DD209588A1

DD209588A1 - Vorrichtung eines flachen gelenkmanipulators als einlegegeraet

Info

Publication number: DD209588A1
Application number: DD24269082A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Kiel; Michael Riesener; Karl-Josef Richardt
Original assignee: Robotron Rationalisierung
Priority date: 1982-08-23
Filing date: 1982-08-23
Publication date: 1984-05-16

Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF EINE VORRICHTUNG EINES FLACHGELENKMANIPULATORS ALS EINLEGEGERAET FUER PRESSEN, BEARBEITUNGSEINRICHTUNGEN U. AE. DAS ZIEL IST EIN ABGERUESTETER ROBOTER FUER DIESE SPEZIELLEN BELANGE WIE FESTZULEGENDE BAHNEN, AUF DENEN MIT GERINGEM KONSTRUKTIVEN AUFWAND BESONDERS FUER DIE ANTRIEBS- UND STEUERUNGSTECHNIK BEI GLEICHBLEIBENDEM DREHMOMENT MANIPULIERT WIRD. DAS WIRD DURCH MAXIMAL ZWEI DREHANTRIEBE FUER DREI GELENKE UND DARIN IN VERSCHIEDENEN KOMBINATIONEN STARR WIE LOSE MITEINANDER VERBUNDENEN ZWISCHENRAEDERN ZU DEN AN- UND ABTRIEBEN UND ENTSPRECHEND DER BAHNKURVE DER HAND DURCH BESTIMMTE DURCHMESSERVERHAELTNISSE DESSELBEN ERREICHT. AUSSER FUER DIE FEINMECHANISCHE FERTIGUNG IST DER MANIPULATOR IM ALLGEMEINEN MASCHINENBAU, DER ELEKTRO-ELEKTRONIKINDUSTRIE, BEI DER VERPACKUNG VON KONSUMGUETERN U. AE., SOWIE ALS VERKETTUNGSEINRICHTUNG ZWISCHEN VER- UND BEARBEITUNGSMASCHINEN EINSETZBAR.

Description

Titel der Erfindung

Vorrichtung eines flachen Gelenkmanipulators als Einlegegerät

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft die Vorrichtung eines flachen Gelenkmanipulators als Einlegegerät für Pressen, Bearbeitungseinrichtungen u. ä. besonders in der feinmechanischen Vorfertigung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind einige Lösungen bekannt geworden, bei denen Kräfteausgleich sowie der Antrieb von Gelenkmanipulatoren mittels Parallelprogrammen oder analog dazu mit Seiltrieb u. ä. und Rädern an und in den Gelenken vorgenommen wird. Sie sind mit je einem Antrieb für je ein Gelenkglied gekennzeichnet, wobei der Antrieb seiner Masse wegen auf den vorgelagerten stabileren Segmenten auch als Masseausgleich angebracht ist und die Bewegung über ein oder mehrere Gelenke durchgeleitet wird, (DD V¹ZP 154 342, DE OS 25 31 831, 26 28 734, 29 23 695). Diese Vorrichtungen als Einlegegeräte verfugen wie Industrieroboter mit mehr als 3 Freiheitsgraden über Variationsmöglichkeiten, die für diese Anwendung nicht benötigt werden· In der Regel sind sie nicht abrüstbar und sehr kostenintensiv, oder für die Einsatzfälle in der Arbeitsgeschwindigkeit und Genauigkeit für vertikalen und horizontalen Betrieb nicht optimierbar.

