DE10149469A1 - Handhabungsgerät für schmutzempfindliche Systeme, insbesondere Mikrosysteme - Google Patents
Handhabungsgerät für schmutzempfindliche Systeme, insbesondere MikrosystemeInfo
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Abstract
Für ein Handhabungsgerät für Mikrosysteme mit einem entsprechend dem menschlichen Arm aufgebauten Arbeitsarm in Scara-Bauwweise und einem Armträger als Arbeitseinheit wird für die insbesondere über ein Scherenhubgestänge lageveränderlich geführte Arbeitseinheit eine Ausbildung vorgesehen, die einen Antrieb des Arbeitsarmes mit nur einer Antriebsquelle unter Zwischenschaltung eines Getriebes ermöglicht.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät für schmutzempfindliche Systeme, insbesondere Mikrosysteme, mit einem Arbeitsarm gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Handhabungsgeräte für Systeme, insbesondere Mikrosysteme der vorgenannten Art mit Arbeitsarmen in Form sogenannter Scara- Roboter sind aus der Praxis bekannt und in Verbindung mit der Verbreiterung ihres Einsatz- und/oder Arbeitsspektrums insbesondere unter den Gesichtspunkten der Arbeitsgeschwindigkeit und der Arbeitsgenauigkeit immer höheren Anforderungen ausgesetzt. Dementsprechend kommt der Präzision des Antriebssystemes schon bei einem über einen stationären Armträger getragenen Arbeitsarm hohe Bedeutung zu, insbesondere aber bei einem Arbeitsarm, dessen Armträger seinerseits verfahrbar und/oder höhenverstellbar ist, bedingt unter anderem durch den zunehmenden Einfluss der Massenkräfte bei derartigen Einsatzfällen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handhabungsgerät der eingangs genannten Art unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte weiter zu entwickeln, vor allem auch hinsichtlich der Ausgestaltung des Antriebs und der Antriebsverbindung zum Arbeitsarm.
- Erreicht wird dies bei einem Handhabungsgerät für Mikrosysteme mit den Merkmalen des Anspruches 1, bei dem einem - nach Art des menschlichen Armes aufgebauten - Arbeitsarm mit einer Hand, einem Unterarm und einem auf einem Armträger abgestützten Oberarm eine Antriebsquelle zugeordnet wird, die in der Antriebsverbindung zum Oberarm auf ein Getriebe arbeitet, dessen Abtriebswelle koaxial zu zwei drehzahlgleich gegensinnig anzutreibenden Abtriebsrädern liegt, von denen wahlweise jeweils eines drehfest zur Abtriebswelle festzulegen ist und von denen nur eines, aber das jeweils gleiche, sowie die Abtriebswelle jeweils einer, aber der jeweils gleichen der beiden koaxialen Antriebsverbindungen zum Arbeitsarm zugeordnet ist. Bei einer derartigen Ausbildung des Antriebssystemes mit nur einer Antriebsquelle für die Schwenkbewegungen von Hand, Unterarm und Oberarm gegeneinander sowie gegenüber dem Armträger kann mit fertigungstechnisch - trotz geforderter hoher Präzision - gut beherrschbaren und konstruktiv einfachen Teilen gearbeitet werden, die gewichtsmäßig günstig sind und die in Bezug auf die geforderte, nahezu absolute Synchronisation im Ablauf der Bewegungen des Arbeitsarmes keine Schwierigkeiten bieten und hierfür keiner zusätzlichen Synchronisation bedürfen, auch in der Phase der Umschaltung.
- Die Gegenläufigkeit in der Drehrichtung der Abtriebsräder lässt sich erfindungsgemäß sowohl bei zur Achse der Abtriebsräder paralleler wie auch zur Abtriebswelle geneigter, insbesondere senkrechter Lage der Drehachse des Übertragungsgliedes erreichen, so dass konstruktiv ein großer Gestaltungsbereich gegeben ist. Eine achsparallele Lage der Achsen von Übertragungsglied und Abtriebsrädern bzw. Abtriebswelle ist insbesondere dadurch zu realisieren, dass als Übertragungsglied eine Schneckenwelle mit gegenläufigen, mit den Abtriebsrädern zusammenwirkenden Schnecken Verwendung findet. In Bezug auf eine zur Drehachse der Abtriebsräder bzw. Abtriebswelle senkrechte Lage der Achse des Übertragungsgliedes besteht eine bevorzugte Lösung in der Verwendung miteinander kämmender, als Kegelräder ausgebildeter Zahnräder für Übertragungsglied und Abtriebsräder.
