DE19608844A1 - robot - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Roboter mit mindestens einem Linearschlitten gemäß Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a robot with at least a linear slide according to the preamble of the An saying 1.
Roboter der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie werden auf zahlreichen Gebieten eingesetzt, beispielsweise in der industriellen Fertigung aber auch im Bereich der Verarbeitungsindustrie wie der Verpackungstechnik.Robots of the type mentioned here are known. They are used in numerous areas for example in industrial production also in the field of the processing industry like that Packaging technology.
Die zum Antrieb verwendeten Zahnriemen müssen von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden, um die erforder lichen Antriebskräfte übertragen zu können und auch um eine exakte Wiederholgenauigkeit bei der Posi tionierung des Roboters sicherzustellen. Ein Wech sel der Zahnriemen ist mit einer mehr oder weniger weitgehenden Zerlegung des Roboters verbunden und damit sehr zeit- und kostenaufwendig.The toothed belts used for the drive must be from Be replaced from time to time as required Liche driving forces can and also for exact repetition accuracy with the Posi ensure the robot is properly positioned. A change sel the timing belt is with a more or less extensive disassembly of the robot connected and therefore very time-consuming and costly.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Roboter der eingangs genannten Art zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist.The object of the invention is therefore a robot of the kind mentioned at the outset, to create this Does not have disadvantages.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Roboters gelöst, der die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Dadurch, daß die Heranführung der Energieversorgung und die Montage beziehungsweise Demontage eines Zahnriemens voneinander gegenüberliegenden Seiten des Roboters erfolgt, können Arbeiten an den Zahn riemen wesentlich vereinfacht werden.This task is solved with the help of a robot, which has the features mentioned in claim 1. By bringing the energy supply forward and the assembly or disassembly of one Timing belt opposite sides of the robot can work on the tooth belts can be significantly simplified.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Roboters, daß sich dadurch auszeichnet, daß der Zahnriemen um den Grundkörper des Roboters herumge führt ist. Durch diese quasi außenliegende Anord nung des Zahnriemens kann dieser ohne größere De montierarbeiten vom Roboter abgenommen werden, so daß ein Tausch des Zahnriemens einfach und schnell durchführbar ist.An embodiment is particularly preferred the robot that is characterized in that the Toothed belt around the basic body of the robot leads is. Because of this quasi external arrangement The timing belt can be removed without major de assembly work can be removed from the robot, so that the timing belt can be replaced easily and quickly is feasible.
Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel des Roboters bevorzugt, der einen Manipulator aufweist, der von der Antriebseinrichtung über ein bis drei Zahnrie men angetrieben wird, wobei die Antriebseinrichtung für den oder die Linearschlitten des Roboters auch für den Antrieb des Manipulators herangezogen wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei einer derartigen Ausführungsform eine ganze Anzahl von Zahnriemen vorzusehen sind und daß deren Austausch bei der hier gewählten Konstruktion sehr einfach durchführbar ist.Furthermore, an embodiment of the robot preferred, which has a manipulator of the drive device via one to three teeth Men is driven, the drive device for the linear slide (s) of the robot too is used to drive the manipulator. It is readily apparent that at one such embodiment a whole number of Timing belts are to be provided and that their replacement very simple with the construction chosen here is feasible.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Roboters sind Versorgungsleitungen für den Manipu lator vorgesehen, um diesen beispielsweise mit Strom oder einem gasförmigen oder flüssigen Medium zu versorgen. Die Versorgungsleitungen sind so ge führt, daß eine Trennung bei der Montage bezie hungsweise Demontage eines oder aller Zahnriemen nicht erforderlich ist. Die Rüstzeiten bei einem Zahnriementausch können auf diese Weise auf ein Mi nimum reduziert werden, so daß die Kosten für den Betrieb eines derartigen Roboters relativ gering sind.In a further preferred embodiment of the Robots are supply lines for the Manipu lator provided to this for example Electricity or a gaseous or liquid medium to supply. The supply lines are so ge leads to a separation during assembly disassembly of one or all timing belts is not required. The set-up times for one Timing belt replacement can be done in this way on a Mi nimum be reduced so that the cost of the Operation of such a robot is relatively low are.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri gen Unteransprüchen.Further configurations result from the rest against subclaims.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher er läutert. Es zeigenThe invention is based on the drawing he purifies. Show it
Fig. 1 eine skizzenhafte perspektivi sche Darstellung eines Roboters mit zwei Linearschlitten; Fig. 1 is a diagrammatic representation of a specific perspektivi robot with two linear slide;
Fig. 2 eine Darstellung des Roboters gemäß Fig. 1 aus einer anderen Ansicht; FIG. 2 shows the robot according to FIG. 1 from a different view;
Fig. 3 bis 5 Prinzipskizzen für die Führung der Zahnriemen innerhalb des Roboters; Fig. 3 to 5 sketches for the leadership of the toothed belt within the robot;
Fig. 6 eine Prinzipskizze bezüglich der Montage/Demontage eines Zahnriemens und Fig. 6 is a schematic diagram with respect to the assembly / disassembly of a toothed belt and
Fig. 7 eine Detailskizze zur Mon tage/Demontage eines Zahnrie mens. Fig. 7 is a detailed sketch for Mon days / disassembly of a Zahnrie mens.
