, zugeordnet sein·

Dieser der Abzieh- oder Einpreßvorrichtung zugeordnete Schwellkrafterzeuger, der vorzugsweise elektronisch über das Drehmoment des Elektromotors arbeitet, ist sehr vorteilhaft bei Abzieh- oder Einpreßvorrichtungen, da dadurch erhebliche Kräfte gespart werden·

Einem Stellgerät, das als Abstandshalter Verwendung findet, kann zur Schwenkung der eigentlichen Spannzange ein Schwenkwerk zugeordnet werden, wobei die Spindel praktisch von der Kugelumlaufmutter abgekuppelt wird, um über einen von der Spindel angetriebenen Zahntrieb Träger der Lasthalteorgane zu drehen« Dazu wird vorzugsweise einem den Lasthalteorganen zugeordneten Stellgerät mit Kugelunilaufmutter.schraubenantrieb ein Schwenkwerk zugeordnet, das über seine Spindel direkt oder indirekt einen entsprechend angeordneten Zahntrieb antreibt, der eine Lagerplatte dreht, an der Lasthalteorgane angeordnet sind·

Die Spannwerke (Stellgeräte) der Spannzangen schließen sich an die zum Stößel radialen Abstandselemente in v/inkeliger, vorzugsweise rechtwinkeliger Erstreckung an_e Dabei sind die am Lagerkörper (Anschlußflächen) angeschlossenen Abstandsmittel gegenüber diesem um wenigstens 90 schwenk-= bzw· versetzbar angeordnet. Die Spannwerke der Lasthalteorgane (Zangen) können an Schwenkwerken angeschlossen sein und die Stellgeräte

206 919 - 9 - 19. 12· 1978

53 928 17 .

der Halteorgane eine Unterteilung durch, gegeneinander verdrehbare Gehäuseteile aufweisen· Das heißt,daß in winkeliger, vorzugsweise rechtwinkeliger Erstreckung, von den Abstandsmitteln, die den radialen Abstand zum Stellgerät aufrechterhalten, sind weitere Abstandsmittel angeordnet, gemeinsam mit den zuerst erwähnten Abstandsmitteln gegenüber dem Lagerkörper, der am Ende des Stößels angeordnet ist, schwenkbar oder versetzbar angeordnet sind, so daß wahlweise die Abstandsmittel bis etwa in eine gleiche Richtung oder parallele Richtung zum Stellgerät oder in eine rechtwinkelige Position schwenkbar sind· Dabei ist es von besonderer Wichtigkeit, daß die Spannwerke der Lasthalteorgane an Schwenkwerken angeordnet sind, wobei diese Stellgeräte selbst in ihrer axialen Erstreckung quer unterteilt sein können, so daß' die von ihnen betätigten Zangen praktisch gegenüber den Stellgeräten um die Längsachse des Stellgerätes verdreht werden können.

Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Manipulators kann die Mittelsäule oder das Trägerorgan, das als Tragsäule ausgebildet ist, selbst zu einem Schraubenspindelhubwerk verwendet, wenn dies unter bestimmten Betriebsbedingungen erforderlich erscheint· Im Einzelnen bildet dann das Trägerorgan, das vorzugsweise als Tragsäule ausgebildet ist, selbst ein Hubwerk, wobei die Schraubenspindel an ihren beiden Enden in Zuglagern gelagert ist und die Mutter in bei Schraubenspindelhubwerken an sich bekannter Weise von Schwenkkräften entlastet in der Tragsäule geführt ist und an den Führungsteilen der "Auslegerarm angeschlossen ist·

206 919 -10- 19. .12. 1978

53 928 17

Das Stellgerät, da8 insbesondere für den Manipulator nach der Erfindung anwendbar ist, bildet eine besonders vorteilhafte und einfache Konstruktion, durch die erreicht wird., daß bei größter Einfachheit des Aufbaues die Dauerstandfestigkeit und die ITarrensicherheit auch bei Kugelumlaufmuttertrieben erreichbar wird. Kugelmutterumlauftriebe sind eine durchaus delikate Technik, bei der der Pittingeffekt und die Spitzenkräfte bei vielen Produkten dieser Art eine baldige Unbrauchbarkeit.herbeiführen.

Deshalb ist das erfindungsgemäße Stellgerät dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Teleskopteil ein unrundes Außenrohr, vorzugsweise ein Vierkantrohr ist, und daß an den Innenflächen dieses Rohres ein Gleitstein aus dämpfungselastischem !«iaterial geführt ist, der seinerseits axial unverschieblich mit der Kugelumlaufmutter und dem inneren Stößelende « (Gewinde) - verbunden ist, und daß der Stößel ein kreisrundes Rohr ist, an dessen beiden Enden Innsngewinde angeordnet sind, die. einerseits zum Anschluß der Kugelumlaufmutter über den Gleitsteinträger und andererseits zum Anschluß des Lagerkörpers dienen.

Der Antrieb für Axial- und Rotationsbewegungen des Stellgerätes ist so aufgebaut, daß auf der Läuferwelle eines vorzugsweise als polumschaltbarer hochpoliger Motor ausgebildeten elektrischen Antriebsmotors eine Ruhestrombremse angeordnet ist und die Welle über einen Treibriemen oder dergleichen mit einem Endschalter in Verbindung steht und anderen Endes die Welle über eine Steckverbindung mit einem ein- oder mehrstufigen Pia-

206 919 - 11 - 19. 12. 1978

53 928 17

netengetriebe in Verbindung steht, das seinerseits über Steckverbindung mit einer in einem gesonderten Lagerkörper zug- und druckfest gelagerten Zwischenwelle gekuppelt ist, die auf der Getriebeseite als Steckzapfen und auf der Gegenseite als Gewindebuchse ausgebildet ist und einen zwischen den Kugellagerinnenringen eingespannten Plansch aufweist.

Die hier für die Konstruktion des Antriebes gefundene Lösung verwendet zwar an sich bekannte Elemente wiß Antriebsmotor und Getriebe, Bremsen, Endschalter und dergleichen. Die Anordnung, der Aufbau und das funktionel· Ie Zusammenspiel, die reparaturvereinfachende Baukastenform -und die Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Untersetzungsabstufungen kommen der erfindungsgemäßen.* Aufgabenstellung weitgehend entgegen.

Der die Zug- und Drucklager aufnehmende Gehäuseabschnitt des Lagerkörpers nimmt stirnseitig in einer Ausnehmung eine Platte und den Fuß des unrunden Außenrohres auf, der mit dem Lagerkörper verschraubt ist und die Platte ist Träger eines Dämpfungspolsters, dessen Gummiteil zwischen zwei Platten einvulkanisiert ist. Beim Stellgerät ist am freien Ende des unrunden Außenrohres eine Gleitführungsbuchse für den kreisrunden Stößel befestigt, deren inneres Ende ein Dämpfungspolster trägt, das mit seiner Trägerplatte über ein Innengewinde auf ein Außengewinde der Gleitführungsbuchse geschraubt ist. Dabei ist ein Gleitsteinträger mit dem Innengewinde des Stößels verschraubt und spannt den aufgesteckten Gleitstein mit seinem radialen Endflansch gegen eine Scheibe und weist selbst ein Innengewinde auf, in das die Kugel-

91 f - 12 - 19. 12. 1978

53 928 17

umlaufmutter eingeschraubt ist· .

Das Stellgerät kann mit einer oder mehreren motorisch angetriebenen Spindeln, vorzugsweise Kugelspindeln mit Kugelumlaufmuttern,versehen sein, wobei die Muttern gegen Drehung gesichert mit axial geführten Teilen verbunden sind und die Spindeln sich mit den Stößeln überlappen, die die Anschlußmittel zur Kraft- bzw«. Bewegungsübertragung tragen und drehelastische und/oder axialelastische Dämpfungsmittel zur Verminderung von Spitzenkräften bei Verzögerung und Beschleunigung im axialen Wellenzug vorgesehen sind» Für die Spindeln sind obere Lagerträger, Zuglager und untere Zuglagerungen unter Belassung eines geringen axialen Spieles für die Spindeln vorgesehen, und die Zuglager sind in einem Lagerträger am Ende einer mit den Antriebsblöeken fest verbundenen Säule angeordnet· Der Stößel umgibt die Säule rohrartig oder ergänzt mit Einzelsäulen die Querschnittskonturen und die Verbindungsmittel zwischen dem Stößel und der oder den Kugelumlaufmuttern durchfassen Schlitze zwischen den Einzelsäulen oder solche in rohrartigen Säulen» · . .

Die mit den Antriebsteilen verbundene Säule ist vorteilhaft wenigstens dreiseitig von dem den Stößel bildenden anderen Teleskopteil umschlossen und die Säule· durch im Dreieck angeordnete Einzeleäulen gebildet.

Es kann auch vorteilhaft sein, daß den beiden Teleskopteiien des Stellgerätes ein drittes Teleskopteil zugeordnet ist, das die mit dem Antriebsblock verbundene Säule allseitig wenigstens in einem von außen zugang-

206 919

- 13 - . 19. 12. 1978

53 928 17

lichen Bereich abdeckt und am Stößel geführt ist.

Zweckmäßig ist, daß mehrere Kugelumlaufmuttern parallelen Spindeln zugeordnet sind und eine gemeinsam bewegte Einheit mit einem als äußeres Teleskopteil angeordneten Stößel bilden.