- Aus der gegenläufigen Drehrichtung der Abtriebsräder lässt sich in einfacher Weise ein gegenläufiger Antrieb für die Abtriebswelle ableiten, indem die Abtriebsräder wahlweise drehfest zur Abtriebswelle festzulegen sind, was insbesondere mit einer schaltbaren Kupplung zu realisieren ist, die als zur Abtriebswelle axial verschiebliche und wahlweise mit jeweils einem der Abtriebsräder insbesondere durch Verrastungen zu verblockende Kupplungshülse ausgebildet ist. Die Kupplungshülse ist zweckmäßigerweise zur Abtriebswelle über eine unrunde Schiebeführung drehfest, aber axial verschieblich festgelegt, wobei eine fertigungstechnisch einfache Lösung in der Ausgestaltung des Unrundquerschnittes als Rechteckquerschnitt besteht.
- Die Kupplungshülse ist zweckmäßigerweise - korrespondierend zu den Abtriebsrädern - mit stirnseitigen Verrastungen versehen, wobei sich als Rasten stirnseitige Verzahnungen wie auch Steckverbindungen eignen, die mit konischen, entsprechenden Aufnahmebohrungen zugeordneten Steckzapfen arbeiten.
- Eine erfindungsgemäß einfache und bevorzugte Lösung besteht darin, die Kupplungshülse gleichzeitig als Stellkolben zu nutzen, über den bei entsprechender Druckbeaufschlagung die Verrastung zwischen den Abtriebsrädern gewechselt werden kann. Eine derartige Lösung führt zu einem räumlich günstigen Baukonzept, da der Axialraum zwischen den Abtriebsrädern für die Unterbringung der Kupplung genutzt werden kann. Dem Stellkolben kann so in einfacher Weise eine lagefeste Führung, insbesondere eine zylindrische Führung zugeordnet werden, die in einem axialen Überdeckungsbereich zum Stellkolben gegenüber diesem einen Arbeitsraum abgrenzt, der druckbeaufschlagbar ist. Die lagefeste Führung ist bevorzugt durch einen zum Gehäuse festgelegten Ausleger gebildet, so dass auch diesbezüglich eine einfache und raumsparende Konstruktion erreichbar ist, die in günstiger Weise die Zuführung von Druckmedium auf den Arbeitsraum ermöglicht. Die Verstellung in Gegenrichtung erfolgt zweckmäßigerweise federbeaufschlagt, wobei die Federbeaufschlagung durch Abstützung gegenüber der Abtriebswelle in einfacher Weise zu realisieren ist.
- Im Hinblick auf einen raumsparenden, leichten und in sich besonders steifen Aufbau erweist es sich als zweckmäßig, wenn das Getriebe mit zugeordneter Antriebsquelle den Armträger bildet, der vom Oberarm überdeckt ist, so dass diese Einheit sowohl stationär wie auch instationär eingesetzt werden kann.
- Insbesondere für einen instationären Einsatz ist eine erfindungsgemäß ausgestaltete Einheit mit Armträger und Arbeitsarm wegen ihrer baulichen Kompaktheit und ihres günstigen Gewichtes besonders geeignet, wobei die erreichbare flache Bauweise bei seitlich zum Getriebe liegender Antriebsquelle günstige Voraussetzungen für größere Verstellwege in Hochrichtung bei gegebener Höhe des Handhabungsgerätes bietet.
- Als besonders vorteilhaft erweist sich im Rahmen der Erfindung die Verwendung von Arbeitsarm und Armträger in der geschilderten, erfindungsgemäßen Ausgestaltung bei einem Handhabungsgerät, das seinerseits zur Höhenverstellbarkeit von Armträger und Arbeitsarm mit einem Scherenhubgestänge arbeitet, welches bevorzugt neben der Hubverstellung auch eine axiale Verschiebbarkeit längs einer Transportachse ermöglicht.