Fig. 1 zeigt schematisch in perspektivischer Dar stellung einen Roboter 1, der zwei an einem hier stationär ausgebildeten Grundelement 3 angebrachte Linearschlitten aufweist. Der erste Linearschlitten 5 ist gegenüber dem Grundelement 3 beweglich. Er ist dabei in Längsrichtung des langgestreckten Grundelements 3 verfahrbar. Der zweite Li nearschlitten 7 ist gegenüber dem ersten Linear schlitten 5 in dessen Längsrichtung aber auch senk recht dazu verfahrbar. Fig. 1 shows schematically in perspective Dar position a robot 1 , which has two linear slides attached to a stationary base element 3 here. The first linear slide 5 is movable relative to the base element 3 . It can be moved in the longitudinal direction of the elongated base element 3 . The second Li near slide 7 is compared to the first linear slide 5 in the longitudinal direction but also perpendicular to it.
Das Grundelement 3 und die Linearschlitten 5 und 7 bilden den Grundkörper des Roboters. Außen um die sen herum sind hier drei Zahnriemen 9, 11 und 13 geführt. An den vier Ecken des Grundelements 3 be finden sich jeweils drei übereinanderliegende Um lenkrollen 15 bis 19 und 21 bis 25. An dem dem Be trachter abgewandten Ende des Grundelements 3 sind wiederum sechs Umlenkrollen vorgesehen. An beiden Seiten des dem Grundelement 3 zugewandten Endes 27 des ersten Linearschlittens 5 sind wiederum je drei Umlenkrollen 29, 31 und 33 angeordnet, die der Füh rung der Zahnriemen 9, 11 und 13 dienen.The basic element 3 and the linear slide 5 and 7 form the basic body of the robot. Outside around the sen three toothed belts 9 , 11 and 13 are guided here. At the four corners of the basic element 3 be there are three superimposed steering rollers 15 to 19 and 21 to 25 . At the end of the base element 3 facing away from the viewer, six deflection rollers are again provided. On both sides of the base element 3 facing end 27 of the first linear slide 5 three deflection rollers 29 , 31 and 33 are in turn arranged, which serve to guide the toothed belts 9 , 11 and 13 .
Während die Umlenkrollen 15 bis 25 auf geeigneten Umlenkachsen 35 und 37 angebracht sind, sind die Umlenkrollen 29, 31, 33 und die entsprechenden ge genüberliegenden Umlenkrollen an einem Joch 39 an gebracht, das Teil einer Führungseinrichtung 41 ist, die hier nicht dargestellte Versorgungsleitun gen für einen am unteren Ende des zweiten Li nearschlittens 7 angebrachten Manipulator 43 auf nimmt. While the deflection rollers 15 to 25 are attached to suitable deflection axes 35 and 37 , the deflection rollers 29 , 31 , 33 and the corresponding ge opposite deflection rollers are brought to a yoke 39 , which is part of a guide device 41 , the supply lines, not shown here, for a manipulator 43 attached to the lower end of the second linear slide 7 takes on.
An dem dem Grundelement 3 gegenüberliegenden Ende des ersten Linearschlittens 5 sind wiederum auf ge eignete Weise gelagerte Umlenkrollen 45, 47 und 49 vorgesehen, um die die Zahnriemen 9, 11 und 13 her umgeführt sind.At the base element 3 opposite end of the first linear slide 5 , in turn, mounted deflection rollers 45 , 47 and 49 are provided in a suitable manner, around which the toothed belts 9 , 11 and 13 are bypassed.