Es kann auch sinnvoll sein, daß die mit einer oder mehreren Kugelumlaufmuttern verbundene gemeinsam bewegte Einheit an einem Teleskopteil eines weiteren Stellgerätes angreift·

Die Kugelumlaufmuttern können sowohl innerhalb der Stößelführungslänge als auch innerhalb des Stößelquerschnittes angeordnet sein·

Hierdurch wird die Aufgabe gelöst, die Möglichkeit auszuwerten, daß eine Kugelspindel bei ausschließlicher Zugbelastung etwa die zehnfachen Belastungen verträgt, weil keinerlei Biegebeanspruchungen auftreten· Es lassen sich mit einem derartigen Stellgerät daher außerordentlich hohe Kräfte ausüben, die der zulässigen Zugbelastung der jeweils gewählten Kugelumlaufspindelgröße entspricht· Bei einem konventionellen Aufbau derartiger Stellger.äte wurden die auf die Ge samt konstruktion des Stellgerätes wirkenden Biegekräfte zu groß· Hier findet die Erfindung eine Lösung, die für die verschiedensten Bauvarianten anwendbar ist, weil eine Kugelspindel oder mehrere Kugelspindeln zur Übertragung der ausschließlich auftretenden Zugkräfte Verwendung finden können. Der Stößel kann ein Außenrohr bilden, er kann .aus einzelnen Säulen einen steifen Träger bilden und es

206 919 -H- . 19. 12. 1978

53 928 17

ist durch die erfindungsgemäße Lösung ohne weiteres möglich, mit Hilfe der verschiedensten konstruktiven Hilfsmittel die Steifigkeit des Stößels auch für die Übertragung sehr großer Druckkräfte bei großen Hublängen konstruktiv zu gestalten. Außerordentlich wichtig ist, daß auch der Träger für die Zuglager, die einerseits am Ende eines steifen Trägers angeordnet ' sind, und andererseits sich innerhalb des Antriebsblockes befinden, mit dem dieser steife Träger fest verbunden ist,.ebenfalls praktisch beliebig biegesteif gemacht werden kann.

An dem sich rechtwinkelig zum Kranarm erstreckenden Stellgerät sind Sensoren zur Erfassung der Stärke und Richtung von durch eine Bedienungsperson auf den Stößel wirkenden Biegekräften angeordnet und diese sind den Schwenkwerken und/oder Bremsen der Auslegerarmgelenke zugeordnet.

Als Sensor dient vorteilhaft ein konzentrisch von Rückstellkräften (I'ederpolster) beaufschlagter Führungskörper oder dergleichen, der in einen quer zur Erstreckung des äußeren Armes angeordneten Schlitz eines in Längsrichtung des äußeren Armes geführten Schiebers eingreift, der seinerseits entweder die Induktionsspule oder den Induktionskern eines Meßwertgebers bewegt.

Dieser Vorschlag löst die Schwierigkeiten auf einfache und elegante Weise, die dabei auftreten, daß die verschiedenen Winkelstallungen der Kranarmteile, also des inneren Auelegeraraiteiles, in die sich diese bei Erreichen eines bestimmten Bewegungszieles stellen müasen,

206 919 - 15 - 19. 12. 1978

53 928 17

durch Antriebe an den Gelenken herbeigeführt werden müssen, und daß diese Antriebe zu steuern sind. Je nach der Winkelstellung und der jeweiligen Kraftangriffsrichtung der handhabenden Person müssen diese Antriebe unterschiedliche Wege und/oder Kräfte bewältigen. Gegebenenfalls muß ein Gelenk durch die Bremse stillgesetzt werden, um beispielsweise den gestreckten Auslegerarm um das innere Gelenk, oder aber den äußeren Gelenkarm gegenüber dem inneren Gelenkarm schv/enken zu können. Über die Bewegungsrichtung des Schiebers wird die An~ .triebsrichtung der Schwenkwerke und über die Weglänge des Schiebers das Antriebsdrehmoment gesteuert, wobei die Kraftangriffsrichtung durch eine Winkelfunktion automatisch berücksichtigt wird.

Die Antriebsblöcke dienen als Verbindungsorgane zwischen zwei oder mehreren Stellgeräten, wobei diese vorzugsweise in axialer Verlängerung zueinander angeordnet sind, und die zwischen ihnen vorgesehenen Antriebsblöcke bilden versteifende Knoten eines durch die einzelnen Stellgeräte bzw. deren Kombination entstandenen Trägers.

Mit Hilfe der hier gefundenen Lösung ist es möglich, durch die Kombination mehrerer Stellgeräte einheitlicher Bauweise ein Stellgerät mit größerer länge zusammenzustellen, das nicht nur einen mehrfachen Hub, sondern auch eine mehrfache Kubgeschwindigkeit erreichen kann. Je gr'ößer die Biegekräfte auf den von dem Stellgerät gebildeten Träger, insbesondere bei größeren Hublängen sind, desto schwerer und teurer werden die Geräte. Durch

91 9 - 16 - 19. 12. 1978

53 928 17

die Erfindung ist es möglich, die Einzelgeräte wesentlich leichter auszubilden, weil die Spindeln nur auf Zug belastet werden· Durch ihre Kombination zu einem bambusknotenartigen Träger lassen sich .bei unveränderter leichter Bauweise des einzelnen Gerätes die auftretenden Biegekräfte besser beherrschen. Das Gesamtgerät wird billiger und insgesamt leichter und daher auch besser für Manipulatoren einsetzbar« Vor allem ist aber eine Anpaßbarkeit an die verschiedenen Hublängen ohne die Neukonstruktion eines Gerätes möglich. . ·

Das Schwenkwerk greift ain Ende des führenden Teleskopteiles des Stellgerätes an und die Lasthaiteorgane sind gegenüber dem Lagerkörper so angeordnet, daß der Schwerpunkt der Last in der Hubendstellung etwa in Verlängerung der Schwenkwerkachse steht. Hierdurch werden die aufzubringenden Schwenkkräfte auf ein Minimum reduziert. Der Stößel des Stellgerätes weist ein relativ zu ihm axial verschiebliches Anschlußteil auf, das mit den Spannzangenhebeln in Verbindung steht und innerhalb einer in das Stößelende eingeschraubten Hülse geführt ist, in der ein oder mehrere Tellerfederpakete vorzugsweise einander entgegengerichtet gegen das Anschlußteil vorgespannt sind.

Hier wird die Möglichkeit eröffnet, durch die Einstellung des Motordrehmomentes über die elektronische Steuerung die erforderliche Spannkraft zu wählen, und diese auch nach Abschalten des Motors über einen Kraftspeicher aufrechtzuerhalten, auch wenn das Werkstück

206 91 9 - 17 - 19. 12. 1978

53 928 17

geringfügige plastische oder elastische Verformungen erfährt.

Zwei als Winkelhebel ausgebildete Spannbackenhebel sind im Schnittpunkt der Schenkel auf einem Träger so gelagert, daß ihre einander zugewandten Schenkel in etwa fluchten und mit ihren Enden, vorzugsweise über Langlöcher mit dem Anschlußteil auf Zug und/oder Druck in Verbindung stehen. Das ergibt eine besonders günstige Ausbildung der Spannbackenhebel selbst und der Bewegungsabläufe der Gesamtkinematik. Die Hebelverhältnisse wurden etwa so gewählt, daß die von den Spannbacken auf das Werkstück übertragenen Kräfte über den Weg des Stößels annähernd konstant bleiben, was bei Kniehebelspannzangen nicht der Fall ist. Das · erfindungsgemäß verwendete Kugelumlaufspindelstellgerät liefert über den kurzen Weg außerordentlich hohe Druck- und/oder Zugkräfte,

Zweckmäßig ist eine steuerbare Bremse, auf die Kugelspindel wirkend, vorgesehen, durch die eine beim gewünschten Spannzustand eines Kraftspeichers erreichte .Stößelposition und axiale Kraft vor Abschalten des Motors durch Pestbremsen der Spindel erhalten bleibte

Als Drehantrieb der Spindel ist ein hochpoliger Drehstrommotor polumschaltbar im Verhältnis 1:6 Und mit etwa 40 bis 60 V Niederspannung vorgesehen.

Die steuerbare Bremse ist eine Ruhestrommagnetbremse, die über ein weg~ und/oder kräfteabhängiges Schalt- bzw« Steuerorgan vor Abschalten des Motors stromlos wird

206 919 -18- 19.· 12· 1978

53 928 17

und damit einfällt, wobei dem weg- und/oder kräfteabhängigem Schaltorgan ein zeitabhängiges Glied nachgeschaltet ist, derart, daß zunächst die Bremse nach Eingang des weg- und/oder kräfteabhängigen Schaltimpulses einfällt und sich dann erst der Motor abschaltet. Dadurch kann bei Ausnutzung des KraftSpeichers auch bei Abschalten des Motors die Spannkraft voll erhalten werden.

Es ist zweckmäßig, daß zwei oder mehr Spannzangen zu einer Einheit so miteinander verbunden sind, daß ihre Spannöffnungen in verschiedene Richtungen zeigen und daß die Stellgeräte der Spannzangen parallel zueinander sich in ihrer läxige überlappend angeordnet sind.

Das Schwenkwerk für die Spannzangen ist so aufgebaut, · daß eine Welle über ein Schwenkwerk drehbar ist, dessen Antriebsmotor ein Niederspannungsmotor mit .etwa 40 bis 60 V ist, wobei zwischen dem Rotor und der Welle ein Untersetzungsgetriebe mit großer Untersetzung eingeschaltet ist, wobei die Welle in einem Stromverteiler gelagert ist.

