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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum handgeführten Bewegen von Lasten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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In der Handhabungstechnik sind Manipulatoren zum handgeführten Heben bzw. Bewegen von Lasten vielfach bekannt. Derartige Manipulatoren werden eingesetzt, um für eine Bedienperson kraftsparend in einer Produktion, insbesondere schwere Teile einem Montage- oder Verarbeitungsort zuführen zu können. Damit lässt sich die Produktivität einer Produktion steigern.
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In der US-Patentschrift
US 6,204,619 B1 ist ein Kontrollsystem beschrieben, um die Belastung auf eine Bedienperson an einer kraftunterstützten Hebevorrichtung zu minimieren. Dazu werden Drehmomente an den einzelnen Gelenken der Hebevorrichtung erfasst und weiterverarbeitet.
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Aus der
DE 10 2007 042 247 A1 ist eine Vorrichtung zum handgeführten Bewegen von Lasten in lateraler Richtung bekannt, mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Grundarm und mit einer Bedieneinheit, über welche eine Bedienperson auf den Grundarm einwirken und damit die aufgenommene Last bewegen kann. Es sind Antriebsmittel für eine angetriebene Drehbewegung des Grundarms um die Drehachse vorgesehen. Der Grad des Einsatzes der Antriebsmittel ist von der Bedienperson bei einer handgeführten Bewegung vorgebbar.
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Zur Bewegung der Manipulatoren werden häufig hydraulische oder pneumatische Kolben sowie Elektromotoren eingesetzt, um z. B. einen Ausleger an eine gewünschte Position handgeführt zu bewegen. Darüber hinaus werden Systeme mit Elektromotoren auch so betrieben, dass in einem Arbeitsablauf eine Position vorgegeben und dann von der Vorrichtung automatisch angefahren wird oder dass eine Positionierung durch eine Bedienperson, z. B. über einen Joystick, stattfindet.
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Derartige Systeme sind vergleichsweise aufwändig.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum handgeführten Bewegen von Lasten bereitzustellen, mit welcher sich eine genaue Positionierung vereinfachen lässt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Vorrichtung angegeben.
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Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum handgeführten Bewegen von Lasten mit einem Lastaufnahmeorgan und einem Druckzylinder aus, der über eine Kontrolleinheit ansteuerbar ist, wobei das Lastaufnahmeorgan über den Druckzylinder bewegbar ist. Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Position des Lastaufnahmeorgans vorgesehen ist, und dass die Kontrolleinheit dazu ausgelegt ist, über eine Einstellung des Drucks im Druckzylinder vorgegebene Positionen des Lastaufnahmeorgans mittels der Positionserfassungseinrichtung einzuregeln.
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In bekannten Systemen werden Druckzylinder, sogenannte ”Druckbalancer” eingesetzt, um druckgeregelt eine manuelle Führung von Lasten an einem bewegbaren Lastaufnahmeorgan durchführen zu können. Dazu wird der Druck geregelt, bei welchem eine aufgenommene Last dann manuell durch eine geringe Kraftbeaufschlagung verlagert, insbesondere angehoben oder abgesenkt, werden kann, da das System den Druck jeweils nachregelt und dabei ein Kolben des Druckzylinders bewegt wird, bis der vorgegebene Druck sich wieder einstellt.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es nun möglich, einen Druckzylinder im Hinblick auf eine Position zu regeln, wobei der Druck im Zylinder als Stellgröße genutzt wird, um z. B. einen Kolben eines Druckzylinders entsprechend der gewünschten Position zu verstellen.
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Auf diese Weise kann ein Druckzylinder, der vorzugsweise auch als handgeführter ”Balancer”, also druckgeregelt, eingesetzt wird, zusätzlich als Positionierungsmittel verwendet werden, um eine Position genau halten und einnehmen zu können.
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In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckzylinder ein Pneumatikzylinder. Pneumatikzylinder lassen sich in die Infrastruktur von Produktionsstätten vergleichsweise einfach integrieren, da regelmäßig Druckluft zur Verfügung steht. Des Weiteren ist der Aufbau vergleichsweise einfach und kostengünstig.
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Um eine genaue Positionierung des Druckzylinders zu erhalten, wird überdies vorgeschlagen, dass die Positionserfassungseinrichtung ein Wegmesssystem, insbesondere ein lineares Wegmesssystem umfasst. Das Wegmesssystem kann z. B. mechanisch parallel geschaltet zur Bewegung eines Druckzylinderkolbens realisiert sein.
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Damit wird z. B. eine Kolbenbewegung unmittelbar auf das lineare Wegmesssystem abgebildet, sodass eine Position genau eingeregelt werden kann, durch Stellen eines Druckzylinderkolbens über den Druck im Zylinder.
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Um universell Lasten aufnehmen zu können, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Lastaufnahmeorgan einen Greifer umfasst.
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In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist parallel zum Druckzylinder eine Linearführung angeordnet, an welcher sich ein Lastaufnahmeorgan, z. B. ein Greifer befindet.