- Zweckmäßigerweise ist das Scherenhubgestänge mit einem durch eine Parallelogrammlenkeranordnung gebildeten Führungsarm ausgestaltet, sowie mit einem Lastarm, der entgegengesetzt zur Parallelogrammlenkeranordnung geneigt ist, wobei dem Führungsarm und dem Lastarm jeweils eine Abstützung gegen einen Scherentisch zugeordnet ist. Zumindest eine dieser Abstützungen bildet zur Hubverstellung einen längs der Transportachse des Scherentisches verfahrbaren Schlitten. Bevorzugt sind aber sowohl der Führungsarm wie auch der Lastarm auf einem gegen den Scherentisch längs einer Transportachse desselben verfahrbaren Schlitten abgestützt, so dass Hub- und Axialverschiebungen der durch Arbeitsarm und Armträger gebildeten Arbeitseinheit sowohl kombiniert wie auch isoliert durchgeführt werden können, womit sich das erfindungsgemäße Handhabungsgerät insbesondere auch zur Bedienung von längs der Transportachse des Scherentisches versetzt angeordneten Ein- und Ausgabeeinheiten und/oder Bearbeitungseinheiten eignet.
- Der Aufbau der Führung für die Arbeitseinheit, bestehend aus Arbeitsarm und Armträger, als Scherenhubgestänge mit zumindest einem, bevorzugt zwei längs einer Transportachse eines Scherentisches verfahrbaren, insbesondere wälzgelagert geführten Schlitten bietet die Möglichkeit, die dem oder den Schlitten zugeordneten Antriebseinheiten in den Scherentisch zu integrieren, so dass die Gesamtmasse der beweglichen Teile des Handhabungsgerätes, nämlich Scherenhubgestänge mit Schlitten sowie vom Scherenhubgestänge getragener Arbeitseinheit gering gehalten werden kann. Dies wirkt sich auf mögliche, hohe Arbeitsgeschwindigkeiten in der Positionierung des Arbeitsarmes in einer jeweils geforderten Hubhöhe oder Transportlage längs der Schlittenführung des Scherentisches günstig aus.
- Der Antrieb für den oder die Schlitten kann in üblicher Weise über mit den Schlitten verbundene, dem Scherentisch zugeordnete Linearantriebe, insbesondere Umschlingungstriebe erfolgen, denen endseitig zum Scherentisch entsprechende Antriebsquellen zugeordnet sind, wobei für die Schlitten gegenüber dem Scherentisch unabhängig vom Antrieb eine hoch präzise und auch reibungsarme Führung, beispielsweise Wälzkörperführung vorgesehen sein kann.
- Ungeachtet der linearen Schlittenführungen, die insbesondere bei größeren Verstellwegen nur schwer gekapselt auszuführen sind, ist die erfindungsgemäße Lösung auch für ein Arbeiten unter hohen Anforderungen an die Reinheit, insbesondere Reinraumbedingungen geeignet, da solche Systeme üblicherweise mit einer von oben nach unten gerichteten Luftdurchströmung arbeiten und der Scherentisch in Durchströmungsrichtung unterhalb der Arbeitsebene des Arbeitsarmes liegt, etwaige belastende Verunreinigungen also nach der zur Arbeitsebene abgewandten Seite in Durchströmungsrichtung ausgetragen werden.
- Das im Antrieb des Arbeitsarmes liegende, umschaltbare Getriebe kann auch in anderen Anwendungsfällen eingesetzt werden und stellt eine in sich eigenständige Erfindung dar. Diese eignet sich insbesondere auch für die Verwendung im Antrieb für die Schlitten des Scherentisches, wobei es das Getriebe ermöglicht, mit einer Motorgetriebeeinheit die beiden Schlitten anzutreiben, so dass für den Schlittenantrieb kein zweiter Motor erforderlich ist. Bei dieser Lösung laufen über die Abtriebe des Getriebes die Umschlingungstriebe, die die Schlitten einzeln, gleich- oder gegenläufig zueinander bewegen. In Anbetracht der insbesondere bei schmutzempfindlichen Systemen, und hier vor allen Mikrosystemen, verhältnismäßig kleinen Stückzahlen, der hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit, der extremen Anforderungen an die Verfügbarkeit auch unter dem Gesichtspunkt minimierter Wartungszeiten und Wartungsaufwendungen sowie der geforderten, und nachhaltig aufrechtzuerhaltenden engen Toleranzen bietet die erfindungsgemäße Möglichkeit, gleiche Motorgetriebeeinheiten für den Antrieb des Arbeitsarmes und des Scherenhubgestänges zu verwenden, auch hinsichtlich der Ersatzteilhaltung und der Kosten hierfür Vorteile. Insgesamt stellt es auch eine wesentliche Vereinfachung des Gesamtkonzeptes dar, mit nur zwei Motoren mit jeweils nachgeordnetem Getriebe ein Handhabungssystem aufzubauen, das durch die Höhen- und Längsverstellbarkeit des Scherenhubgestänges in Verbindung mit der Variabilität des Arbeitsarmes durch dessen Ausgestaltung als Scara-Arm vielfältigste Einsatzmöglichkeiten eröffnet.
- Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend mit weiteren Einzelheiten anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine perspektivische, schematisierte Gesamtansicht eines Handhabungsgerätes für Mikrosysteme mit einer in Hubrichtung wie auch senkrecht hierzu verstellbaren Arbeitseinheit, bestehend aus Armträger und Arbeitsarm,
- Fig. 2 eine stark schematisierte Prinzipdarstellung eines aus Oberarm, Unterarm und Hand bestehenden Arbeitsarmes einschließlich der antriebsmäßigen Verknüpfungen,
- Fig. 3 wiederum stark schematisiert, eine Draufsicht auf den Arbeitsarm gemäß Fig. 2 in Richtung des Pfeiles III, und
- Fig. 4 eine prinzipielle Schnittdarstellung des in der Antriebsverbindung vom als Antriebsquelle vorgesehenem Motor zum Arbeitsarm vorgesehenen Getriebes.
- Das Handhabungsgerät 1 gemäß Fig. 1 weist einen mehrteiligen, nach Art des menschlichen Armes aufgebauten Arbeitsarm 2 auf, umfassend einen Oberarm 3, einen Unterarm 4 und eine Hand 5. Getragen ist der Arbeitsarm 2 von einem Armträger 6, der seinerseits über ein Scherenhubgestänge 7 gegen einen Scherentisch 8 abgestützt ist, auf dem das Scherenhubgestänge 7 über Schlitten 9 und 10 in Längsrichtung des Scherentisches 8 - angedeutet über die Pfeile 11 - geführt verschieblich ist, wobei die Schlitten 9 und 10 in Richtung der Pfeile 11 relativ zueinander wie auch gegenüber dem Scherentisch 8 unabhängig voneinander verfahrbar sind, so dass durch Verfahren der Schlitten 9 und 10 sowohl die Hubhöhe als auch die Lage des Handhabungsgerätes 1 in Längsrichtung des Tisches 8 veränderlich ist.
- Dem Scherentisch 8 sind in nicht dargestellter Weise der oder die Antriebe für die Verstellung der Schlitten 9 zugeordnet, wobei die Schlitten 9, 10 in in Längsrichtung des Tisches 8 verlaufenden Schlittenführungen gleit-, bevorzugt aber wälzkörpergelagert sind und wobei als Antriebsverbindung zu jedem der Schlitten 9, 10 zweckmäßigerweise jeweils ein Umschlingungstrieb vorgesehen ist, dem eine entsprechende, insbesondere jeweils eigene Antriebsquelle zugeordnet ist.
- Das von den Schlitten 9, 10 getragene Scherenhubgestänge 7 umfasst, vom Schlitten 10 getragen, Führungsarme 13 und 14, die eine Parallelogrammlenkeranordnung 12 bilden, über die der Armträger 6, unter Beibehalt seiner Ausrichtung zur durch den Scherentisch 8 gebildeten Führungsebene für die Schlitten 9, 10, in Höhenlage gegenüber dem Scherentisch 8 veränderlich ist.