Dabei ist vorteilhaft,der Stromverteiler mit dem Schwenkgetriebe parallel versetzt verbunden sowie vorzugsweise über einen Zahnriemen von der Getriebewelle angetrieben.

Hierdurch wird das erfindungsgemäße Gerät sehr viel anpassungsfähiger. Die Spannzangen können beispielsweise wie die Flügel eines Propellers um die Abstandshaltemittel zum Schwenklagerblock gedreht werden und so ist es möglich, zwei oder mehr Werkstücke gleichzeitig zu handhaben, was insbesondere bei Werkzeugmaschinen von beson-

206 919 - 19 - 19. 12. 1978

53 928 17

derem Vorteil ist, weil beispielsweise die eine Zange das fertige Stück herausnimmt, während die andere Zange ein Rohteil bereits in Bereitschaft hält· Es ergibt sich dadurch die Möglichkeit, den Manipulator im unmittelbaren Werkzeugmaschinenbereich von Hand zu steuern, die aufwendige Automatisierung in diesem Bereich zu ersparen, und die teueren Werkzeugmaschinen nicht zu gefährden, während die weniger Präzision erforderlichen Wege und Handhabungsvorgänge des Manipulators beim Weg zum Wsrkstückmagazin bzw« zur Ablage und zurück automatisiert werden können. Es ergeben sich aber naturgemäß noch viele weitere Anwendungsmöglichkeiten,

Ohne die vorgeschlagenen Schwenkwerke sind die Aufgaben des Manipulators nicht zu lösen.

Als Spannbacken der Spannzange dienen Pormplatten bzw. verformbare Platten, die gegenüber ihren Spannbackenhebeln schwenkbar gelagert und so angeordnet sind, daß sie von einer Hebelseite auf· die andere schwenkbar oder versetzbar sind. Dabei sind die Pormplatten mit oder um ihre Haltezapfen auf Kugellagern drehbar gelagert und die Lagermittelpunkte der Haltezapfen sind gegenüber den an den Pormplatten angreifenden "Kräftemittelpunkten nach außen hin versetzt.

Die Spännzange, und zwar ganz allgemein die für derartige Spannzangen erforderliche^ Anordnung von Haltepratzen oder,, wie die Erfindung sie nennt, Pormplatten ist so ausgeführt und gelagert bzw« umsteckbar ausgebildet, , daß diese sovtfohl auf der Außenseite der freien Spannzangenhebel oder auf der Innenseite angeordnet werden können, um einerseits von innen und andererseits von außen

206 ·9 1 9 ' - 20 - - 19. 12. 1978

53 928 17

spannen zu können·

Als Träger der Spindelzuglager des Stellgerätes dient ein Doppel-T-Profil, in dessen beiden U-förmigen Kanälen je eine Spindel von je einer Mutter umgeben angeordnet ist, wobei der Stößel ein Rechteckrohr ist· Ist mit der Notwendigkeit zu rechnen, daß hohe Kräfte bei großer Hublänge beherrscht werden müssen, ist es vorteilhaft, daß sich die Säulenprofile der Einzelsäulen vom Träger der Zuglager und vom Stößel zu einer Ringform ergänzen· Diese Lösung zeigt den Weg zu einer besonders einfachen zweispindeligen Stellgerätekonstruktion, wie sie insbesondere für Manipulatoren nach der Erfindung anwendbar sein könn- ' te^und zu einer Lösung-, die vorteilhaft ist, falls es sich um die Beherrschung außerordentlich hoher Kräfte und großer Hublängen handelt.

Die als Baukastenelement bei den verschiedenen Antrieben verwendeten und miteinander verbundenen Antriebselemente insbesondere solche von Schwenkwerken sind innerhalb des Hohlprofils der äußeren und/oder inneren Arme angeordnet·

Der äußere Arm ist unterhalb des inneren Armes zu diesem parallel versetzt, an diesem fliegend gelagert· Diese Ausführung ermöglicht es, den äußeren Arm des. Auslegerarmes um einen größeren Winkel gegenüber dem inneren Arm des Auslegerarmes um einen größeren Winkel gegenüber dem inneren Arm su schwenken und damit fast die volle Fläche eines Kreises bestreichen zu können·

206 9 ι 9 ^ 21 - . 19. 12. 1978

53 928 17

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß einem mit seiner Achse parallel oder in axialer Verlängerung zum Stößel dein Lagerkörper zugeordneten Schwenkwerk eine rechtwinklig zu dessen Schwenkachse verlaufende weitere Schwenkachse und/oder Schwenkwerk für die Abstandselemente folgt und parallel oder axial zu dem Wellenzug dieser Abstandselemente ein weiteres Schwenkwerk (mit Stromverteiler) für die propellerartig zu diesen angeordneten Spannwerke folgen, die ihrerseits mit. von Hand betätigter Einstellvorrichtung (Handrad) für die Verstellung der Bewegungsebenen der Spannbackenhebel zum Spannwerk versehen sind.

Die Erfindung löst die eingangs gestellte Aufgabe und kombiniert eine Mehrzahl von Einzellösungen so zu einem Ganzen, daß ein überraschender vorteilhafter Effekt erzielt wird, der mit der bekannten Technik nur unter sehr viel größerem Aufwand erreichbar erscheint.

Ausführungsbeispiel

Dae folgende Ausführungsbeispiel wird noch auf eine Mehrzahl weiterer Merkmale eingehen, die gegebenenfalls für sich erfinderisch sind und in den Ansprüchen noch nicht niedergelegt wurden.

In den Zeichnungen zeigen: ·

Pig. 1: eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Manipulators, ausgerüstet mit einer Einpreß» und/oder Abziehvorrichtungj

6 9 1 9 - 22 - 19. 12/ 1978

53 928 17

Pig. 2: den Manipulator bei Verwendung eines zweiten Stellgerätes zur Höhenverschiebung des ersten Stellgerätes;

Pig· 3: den Grundaufbau der für die Punktion der Erfindung wichtigen Spannzangen;

Pig· 4: in einer einfachen Skizze die Verwendung des Gerätes als Handlinggerät, beispielsweise um Elektromotorenteile in Hohlräume einzufahren und dgl· mehr; · '

Pig· 4a:eine Vergrößerung der in der Pig. 4 dargestellten Spannzange und die Möglichkeit, die Spannbacken gegenüber dem eigentlichen Stellgerät zu verdrehen, so daß das Werkstück z· B. der in Pig· 4 gezeigte Stator innerhalb einer Lackieranlage oder eines Ofens gedreht werden kann;

Pig. 5'- die Ausbildung des Manipulators nach Pig. 1 derart, daß der Auslegerarm selbst höhenveränderlich gelagert ist, wobei die Tragsäule ein Hubwerk bildet;

Pig. 6: eine Draufsicht auf einen Manipulator nach Pig. 5 zum besseren Verständnis der Bewegungsabläufe der Kranarmteile;

Pig. 7 ϊ eine Ergänzung der Darstellungen der vorhergehenden Figuren derart, daß an den Krananngelenken oder im Bereich der Kranarmgelenke

- 23 - 19. 12. 1978 53 928 17

Stellgeräte oder Hubtriebe angeordnet sind, mit deren Hilfe die einzelnen Auslegerarmteile . gegeneinander vertikal verschoben werden können^ wodurch größere Höhenbereiche und Bewegungsgeschwindigkeiten erreicht werden können;

Pig. 8 bis 10:

die verschiedenen Elemente der Abstands-, Schwenk·* und Halteorgane, sowie die Lösung der schwierigen Präge der Stromzufuhr bei bewegten elektromechanischen Punktionen;

Pig.11 und 12

die Ausbildung eines Spanngetriebes für Zangen und deren Anordnung zu einem Schwenk-werk;

Pig«13s eine Variante für die vorher gezeigten Spannzangen, wobei drei Backen Verwendung finden, ohne daß im Grundsatz das Prinzip der Kombination aus Stellgerät und Spannbacken geändert wurde;

Pig.14J das Antriebssystem für das vertikale Stellgerät sowie den Kugelspindelschraubentrieb für die Stellgeräte nach der Erfindung;

Pig. 15.« eine Kugelumlauf mutter auf einer Kugelspindel und die sich an die Kugelumlaufmutter anschließenden Verbindungsmittel zu den Pührungsgleitsteinen, Pührungsrollen oder dgl. unter Verwen-

206 919 _

24 - 19. 12. 1978

53 928 17

dung elastischer Zwischenglieder; Fig* 15a reine Ergänzung zu Fig. 15»

Fig. 16: eine Aueführungsform, bei der der Stößel ein geschlossenes Außenrohr bildet;

Fig. 17: die dämpfungselastische Anbindung des Stößels an die zu bewegende Last bei einem . Stellgeräteprinzip nach Fig, 19, das in Dreieckform aufgebaut ist;

Fig, 18: das Prinzip der Fig. 1 in umgekehrter Bauform, mit außerhalb des Trägers angeordneten Säulen;

Fig. 19: einen Stößel nach Fig. 17 der Draufsicht;

Fig. 20: wie die Säulenelemente eines Stellgerätes im Kreise angeordnet sein können, und von einem äußeren Schutzrohr umgeben werden;

Fig. 21?Gdie perspektivische Ansicht eines Stellgerätes, bei dem der Stößel aus im Dreieck angeordneten Einzelrohren besteht, und die Spindel innerhalb eines geschlossenen Dreieckrohres nur auf Zug belastet angeordnet ist;