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...Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, einen flachen Gelenkmanipulator als Binlegegerät für Pressen, Bearbeitungseinrichtungen u. ä. zu optimieren· Ils abgerüsteter Roboter soll er energiesparend, mit geringem konstruktiven Aufwand besonders für die Antriebs- und Steuerungstechnik ausgelegt sein, bei horizontalem Betrieb mit gleichbleibenden Drehmoment arbeiten und dem geringen Platz um die jeweiligen Maschinen gerecht werden·

Gegenüber einfachen Binlegegeräten sollen speziell festzulegende Bahnen für nahezu jeden Anwendungsfall gewählt werden können·

Viesen der Erfindung

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch konstruktive Anordnung von Parallel- oder Seiltrieb o. ä. und Rädern in den Gelenken mit möglichst weniger Antrieben als Segmenten, wie Hub, Arm, Unterarm und Hand, optimierte Bahnkurven für einen Flachgelenkmanipulator als Einlegegerät zu realisieren, der horizontal und vertikal verwendbar ist·

- Merlanale der Erfindung

Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Elementeanordnung eines Flachgelenkmanipulators in den Gelenken die durch Wellen und auf Achsen starr miteinander verbundenen Zwischenräder zu den intriebsrädem und den Abtriebsrädern entsprechend den Bahnkurven der Hand bestimmte Durchmesserverhältnisse aufweisen, in verschiedenen Kombinationen miteinander verbunden sind, durch vorzugsweise zwei Antriebe insbesondere über Kupplungen zeitlich in Programmen und/oder mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben und gegebenenfalls Hubbaugruppen insbesondere im Bereich der

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Dreheinheit oder als Zuteiler vorhanden sind. Es ist vorteilhaft, die Zwischenräder im ersten Gelenk starr auf einer Welle anzuordnen und gleichzeitig auf das Antriebsrad des Unterarmes im zweiten Gelenk und auf die Zwischenräder für die Hand im zweiten Gelenk wirken zu lassen, um dadurch z. B. eine Parallelverschiebung beim Einlegen zu erreichen» Dadurch, daß die Zwischenräder für den Hand- und Unterarrabetrieb gegenüber dem Unterarm zeitweise fest bzw« verstellbar sind, kann die Hand z. B. auf ungünstige Platzverhältnisse an der Maschine eingerichtet werden.

Dafür, daß die zu einem Trieb zählenden Räder gleichgroß sind, wird die direkte Proportionalität zwischen Antrieb und Schwenkbewegung der einzelnen Segmente erreicht, also die Parallelverschiebung möglich.

Wenn die zum Trieb bzw. Zwischentrieb der Hand zählenden Räder ungleiche Durchmesser, z. £. das Durchmesserverhältnis von 2 zu 1 haben, ist ein Schwenken der Hand um den doppelten Winkel zum Unterarm durch nur einen Antrieb bzw. mit wesentlich größerem Winkel oder für eine andere Lage einer nachfolgend zu beschickenden Bearbeitungsvorrichtung günstig möglich. Trägt die Hand z. B. zwei Zuteiler vorzugsweise im Abstand vom Magazin zum Bearbeitungsort, dann ist mit einem einzigen Gerät gleichzeitiges Entnehmen von Teilen aus dem Magazin urid von der Maschine bzw. gleichzeitiges Ablegen in die Maschine und auf die Ablage möglich.

Dadurch, daß die zu den jeweiligen Trieben zählenden Räder verschiedene Durchmesser und mindestens einem Antrieb zugeordnet sind, wird erreicht, daß wie oben für die Hand dargelegt wurde, auch für die anderen Glieder vorteilhafte Transformationen im Schwenkwinkel zwangsweise erreicht werden und sich dadurch spezielle Bahnkurven ergeben.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel

dargestellt. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Ii¹Ig. 1: die sinnbildliche Darstellung eines Flachgelenkmanipulators mit gleichen Armlängen,

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Ana ic lrt von Piß. 1 mit AiitrJ.Gluivnr.lauUm

Pig. 3: markante Stellungen der Segmente für Pig. 1 Pig. 4: die Sinnbildliehe Darstellung eines Plachgelenknianipulators mit unterschiedlichen Armlängen und zwei Antrieben für drei Gelenke