- In Gegenrichtung zu den Führungsarmen 13 und 14 der Parallelogrammlenkeranordnung 12 erstreckt sich der Lastarm 16, der mit dem Schlitten 9 verbunden ist und der über die strichliert angedeutete Anlenkachse 17 am Armträger 6 schwenkbar abgestützt ist, wobei der Lastarm 16 und die Führungsarme 13 und 14 einander überkreuzen und die Anlenkachse 17 etwa auf Höhe des Anlenkpunktes 18 des dem Schlitten 9 benachbarten Führungsarmes 14 am Armträger 6 liegt. Zur Anlenkung der Führungsarme 13 und 14 am Armträger 6 weist dieser eine Anlenkplatte 19 auf, die sich als Verlängerung des Armträgers 6 in Richtung auf den den Lastarm 16 tragenden Schlitten 9 darstellt, während die Anlenkung des Lastarmes 16 über die Anlenkachse 17 einer nicht dargestellten, in Gegenrichtung sich erstreckenden, eine Verlängerung des Armträgers 6 bildenden Lasche zugeordnet ist.
- Tragbasis für die Anlenkplatte 19 und die in Gegenrichtung sich erstreckende Traglasche für den Lastarm 16 ist das Gehäuse 20 eines Getriebes 21, das in Fig. 4 stark schematisiert dargestellt ist und das mit einem Motor 22 als Antriebsquelle im wesentlichen den Armträger 6 bildet, auf dem der Arbeitsarm 2, geführt und angetrieben, abgestützt ist.
- Fig. 2 und 3 veranschaulichen die wechselseitige Verbindung von Hand 5, Unterarm 4 und Oberarm 3 sowie die tragende Antriebsverbindung des Oberarmes 3 mit dem Getriebe 21, wobei die Drehachse 23 des Oberarmes 3 mit der Drehachse 24 der Abtriebswelle 25 des Getriebes 21 zusammenfällt, die in Fig. 4 als Hohlwelle dargestellt ist, um Leitungsverbindungen und dergleichen aufnehmen zu können und die in nicht näher dargestellter Weise mit dem Oberarm 3 verbunden ist, der schematisiert einen entsprechenden Wellenansatz 25' zeigt.
- In der Schemadarstellung gemäß Fig. 2 und 3 ist auf diesem Wellenansatz 25' ein Antriebsrad 26 gelagert, das über einen Umschlingungstrieb 27 mit dem Antriebsrad 28 verbunden ist, das dem Wellenzapfen 29 zugeordnet ist, über den der Unterarm 4 am Oberarm 3 gelagert ist. Der Oberarm 3 weist seinerseits, konzentrisch zur Achse 30 des Wellenzapfens 29 ein zum Oberarm 3 feststehendes Antriebsrad 31 auf, über das ein weiterer Umschlingungstrieb 32 läuft, dem, der Hand 5 zugehörig, ein Antriebsrad 33 zugeordnet ist, das drehfest auf einem Wellenzapfen 34 sitzt, dessen Drehachse mit 35 bezeichnet ist und der im Unterarm 4 gelagert ist.
- Die Drehachsen 23, 30 und 35 liegen parallel zueinander, und Oberarm 3, Unterarm 4 und Hand 5 sind um die jeweilige Drehachse 23 bzw. 30 bzw. 35 in zueinander höhenversetzten Parallelebenen verschwenkbar.
- Vom Getriebe 21 erfolgt, bei bezogen auf die gleiche Drehrichtung des Motores 22 gleichbleibender Drehrichtung, der Antrieb des Antriebsrades 26 über das Abtriebsrad 37 (Fig. 4), während die Antriebsverbindung zwischen Oberarm 3 und Getriebe 21 über die Abtriebswelle 25 bzw. den Wellenansatz 25' läuft, der durch die Welle 25 selbst gebildet sein kann, wobei bezogen auf die gleiche Drehrichtung des Motores 22 über das Getriebe 21 die Drehrichtung der Abtriebswelle 25 umkehrbar ist. In Abhängigkeit von der jeweiligen Drehrichtung der Getriebewelle 25 ändert sich die Schwenkrichtung des Oberarmes 3 und die Schwenkrichtung der Hand 5 derart, dass der Arbeitsarm 2 mit seiner Hand 5 innerhalb seiner zur Achse 23 senkrechten Schwenkebene die jeweils gewünschte Lage anfahren kann.
- Der Aufbau des Arbeitsarmes 2 bezüglich der Auslegung der geschilderten, armseitigen Antriebsverbindungen wird im weiteren nicht näher besprochen, da die diesbezüglichen Gegebenheiten dem bei solchen Arbeitsarmen, die als Scara-Roboter bekannt sind, Üblichen entspricht.