Fig. 22: die Umkehrung des Prinzips nach Fig. 21; auch hier umschließt der Stößel als Dreieckrohr die das obere Spindellager tragende Säule;

206 9t 9 -25- 19. 12. 1978

53 928 17

Pig. 23: eine besonders einfache zweispindlige Ausführungsform mit quadratischem Querschnitt»

Fig. 24: wieder eine dreieckige Querschnittsform;

Fig. 25: eine Variante zu der Ausführungsform nach Fig. 23;

Fig. 26: wie die Teleskopteile eines Stellgerätes aus Einzelrohren bestehen können, die sich zu einem Kreis ergänzen;

Fig. .27: mehrere Stellgeräte zu einem kombinierten Stellgerät zusammengefaßt;

Fig. 28: eine beschränkte Lösung nach Fig. ·2β auf zwei miteinander gekuppelte Stellgeräte mit nur auf Zug belasteten Spindeln;

Fig. 29: in einer Seitenansicht schematisch den Aufbau eines Steuerorgans für die Gelenkantriebe ;

Fig. 30:. eine entsprechende Draufsicht,

An einem Trägerorgan 1 ist über eine senkrechte Achse ein Auslegearm 3 gelagert, der aus dem inneren Arm und dem äußeren Arm 6 besteht, die über das Gelenk miteinander verbunden sind, wobei auf dieses Gelenk ein Schwenkwerk 22 und eine Bremse 27 wirkt. Auch das für die Achse 2 vorgesehene Gelenk 26' weist einen

- 26 - 19. 12. 1978

53 928 17

Schwenktrieb 22 und eine Bremse 27 auf· Die entsprechenden Elektromotoren sind mit 80 bezeichnet. In den Hohlraum des als hohler Träger ausgebildeten äußeren Armes 6 sind die Antriebselemente 18 eines Schwenkwerks 22' eingefügt, und verdrehen einen Klemmblock 81, der das Stellgerät 7 winkelsteif zum Auslegearm hält und so propellerartig schwenken kann. Um das Stellgerät 7 gegenüber dem Klemmblock 81 verschieben zu können, ist das Stellgerät 7 mit einer Zahnleiste 82 versehen, in die ein einfacher Zahnkurbeltrieb 83 eingreift.

Das Stellgerät selbst besteht aus dem äußeren Teleskop^· element 4 und dem ausfahrbaren Teleskopelement 4^f der den Stößel 11 bildet. An diesem ist drehbar ein Lager-, körper 15 angeordnet, an dessen" Anschlußflächen 16 sich die Abstandselemente 17 anschließen₉ an denen die Lasthalteorgane 9 beispielsweise das Stellgerät 7' angeordnet sind. Anstatt des Zahnkurbeltriebs 83 kann auch ein zweites Stellgerät 25 als Hubwerk 28 parallel zum ersten Stellgerät 7 so angeordnet sein, daß sich die Be~ wegungsabläufe des Lagerkörpers 15 gegenüber dem Auslegerarm 6 aus &en Bewegungen beider Stellgeräte 7» 25 zusammensetzen. '.' ''

Ein Halteträger 84 kann dem Anschluß weiterer Teile dienen,, Ergänzend zu Fig. 1 zeigt die. Fig. 2 das Stellgerät 7^f um 90° geschwenkt und den Lagerkörper 15 um 180° gedreht. Die Lasthalteorgane 9 sind als Abzieh- und Einpreßvorrichtung 12 ausgebildet* Das Werkstück 85 zeigt schematisch den AuspreßVorgang einer Welle 86« Über das Schwenkwerk 22 kann das Stellgerät. 7^f mit den Las"i

206 919 - 27 - 19. 12. 1978

53 928 17

halteorganen 9 um 90° oder mehr geschwenkt werden.

Die Pig. 3 zeigt in einer Prinzipdarstellung den Aufbau der erfindungsgemäßen Spannzangen. Ausbildung und Anordnung der Antriebsblöcke 71 und der Bremse 27 sind nicht dargestellt, das Stellgerät ist teilweise geschnitten, man sieht das äußere Führungsrohr bzw, Teleskopelement . 4, mit dem Stößel 11 ist der Gleitstein 14 verbunden. Der Stößel umschließt die Kugelumlaufmutter 10. Man sieht da.s Ende· der Spindel 70 und die Spindelführung 87. D.er Stößel ist in einer Gleitführungsbuchse 61 geführt. (Punktion des den Spannantrieb bildenden Stellgerätes 7¹ siehe Beschreibung Pig. 14)« Der Stößel weist ein Innengewinde 65 auf, in das eine Hülse 202 für die Aufnahme von Tellerfederpaketen 79 eingeschraubt ist. Die Tellerfederpakete sind durch den Plansch 88 des Anschlußteiles 200 getrennt und gegeneinander verspannt. Das Anschlußteil 200 trägt einen Gabelkopf 203, dessen Bolzen 204 die.Langlöcher 217 in den Enden 216 der Schenkel 214 durchfaßt.

Im Schnittpunkt 212 der beiden Winkelschenkel 211? 214 des Winkelhebels 210 ist dieser an dem Träger 215 gelagert.

Haben sich die Formplatten 230 an das Werkstück angelegt und bewegt sich der Stößel 11 weiter, so werden die Tellerfedern 79 gespannt, bis das eingestellte Drehmoment des Antriebsmotors nicht mehr ausreicht, die Spannung weiter zu erhöhen. Dann fällt die Bremse 27' ein und der Spannungszustand der Zange bleibt auf unbestimmte Zeit bestehen.

2.06 919 - 28 - 19. 12. 1978

53 928 17

In der Pig* 4 ist anschaulich gezeigt, wie bei einfachster Ausstattung des erfindungsgemäßen Manipulators ein Werkstück mit den Halteorganen erfaßt werden kann und beispielsweise in einen Ofen 110 hineinfahren kann. Die Betätigung der Zange kann durch einen einfachen Meisterschalter 111 erfolgen.

In der Pig. 4a ist durch die perspektivische Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines drehbaren Lasthalteorgans 9 dargestellt« An den Lagerkörper 15 schließt sich das Stellgerät 7' an, an dessen Stirnseite eine Lagerplatte 30 drehbar angeschlossen ist, die beispielsweise über einen innenverzahnten Ring mit Hilfe eines von der Spin- del angetriebenen Ritzels drehbar ist. Diese Einzelheiten sind nicht dargestellt, da sie ohne weiteres auch so nachvollziehbar sind. Voraussetzung ist natürlich, daß die Kugelumlaufmutter von der Spindel abgekuppelt werden kann. Man kann aber auch den Antriebsmotor über eine aushebbare Kupplung mit der Spindel verbinden und eine zur Spindel parallele Antriebswelle verwenden.

Ergänzend zu den Pig. 1 und 2 zeigen die Fig. 5> b und 7 die Möglichkeiten zusätzlicher Hubwerke 28, bei der Fig. in dem als Kubsäule ausgebildeten Trägerorgari 1 (Hubspindel 32) und bei der Fig. 7 mit den zusätzlichen Hubwerken 28, die den Gelenken 26; 26' zugeordnet sind. Damit wird die Hubbewegung des Stellgerätes 7 ergänzt und der Anwendungsbereich erweitert.

Fig. 6 läßt die Schwenkbarkeit der Lasthalteorgane 9 gegenüber dem nicht .drehbaren Stößel.11 auf einer horizontalen Kreisbahn besser erkennen, so wie die möglichen

206 919 -29- 19. 12. 1978

53 928 17

Schwenkbewegungen des äußeren Armes 6 gegenüber dem inneren Arm 5 des Auslegerarmes 3.

Die Hubspindel 32 in.dem Trägerorgan 1 ist an Zuglagern 33 am oberen und unteren Ende des Trägerorgans 1 gelagert·

Die Pig. 5 und 6 zeigen die beschränkte Schwenkbarkeit des inneren Armes 5 des Auslegerarmes 3 an dem Gelenk 26·, Zusätzlich ist ein Schwenkwerk 26 am Fuß des Trägerorgans 1 innerhalb eines Kugeldrehkranzes 89 vorgesehen. Die bei der Fig. 7 den Gelenken 26; 26' zugeordneten. Hubwerke 28 erlauben eine vertikale Parallel-* verschiebung der Auslegerarme 5 und 6 zueinander und gegenüber dem Trägerorgan 1.

Bei der Fig. 8 ist, wie schon erwähnt, an dem Stößel 11 der Lagerkb'rper 15 drehbar angeordnet, an dem an einer der Anschlußflächen 16 das Motorgehäuse 90 des Motors über die Schrauben 91 befestigt ist. Es folgen zwei Getriebegehäuseabschnitte 92 und der Stromverteiler 220, dessen Gehäuse 24 auf seiner Oberseite den Bürstenhalter 153 und die Anschlußkabel 154 trägt. Alle diese Gehäuseabschnitte bilden Abstandselemente 17 und Antriebselemente 18. Aus dem Stromverteilergehäuse 24 tritt hinter einem nicht sichtbaren kräftigen Lager die Antriebswelle 219 aus, auf die eine Muffe 155 auf setzbar ist, die mit der Einheit der Spannzangen 225 kuppelbar ist. Die beiden Stellgeräte 7' dieser Einheit sind seitlich versetzt gegeneinander angeordnet und überlappen sich in ihrer Länge, Die Spannöffnungen 218 der Zangen sind entgegengesetzt gerichtet. Die Funktion der Zangen ist im übrigen schon beschrieben.

