DD220553A1 - Manipulator - Google Patents

Abstract

Anwendungsgebiet des Manipulators ist die metallverarbeitende Industrie und alle anderen Industriezweige, wo programmierte Beschickungs-, Zufuehrungs- od. a. Bewegungen zu verwirklichen sind. Es ist Ziel der Erfindung, die Leistungsfaehigkeit des Manipulators zu erhoehen und das Anwendungsgebiet zu verbreitern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bewegungen in allen Freiheitsgraden des Manipulators gleichzeitig zu ermoeglichen, dabei ist auch eine Loesung dargestellt, bei der Bewegungen mit unterschiedlichen dynamischen Charakteristiken durchgefuehrt werden koennen. Dies wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, dass der Manipulator parallel zur Antriebswelle eine Vorgelegewelle mit zusaetzlichen Kopplungselementen besitzt, wobei die Vorgelegewelle in Zusammenwirkung mit der Antriebswelle und ihren Kopplungselementen steht. Um gleichzeitige Bewegungen mit unterschiedlichen dynamischen Charakteristiken zu ermoeglichen, wird die Antriebswelle als koaxial ineinanderliegende Hohlwellen oder als parallel zueinanderliegende Wellen, oder beides kombiniert gestaltet. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung Manipulator ,

Anwendungsgebiet der Erfindung

Anwendungsgebiet des Manipulators ist die raetallverar- : beitende Industrie; aber auch in allen anderen Industriezweigen ist eine Anwendung möglich, d.h. überall dort, wo programmierte Beschickungs-, Zuführungs- od»a. Bewegungen zu verwirklichen sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist eine Verfahreinheit für begrenzte Wege nach Erfindungsanmeldung WP B23q/251 571 8, die eine Antriebswelle des Schlittens, die eine feststehende Lineareinheit und eine verfahrbare Lineareinheit verbindet, besitzt, welche senkrecht zu den beiden Lineareinheiten steht. Gleichzeitig kann man die beiden Lineareinheiten nur dann in Bewegung setzen, wenn das bei ein und der selben Drehrichtung der Antriebswelle erfolgen kann, an sonsten müssen die Bewegungen- nacheinander ausgeführt werden. Und das ist als Nachteil zu betrachten.

•Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Leistungsfähigkeit des Manipulators zu erhöhen und das Anwendungsgebiet zu verbreitern . ,

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bewegungen in allen Freiheitsgraden des Manipulators gleichzeitig zu ermöglichen, dabei ist auch eine Lösung darzustellen, beider Bewegungen mit unterschiedlichen dynamischen Charakteristiken durchgeführt werden können. / D.ies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Manipulator parallel zur Antriebswelle eine Vqrgelegewelle mit zusätzlichen Kopplungselementen besitzt, wobei die Vorgelegewelle in Zusammenwirkung mit der Antriebswelle und den Kupplungselementen der Antriebswelle steht. Zur Verwirklichung der Bewegung werden sowohl die Kopplungselemente der Antriebswelle, als auch die Kopplungselemente der Vorgelegewelle benutzt,wobei die Nutzung der Kopplungseleraente der Vorgelegewelle zur Änderung der Bewegungsrichtung führt.

Um gleichzeitige Bewegungen mit unterschiedlichen dynamischen Charakteristiken zu ermöglichen, wird die Antriebswelle -als· koaxial ineinanderliegende Hohlwellen oder als parallel zueinanderliegende Wellen, oder beides kombiniertgestaltet.

.Alle 'Wellen besitzen eigene Kopplungselemente, die jeweils nur zur Bewegung in einem Freiheitsgrad des Manipulators benutzt werden.Oede Welle besitzt einen eigenen Antrieb, wobei alle Antriebe am Schlitten installiert sind.