- Das dem Armträger 6 zugehörige Getriebe 21 ergibt sich mit den erfindungsgemäßen Merkmalen aus der Schemadarstellung gemäß Fig. 4, bei der, ausgehend von dem gegen das Gehäuse 20 verflanschten Motor 22 als Antriebsquelle, ein Kegelrad 36 angetrieben wird, das als Übertragungsglied auf Abtriebsräder 37, 38 bildende Kegelräder wirkt und mit diesen in ständiger Antriebsverbindung steht. Die Kegelräder 37, 38 liegen koaxial zur Abtriebswelle 25, die ihrerseits senkrecht zur Motorachse 39 steht. Die Kegelräder 37 und 38 sind zur Abtriebswelle 25 über Lagerungen 40 drehbar abgestützt, und ihrerseits über Lagerungen 41 im Gehäuse 20 gelagert.
- Im Axialbereich zwischen den Kegelrädern 37 und 38, und damit benachbart zum Kegelrad 36 liegt eine schaltbare Kupplung 42, die eine Kupplungshülse 43 aufweist. Die Kupplungshülse 43 ist über eine Schiebeführung drehfest mit der Abtriebswelle 25 verbunden, wobei die Abtriebswelle 25 im Überdeckungsbereich zur Kupplungshülse 43 einen als Rechteckquerschnitt ausgebildeten Führungsbereich 44 aufweist, längs dessen die Kupplungshülse 43 verschieblich ist, wobei in den jeweiligen Endlagen eine Verblockung gegen eines der Abtriebsräder 37 bzw. 38 stattfindet.
- Die Verblockung der Kupplungshülse 43 gegen die Abtriebsräder 37 bzw. 38 erfolgt formschlüssig, im Ausführungsbeispiels über stirnseitige Rasten 46, die zahnartig ausgebildet, oder beispielsweise auch als Steckzapfen gestaltet sind, und denen gegenüberliegend, hier der Kupplungshülse 43 zugeordnet, Aufnahmen 45 entsprechen, wobei im Rahmen der Erfindung auch anderweitige Formschlussverbindungen Verwendung finden können. Eine bevorzugte und einfache Lösung besteht allerdings in der Verwendung von Steckzapfen als Rasten, die in entsprechende Bohrungen eingepresst werden können, wobei, in Umkehrung des im Ausführungsbeispiel Gezeigten, die Rasten auch der Kupplungshülse zugeordnet sein können.
- Abgesehen vom Umschaltvorgang ist jeweils eines der Abtriebsräder 37 bzw. 38 zur Welle 25 drehfest festgelegt ist. Da die Umschaltung in einer Stillstandsphase erfolgt, ist in Anbetracht der über das Übertragungsglied 36 festgelegten Drehlage der Abtriebsräder 37 und 38 zueinander ohne Schwierigkeiten zu gewährleisten, dass die Welle 25 gegenüber dem jeweils verkuppelten Abtriebsrad 37 bzw. 38 im verkuppelten Zustand die gleiche Drehlage einnimmt.
- Das Umschalten der Kupplung 42 lässt sich im Rahmen der Erfindung besonders einfach gestalten, wenn die Kupplungshülse 43, wie in Fig. 4 gezeigt, auf eine ihrer Endlagen, hier die zum Abtriebsrad 38 verblockte Lage federbelastet ist. Die hierfür vorgesehene Feder 47 ist bevorzugt gegen die Abtriebswelle 25 axial abgestützt, so dass die Feder 47 mitläuft.
- Entgegen der Kraft der Feder 47 verstellbar ist die Kupplungshülse 43 bevorzugt durch ihre Ausbildung als Stellkolben, der in axialer Überdeckung zu einer lagefesten Führung 49 liegt, die zweckmäßigerweise dem Gehäuse 20 zugeordnet bzw. gegen dieses abgestützt ist. Zur Bildung eines Arbeitsraumes 48 weist die als Stellkolben ausgebildete Kupplungshülse 43 einen radialen Überdeckungsbereich zur lagefesten Führung 49 auf, und es ist dieser Arbeitsraum 48 zweckmäßigerweise an eine Druckquelle, bevorzugt an eine pneumatische Druckquelle angeschlossen, so dass bei entsprechender Druckbeaufschlagung die Kupplungshülse 43 in ihrer Raststellung gegenüber dem anderen Abtriebsrad, hier dem Abtriebsrad 37 einfährt.