206.91 9. 30 _. _{19# 12# 1978}

53 928 17

Die Pig« 9 zeigt eine etwas andere Anordnung der Antriebs- und Abstandselemente 17» 18 als bei Pig. 8, weil anstelle einer seitlichen Anschlußfläche 16 am Lagerkörper 15 die untere Fläche verwendet wurde.

Die Pig. 10 zeigt den Stromverteiler 220 mit seinen beiden Wellenlagern 221, wobei Einzelheiten keine entscheidende Rolle spielen.

Es sei verzichtet, in der Pig» 11 die einzelnen Elemente und Punktionen zu erläutern, da die Beschreibung der . Punktion einer Spannzange nach der Erfindung, insbesondere des Stellgerätes bei Pig. 3» ausführlich erfolgte. Bei der Pig. 11 ist zusätzlich die Möglichkeit vorhanden, das ganze Stellgerät gegenüber dem Anschlußblock 232, der als Lagerkörper mit den Lagern 221 und als Stromverteiler 220 ausgebildet ist, zu verdrehen. Das Teleskopelement 4, das das Außenrohr des Stellgerätes 7^f bildet, ist praktisch an einen drehbaren Plansch 234 angeschlossene Die Verdrehung kann über das Handrad 237 erfolgen und wird durch die Scheibenbremse 235} 236 festgelegt.

Bei der Pig. 12 soll gezeigt werden, daß der Stromverteiler 220 als Lagerkörper für die Antriebswelle 219 gegenüber dem Schwenkgetriebe 222 und der Getriebewelle 224 parallel versetzt angeschlossen und die Antriebs~ welle 219 über den Zahnriemen 223 angetrieben sein kann. Man sieht die propellerartige Anordnung der Spannzangeneinheit 225 und die gegenseitige Überlappung der Stellgeräte 7^f sowie ihre .gegensinnig gerichtete Anordnung.

206 9.1 9 - 31 - 19. 12. 1978

53 928 17

Die Pig. 13 bedarf keiner Beschreibung, da hier lediglich die Umgestaltung einer Spannzange nach Pig. 3 Mt zwei Spannbacken in eine solche mit drei Spannbacken gezeigt werden soll.

Bei der Fig. 14 wurde der Endschalter 43 um 90° gedreht eingezeichnet, um seine Funktion besser zeigen zu können. In der Praxis ist der Endschalter 43 ein flaches Gehäuse, das an den Seitenflächen der Antriebsteile des Stellgerätes 7 angeordnet ist.

Auf der Läuferwelle 40 des E-Motors 80 im Motorgehäuse 90 sitzt der Rotor 93 innerhalb der Statorwicklung 94. Der Motorraum ist durch den Lagerdeckel 95 abgeschlossen. Auf der Läuferwelle 40 schließt sich dann eine Ruhestrombremse 27^f an und an diese ein auf dem Wellenende bzw· auf einem mit der Rotorwelle kuppelbaren Wellenende aufgezogenes Triebrad 96. Dieses treibt einen Treibriemen 42 über das Triebrad 96^f und somit eine gerollte Spindel 97. Auf dieser Spindel sitzt eine Mutter 98. Über entsprechende Nockensysteme wirkt diese auf Schaltelemente 99* Die Schaltelemente 99 sind durch Schraubspindeln 250 über Handhaben 251 verschiebbar·

Das unten offene Motorgehäuse 90 wird durch einen Deckel 252 verschlossen, der als Lagerdeckel das abtriebsseitige Wellenende des Motors lagert, und gleichzeitig auf seiner Unterseite eine Ausnehmung aufweist, die Teil eines Getriebegehäuses bzw· eines Ge.triebegehäuseabschnittes 92 bildet· Der andere Teil dieses Gehäuses wird von einer Ausdrehung des Lagerkörpers 15' gebildet. Sind mehrere Untersetzungsstufen des Planetengetriebes 45 erforderlich, so werden entsprechende Zwischenstücke

206 91 9 - 32 - 19. 12. 1978

53 928 17

eingesetzt. Der Abtriebswellenzapfen ist Träger des · Getriebesonnenrades und über Steckverbindung 44 mit diesem verbunden. Da der Aufbau von Planetengetrieben bekannt ist, braucht dies nicht näher beschrieben zu werden. Der Planetenradtrager 160 ist über die Steckverbindung 44' mit dem Steckzapfen 48 der Zwischenwelle 47 verbunden. Diese Zwischenwelle weist einen Plansch 51 auf, der zwischen die Kugellagerinnenringe 50 eingespannt ist, um Druck- und Zugkräfte übertragen zu können. Die Zwischenwelle bildet auf der Abtriebsseite eine Gewindebuchse 49, in die ein entsprechendes Gewindeende der Spindel 70 eingeschraubt und gesichert ist. Eine stirnseitige Ausnehmung 52 im Lagerkörper 15' dient zum Ansetzen des unrunden Außenrohres 55 (entsprechend Teleskopteil 4) über den Puß 54 und entsprechende Schrauben. 56. Zwischen dem Puß 54 und dem Boden des Ausschnittes ist eine Platte 53 eingelegt, die mit einem Dämpfungspolster 57 durch Vulkanisieren verbunden ist, wobei auf der Oberseite des Dämpfungspolsters eine Anschlagplatte 59. ebenfalls aufvulkanisiert ist. Das Dämpfungspolster läuft konisch zu, um bei Verformung Bewegungsspiel zu haben. Die Kugelumlaufmutter 10 kann, bei Anschlag an die Platte 59 von dem Dämpfungspolster 57 angehalten werden, wobei sich.die Spitzenkräfte abbauen. Die Kugelumlauf mutter ist mit einem ßleitsteinträger 64, der den Gleitstein 14 trägt» über das Innengewinde 68 verschraubt« Der Gleitträger 64 selbst endet in einer Gewindehülse, deren Außengewinde in das Innengewinde 65 des Stößels eingeschraubt ist und dabei über eine eingelegte Scheibe 67 den Gleitstein gegen einen Endflansch 66 des Gleitsteinträgers preßt* Innerhalb des Stößels ist das Spindelende über das Spindelführungsstück 87 geführt. .

206 919 - 33 - . 19. 12. 1978

53 928 17

Der Stößel 11 ist in der Glextführungsbuchse 61 geführt, deren inneres Ende 62 mit einem Träger des Dämpfungspölsters 57^f verbunden ist· Der Stößel 11 ist ein einfaches glattes, kreisrundes Rohr, beidendig mit Innengewinde 34 versehen· Das obere Innengewinde dient zum Anschluß der Kugelumlaufmutter 10 über den Gleitsteinträger 64, während das untere Innengewinde 34 dem Anschluß einer im Lagerkörper 15 gelagerten Zwischenwelle dient, die ähnlich gelagert ist wie bei dem in Pig· 14 gezeigten Lagerkörper 15 die Zwischenwelle 47·

Die Fig. 15 und 15a zeigen eine Spindel 70 mit Kugelumlaufmutter 10, die nur Zugkräfte zu übertragen braucht. Sie ist an beiden Enden in Zuglagern 33 gelagert· Diese erlauben der Spindel ein geringes axiales Spiel· Die Kugelumlauf mutter 10 trägt zwei seitliche Anschlußteile 113 mit drehelastischen Dämpfungspolstern 77 und den zum Anschluß an den Stößel dienenden Teilen 112 mit den Rollen 13, Rollenlagern 73. Die Rollen 13 laufen in Schlitzen 123 einer fest mit den Antriebsteilen verbundenen Säule 72·

In der Fig. 16 ist nun das geschlitzte quadratische Rohr 116 durch vier Rohre 114 gebildet, die Binzeisäulen 74 der fest mit den Antriebselementen z. B· 71 verbundenen Säule 72 bilden· An ihrem oberen Ende tragen sie den Lagerträger 75 und das obere Zuglager 33 der Spindel 70· Die als Verbindung zu der Kugelumlaufmutter 70 dienenden und fest mit dem Stößel 11 verbundenen Stege 115 entsprechen den Anschlußteilen 113; 77 und 112 bei der Pig· 15» nur sind diese kreuzförmig

206 919 -34- - 19.12.1978

53 928 17

angeordnet· Der aus einem quadratischen Rohr 116 bestehende Stößel 11 ist selbst noch einmal in einem dritten Teleskopteil 76 geführt, das ebenso wie die Einzelsäulen 74 starr mit den Antriebsblöcken 71 verbunden ist. Ein derartiges Teleskopteil 76 kann zum Mittragen der Biegekräfte herangezogen werden, es kann sich aber auch nur um ein einfaches Schutzrohr handeln«

Die Fig. 17 zeigt eine Seitenansicht eines Stößels in seinem Endbereich. Der Stößel soll nach Möglichkeit seine Kräfte über dämpfungselastische Zwischenglieder abgeben. Zu diesem Zweck ist das kräfteübertragende Teil ein in beiden Richtungen über Tellerfederpakete gedämpftes axialbewegliches Anschlußauge 117* Dieses Anschlußauge 117 sieht man auch in den Pig. 18 und 19 in Draufsicht. Im übrigen entspricht der Stößel 11 .. nach Fig. 17 der Draufsicht nach Fig. 19, die wiederum mit der Fig. 21 tetwa gleichen Aufbau zeigt.