AusführungsbeispieIe

Aneinigen Ausführungsbeispielen, Figuren 1-6, soll der Manipulator naher erläutert werden« _Λ Der Manipulator, Figur .1, besitzt zwei Lineareinheiten 1 und 2, entsprechend mit den Zahnstangen 3 und 4. Die Lineareinheiten 1 und 2 sind durch einen Schlitten 5 verbunden. In dem Schlitten 5 ist ein Antrieb 6 mit der Antriebswelle 7 ,installiert. Die Antriebswelle 7 besitzt ein Zahnrad 8 mit Kupplung 9, das in Zusammenwirkung mit der Zahnstange 3 steht und ein Zahnrad IO mit Kupplung il, das. in Zusammenwirkung mit der Zahnstange 4 steht. Andersgesagt bilden

das Zahnrad 8 und die Kupplung 9 und das. Zahnrad 10 und die Kupplung Ii Kopplungselemente der Antriebswelle 7, bzw. entsprechend der Lineareinheit 1 und 2. Parallel zur Antriebswelle7 ist im Schlitten 5 eine Vor-, gelegewelle 12 installiert, wobei sowohl die Antriebswelle 7, als auch die Vorgelegewelle 12 Zahnräder 13 besitzen, die in Zusammenwirkung stehen. Die Vorgelegewelle 12 besitzt ein Zahnrad 14 mit Kupplung 15, das in Zusammenwirkung mit dem Zahnrad 8 steht und ein Zahnrad 16 mit Kupplung 17, das in Zusammenwirkung mit dem Zahnrad 10 steht. Es ist zu bemerken,daß die Antriebswelle 7 auch mehr Kopplungseleraente, als in Figur 1 gezeigt, zur Verwirklichung von Bewegungen in anderen Freiheitsgraden besitzen kann, dann muß auch die Vorgelegewelle 12 mit entsprechend mehr Kopplungselementen ausgerüstet Werden. Der Manipulator, Figur 2, besitzt drei Freiheitsgrade D-S₁^Sj₃., oder anders gesagt, ist in DSS-Struktur aufgebaut. _; , ' ' ;'^: ::^:·. .. ' .' ·''. ;. '. " , Die Schnitte A-A und B-B (Figuren 3 und 4) zeigen den Aufbau von Antriebselementen des Manipulators. Der Manipulator (Figuren 2, 3 und 4) besitzt einen Grundrahmen 18, an dem eine Drehführung 19 fest angebracht ist. Auf der Drehführung 19 sind drehbar die Platten 20 gelagert, die durch eine Zahnstange 3 untereinander verbunden sind, dabei bilden die Drehführung 19, die Platten 20 und die Zahnstange 3 die Lineareinheit 1.

Verschiebbar hinsichtlich der Lineareinheit I₁ bzw. der Drehführungl9 und Zahnstange 3 und drehbar hinsichtlich der Drehführung 19, auf der Lineareinheit 1 ist ein Schlitten 5 installiert. In dem Schlitten 5 ist verschiebbar und senkrecht zur Lineareinheit 1 die Lineareinheit 2 mit Führungen 21, Platten 22 und Zahnstange 23 montiert. Im Schlitten 5 sind die Wellen 24, 25 und 26 gelagert, dabei ist jede entsprechend mit einem eigenen Antrieb 27, 28 und 29 verbunden. Auf der Welle 24 sitzt das Zahnrad 30,.das in Zusammenwirkung mit der Zahnstange 3 steht. Auf der Welle 25 sitzt das Zahnrad 31, weiches mit der Zahnstange 23 in Zusammenwirkung steht. Welle 26 besitzt eine Schnecke

32, die in Zusammenwirkung rait dem Schneckenrad 33 steht, wobei das Schneckenrad 33 verschiebbar auf der Drehführung 19 gelagert ist _e · _: . / .., Die Lagerung der Wellen 24, 25 und 26 kann auch anders . gestaltet werden. Auf der Figur 5 sind sie koaxial gelagert, auf der Figur 6 ist eine kombinierte Lagerung dargestellt, und zwar parallele und koaxiale.