Die Antriebskräfte für die Zahnriemen 9, 11 und 13 werden von einer an sich bekannten Antriebseinrich tung A bereitgestellt, die hier an einem Ende des Grundelements 3 gestrichelt angedeutet ist. Die An triebseinrichtung A weist geeignete Motoren auf, die mit den Zahnriemen 9, 11 und 13 in Eingriff treten und die Antriebskräfte in diese einleiten.The driving forces for the toothed belt 9 , 11 and 13 are provided by a drive device A known per se, which is indicated here by dashed lines at one end of the base element 3 . At the drive device A has suitable motors which engage with the toothed belts 9 , 11 and 13 and initiate the driving forces in these.
Der Manipulator 43, der auch als Handachse bezeich net werden kann, ist um drei Achsen x, y und z be weglich. Die Bewegungsbereiche sind durch Doppel pfeile x, y und z angedeutet. Auch die für die Be wegung um die x-, y- und z-Achse erforderlichen An triebskräfte werden von der Antriebseinrichtung A zur Verfügung gestellt und über Zahnriemen auf den Manipulator 43 übertragen. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind hier nur einige der Zahnrie men, nämlich die Zahnriemen 9, 11 und 13 wiederge geben, von denen einige auch der Linearbewegung der Linearschlitten 5 und 7 als auch der Auf- und Ab wärtsbewegung des zweiten Linearschlittens dienen.The manipulator 43 , which can also be referred to as a hand axis, can be moved around three axes x, y and z. The movement ranges are indicated by double arrows x, y and z. The driving forces required for the movement around the x, y and z axes are also provided by the drive device A and transmitted to the manipulator 43 via toothed belts. For reasons of better clarity, here are just some of the toothed belts, namely the toothed belts 9 , 11 and 13 , some of which also serve the linear movement of the linear slide 5 and 7 and the up and down movement of the second linear slide.
Die Energieversorgung der Antriebseinrichtung A und für den Manipulator 43 erfolgt über einen Ständer 53, über den sich das Grundelement 3 auf einem Un tergrund abstützt und dort verankert ist. The power supply of the drive device A and for the manipulator 43 takes place via a stand 53 , by means of which the base element 3 is supported on an underground and is anchored there.
Aus Fig. 1 wird deutlich, daß die Führungseinrich tung 41 einen Abstand a zu einer seitlichen Begren zungsfläche 55 des Roboters 1 beziehungsweise zu dessen Grundelement 3 aufweist, außerdem einen seitlichen Abstand b und c zum ersten Linearschlit ten 5. Dabei ist das Joch 39 starr mit dem ersten Linearschlitten 5 verbunden, so daß die Abstände b und c auch bei einer Verlagerung des zweiten Li nearschlittens 7 gleichbleiben.From Fig. 1 it is clear that the device 41 Führungseinrich a distance to a lateral Limitation surface 55 of the robot 1 or to the base member 3 , also a lateral distance b and c to the first Linearschlit th 5th The yoke 39 is rigidly connected to the first linear slide 5 so that the distances b and c remain the same even when the second linear slide 7 is displaced.
Der zweite Linearschlitten 7 ist über ein zweites Joch 57, das ebenfalls Teil der Führungseinrichtung 41 ist, mit dem ersten Linearschlitten 5 gekoppelt. Auch hier ist ersichtlich, daß seitliche Abstände d und e zu den seitlichen Begrenzungsflächen 59 und 61 des ersten Linearschlittens 5 eingehalten wer den.The second linear slide 7 is coupled to the first linear slide 5 via a second yoke 57 , which is also part of the guide device 41 . It can also be seen here that lateral distances d and e to the lateral boundary surfaces 59 and 61 of the first linear slide 5 are observed.
Der Manipulator 43 kann - wie oben bereits angedeu tet - zusätzlich mit Strom, Hydraulikflüssigkeit oder Gas versorgt werden. Die entsprechenden Ver sorgungsleitungen werden über die Führungseinrich tung 41 und dem Joch 57 bis zum Manipulator 43 ge leitet. Diese Führungseinrichtung 41 weist eine so genannte erste Energiekette 51 auf, die die Versor gungsleitungen bei einer Auf- und Abwärtsbewegung des zweiten Linearschlittens 7 gegenüber dem ersten Linearschlitten 5 stützt.The manipulator 43 can - as already indicated above - also be supplied with electricity, hydraulic fluid or gas. The corresponding supply lines are via the guide device 41 and the yoke 57 to the manipulator 43 . This guide device 41 has a so-called first energy chain 51 , which supports the supply lines during an upward and downward movement of the second linear slide 7 relative to the first linear slide 5 .
Weiterhin ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß die Füh rungseinrichtung 41 einen Abstand f zur Oberfläche 63 des Roboters 1 aufweist. Further, 1 is seen from FIG. That the Füh inference means 41 a distance f to the surface 63 of the robot 1 has.