Bei der Fig. 18 wurde in einer vereinfachten Draufsicht gezeigt, daß die Erfindung eine große konstruktive Variationsbreite eröffnet. Wie bei Fig. 17 und 19 wird der Stößel durch im Dreieck angeordnete Einzelsäulen gebildet. Diese befinden sich jedoch außerhalb des Trägers 75 des oberen Zuglagers 33» der von einem dreifach geschlitzten Dreieckrohr oder drei Winkelträgern gebildet sein kann.

Die Fig. 20 will zeigen, daß innerhalb des ein Außenrohr bildenden Stößels 11 Kugelumlaufmuttern 10 dämpfungselastisch mit der Innenseite des Stößelrohres

206 919 - 35 - 19. 12. 1978

53 928 17

verbunden sein können, während die Einzelsäulen 74 das obere Lager 33 wie bei Pig. 22 tragen, bei der der Stößel 11 durch ein Dreieckrohr gebildet wird.

Die mit den Fig, 17 und 19 vergleichbare Fig· 21 zeigt noch einmal in perspektivischer Ansicht die Möglichkeit, den Stößel in mehrere Säulen aufzuteilen und diese im oberen Lagerträger 75 zu führen, in dem auch das obere Zuglager 33 der Spindel 70 angeordnet ist.

Bei der Fig, 22 sind die Kugelumlaufmuttern bzw. ist die eine dargestellte Kugelumlaufmutter 10 in dem Stößelrohrabschluß 118 untergebracht, der von den Einzel- · säulen 74 durchdrungen wird, die ihrerseits fest auf dem Antriebsblock 71 verankert sind. Zwischen dem unteren Ende des Stößels 11, und dem Antriebsblock 71, ergibt sich ein veränderlicher Freiraum 124, der durch Faltenbälge 125 oder dgl. bzw. durch ein weiteres Führungsrohr als drittes Teleskopteil 76 abgeschlossen sein kann» Die Säulen 74 tragen an ihrem oberen Ende den Lagerträger 75 für das obere Zuglager 33, der mit Führungssteinen, Rollen 126 oder dgl, im Inneren des Stößelrohres geführt sein kann.

Die Fig, 23 zeigt eine sehr einfache Ausführung des Stellgerätes. Ähnlich wie bei Fig. 16 ist der Stößel von einem Vierkantrohr 121 gebildet, an dem die Kugelumlaufmuttern 10, ähnlich wie in Fig. 15 befestigt sind. Das Vierkantrohr 121 umfaßt einen Doppel-T-Träger 150 und ist an diesem geführt,. Der Doppel-T-Träger 150 endet in nicht dargestellter Weise an seinem oberen Ende in einem Abschlußstück als Lagerträger 75, der die Zuglager

206 91 9 - 36 - 19. 12. 1978

53 928 17

für die beiden Spindeln 70 trägt* Ein nicht dargestelltes Außenrohr 76 als drittes Teleskopteil kann.vorgesehen sein.

Bei der Pig. 24 ist der Stößel 11 wiederum ein geschlosse- ' nes Dreieckrohr, von einem äußeren Schutzrohr 76 umgeben. Die Kugelumlaufmutter 10 umfaßt die Spindel 70 und ist . in einem dreieckigen Trägerkörper 119 eingebettet. Seine Winkelenden sind über drehelastische Dämpfungspolster 78 mit dem Stößel 11 verbunden. Die Einzelsäülen 74 dienen der Führung des Stößels 11 und sind daher relativ zum Stößel und zum Träger der Kuge!umlaufmutter 10 beweglich. Auch hier kann ein Schutzrohr als drittes Teleskopteil 76 Verwendung finden.

Die Pig. 25 zeigt eine Variante zur Pig. 16. Die Einzelsäulen 74 sind Vierkantrohre 121, diese sind gegenüber dem Stößel 11, der auch ein Vierkantrohr 121 bildet, durch die Führungsrollen122 geführt, und es können noch Rollen 13 zwischen den Vierkantrohren 12 vorgesehen sein, die auf den Stegen 115 gelagert sind.

Die Fig. 26 will zeigen, daß die Einzelsäulen 74, die einerseits den Stößel 11 bilden, und diejenigen, die das andere Teleskopteil bilden, so geformt sein können, daß sie gemeinsam annähernd einen geschlossenen Kreis bilden, der noch von einem dritten Teleskopteil 76 umgeben sein kann.

Die Fig. 27 zeigt die Hintereinanderschaltung von einzelnen Stellgeräten 7" beliebiger Ausführung, insbesondere jedoch solcher, bei denen die Spindeln nur auf Zug belastet werden,

919 - 37 - 19. 12. 1978

53 928 17

Die Antriebsblöcke 71 bilden Knoten eines bambusähnlichen Trägers derart, daß dem Gesamtträger Biegekräfte zugemutet werden können, die bei gleicher Dimensionierung von einem einzigen entsprechend langhubigen Stellgerät nicht übernommen werden könnten. Die Hubgeschwindigkeiten der einzelnen Stellgeräte können sich addieren oder bei entsprechend umgekehrter Bewegungsrichtung subtrahieren. Dies kann von sehr großer Bedeutung sein, wenn beispielsweise Stellgeräte große Lasten langsam, kleine Lasten aber sehr schnell bewegen sollen. Die insgesamt übertragbaren Zug- oder Druckkräfte sind bei der Kombination einer Mehrzahl von Stellgeräten 7" nicht wesentlich anders als die von Einzelgeräten, wohl aber können Hublängen und Geschwindigkeiten erreicht werden, die früher nur mit sehr großem Aufwand erreichbar waren.

Die Fig. 28 zeigt die Kombination zweier Einzelgeräte durch Verbindung zweier Antriebsblöcke 71 miteinander. Der geschnittene Stößel 11 und geschnittene dritte Teleskopteil 6 lassen einen Blick auf den Lagerträger •75 des oberen Zuglagers 33 zu. Bei dieser Darstellung wird erneut deutlich, daß die Spindel 70 nur in Zuglagern 33 gelagert ist,-und in beiden Richtungen Zugkräfte übertragt, so daß sie nicht auf Biegung beansprucht werden kann. Der Lagerträger 75 ist beispielsweise über Führungsrollen 122 innerhalb des Stößels geführt«. Eine Kugelspindel kann in Normabmessungen, die serienmäßig hergestellt sind, Verwendung finden» Sie verhält sich auf Zug belastet wie ein Seil.

Reicht dies nicht ^caus, weil ein längerer Hub verlangt wird, so können mehrere Stellgeräte hintereinanderge-

206 919 -38-- 19. 12. 1978

53 928 17

schaltet werden. Alle Biegekräfte und alle Druckkräfte werden von den Teleskopteilen übernommen. Würde man, wie das bisher erforderlich war, zur Übertragung größerer Kräfte bei großen Hüben sehr dicke Sonderspindeln anfertigen lassen, so würde eine derartige Stellgeräteanord~ nung ein vielfaches von einer erfindungsgemäßen kosten. Stellgeräte für große Kräfte und große Hübe sind daher auch bisher kaum in größeren Stückzahlen zum Einsatz gekommen.

Die Fig. 29 und 30 zeigen ein Steuergerät für den erfindungsgemäßen Manipulator. Die Schwenkwerke 22 und evtl. die Bremsen 27' sollen von dem Bedienungsmann durch die von ihm auf das Gerät übertragenen Servokräfte gehandhabt werden können. Ein Schieber 104 ist in Führungen 107 in'Längsrichtung des äußeren Auslegerarmteiles 6 geführt. Der Schieber 104 weist einen Schlitz 102 auf, der von einem mit einem Handgriff versehenen Hebel bzw. Führungskörper 101 durchfaßt wird. An dem Schieber 104 ist ein Induktionskern 105 befestigt; der in eine Induktionsspule 103 einfaßt, die einen Meßwertgeber 106 beaufschlagt. Der Führungskörper 101 ist in einem Gummipolster, Federpolster oder dgl. 100 eingebettet, dessen Rückstellkräfte den für die Handhabung aufzubringenden Kräften durch den Bedienungsmann entsprechen müssen. Wird beispielsweise der Führungskörper 101 quer zum Schieber 104 bewegt, so kann der Bedienungsmann wählen, ob er das Gelenk 26' des inneren Auslegerarmteiles festbremst, um nur den äußeren Arm gegenüber dem inneren Arm zu schwenken. In beiden Fällen werden kaum Kräfte benötigt. Die Wege des Induktionskems innerhalb der Spule sind immer proportional zu den erforderlichen Winkelgeschwindigkeiten und/oder Schwenkkräften.

Claims (47)

206 919 -39- 19. 12. 1978 53 928 17 Erfindungsanspruch

1. Manipulator mit wenigstens einem um eine an einem Trägerorgan angeordnete senkrechte Achse schwenkbaren Auslegerarm, der in wechselnden radialen Abständen ein sich zu ihm etwa im Winkel von 90° erstreckendes mit Teleskopelementen ausgerüstetes Stellgerät trägt, an dessen freiem Ende Lasthalteorgane drehbar befestigt sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Das Stellgerät (7) ist ein elektromechanisches Kugelspindelgerät mit Kugelumlaufmutter (10)

.und weist einen oder mehrere steife Träger als vertikal ausfahrbares Teleskopelement (4¹) auf, das als Stößel (11) gegenüber seiner Führung (Teleskopelement (4)) mit Hilfe von formschlüssig dämpfungselastisch geführten Elementen (Rollen (13))» Gleitsteine (14)) drehgesichert ist,

b) Der Stößel (11) ist an seinem freien Ende (8) lösbar mit einem Lagerkörper (15) verbunden, der Anschlußflächen (16) für Abstandselemente (17) bildet«

c) An den Abstandselementen (17) sind schwenkbar jeweils in vertikaler und/oder horizontaler Erstreckung die Lasthalteorgane (9) angeschlossen.

d) Die Abstandselemente (17) zwischen dem Lagerkörper (15) und den Lasthalteorganen (9) sind als Schwenkwerke (22) und/oder Spannwerke (23) ausgebildet.

