DD154282B1

DD154282B1 - EQUIPMENT FOR WEIGHT COMPENSATION FOR HANDLING MACHINES WITH SWIVELS

Info

Publication number: DD154282B1
Application number: DD22515680A
Authority: DD
Inventors: Roland Baudisch; Heinz Werth
Original assignee: Roland Baudisch; Heinz Werth
Priority date: 1980-11-13
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1987-01-14
Also published as: DD154282A1

Description

Hierzu 5 Seiten ZeichnungenFor this 5 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine konstruktive Anordnung für den Ausgleich der Eigenmasse der Greiferarme bei Robotern und Handhabungsmitteln, deren Geiferarme sich um Drehgelenke bewegen.The invention relates to a constructive arrangement for balancing the net mass of the gripper arms in robots and handling means whose Geiferarme move around hinges.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -Characteristic of the known technical solutions -

Viele bekanntgewordene Handhabungsmittel verzichten auf einen Ausgleich des Eigengewichts, wobei der Antrieb für den Greiferarm entsprechend überdimensioniert wird. Diese Lösung hat den Nachteil, daß das Bewegungsverhalten der Anordnung, wie Beschleunigung und erreichte Geschwindigkeit, von der jeweiligen Winkelstellung der Greiferarme abhängig ist und der überdimensionierte Antrieb einerseits zu einer Verteuerung und andererseits zu einem erhöhten Leistungsverbrauch führt. Bei anderen bekanntgewordenen Handhabungsmitteln wird gegenüber der Masse der. Greiferarme eine Gegenmasse zum vollständigen bzw. teilweisen Gewichtsausgleich angeordnet. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß sich die zu bewegende Gesamtmasse erhöht und mit dieser Erhöhung des Massenträgheitsmomentes sich die dynamischen Eigenschaften des Systems verschlechtern. Dieses Massenträgheitsmoment kann aus konstruktiven Gründen durch Vergrößerung der Gegenmasse und Verkleinerung des Hebelarmes nur begrenzt minimiert werden.Many become known handling means waive a balance of its own weight, the drive for the gripper arm is oversized accordingly. This solution has the disadvantage that the movement behavior of the arrangement, such as acceleration and speed reached, on the respective angular position of the gripper arms is dependent and the oversized drive on the one hand leads to an increase in price and on the other hand to increased power consumption. In other known handling means is compared to the mass of. Gripper arms arranged a counterweight for complete or partial weight compensation. However, this solution has the disadvantage that increases the total mass to be moved and deteriorate with this increase in the moment of inertia, the dynamic properties of the system. For reasons of design, this moment of inertia can only be minimized to a limited extent by increasing the counterweight and reducing the lever arm.

Die gleichen Nachteile treten bei solchen Einrichtungen ein, die die Antriebselemente, u. a. den Motor, als Gegenmasse anordnenThe same disadvantages occur in such devices, the drive elements, u. a. arrange the engine as a counterweight

Der Antriebsmotor wird dabei zusätzlich genutzt, wobei das Massenträgheitsmoment jedoch nicht vorteilhaft beeinflußt wird. The drive motor is used in addition, but the moment of inertia is not affected advantageous.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erzeugung eines Rückstellmotors als Ausgleich der Eigenmasse eines schwenkbaren Greiferarmes eines Roboters oder Handhabungsmittels in Abhängigkeit der Winkelstellung des Greiferarmes ohne das Massenträgheitsmoment des Greiferarmes zu erhöhen und ohne Nutzung der Leistung des Antriebsaggregates.The object of the invention is to increase the self-mass of a pivotable gripper arm of a robot or handling means as a function of the angular position of the gripper arm without increasing the mass moment of inertia of the gripper arm and without using the power of the drive unit.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gewichtsausgleich für Handhabungsmittel mit Drehgelenken zu entwickeln, der ohne Gegenmasse auskommt und der nicht vom Antriebsaggregat zu leisten ist.The invention has for its object to develop a weight balance for handling means with hinges, which manages without counterweight and is not afforded by the drive unit.