U¹Ig.. 5: Ansicht von Pig. 4 mit Antriebs variant en Pig. 6: markante Stellungen für Pig. 4 Wie in der speziellen, stark reduzierten Ausführung der Pig. 1 zu ersehen, besteht die Vorrichtung aus einer Rotationsbaugruppe, der Dreheinheit 1, dem Oberarm 2, dem Unterarm 3 und der Hand 4, an der sich die Werkstückaufnahme 6 befindet z. B. in vverkstückspezifischer Porm. In der Dreheinheit 1 befindet sich die Hubbaugruppe 7. Die Segmente Oberarm 2 und Unterarm 3 mit Hand 4 werden über das erste Gelenk 8 und zweite Gelenk 9 bewegt. Die Welle der Dreheinheit 1 ist vertikal angeordnet, d.h., daß die Armkonstruktion in der horizontalen Ebene arbeitet. Die Hubbaugruppe 7 arbeitet in der vertikalen Ebene. Die Dreheinheit 1 treibt mittels Antrieb des Oberarmes 17, bestehend z. B. aus Gleichstrommotor, Bremse und Planetengetriebe, über das Antriebsrad des Oberarmes 13 und das Abtriebsrad des Oberarmes 14 den Oberarm 2 an. Der Antrieb der Unterarmgruppe im Oberarm 21 mit analogem Aufbau wie 17, treibt z. B. mittels Zahnriemen über die Räder 11, 12, 15 die starr miteinander verbundenen Zwischenräder für den Handbetrieb im zweiten Gelenk 16 und damit den Unterarm 3 an. Diese Bewegung wird, wie in Pig. 4 ersichtlich, von 16 auf das Antriebsrad der Hand im dritten Gelenk 18 übertragen und somit die Hand 4 bewegt.

Das Zwischenrad der Unterarmgruppe im ersten Gelenk 12 ist mittels einer schaltbaren Kupplung 23 der Hubbaugruppe 7 mit dem Gestell der Dreheinheit 1 verbunden. Mit diesem Aufbau wird folgender EinlegeVorgang realisiert, der das Einlegen von Werkstücken in Y/erkzeuge von Umformmaschinen betrifft. Entsprechend der Pig. 3 und 6 wird die Werkstückaufnahme 6 des flachen Gelenkmanipulators über ein Hubmagazin in die Ausgangsstellung gebracht. Der Elektromagnet wird mittels- der Hubbaugruppe 7 nach unten bewegt, nimmt

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das Werkstück auf, führt die gleiche Bewegung entgegengesetzt aus und wird mittels dem Antrieb 17 in Fig. 3 bzw. 17 und 21 in Fig. 6 in die Stellung b gebracht. In dieser Stellung b schaltet die Kupplung 23» d.h., daß die Zwischenräder 15 bzw. 19 relativ zum Gestell in Ruhe sind. Dann wird mittels des Antriebes der Oberarm 17 bewegt. Die Triebe 24, 25» 26 bewirken bei gleichen Durchmessern der Räderpaare über die Parallelogramme die Gradverschiebung zur Stellung c. Dann wird durch die Bewegung der Hubbaugruppe 7 das Werkstück in das Werkzeug abgesenkt.

Anschließend gibt die V/erkstückaufnahme 6 das Werkstück frei. Nachdem umgekehrt gehoben und die Stellung b erreicht wurde, erfolgt entweder analog zum Einlegen nach dem Bearbeitungstakt das Herausnehmen über die Stellungen c, b, a und das Ablegen in Stellung d in ein weiteres Magazin. Mittels der Antriebe 17 in Pig. 3 bzw. 17 und 21 in Fig. 6 wird mit gelöster Kupp-*· lung 23 von Stellung d in Stellung a bewegt. Gegebenenfalls kann zur Verkürzung der Wartezeit für die Bearbeitungseinrichtung nach dem Bearbeiten ein zweiter flacher Gelenkmanipulator das Herausnehmen usw. vornehmen.