206 94.9 -40- 19. 12. 1978

53 928 17

2. Manipulator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannwerke (23) der Lasthalteorgane (9) von elektromechanischen Stellgeräten (7¹) mit Kugelumlaufmutterschraubentrieben gebildet sind.

3· Manipulator nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet . dadurch, daß das Stellgerät (7) in jeder durch den äußeren Arm gehender Ebene winkelsteif mit diesem verbunden ist und zur Verbindung Mittel (Klemmblock 81) vorgesehen sind, die eine Längsverschiebung des Stellgerätes (7) gegenüber dem Auslegerarm (3) ermöglichen·

4. Manipulator nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß das Stellgerät (7) gegenüber dem Auslegerarm (3) (äußerer Arm (6)) über einen Stelltrieb (Zahnkurbeltrieb 83) oder ein weiteres Stellgerät (25) zur Stellgeräteachse (19) parallel verschiebbar ist.

5. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Anschlußmittel des Stellgerätes (7) an einem radial zur senkrechten Achse (2) verstellbaren Teil (äußerer Arm (6)) des Auslegerarmes (.3) ein antreibbares Schwenkwerk (22') dient.

6« Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte .1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß den Gelenken (26; 26') steuerbare Bremsen (27) und vorzugsweise zusätzlich steuerbare Schwenkwerke (22) zugeordnet sind.

206 919 - 41 - . 19. 12. 1978

53 928 17

7. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß einem oder mehreren der Gelenke (26j 26^f) Hubwerke (28) zugeordnet sind·

8. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 7» gekennzeichnet dadurch, daß eine oder mehrere Lasthalteorgane (9) als Abzieh- und/oder Einpreßvorrichtung (12) ausgebildet sind·

9· Manipulator nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Abzieh- und/oder Einpreßvorrichtung (12) Schwellkrafterzeuger, vorzugsweise durch elektronische Steuermittel elektromotorisch erzeugte Schwellkraft erzeuger, zugeordnet sind·

10. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 9» gekennzeichnet dadurch, daß vorzugsweise einem den Lasthalteorganen (9) zugeordneten Stellgerät

(7¹) mit Kugelumlaufmutterschraubenantrieb ein Schwenkwerk (22") zugeordnet ist, das über seine Spindel (70) direkt oder indirekt einen entsprechend angeordneten Zahntrieb (127) antreibt, der eine Lagerplatte (30) dreht, an der Lasthalteorgane (9) angeordnet sind·

11. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Spann~ werke (23) (Stellgeräte (7¹)) der Spannzangen (31) an die zum Stößel (11) radialen Abstandselemente (17) in winkeliger, vorzugsweise rechtwinkeliger Erstreckung anschließen·

206 9 1 9 ' . - 42 - . 19· 12. 1978

53 928 17

12· Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die am Lagerkörper (15) (Anschlußflächen (16) angeschlossenen Abstandsmittel (17) gegenüber diesem um wenigstens 90° schwenk- bzw· versetzbar angeordnet sind.

13. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannwerke (23) der Lasthalteorgane (9) (Zangen (31)) an Schwe-nkwerken (22) angeschlossen sind.

14. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 13» gekennzeichnet dadurch, daß die Stellgeräte (7^f) der Halteorgane (9) eine Unterteilung durch gegeneinander verdrehbare Gehäuseteile (z. B. 232; 234ί 21) aufweisen.

15· Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß das Trägerorgan (1), das vorzugsweise als Tragsäule ausgebildet ist, .selbst ein Hubwerk (28) bildet, wobei die Schraubenspindel (32) an ihren beiden Enden in Zuglagern (33) gelagert ist und die" Mutter in bei Schraubenspindelhubwerken an sich bekannter Weise von Schwenkkräften entlastet in der Tragsäule geführt ist und an den Führungsteilen (19) der Auslegerarm (3) angeschlossen ist.

16„ Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 15, gekennzeichnet dadurch, daß das äußere Teleskopteil des Stellgerätes (4) ein unrundes Außenrohr (55), vorzugsweise ein Vierkantrohr ist, und daß an den

919 - 43 - 19. 12. 1978

53 928 17

Innenflächen dieses Rohres ein Gleitsteih (14) aus dämpfungselastischem Material geführt ist, der . seinerseits axial unverschieblich mit der Kugelumlaufmutter (10)· und dem inneren Stößelende - (Gewinde 65) - verbunden ist, und daß der Stößel (11) ein kreisrundes Rohr ist, an dessen beiden Enden Innengewinde (34; 65') angeordnet sind, die einerseits zum Anschluß der Kugelumlaufmutter (10) über den Gleitsteinträger (64) und andererseits zum Anschluß des Lagerkörpers (15) dienen·

17. Manipulator nach Punkt 16, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Läuferwelle (40) eines vorzugsweise als polumschaltbarer hochpoliger Motor ausgebildeten elektrischen Antriebsmotors (41) eine Ruhestrombremse (27') angeordnet ist und die Welle (40)· über einen Treibriemen (42) oder dergleichen mit einem Endschalter (43) in Verbindung steht und anderen Endes die Welle (40) über eine Steckverbindung (44) mit einem ein- oder mehrstufigen Planetengetriebe (45) in Verbindung steht, das seinerseits über Steckverbindung (44¹) mit einer in einem gesonderten Lagerkörper (46) zug- und druckfest gelagerten Zwischen·^· welle (47) gekuppelt ist, die auf der Getriebeseite als Steckzapfen (48) und auf der Gegenseite als Gewindebuchse (49) ausgebildet ist und einen zwischen den Kugellagerinnehringen (50) eingespannten Plansch (51) aufweist,

18, Manipulator nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daß der die Zug- und Drucklager (.29) aufnehmende Gehäuseabschnitt des Lagerkörpers (15') stiraseitig

206 919 " 44 - 19. 12. 1978

53 928 17

in einer Ausnehmung (52) eine Platte (53) und den Fuß (54) des unrunden Außenrohres (55) aufnimmt, der mit dem Lagerkörper (15') verschräubt ist (Schrauben 56),) und daß die Platte (53) Träger eines Dämpfungspolsters (57) ist, dessen Gummiteil (58) zwischen zwei Platten (Platte (53), Anschlagplatte (59)) einvulkanisiert ist·

19« Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 16 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß am freien Ende (60) des unrunden.Außenröhres des Stellgerätes (55) •eine Gleitführungsbuchse (61) für den kreisrunden Stößel (11) befestigt ist, deren inneres Ende (62) ein Dämpfungspolster (57*) trägt, das mit seiner Trägerplatte (63) über ein Innengewinde auf ein Außengewinde der Gleitführungsbuchse (61) geschraubt ist,

20. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 16 bis 19, gekennzeichnet dadurch, daß ein Gleitsteinträger (64) des Stellgerätes mit dem Innengewinde (65) des Stößels (11) verschraubt ist und den aufgesteckten Gleitstein (14) mit seinem radialen Endflansch (66) gegen eine Scheibe (67) spannt und selbst ein Innengewinde (68) aufweist, in das die Kugelumlaufmutter (10) eingeschraubt ist»

21. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1

bis 20, gekennzeichnet dadurch» daß für die Spindeln '· (70) des Stellgerätes obere lagerträger (75), Zuglager (33) und untere Zuglagerungen (33 in 71) unter Belassung eines geringen axialen Spieles für die Spindeln (70) vorgesehen sind, und die Zuglager (33) in einem Lagerträger (75) am Ende einer mit den An-

206 9 1 9 - 45 - 19. 12* 1978

53 928 17

triebsblöcken (71) fest verbundenen Säule (72) angeordnet sind, der Stö'ßel (11) die Säule (72) rohrartig umgibt oder mit Einzelsäulen (74) die Querschnittskonturen ergänzt und die Verbindungsmittel zwischen dem Stößel (11) und der oder den Kugelumlaufmuttern (10) Schlitze (123) zwischen den Einzelsäulen (74) oder solche in rohrartigen Säulen (72) durchfassen·

22· Manipulator· nach Punkt 21, gekennzeichnet dadurch, daß die mit den Antriebsteilen verbundene Säule (72) des Stellgerätes wenigstens dreiseitig von dem den Stößel (11) bildenden anderen Teleskopteil umschlossen ist und die Säule (72) durch.im Dreieck angeordnete Einzelsäulen (74) gebildet ist·

23· Manipulator nach einem oder jedem der Punkte 21 und 22, gekennzeichnet dadurch, daß den beiden Teleskopteilen des Stellgerätes ein drittes Teleskopteil (76) zugeordnet ist, das die mit dem Antriebsblock (71) verbundene Säule (72; 74) allseitig wenigstens in einem von außen zugänglichen Bereich (77) abdeckt und am Stößel (11) geführt ist.

24· Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 21 bis 23» gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Kugelumlaufmuttern (10') des Steilgerätes parallelen Spindein zugeordnet sind und eine gemeinsam bewegte Einheit mit einem als äußeres Teleskopteil angeordneten Stößel (1.1) bilden.