Schließlich wird aus Fig. 1 deutlich, daß die über den Ständer 53 erfolgende Energieversorgung für die Antriebseinrichtung A und für den Manipulator 43 von unten, also von einer ersten Seite des Robotors 1 aus erfolgt und daß die Oberfläche 63 eine zweite, der ersten Seite gegenüberliegende Seite des Robotors 1 darstellt.Finally, it is clear from FIG. 1 that the energy supply for the drive device A and for the manipulator 43 , which takes place via the stator 53, takes place from below, that is to say from a first side of the robot 1 , and that the surface 63 has a second side opposite the first side Side of the robot 1 represents.
Fig. 2 zeigt den Roboter 1 aus einer anderen Sicht, quasi aus einer Rückansicht gegenüber Fig. 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß auf die Beschreibung für Fig. 1 verwiesen werden kann. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß an dem der Antriebseinrichtung A gegenüberlie genden Ende des Grundelements 3 wiederum je drei übereinanderliegende Umlenkrollen 65 bis 69 und 71 bis 75 vorgesehen sind, die auf Umlenkachsen 77 und 79 gelagert sind. FIG. 2 shows the robot 1 from a different view, quasi from a rear view compared to FIG. 1. The same parts are provided with the same reference numbers, so that reference can be made to the description for FIG. 1. From Fig. 2 it can be seen that at the end of the base element 3 opposite the drive device A in turn, three superposed deflection rollers 65 to 69 and 71 to 75 are provided, which are mounted on deflection axes 77 and 79 .
Die Rückansicht zeigt, daß die Führungseinrichtung 41 auf der Rückseite des Grundelements 3 in einem Abstand a zur seitlichen Begrenzungsfläche 55 ver läuft und mit einer zweiten Energiekette 81 verbun den ist, die U-förmig zwischen einer Auflage 83 in nerhalb des Grundelements 3 zur Führungseinrichtung 41 verläuft.The rear view shows that the guide device 41 on the back of the base element 3 runs at a distance a from the lateral boundary surface 55 and is connected to a second energy chain 81 which is U-shaped between a support 83 within the base element 3 to the guide device 41 runs.
Entsprechend ist das dem zweiten Linearschlitten 7 abgewandte Ende 85 des Jochs 57 in einem Abstand d zur hinteren seitlichen Begrenzungsfläche 59 des ersten Linearschlittens 5 angeordnet und bildet ein Widerlager für eine weitere Energiekette 87, die U-förmig zwischen einer Auflage 89 und dem Joch 57 verläuft.Accordingly, the end 85 of the yoke 57 facing away from the second linear slide 7 is arranged at a distance d from the rear lateral boundary surface 59 of the first linear slide 5 and forms an abutment for a further energy chain 87 which runs in a U-shape between a support 89 and the yoke 57 .
Versorgungsleitungen für den in Fig. 2 nicht sichtbaren Manipulator 43 führen vom Ständer 53 über die Energiekette 81 der Führungseinrichtung 41 zum Joch 39, von diesem zur Energiekette 87 und über das Joch 57 zur Energiekette 51 in den zweiten Linearschlitten 7 und verlaufen in diesem bis zum Manipulator 43. Durch die U-förmige Führung der drei Energieketten 81, 57 und 51 kann der erste Li nearschlitten 5 entlang dem Grundelement 3, der zweite Linearschlitten 7 in Längsrichtung entlang dem ersten Linearschlitten 5 sowie senkrecht zu diesem bewegt werden, wobei eine stetige Führung der Versorgungsleitungen für den Manipulator 43 si chergestellt ist. Durch die Energieketten wird außerdem sichergestellt, daß die Versorgungsleitun gen für den Manipulator gegen mechanische Einflüsse geschützt sind.Supply lines for the manipulator 43 (not visible in FIG. 2) lead from the stator 53 via the energy chain 81 of the guide device 41 to the yoke 39 , from this to the energy chain 87 and via the yoke 57 to the energy chain 51 in the second linear slide 7 and run in this up to Manipulator 43 . Due to the U-shaped guidance of the three energy chains 81 , 57 and 51 , the first linear slide 5 can be moved along the base element 3 , the second linear slide 7 in the longitudinal direction along the first linear slide 5 and perpendicularly to the latter, whereby the supply lines for the manipulator 43 is made. The energy chains also ensure that the supply lines for the manipulator are protected against mechanical influences.