Die besonderen Effekte sind nachfolgend nochmals hervorgehoben« Wenn z. B. durch den Antrieb der Dreheinheit 1 der Oberarm nach rechts gedreht wird, bewegt sich der Unterarm 3 nach links. Haben der Oberarm 2, als auch der Unterarm 3 gleiche Längen und sind die Übersetzungsverhältnisse der Räder 1:1, dann bewegt sich das dritte Gelenk 10 auf einer Geraden und die Hand 4 verändert die Stellung zu dieser Geraden nicht, wie in Fig. 3 und β zu sehen ist und aus der Gestaltung von Fig. 1 und 4 resultiert.

Bei zwei Übertragungssystemen müssen die Armlängen und Übersetzungsverhältnisse in einem bestimmten Verhältnis stehen. Die Bewegung des flachen Gelenkmanipulators zwischen einer Maschine, der Stellung b und den Magazinen zur Aufnahme und Ablage der Teile, kann einmal durch Korabination der beiden Drehantriebe geschehen. Die Kupplung 23 ist dabei gelöst, das heißt, daß das Zwischenrad der Unterarmgruppe im ersten Gelenk 12 mittels dem Antriebsrad der Unterarmgruppe 11 vom Antrieb der Unterarmgruppe im Oberarm 21 bewegt wird.

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Die Bewegung kann ein anderes Mal allein durch den Antrieb . des Oberarmes 17 erfolgen» Zwischen dem Antriebsrad der Unterarmgruppe 11 und dein Oberarm 2 ist eine Kupplung 22, die die Räder 11, 12 und 15, bei der Variante nach Fig. 4 bzw. 5 auch vom Rad 19» relativ zum Oberarm 2 unbeweglich macht', d. h. die Lagen der einzelnen Arme zueinander verändern sich nicht.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Vorrichtung eines flachen Gelenkmanipulators als Einlegegerät mittels Parallel- oder Seiltrieb o. ä. und Rädern, die in den Gelenken als Antriebs- und Zwischenräder vorzugsweise auf gleicher Welle und/oder Achse angeordnet, sowie Antriebsräder fest mit der jeweiligen Armgruppe verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, daß die durch Wellen und auf Achsen starr miteinander verbundenen Zwischenräder (12, 15, 16, 19) zu den Antriebsrädern (11, 13» 17) und den Abtriebsrädern (14, 18, 20) entsprechend den Bahnkurven der Hand (4) bestimmte Durchmesserverhältnisse aufweisen, in verschiedenen Kombinationen miteinander verbunden sind, durch vorzugsweise zwei Antriebe (17, 21) insbesondere über Kupplungen (22, 23) zeitlich in Programmen und/oder mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben und gegebenenfalls Hubbaugruppen (7» 5) insbesondere im Bereich der Dreheinheit (1) oder als Zuteiler (5) vorhanden sind.
2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zwischenräder (15t 19) ir<i ersten Gelenk (8) starr auf einer Welle angeordnet sind und gleichzeitig auf das Abtriebsrad (20) des Unterarmes (3) im zweiten Gelenk (9) und auf die Zwischenräder (16) fur die Hand (4) im zweiten Gelenk (9) wirken.
3. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zwischenräder (16) für den Hand- und Unterarmantrieb gegenüber dem Unterarm zeitweise fest bzw. verstellbar sind.
4. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die zu einem Trieb (24, 25, 26) zählenden Räder gleichgroß sind.

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5. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, ge kenn ze ic line t dadurch, daß die zum Trieb bzw. Zwischentrieb der Hand zählenden Räder (16, 18 bzw. .15, 16) ungleiche Durchmesser z. B. das Durchmesserverhältnis von 2 zu 1 haben. ,
6. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Hand (4) ζ. B. zwei Zuteiler (5) vorzugsweise im Abstand vom Magazin zum Bearbeitungsort trägt.
7. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die zu den jeweiligen Trieben zählenden Räder verschiedene Durchmesser haben und mindestens einem Antrieb zugeordnet sind.

Dazu 3 Seiten Zeichnungen