919 _

25# Manipulator nach. Punkt 21 bis 32, gekennzeichnet dadurch, daß die mit einer oder mehreren Kugeiumlaufmuttern (10') des Stellgerätes verbundene gemeinsam bewegte Einheit an einem Teleskopteil eines weiteren Stellgerätes angreift.

26. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 25, gekennzeichnet dadurch, daß die Kugelumlaufmuttern (10) des Stellgerätes sowohl innerhalb der Stößelführungslänge als auch innerhalb des Stößelquerschnittes angeordnet sind.

27» Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 26, gekennzeichnet dadurch, daß an dem sich rechtwinkelig zum Kranarm erstreckenden Stellgerät (L7) Sensoren zur Erfassung der Stärke und Richtung von durch eine Bedienungsperson auf den Stößel (11) wirkenden Biegekräften angeordnet sind und diese den Schwenkwerken (22) und/oder_>Bremsen (27) der Auslegerarmgelenke (26j 26^f) zugeordnet sind. .

28, Manipulator nach den Punkten 1 bis 19» gekennzeichnet dadurch, daß als Sensor des Steuerungsorgans ein konzentrisch von Rückstellkräften (Federpolster 100) beaufschlagter Pührungskörper (101) oder dergleichen dient, der in einen quer zur Erstreckung des äußeren Armes (6) angeordneten Schlitz (102) eines in Längsrichtung des äußeren Armes (6) geführten Schiebers (104) eingreift, der seinerseits entweder die Induktionsspule (103) oder den Induktionskern (105) eines Meßwertgebers (106) bewegte

206 919 - 47 - 19· 12. 1978

. 53 928 17

29· Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 26, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebsblöcke (71 *) des mehrspindligen Stellgerätes als Verbindungsorgane zwischen zwei oder mehreren Stellgeräten (7") dienen, wobei diese vorzugsweise in axialer Verlängerung zueinander angeordnet sind, und die zwischen ihnen vorgesehenen Antriebsblöcke (71^f) versteifende Knoten eines durch die einzelnen Stellgeräte (7") bzw· deren Kombination entstandenen Trägers bildend

30· Manipulator nach Punkt 5 bis 29, gekennzeichnet dadurch, daß das Schwenkwerk (22) am Ende des führenden Teleskopteiles (4) des Stellgerätes (7) angreift und die Lasthalteorgane (9) gegenüber dem Lagerkörper (15) so angeordnet sind, daß der Schwerpunkt der Last in der Hubendstellung etwa in Verlängerung der Schwenkwerkachse steht.

31· Manipulator nach den Punkten 1 bis 30, gekennzeichnet dadurch, daß der Stößel (11) der Spannzange des Stellgerätes (7 ') ein relativ zu ihm axial verschieblich.es Anschlußteil (200) aufweist, das mit den Spannzangenhebeln (201) in Verbindung steht und innerhalb einer in das Stößelende eingeschraubten Hülse (202) geführt ist, in der ein oder mehrere Tellerfederpakete (79) vorzugsweise einander entgegengerichtet gegen das Anschlußteil (200) vorgespannt sind.

32. Manipulator nach Punkt 31» gekennzeichnet dadurch, daß zwei als Winkelhebel (210) ausgebildete Spannbackenhebel (211) der Spannzange im Schnittpunkt (212) der Schenkel (213» 214) auf einem Träger (215) so gelagert

206 919 ~ 48 - 19. 12. 1978

53 928 17

sind, daß ihre einander zugewandten Schenkel (214) in etwa fluchten und mit ihren Enden (216), vorzugsweise über Langlöcher (217) mit dem Anschlußteil (200) auf Zug und/oder Druck in Verbindung stehen.·

33, Manipulator nach Punkt 31 oder 32, gekennzeichnet dadurch, daß eine steuerbare Bremse (27¹) der Spannzange auf die Kugelspindel wirkend vorgesehen ist, durch die eine beim gewünschten Spannzuständ eines Kraftspeichers erreichte Stößelposition und axiale

. Kraft vor Abschalten des Motors durch'Festbremsen der Spindel erhalten bleibt.

34. Manipulator nach Punkt 33» gekennzeichnet dadurch, daß der Drehantrieb der Spindel der Spannzange ein hochpoliger Drehstrommotor polumschaltbar im Verhältnis 1:6 und mit etwa 40 bis 60 V Niederspannung ist,

35» Manipulator nach Punkt 33 oder 34» gekennzeichnet dadurch, daß die steuerbare Bremse der Spannzange eine Ruhestrommagnetbremse (27^f) ist, die über ein weg- und/ oder kräfteabhängiges·Schalt- bzw. Steuerorgan vor Abschalten des Motors stromlos wird und damit einfällt, wobei dem weg- und/oder kräfteabhängigem Schaltorgan ein zeitabhängiges Glied nachgeschaltet ist, derart, daß zunächst die Bremse nach Eingang des weg- und/oder kräfteabhängigen Schaltimpulses einfällt und sich dann ers,t der Motor abschaltet,

36. Manipulator nach den Punkten 1 bis 35» gekennzeichnet dadurch, daß zwei oder mehr Spannzangen (31) zu einer

206 919 -49- 19. 12. 1978

53 928 17

Einheit (217) so miteinander verbunden sind und daß ihre Spannöffnungen (218) in verschiedene Eichtungen zeigen.

37. Manipulator nach Punkt 36, gekennzeichnet dadurch, daß die Stellgeräte (7^f) der Spannzangen (31) parallel zueinander sich in ihrer Länge überlappend angeordnet sind.

38. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 31 bis 37-ι gekennzeichnet dadurch, daß am Schwenkwerk der Spannzange eine Welle (219) über ein Schwenkwerk (22) drehbar ist, dessen Antriebsmotor ein Niederspannungs— motor mit etwa 40 bi3 60 V ist, wobei zwischen dem Rotor und der Welle (219) ein Untersetzungsgetriebe mit großer Untersetzung eingeschaltet ist, sowie die Welle (219) in einem Stromverteiler (220) gelagert ist (Lager 221).

39. Manipulator nach Punkt 3Ö» gekennzeichnet dadurch, daß der Stromverteiler (220) des Schwenkwerkes mit dem Schwenkgetriebe (222) parallel versetzt verbunden ist sowie vorzugsweise über einen Zahnriemen (223) von der Getriebewelle (224) angetrieben ist.

40. Manipulator nach einem oder mehreren Punkten 31 bis 39$ gekennzeichnet dadurch, daß als Spannbacken der Spannzange Pormplatten bzw, verformbare Platten (230) dienen, die gegenüber ihren Spannbackenhebeln (211) schwenkbar gelagert und so angeordnet sind, daß sie von einer Hebelseite auf die andere schwenkbar oder versetzbar sind.

- 50 - 19. 12. 1978 . 53 928 17

41» Manipulator nach Punkt 40, gekennzeichnet dadurch, daß die Formplätten (230) mit oder um ihre Haltezapfen (231) auf Kugellagern drehbar gelagert sind.

42. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 40 bis 41» gekennzeichnet dadurch, daß die Lagermittelpunkte der Haltezapfen (231) der Spannzange gegen-, über den an den Formplatten angreifenden Kräftemittelpunkten nach außen hin versetzt sind·.

43« Manipulator, insbesondere nach einem oder mehreren der Punkte 11 bis 16, gekennzeichnet dadurch,· daß als Träger der Spindelzuglager (33) des Stellgeräts ein Doppel-T-Profil (150) dient, in dessen beiden U-förmigen iCanälen (151) je-eine Spindel (32; 32.') von je einer Mutter (10') umgeben angeordnet ist und der Stößel (11) ein Rechteckrohr (152) ist,

44. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 11 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Säulenprofile der Einzelsäulen (74) des Stellgerätes vom Träger der Zuglager (71) und vom Stößel (11) zu einer Ringform ergänzen» .

45. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 44» gekennzeichnet dadurch, daß Antriebselemente (18) insbesondere solche von Schwenkwerken (22) innerhalb -des Hohlprofils der äußeren und/oder inneren Arme (6; 5) angeordnet sind»

46. Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1

bis 45» gekennzeichnet dadurch, daß der äußere Arm (6)

206 919 - 51 - 19. 12. 1978

53 928 17

unterhalb des inneren Armes (5), zu diesem parallel versetzt, an diesem fliegend gelagert ist.

46 - 19. 12. 1978 53 928 17

47· Manipulator nach einem oder mehreren der Punkte 1

bis 36» gekennzeichnet dadurch, daß einem mit seiner Achse parallel oder in axialer Verlängerung zum
Stößel (11) dem Lagerkörper (15) zugeordneten
Schwenkwerk (22) eine rechtwinklig zu dessen Schwenkachse verlaufende weitere Schwenkachse und/oder
Schwenkwerk .(22) für die Abstandselemente (17) folgt und parallel oder axial zu dem Wellenzug dieser Ab-Btandselemente ein weiteres Schwenkwerk (22) (mit
Stromverteiler 220) für die propellerartig zu diesen angeordneten Spannwerke (23) (Stellgerät 7') folgen, die ihrerseits mit von Hand betätigter Einstellvorrichtung (Handrad 237) für die Verstellung der Bewegungsebenen der Spannbackenhebel (211) zum Spannwerk (Stellgeräte 7') versehen sind.

Hierzu 4L·Seiten Zeichnungen