Fig. 3 zeigt eine Prinzipskizze, aus der ersicht lich ist, wie ein Zahnriemen innerhalb des Roboters zu führen ist, um eine Bewegung des ersten Li nearschlittens 5 gegenüber dem Grundelement 3 zu realisieren. Der zweite Linearschlitten 7 wird bei spielsweise an einem Befestigungselement 91 ange bracht, an dem Enden eines Zahnriemens ZR₁ befe stigt sind. Wird nun der Zahnriemen durch die hier angedeutete Antriebseinrichtung A hin- und herbe wegt, so umläuft dieser das Grundelement 3, an des sen vier Ecken außen Umlenkrollen U vorgesehen sind. Im Verbindungsbereich 93 zwischen dem ersten Linearschlitten 5 und dem Grundelement 3 kann eine geeignete Führung vorgesehen sein. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist an dem dem Grundelement 3 zugewand ten Ende des ersten Linearschlittens 5 ein Joch 39 vorgesehen, an dem wiederum Umlenkrollen U′ ange bracht sind. Der Zahnriemen ZR₁ verläuft durch das Joch 39 hindurch und zwar innerhalb der Umlenkrol len U′ und entlang der äußeren Begrenzungsflächen des ersten Linearschlittens 5 bis zu dessen dem Grundelement 3 abgewandten Ende, wo sich eine Um lenkrolle U′′ befindet. Der Zahnriemen ZR₁ bildet also eine geschlossene Schleife, die außen um den Grundkörper des Roboters 1 herum verläuft und in die über die Antriebseinrichtung A die Antriebs kräfte eingespeist werden, die zu einer durch einen Doppelpfeil 95 gekennzeichneten Relativbewegung des zweiten Linearschlittens 7 entlang der Längsrich tung des ersten Linearschlittens 5 führt. Fig. 3 shows a schematic diagram, from which it can be seen how a toothed belt is to be guided within the robot in order to realize a movement of the first linear slide 5 relative to the base element 3 . The second linear slide 7 is brought in at a fastener 91 , for example, at the ends of a toothed belt ZR 1 BEFE Stigt. If the toothed belt is now moved back and forth by the drive device A indicated here, it rotates around the base element 3 , at the four corners of which outer pulleys U are provided. A suitable guide can be provided in the connection area 93 between the first linear slide 5 and the base element 3 . As can be seen from FIG. 1, a yoke 39 is provided on the base element 3 facing the end of the first linear slide 5 , on which in turn deflection rollers U 'are introduced. The toothed belt ZR₁ runs through the yoke 39 and namely within the Umlenkrol len U 'and along the outer boundary surfaces of the first linear carriage 5 to its end facing away from the base element 3 , where there is a steering roller U''. The toothed belt ZR₁ thus forms a closed loop which extends outside around the base body of the robot 1 and into which the drive forces are fed via the drive device A, which leads to a relative movement, indicated by a double arrow 95 , of the second linear slide 7 along the longitudinal direction of the device first linear slide 5 leads.
Zur Vervollständigung des Roboters 1 ist hier der Ständer 53 angedeutet, über den der Roboter 1 auf dem Untergrund befestigt ist, und über den die En ergieversorgung für die Antriebseinrichtung A und Versorgungsleitungen für den hier nicht dargestell ten Manipulator 43 in den Roboter 1 eingeleitet werden.To complete the robot 1 , the stand 53 is indicated here, via which the robot 1 is fastened to the ground, and via which the energy supply for the drive device A and supply lines for the manipulator 43 ( not shown here ) are introduced into the robot 1 .
Durch einen Zahnriemen kann auch eine Hin- und Her bewegung des ersten Linearschlittens 5 gegenüber dem Grundelement 3 durchgeführt werden, was durch einen in Klammern gesetzten Doppelpfeil 97 angedeu tet ist. Dazu wird der Zahnriemen ZR₁ beispiels weise am Joch 39 befestigt, welches starr mit dem ersten Linearschlitten 5 verbunden ist. Werden durch die Antriebseinrichtung A Kräfte in den Zahn riemen ZR₁ eingeleitet, bewegt sich der erste Li nearschlitten 5 entlang dem Grundelement 3.A toothed belt can also be used to move the first linear slide 5 back and forth relative to the base element 3 , which is indicated by a double arrow 97 in parentheses. For this purpose, the toothed belt ZR₁ is example attached to the yoke 39 which is rigidly connected to the first linear slide 5 . If forces are introduced into the toothed belt ZR 1 by the drive device A, the first linear slide 5 moves along the base element 3 .