Die erfindungsgemäßen Merkmale bestehen darin, daß am jeweiligen Drehgelenk des Greiferarmes eine Kurvenscheibe angeordnet ist, an der eine durch eine vorgespannte Feder belastete Andruckeinheit anliegt, die ein Gegenmoment erzeugt. Dieses Gegenmoment gleicht das Drehmoment der Masse des Greiferarmes aus und bewirkt ein Gleichgewicht des Systems. Die Änderung des Drehmoments des Greiferarmes bei Änderung seiner Lage durch Verdrehen des Greiferarmes um das Drehgelenk bewirkt eine Änderung des Gegenmoments bei entsprechender Auswahl des Anstiegswinkels der Kurve sowie bei entsprechender Auswahl der Federkonstante der vorgespannten Feder, d.h., der Anstiegswinkel der Kurve (^ wird so gewählt, daß die entstehende Tangentialkraft mit dem entsprechenden Radius r das erforderliche Gegenmoment ergibt.The features of the invention are that a cam is arranged at the respective rotary joint of the gripper arm, to which a biased by a preloaded spring pressure unit is applied, which generates a counter-torque. This counter-torque equalizes the torque of the mass of the gripper arm and causes a balance of the system. The change in the torque of the gripper arm when changing its position by rotating the gripper arm about the pivot causes a change in the counter torque with appropriate selection of the slope angle of the curve and with appropriate selection of the spring constant of the prestressed spring, ie, the angle of increase of the curve (^ is chosen in that the resulting tangential force with the corresponding radius r gives the required counter-torque.

Die definierte Lage der Andruckeinheit oder der Kurvenscheibe zur Senkrechten wird sowohl über eine feste Verbindung mit dem Gestell im 1. Gelenk, als auch über Übertragungsmittel, wie Zahnriemen, Kette, Viergelenk, in jedem weiteren Gelenk realisiert. Der erfindungsgemäße Massenausgleich ist somit gleichzeitig in mehreren Gelenken anwendbar.The defined position of the pressure unit or the cam to the vertical is realized both via a fixed connection with the frame in the first joint, as well as transmission means, such as toothed belt, chain, four-bar linkage, in each other joint. The mass balance according to the invention is thus applicable simultaneously in several joints.

embodiments

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1: Prinzipdarstellung des Handhabungsmittels mit Massenausgleich in einem Drehgelenk; Fig.2: Vergrößerte Prinzipdarstellung von Schnitt A-A nach Fig. 1;Fig. 1: Schematic representation of the handling means with mass balance in a rotary joint; Fig.2: Enlarged schematic representation of section A-A of Fig. 1;

Fig.3: Prinzipdarstellung des Masseausgleichs, bei dem die Andruckrolle über einen Schwenkhebel geführt wird; Fig.4: Darstellung des Masseausgleichs mit feststehender Kurvenscheibe und am Greiferarm angeordneter Andruckrolle; Fig.5: Vergrößerte Prinzipdarstellung von Schnitt B-B nach"Fig.4;Fig.3: Schematic representation of the mass balance, in which the pressure roller is guided via a pivot lever; Fig.4: Representation of the mass balance with fixed cam and arranged on the gripper arm pressure roller; Fig.5: Enlarged schematic representation of section B-B after "Fig.4;

Fig. 6: Prinzipdarstellung eines Handhabungsmittels mit Masseausgleich für ein Gelenk zwischen dem Greiferarm, sowie einerFig. 6: Schematic representation of a handling means with mass balance for a joint between the gripper arm, as well as a

Parallelogrammübertragung; Fig.7: Prinzipdarstellung des Masseausgleichs für ein Gelenk zwischen dem Greiferarm sowie einer Übertragung mittels Zahnriemen.Parallelogrammübertragung; Fig.7: Schematic representation of the mass balance for a joint between the gripper arm and a transmission by means of a toothed belt.