- Beide Abtriebsräder 37 und 38 stehen mit dem das Übertragungsglied bildenden, vom Motor 22 angetriebenen Kegelrad 36 in dauernder Antriebsverbindung und laufen gegenläufig um. Durch das Umschalten der Kupplung 42 sind damit für die Abtriebswelle 25 entgegengesetzte Drehrichtungen erreichbar. Dies bei Konstanthalten der Antriebsrichtung für das Antriebsrad 26, was dadurch erreicht wird, dass eines der Abtriebsräder, bevorzugt in der Montagelage des Getriebes 21 das benachbarte Abtriebsrad 37, mit dem Antriebsrad 26 verkuppelt wird, was in Fig. 4 dadurch veranschaulicht ist, dass das Abtriebsrad 37 mit einem entsprechenden Anschlussbund 50 versehen ist. Selbstverständlich kann aber das Antriebsrad 26 auch unmittelbar mit dem Antriebsrad 37 antriebsverbunden werden.
- Die stark schematisierte Darstellung gemäß Fig. 4 geht davon aus, dass die lagefeste Führung 49 durch einen Teil des Gehäuses 20 des Getriebes 21 selbst gebildet ist. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber selbstverständlich auch, eine entsprechende, gestufte Zylinderführung vorzusehen, die gegen das Gehäuse 20 befestigt wird. Abweichend vom Gezeigten, anhand dessen nur die Funktionen erläutert werden sollen, kann die Kupplungshülse 43 zweckmäßigerweise auch in Gegenrichtung zu ihren den Arbeitsraum 48 radial überdeckenden Bereich soweit verjüngt ausgebildet werden, dass sie in die lagefeste Aufnahme 49 axial eingeschoben werden kann.
Claims (27)
1. Handhabungsgerät für schmutzempfindliche Systeme,
insbesondere Mikrosysteme, mit einem Arbeitsarm, der - nach Art des
menschlichen Armes aufgebaut - eine Hand, einen Unterarm und
einen auf einem Armträger abgestützten Oberarm aufweist und
bei dem Hand, Unterarm und Oberarm jeweils um zueinander
parallele Drehachsen in parallelen Ebenen gegeneinander
verschwenkbar geführt und mit einem Antrieb verbunden sind, der
auf den Arbeitsarm über zwei zur Drehachse des Oberarmes gegen
den Armträger koaxiale Antriebsverbindungen eingeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass den Antriebsverbindungen eine gemeinsame Antriebsquelle
(Motor 22) zugeordnet ist, die auf ein Getriebe (21) arbeitet,
dessen Abtriebswelle (25) koaxial zu zwei drehzahlgleich
gegensinnig anzutreibenden Abtriebsrädern (37, 38) liegt, von
denen wahlweise je eines drehfest zur Abtriebswelle (25)
festzulegen ist und von denen eines sowie die Abtriebswelle (25)
an jeweils eine Antriebsverbindung angeschlossen ist.
2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebsquelle (Motor 22) mit einem Übertragungsglied
(Kegelrad 36) des Getriebes (21) verbunden ist, das mit den
Abtriebsrädern (37, 38) zusammenwirkt.
3. Handhabungsgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Übertragungsglied achsparallel zur Abtriebswelle (25)
liegt.
4. Handhabungsgerät nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Übertragungsglied als Schneckenwelle mit
gegenläufigen, mit den Abtriebsrädern (37, 38) zusammenwirkenden Schnecken
ausgebildet ist.
5. Handhabungsgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Übertragungsglied (Kegelrad 36) mit seiner Drehachse
(39) quer, insbesondere senkrecht zur Abtriebswelle (25)
liegt.
6. Handhabungsgerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Übertragungsglied als mit den Abtriebsrädern (37, 38)
kämmendes Zahnrad (Kegelrad 36) ausgebildet ist.
7. Handhabungsgerät nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Übertragungsglied und die Abtriebsräder als
Kegelräder (36 bis 38) ausgebildet sind.
8. Handhabungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abtriebsräder (37 bzw. 38) durch eine schaltbare
Kupplung (42) gegen die Abtriebswelle (25) wahlweise drehfest
festzulegen sind.
9. Handhabungsgerät nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die schaltbare Kupplung (42) eine zur Abtriebswelle (25)
axial verschiebliche und wahlweise jeweils gegen eines der
Abtriebsräder (37 bzw. 38) zu verblockende Kupplungshülse (43)
aufweist.
10. Handhabungsgerät nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kupplungshülse (43) auf einer unrunden Schiebeführung
(Führungsbereich 44) der Abtriebswelle (25) drehfest geführt
ist.
11. Handhabungsgerät nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abtriebswelle (25) im Führungsbereich (44) zur
Kupplungshülse (43) Rechteckquerschnitt aufweist.
12. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kupplungshülse (43), korrespondierend zu den
Abtriebsrädern (37, 38), mit stirnseitigen Verrastungen versehen
ist.
13. Handhabungsgerät nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die stirnseitigen Verrastungen zahnartige Rasten (46) mit
entsprechenden Gegenprofilen aufweisen.
14. Handhabungsgerät nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die stirnseitigen Rasten (46) durch Steckzapfen gebildet
sind, denen gegenüberliegende Aufnahmebohrungen zugeordnet
sind.
15. Handhabungsgerät nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steckzapfen als Rasten (46) der Kupplungshülse (43)
zugeordnet sind.
16. Handhabungsgerät nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steckzapfen (Rasten 46) zur Befestigung in Bohrungen
(Aufnahmen 45) der Kupplungshülse (43) eingepresst sind.
17. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steckzapfen (Rasten 46) in Richtung auf die Aufnahmen
(45)verjüngt, insbesondere konisch ausgebildet sind.
18. Handhabungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kupplungshülse (43) als Stellkolben ausgebildet ist.
19. Handhabungsgerät nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass der die Kupplungshülse (43) bildende Stellkolben in
axialer Überdeckung zu einer lagefesten Führung (49) liegt, die in
einem radialen Überdeckungsbereich einen geschlossenen,
druckbeaufschlagbaren Arbeitsraum (48) abgrenzt.
20. Handhabungsgerät nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die lagefeste Führung (49) durch einen Ausleger des
Getriebegehäuses (21) gebildet ist, der gegenüberliegend zum
Übertragungsglied (36) gehäuseseitig abgestützt ist.
21. Handhabungsgerät nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Arbeitsarm (2) und Armträger (6) eine in Hubrichtung
verstellbare Arbeitseinheit bilden.
22. Handhabungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Arbeitsarm (2) und Armträger (6) eine linear,
insbesondere quer zur Hubrichtung verstellbare Arbeitseinheit bilden.
23. Handhabungsgerät nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass Arbeitsarm (2) und Armträger (6) als Arbeitseinheit über
ein Scherenhubgestänge (7) gegen einen Scherentisch (8)
abgestützt sind.
24. Handhabungsgerät nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Scherentisch (8) eine Führungsbahn für zwei Schlitten
(9, 10) zugeordnet ist, deren einer als Führung für die
Arbeitseinheit eine Parallelogrammlenkeranordnung (12) und deren
anderer einen Lastarm (16) trägt.
25. Handhabungsgerät nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lastarm (16) und die Führungsarme (13, 14) der
Parallelogrammlenkeranordnung (12) einander überkreuzend in in
Richtung der Scherenebene einander gegenüberliegenden
Endbereichen der Arbeitseinheit (Arbeitsarm 2; Armträger 6)
angelenkt sind.
26. Handhabungsgerät nach Anspruch 24 oder 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass die der Arbeitseinheit (Arbeitsarm 2; Armträger 6)
zugeordnete, durch einen Motor (22) gebildete Antriebsquelle
(Motor 22) in Erstreckungsrichtung der Scherenebene seitlich zum
Getriebe (21) liegt.
27. Handhabungsgerät nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass die seitlich zum Getriebe (21) liegende Antriebsquelle
(Motor 22)bezogen auf die Scherenebene in seitlicher Überdeckung
zu den der Arbeitseinheit (Arbeitsarm 2; Armträger 6)
zugeordneten Anlenkungen der Führungsarme (13, 14) der
Parallellenkeranordnung (12) liegt.
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