Fig. 4 zeigt wiederum eine Prinzipskizze, anhand derer erläutert werden soll, wie eine Relativbewe gung des zweiten Linearschlittens 7 senkrecht zur Längsausdehnung des ersten Linearschlittens 5 re alisiert werden kann. Gleiche Teile sind wiederum mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß auf die Beschreibung, insbesondere von Fig. 3 verwiesen wird. Ein Zahnriemen ZR₂ ist mit Hilfe von Um lenkrollen U um den Grundkörper 3 des Roboters 1 herumgeführt. Er verläuft U-förmig zwischen zwei Umlenkrollen U′ in Längsrichtung des ersten Li nearschlittens 5, an dessen dem Joch 39 abgewandten Ende eine Umlenkrolle U′′ vorgesehen ist. Anstelle des Befestigungselements 91 ist hier ein Umlenkrah men 99 vorgesehen, an dem zwei Umlenkrollen 101 an gebracht sind, deren Mittelachsen parallel zu denen der Umlenkrollen U, U′ und U′′ angeordnet sind. Zwischen den Umlenkrollen 101 ist der Zahnriemen ZR₂ hindurchgeführt, so daß sich eine U-förmige Schleife bildet, die um ein Antriebsrad 103 herum geführt ist. Dieses ist Teil eines Umlenkgetriebes 105, daß ein Abtriebsrad 107 aufweist, über das ein Zahnriemen 109 geführt ist, der an dem zweiten Li nearschlitten 7 befestigt ist. An dem Umlenkrahmen 99 sind Umlenkrollen 111 vorgesehen, die dafür sor gen, daß der Zahnriemen 109 eine U-förmige Schleife über das Abtriebsrad 107 ausbildet, so daß die von der Antriebseinrichtung A in den Zahnriemen ZR₂ eingeleiteten Antriebskräfte über das Umlenkge triebe 105 in das Abtriebsrad 107 eingeleitet wer den und der zweite Linearschlitten 7, wie durch einen Doppelpfeil 113 angedeutet, gegenüber dem er sten Linearschlitten 5 nach oben oder unten bewegt wird, wobei diese Bewegung senkrecht zur Längser streckung des ersten Linearschlittens 5 erfolgt. Fig. 4 again shows a schematic diagram, which will be used to explain how a relative movement of the second linear slide 7 perpendicular to the longitudinal extent of the first linear slide 5 can be re alized. The same parts are again provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description, in particular of FIG. 3. A toothed belt ZR₂ is guided around the base body 3 of the robot 1 by means of steering rollers U. It runs U-shaped between two deflection rollers U 'in the longitudinal direction of the first Li nearschlittens 5 , at the end facing away from the yoke 39, a deflection roller U''is provided. Instead of the fastener 91 , a Umlenkrah men 99 is provided here, on which two deflection pulleys 101 are brought, the central axes of which are arranged parallel to those of the deflection pulleys U, U 'and U''. Between the pulleys 101 , the toothed belt ZR₂ is passed so that a U-shaped loop is formed, which is guided around a drive wheel 103 . This is part of a reversing gear 105 that has an output gear 107 , over which a toothed belt 109 is guided, which is attached to the second Li nearschlitten 7 . On the deflecting frame 99 deflection rollers 111 are provided, which ensure that the toothed belt 109 forms a U-shaped loop over the driven wheel 107 , so that the drive forces introduced by the drive device A into the toothed belt ZR₂ drives via the deflecting gear 105 into the driven wheel 107 who initiated the and the second linear slide 7 , as indicated by a double arrow 113 , relative to which he most linear slide 5 is moved up or down, this movement being perpendicular to the longitudinal extension of the first linear slide 5 .
Aus der Prinzipskizze in Fig. 5 ist ersichtlich, wie über einen Zahnriemen ZR₃ Antriebskräfte von einer Antriebseinrichtung A in eine Abtriebswelle 115 eingeleitet werden können, die mit einem An triebsrad 103′ gekoppelt ist. Der Zahnriemen wird hier über Umlenkrollen 101′ eines Umlenkrahmens 99′ U-förmig über das Antriebsrad 103 geleitet, so daß die in den Zahnriemen ZR₃ eingeleiteten Kräfte zu einer Rotation der Antriebswelle 115 führen.From the schematic diagram in Fig. 5 it can be seen how a toothed belt ZR₃ drive forces can be introduced from a drive device A into an output shaft 115 , which is coupled to a drive wheel 103 '. The toothed belt is guided here via guide rollers 101 'of a guide frame 99 ' U-shaped over the drive wheel 103 , so that the forces introduced into the toothed belt ZR₃ lead to a rotation of the drive shaft 115 .