In Fig. 1 ist die Kurvenscheibe 3 fest mit dem Greiferarm 2 verbunden, so daß die Kurvenscheibe 3 der Drehbewegung des Greiferarmes 2 folgt. Über eine an der Kurvenscheibe 3 mit dem Anstiegswinkel α anliegende Andruckrolle 4, die an einem Stößel befestigt ist, und der Druckfeder 5 wird ein Gegenmoment erzeugt, das den Einfluß des Eigengewichts des Greiferarmes 1,2 ausgleicht. Die Kurvenform der Kurvenscheibe 3 ist somit eine Funktion der Masse m und des Schwenkradius R des Greiferarmes 2, sowie der Vorspannkraft Fo und der Federkonstante C der Druckfeder 5. Das Masseausgleichssystem ist bei mehrgliedrigen Greiferarmen in jedem Gelenk des Greiferarmes verwendbar.In Fig. 1, the cam 3 is fixedly connected to the gripper arm 2, so that the cam 3 follows the rotational movement of the gripper arm 2. About a on the cam 3 with the rising angle α applied pinch roller 4, which is fixed to a plunger, and the compression spring 5, a counter-torque is generated, which compensates for the influence of the dead weight of the gripper arm 1,2. The curve shape of the cam disc 3 is thus a function of the mass m and the pivot radius R of the gripper arm 2, and the biasing force Fo and the spring constant C of the compression spring 5. The mass balance system is used in multi-member gripper arms in each joint of the gripper arm.

In Fig. 2 wird die beispielhafte Anordnung der Andruckrolle 4 und der Druckfeder 5 zur Lage des Gestells 6 dargestellt. Erfindungsgemäß kann die Artdruckrolle 4 auch über einen Schwenkhebel 7 geführt werden (Fig.3) oder das Kinematische Prinzip so umgekehrt werden (Fig. 4), daß die Kurvenscheibe 3 eine feste Lage zum Gestell 6 hat und die Andruckrolle 4 mit der Druckfeder 5 am Greiferarm 2 angeordnet sind.In Fig. 2, the exemplary arrangement of the pinch roller 4 and the compression spring 5 is shown to the position of the frame 6. According to the invention, the type pressure roller 4 can also be guided by a pivoting lever 7 (FIG. 3) or the kinematic principle can be reversed (FIG. 4) such that the cam plate 3 has a fixed position relative to the frame 6 and the pressure roller 4 with the compression spring 5 on Gripper arm 2 are arranged.

Bei Anordnung der Erfindung in mehreren Gelenken eines mehrgliedrigen Greiferarmes, z. B. Fig.6 u. 7 wird-die definierte Lage der Kurvenscheibe 3 zum Gestell 6 durch Übertragungsmittel, wie z. B. Gelenkviereck bzw. Übertragungsgestänge 9 (Fig. 6) oder Zahnriemen 10 (Fig.7) realisiert.In arrangement of the invention in several joints of a multi-unit gripper arm, z. B. Fig.6 u. 7 is the defined position of the cam 3 to the frame 6 by transmission means, such as. B. four-bar linkage or transmission linkage 9 (Fig. 6) or toothed belt 10 (Fig.7) realized.

Claims

1. A device for balancing single and multi-limbed gripper arms in handling means or robots with swivel joints, characterized in that in the rotary joint (12) a counter-torque generating device is arranged, consisting of a cam (3) and a voltage applied to this a prestressed spring (5) loaded pressure unit consists and that in multi-member gripper arms, the position of the cam (3) to the frame (6) is secured by transmission means.

2. Device according to item 1, characterized in that the pressure unit consists of a pinch roller attached to a pressure roller (4) and a spring (5).

3. Device according to item 1, characterized in that the pressure unit consists of a pinch roller attached to a pressure roller (4), a spring (5) and a pinch roller (4) bearing pivot lever (7).

4. Device according to item 1, characterized in that the cam disc (3) fixedly connected to the movable gripper arm (2) and the plunger, pinch roller (4) and spring (5) existing pressure unit on the frame (6) is arranged.

5. Device according to item 1, characterized in that the transmission means for securing the position of the cam disc (3) to the frame (6) consist of a transmission linkage (9).

6. Device according to item 1, characterized in that the transmission means consists of a tension element (10).