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Vorzugsweise sind Linearführung, Wegmesssystem und der Bewegungsweg eines Kolbens des Druckzylinders jeweils parallel zueinander angeordnet, z. B. bewegt der Druckzylinder die Linearführung durch Ein- und Ausfahren eines Druckkolbens, wobei die Bewegung der Linearführung am Wegmesssystem erfasst wird.
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Um ein schnelles Einregeln einer vorgegebenen Position zu erhalten, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die Kontrolleinheit einen PID-Regler zum geregelten Anfahren der vorgegebenen Position umfasst.
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Um den Aufbau der Vorrichtung vergleichsweise einfach zu gestalten, wird überdies vorgeschlagen, dass zumindest zur vertikalen Bewegung des Lastaufnahmeorgans ausschließlich ein Druckzylinder vorgesehen ist.
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Vorzugsweise ist die Kontrolleinheit dazu ausgelegt, den Druck im Druckzylinder zu regeln, sodass eine ”Balancerfunktion” zur Verfügung steht.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Erfindung unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.
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Die Figur zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen handgeführten Manipulator.
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Der in der Figur dargestellte handgeführte Manipulator 1 umfasst eine servopneumatische Hubachse 1a, bestehend aus einer Linearführung 3, einem pneumatischen Druckzylinder 4 sowie einem linearen Wegmesssystem 5.
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Das lineare Wegmesssystem 5 erfasst Bewegungen einer Säule 6 der Linearführung 3, welche an einer Führungseinheit 7 der Linearführung 3 linear verschieblich gelagert ist. Die Säule 6 ist mit einem Kolben 8 des pneumatischen Druckzylinders 4 über ein Verbindungsstück 8a gekoppelt. Ein Zylindergehäuse 9 des Druckzylinders 4 sowie die Führungseinheit 7 sind fest an einem Portal 10 montiert, das gegebenenfalls lateral bewegbar ist.
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Der Druckzylinder 4 ist vorzugsweise vertikal angeordnet, sodass eine Bewegung des Kolbens 8 und damit der Säule 6 eine vertikale Bewegung, insbesondere Hubbewegung, einer an der Säule 6 angeordneten Last oder eines angeordneten Werkstücks 11 herbeiführt. Zwischen der Säule 6 und der Last 11 ist eine Greifeinheit 12 vorgesehen, um die Last 11 aufnehmen zu können. Die Greifeinheit 12 ist über ein Anbindungselement 12a mit der Säule 6 verbunden.
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Die Anbindungseinheit 12a kann z. B. auch als Dreheinheit ausgebildet sein, um den Greifer 12 um eine vertikale Achse verschwenken zu können. Der pneumatische Druckzylinder 4 verfügt über eine Druckluftversorgung 13 mit einer Kontrolleinheit 14.
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Mittels der Kontrolleinheit 14 lässt sich der pneumatische Druckzylinder 4 einerseits druckgeregelt und andererseits positionsgeregelt betreiben.
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Bei der Druckregelung wird der Druck im Zylindergehäuse 9 auf einen vorgegebenen Druck eingeregelt, wogegen bei einer Positionsregelung das Wegmesssystem 5 zum Einsatz kommt.
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Bei dieser Art der Regelung dient die Position, d. h. die Vorgabe eines bestimmten Wertes der Position als Führungsgröße, die es einzuregeln gilt, wobei der Druck im Zylindergehäuse 9 die Stellgröße ist, über welche mittels der Kontrolleinheit 14 der gewünschte Positionswert angefahren und auch gehalten werden kann.
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Damit ist es möglich, auch bei einem Manipulator 1, der lediglich für die vertikale Bewegung einer Last 11 über einen Druckzylinder verfügt, vorgegebene Positionen genau anzufahren.
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Möglicherweise ist für die Bewegung des Portals und/oder eine Bewegung des Greifers in Bezug zur Säule 6, beispielsweise eine Drehbewegung, jeweils eine zusätzliche Servoeinheit denkbar, z. B. eine pneumatisch betriebene Servoeinheit oder eine elektrisch betriebene Servoeinheit.
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Diese Servoeinheiten lassen sich gegebenenfalls mit der Regelung des Pneumatikzylinders 4 kombinieren, damit der Greifer 12 eine beliebige Position im Raum exakt einnehmen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Manipulator
- 1a
- Hubachse
- 2
- Hubachse
- 3
- Linearführung
- 4
- pneumatischer Druckzylinder
- 5
- lineares Wegmesssystem
- 6
- Säule
- 7
- Führungseinheit
- 8
- Kolben
- 8a
- Verbindungsstück
- 9
- Zylindergehäuse
- 10
- Portal
- 11
- Last
- 12
- Greifeinheit
- 12a
- Anbindungselement
- 13
- Druckluftversorgung
- 14
- Kontrolleinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6204619 B1 [0003]
- DE 102007042247 A1 [0004]