Hieraus ergibt sich folgende Wirkungsweise

Durch den Antrieb 6 des Manipulators (s. Figur 1) wird die Antriebswelle 7 in Drehung versetzt. Durch das Zusammenwirken der Zahnräder 13 dreht sich auch die Vorgelegewelle 12, aber in anderer Richtung (s. Figur 1). ,. Das Bewegen "a" des Schlittens 5 wird durch das Zusammenwirken des Zahnrades 8 und der Zahnstange 3 erreicht* Wenn eine Bewegung nach "unten" notwendig ist, wird das. Zahnrad 8 über die Kupplung 9 in Drehung versetzt, wenn nach "oben" - wird das Zahnrad 8 durch das Zahnrad 14 und die Kupplung 15 in Drehung versetzt.

Ähnlich wie oben beschrieben^ kann man die Bewegung "b" der Lineareinheit 2, sowie die Richtungsänderung der Bewegung "b" verwirklichen. Dabei werden entweder Zahnrad IO mit Kupplung 11, oder Kupplung 17, Zahnrad 16 und Zahnrad 10 in Wirkung versetzt.

Bei dieser Wirkungsweise von Manipulatoren ist es möglich, gleichzeitige Bewegungen in allen Freiheitsgraden durchzuführen, egal in welche Richtung und egal, wie viele Freiheitsgrade der Manipulator hat. . ,

Die Wirkungsweise desManipulators , dargestellt in den Figuren 2, 3 und 4 unterscheidet sich dadurch, daß die Wellen 24, 25 und 26 jeweils durch eigene Antriebe 27, 28 und 29 in Drehung versetzt werden. Die Richtung des Drehens, sowie die dynamische Charakteristik, das Anfahren und Bremsen wird durch die Antriebe 27, 28 und 29 und die Steuerung des Manipulators bestimmt.

Beim Drehen der Welle 24 bewegt sich durch Zusammenwirken des Zahnrades 30 und der Zahnstange 3 der Schlitten 5 in der Sj-Achse, Beim Drehen äer Welle 25 bewegt sich durch Zusammenwirken des Zahnrades 31 und der Zahnstange 23

die' Lineareinheit 2 in der S₁₁-J-Achse. Beim Drehen der Welle 26 dreht sich durch das Zusammenwirken von Schnecke 32 und Schneckenrad 33 der Schlitten 5 mit der Lineareinheit 2 in der D-Achse.

Eine andere Lagerung der Wellen 24, 25 und 25, s.FigurS und 6, bringt keine Veränderung in der Wirkungsweise des Manipulstors. ^! .

Es ist auch bei diesem Aufbauprinzip möglich, Manipulatoren zu bekommen, die mehr als drei Freiheitsgrade besitzen und jeweils gleichzeitig betrieben werden können.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   1. Manipulator, bestehend aus zwei beweglichen Führungseinheiten mit Schlitten und einer senkrecht dazu stehenden Antriebswelle, gekennzeichnet dadurch, daß der Manipulator parallel zur Antriebswelle (7) eine Vorgelegewelle (12) mit zusätzlichen Kopplungselementen (13, 14, 15, 16, 17) besitzt, wobei die Vorgelegewelle (12) in Zusammenwirkung mit der Antriebswelle (7) und den Kopplungselementen (8, 9, 10, 11, 13) der Antriebswelle (7) steht*
2. 2. Manipulator, bestehend aus zwei beweglichen Führungseinheiten mit Schlitten und einer senkrecht dazu stehenden Antriebswelle, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebswelle (7) als koaxial ineinanderliegende Hohlwellen oder als parallel zueinanderliegende Wellen, oder beides kombiniert (24, 25, 26) gestaltet ist, wobei alle Wellen (24, 25, 26) eigene Kopplungselemente besitzen, die jeweils zur Bewegung in einem Freiheitsgrad des Manipulators benutzt werden und jede mit eigenem Antrieb (27, 28, 29) gekoppelt ist, wobei alle Antriebe (27, 28, 29) am Schlitten (5) angebracht sind.

   "Hierzu 4 Seiten Zeichnungen".