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Die
Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät für schmutzempfindliche Systeme,
insbesondere Mikrosysteme, mit einem Arbeitsarm gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Handhabungsgeräte für Systeme,
insbesondere Mikrosysteme 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.
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Bei
einem aus der WO 00/07780 A1 bekannten Handhabungsgerät der vorgenannten
Art ist der jeweilige Antriebsstrang mit jeweils einer gesonderten,
servomotorischen Antriebsquelle versehen. Diese Antriebsquellen
sind dem Armträger
zugeordnet und die Antriebsstränge
umfassen in der Verbindung ihrer Antriebsquellen zum Oberarm gesonderte
Riementriebe, die im Übergang
vom Armträger
auf den Arbeitsarm Wellenabschnitte aufweisen, welche zueinander
und zur Drehachse des Oberarmes konzentrisch liegen und jeweils
korrespondierende, einem Arbeitsstrang zugehörige Riemenscheiben tragen.
In Verbindung mit den gesonderten, servomotorischen Antriebsquellen
führt dies
zu einem verhältnismäßig komplexen,
bauraumintensiven und schweren Aufbau, wie er insbesondere in Verbindung
mit einem mobilen Einsatz des Handhabungsgerätes schon im Hinblick auf die
zu beherrschenden Massenkräfte
unerwünscht
ist.
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Ein
im Wesentlichen entsprechend aufgebautes Handhabungsgerät ist auch
aus der
US 5,587,637 bekannt.
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Aus
der
FR 622 459 A ist
ein Umkehrgetriebe mit zwei koaxial drehfest auf einer Abtriebswelle
angeordneten Tellerrädern
und einem dazwischen liegenden, antriebsseitigen Kegelrad bekannt,
bei dem durch axiale Verlagerung der Abtriebswelle, bzw. der von
dieser getragenen Tellerrädern
gegenüber
dem Kegelrad jeweils eines der Tellerräder in Eingriff zum Kegelrad
zu bringen ist, so dass sich mit dem Wechsel der Eingriffsverbindung
eine Drehrichtungsumkehr für
die Abtriebswelle ergibt.
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Eine
grundsätzlich ähnliche
Lösung
eines Umkehrgetriebes ergibt sich aus der
FR 503 202 A , bei der koaxial
zu einer Antriebswelle und axial zueinander beabstandet zwei Kegelräder vorgesehen sind,
die mit einem einer Abtriebswelle zugeordneten Tellerrad kämmen. Zwischen
den Kegelrädern,
die ihrerseits Lagerbuchsen für
die durchsetzende Antriebswelle bilden und gehäuseseitig gelagert sind, ist die
Antriebswelle mit Unrundquerschitt versehen und trägt axial
verschieblich, aber drehfest eine Buchse, die über endseitige Klauenkupplungen
mit jeweils einem der Kegelräder
zu verbinden ist.
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Mit
der Axialverschiebung der Buchse gegenüber der Antriebswelle ist funktional
die Betätigung
einer Antriebskupplung verbunden, die die Antriebswelle mit einer
Antriebsquelle verbindet und die durch Axialverschiebung der Antriebswelle
ein- und auszurücken ist,
wobei der neutralen Mittelstellung der Buchse, in der diese außer Eingriff
zu den Kegelrädern
steht, die ausgerückte
Lage der Antriebskupplung entspricht.
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Aus
der
DE 33 26 962 A1 ist
ein Industrieroboter mit zweigliederigem Gelenkarm bekannt. Der Gelenkarm
ist seinerseits an einem schwenkbaren Träger befestigt und besteht aus
einem Tragarm und einem Werkzeugarm, der auslaufend einen Werkzeugträger bildet.
Für die
Verschwenkbarkeit des Werkzeugarmes gegenüber dem Tragarm und des Tragarmes
gegenüber
dem Träger
ist ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen. Verbunden sind der Werkzeugarm
mit dem Tragarm und der Tragarm mit dem Träger über zueinander parallele Achsen,
so dass sich parallele Schwenkebenen ergeben. Der Schwenkwinkel
zwischen Werkzeugarm und Tragarm ist bedingt durch den Aufbau des
in der Antriebsverbindung zur gemeinsamen Antriebsquelle liegenden
Getriebes beschränkt,
die Schwenkbewegung des Gelenkarmes insgesamt gegenüber dem
Träger durch
die konstruktive Gestaltung des Trägers mit in die Schwenkebene
des Tragarmes auskragenden Tragschenkel.