Aus Fig. 5 ist ohne weiteres ersichtlich, daß meh rere, vorzugsweise drei derartiger Wellen 115 im zweiten Linearschlitten 7 untergebracht werden kön nen, um einen dreiachsigen Manipulator über die An triebseinrichtung A mit Antriebskräften zu verse hen. Die Rotationsbewegung der Welle 115 ist durch einen Doppelpfeil 117 angedeutet.From Fig. 5 that meh eral, preferably three such waves 115 are accommodated in the second linear slide 7 is NEN Kgs readily apparent to a three-axis manipulator on to drive device A with drive forces to be sent hen. The rotational movement of the shaft 115 is indicated by a double arrow 117 .
Bei einer entsprechenden Lagerung von Antriebswel len 115 im zweiten Linearschlitten 7 kann dieser, wie anhand von Fig. 4 erläutert, eine Auf- und Ab bewegung entsprechend dem Doppelpfeil 113 durch führen, während die drei Antriebswellen 115 inner halb des zweiten Linearschlittens 7 unabhängig von einander mit Antriebskräften beaufschlagt werden. With a corresponding storage of Antriebswel len 115 in the second linear slide 7 , this can, as explained with reference to FIG. 4, perform an up and down movement according to the double arrow 113 , while the three drive shafts 115 within half of the second linear slide 7 independently of each other with driving forces.
Aus den Erläuterungen zu den Fig. 3, 4 und 5 wird ersichtlich, daß alle Bewegungen überlagert und von ein und derselben Antriebseinrichtung A verursacht werden können. Diese weist entsprechend viele Antriebsmotoren auf, wobei vorzugsweise jedem Zahnriemen ein eigener Motor zugeordnet ist und diese zur Erzielung einer unabhängigen Bewegung al ler Teile möglichst entkoppelt sind. Eine Relativ bewegung zwischen dem ersten Linearschlitten 5 und dem Grundelement 3 kann also gleichzeitig mit einer Relativbewegung des zweiten Linearschlittens 7 ge genüber dem ersten Linearschlitten erfolgen, wobei die Relativbewegung des zweiten Linearschlittens 7 in Richtung der Längsachse des ersten Linearschlit tens 5 und senkrecht dazu erfolgen kann. Gleichzei tig können eine oder mehrere Antriebswellen inner halb des zweiten Linearschlittens 7, die mit dem Manipulator 43 gekoppelt sind, unabhängig voneinan der in beiden Drehrichtungen angetrieben sein.It can be seen from the explanatory notes of Fig. 3, 4 and 5 that all the movements and superimposed by the same drive device A may be caused. This has a corresponding number of drive motors, with each toothed belt preferably having its own motor and these being decoupled as far as possible in order to achieve an independent movement of all parts. A relative movement between the first linear slide 5 and the base element 3 can thus take place simultaneously with a relative movement of the second linear slide 7 compared to the first linear slide, the relative movement of the second linear slide 7 in the direction of the longitudinal axis of the first linear slide 5 and perpendicularly to it . At the same time, one or more drive shafts within half of the second linear slide 7 , which are coupled to the manipulator 43 , can be driven independently of one another in both directions of rotation.
Anhand von Fig. 6 soll erläutert werden, wie ein Zahnriemen gewechselt werden kann. Beispielhaft ist der in Fig. 5 wiedergegebene Zahnriemen ZR₃ in Fig. 6 gezeigt. In dieser Figur sind zur Vervoll ständigung der Darstellung neben dem Joch 57 wei tere Teile der Führungseinrichtung 41 eingetragen.Referring to Fig. 6 will be explained as a toothed belt can be changed. The toothed belt ZR₃ shown in FIG. 5 is shown by way of example in FIG. 6. In this figure, further parts of the guide device 41 are entered in addition to the yoke 57 to complete the illustration.