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Ausgehend
von der gemeinsamen Antriebsquelle sind zwei Antriebsstränge vorgesehen,
die im Übergang
zwischen Tragarm und Träger
koaxial zueinander verlaufen und von denen einer eine durchlaufend
kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Antriebsquelle und dem Tragarm bildet. Der
andere Antriebsstrang – zur
Verschwenkung des Werkzeugarmes gegenüber dem Tragarm – läuft über ein
Umkehrgetriebe, das in seiner Verbindung zwischen Eingangsrad und
Ausgangsrad ein lineares Übertragungsglied
aufweist und dementsprechend drehwinkelbegrenzend arbeitet, mit
der Folge einer entsprechenden Begrenzung des Schwenkwinkels des Werkzeugarmes
gegenüber
dem Tragarm. Durch eine Aufteilung des linearen Übertragungsgliedes in über einen
eigenständigen
motorischen Antrieb gegeneinander verstellbare, einerseits vom Eingangsrad
und andererseits vom Ausgangsrad beaufschlagte Hälften lässt sich zudem die Drehwinkellage
zwischen den Antriebssträngen
variieren.
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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.
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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
nur eine Antriebsquelle zugeordnet wird, die in der zwei Antriebsstänge umfassenden
Antriebsverbindung zum Oberarm auf ein Getriebe arbeitet, dessen
Abtriebswelle koaxial zu zwei drehzahlgleich gegensinnig angetriebenen
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 einem, aber der jeweils gleichen der
beiden koaxialen Antriebsstränge
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.
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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 eines mit den Abtriebsrädern zusammenwirkenden 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.
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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.
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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.
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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 Ge häuse 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 allem 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.
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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:
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1 eine
perspektivische, schematisierte Gesamtansicht eines Handhabungsgerätes für Mikrosysteme
mit einer in Hubrichtung wie auch senkrecht hierzu verstellbaren
Arbeitseinheit, bestehend aus Armträger und Arbeitsarm,
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2 eine
stark schematisierte Prinzipdarstellung eines aus Oberarm, Unterarm
und Hand bestehenden Arbeitsarmes einschließlich der antriebsmäßigen Verknüpfungen,
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3 wiederum
stark schematisiert, eine Draufsicht auf den Arbeitsarm gemäß 2 in
Richtung des Pfeiles III, und
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4 eine
prinzipielle Schnittdarstellung des in der Antriebsverbindung vom
als Antriebsquelle vorgesehenen Motor zum Arbeitsarm liegenden Getriebes.
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Das
Handhabungsgerät 1 gemäß 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 veränderlich
ist.
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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 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.
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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.
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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.
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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 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.
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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 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.
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In
der Schemadarstellung gemäß 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 Drehasche 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.
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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.
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Vom
Getriebe 21 erfolgt, bei bezogen auf die gleiche Drehrichtung
des Motors 22 gleichbleibender Drehrichtung, der Antrieb
des Antriebsrades 26 über das
einem zweiten Antriebsstang zugehörige Antriebsrad 37 (4),
während
die Antriebsverbindung zwischen Oberarm 3 und Getriebe 21 über die einem
ersten Antriebsstrang zugehörige
Abtriebswelle 25 bzw. den Wellenansatz 25' läuft, der
durch die Welle selbst gebildet sein kann, wobei bezogen auf die
gleiche Drehrichtung des Motors 22 über das Getriebe 21 die
Drehrichtung der Abtriebswelle 25 umkehrbar ist. In Abhängigkeit
von der jeweiligen Drehrichtung der Getriebewelle 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 Drehasche 23 senkrechten Schwenkebene die jeweils
gewünschte
Lage anfahren kann.
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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.
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Das
dem Armträger 6 zugehörige Getriebe 21 ergibt
sich mit den erfindungsgemäßen Merkmalen
aus der Schemadarstellung gemäß 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 liegen koaxial zur Abtriebswelle 25,
die ihrerseits senkrecht zur Motorachse steht. Die Kegelräder sind
zur Abtriebswelle 25 über
Lagerungen 40 drehbar abgestützt, und ihrerseits über Lagerungen 41 im
Gehäuse 20 gelagert.
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Im
Axialbereich zwischen den Kegelrädern, 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.
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Die
Verblockung der Kupplungshülse 43 gegen
die Abtriebsräder 37 bzw. 38 erfolgt
formschlüssig,
im Ausführungsbeispiel 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.
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Abgesehen
vom Umschaltvorgang ist jeweils eines der Abtriebsräder 37 bzw. 38 zur
Welle drehfest festgelegt ist. Da die Umschaltung in einer Stillstandsphase
erfolgt, ist in Anbetracht der über
das Kegelrad 36 festgelegten Drehlage der Abtriebsräder 37 und 38 zueinander
ohne Schwierigkeiten zu gewährleisten,
dass die Welle gegenüber
dem jeweils verkuppelten Abtriebsrad 37 bzw. 38 im
verkuppelten Zustand die gleiche Drehlage einnimmt.
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Das
Umschalten der Kupplung 42 lässt sich im Rahmen der Erfindung
besonders einfach gestalten, wenn die Kupplungshülse 43, wie in 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.
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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 Antriebsrad, hier dem Antriebsrad 37 einfährt.
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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 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.
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Die
stark schematisierte Darstellung gemäß 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 Führung 49 axial eingeschoben
werden kann.