Durch Pfeile ist angedeutet, wie der Zahnriemen ZR₃ abzunehmen ist. Nach einer Entspannung des Zahnrie mens wird dieser von den äußeren Umlenkrollen U des Grundelements 3 abgehoben, außerdem von der Um lenkrolle U′′ am Ende des ersten Linearschlittens 5. überdies wird der Zahnriemen ZR₃ von dem An triebsrad 103′ abgehoben und über das obere Ende der Abtriebswelle 115′ entfernt. Da die Führungs einrichtung 41 in einem Abstand zu den seitlichen Begrenzungsflächen des Roboters 1 angeordnet ist, außerdem einen Abstand zur Oberfläche 63 des Robo ters 1 aufweist, kann der Zahnriemen jeweils zwi schen den Jochelementen und den seitlichen Begren zungswänden des Roboters außerdem durch den Zwi schenraum zwischen den Jochelementen und der Ober fläche 63 herausgeführt werden. Ganz besonders vor teilhaft ist, daß nach einer Entspannung des Zahn riemens dieser vollständig von dem Roboter abgeho ben werden kann, nämlich über dessen Oberseite, also über die dem Ständer 53 gegenüberliegende Seite. Während also die Energieversorgung der An triebseinrichtung A und die Versorgungsleitungen für den Manipulator 43 von unten in den Roboter 1 eingeleitet werden, kann der Zahnriemen nach oben abgehoben werden, ohne daß der Roboter 1 zerlegt werden muß.Arrows indicate how the toothed belt ZR₃ is to be removed. After relaxation of the Zahnrie mens this is lifted from the outer pulleys U of the base member 3 , also from the order steering role U '' at the end of the first linear slide 5th In addition, the toothed belt ZR₃ is lifted from the drive gear 103 'and removed via the upper end of the output shaft 115 '. Since the guiding device 41 is arranged at a distance from the lateral boundary surfaces of the robot 1, further having a pitch to the surface 63 of the Robo ters 1, the toothed belt can each interim rule the yoke members and the lateral Begren also wetting walls of the robot's space by Zvi be brought out between the yoke elements and the upper surface 63 . Especially before is geous that after a relaxation of the toothed belt this can be completely abgeho ben by the robot, namely on its top, that is on the side opposite the stand 53 . So while the power supply to the drive device A and the supply lines for the manipulator 43 are introduced from below into the robot 1 , the toothed belt can be lifted up without the robot 1 having to be disassembled.
Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 6, nämlich
das obere Ende der Abtriebswelle 115′, die über
eine Umlenkrolle 103′ angetrieben wird. Am oberen
Ende der Welle 115′ ist eine Lagereinrichtung 119
vorgesehen, die ein auf das Oberende aufsteckbares
Lager 121 und eine zugehörige Lagerplatte 123 um
faßt. Aus Fig. 7 sind verschiedene Mon
tage/Demontageschritte erkennbar:
Im montierten Zustand ist der Zahnriemen ZR₃ mit
einer geeigneten Vorspannung über das Antriebsrad
103′ gelegt. Er wird dabei von den Umlenkrollen 111′
geführt. Eine zugentlastete beziehungsweise
entspannte Anordnung des Zahnriemens ist durch eine
strichpunktierte Linie wiedergegeben. Es zeigt
sich, daß der Zahnriemen locker über das Antriebs
rad 103′ geführt werden kann. Bei einer weiteren
Entspannung des Zahnriemens kann ein Ende dieses
Zahnriemens, wie durch den fetten Doppelpfeil 125
angedeutet, über das freie Ende der Welle 115′ ge
führt und abgezogen werden. Bei einer entsprechend
stabilen Lagerung der Welle 115′ kann auf die La
gereinrichtung 119 verzichtet werden und damit auch
auf das demontierbare Lager 121. Aus Gründen einer
verbesserten, sicheren Führung der Welle 115′ kann
aber auch deren oberes Ende eine Lagerung erhalten,
sofern diese, wie aus Fig. 7 ersichtlich, demon
tierbar ausgebildet ist, so daß eine Schlaufe des
Zahnriemens über das freie Ende der Welle 115′ ge
hoben werden kann, um den Zahnriemen zu montieren
beziehungsweise zu demontieren. Fig. 7 shows a section of Fig. 6, namely the upper end of the output shaft 115 ', which is driven via a deflection roller 103 '. At the upper end of the shaft 115 ', a bearing device 119 is provided, which summarizes a plug-on bearing 121 and an associated bearing plate 123 around. From Fig. 7 different Mon days / disassembly steps can be distinguished:
In the assembled state, the toothed belt ZR₃ is placed with a suitable bias on the drive wheel 103 '. He is guided by the pulleys 111 '. A tension-relieved or relaxed arrangement of the toothed belt is shown by a dash-dotted line. It can be seen that the toothed belt can be loosely guided over the drive wheel 103 '. With a further relaxation of the toothed belt, one end of this toothed belt, as indicated by the bold double arrow 125 , leads and pulled off via the free end of the shaft 115 '. With a correspondingly stable mounting of the shaft 115 'can be dispensed with the La gereinrichtung 119 and thus also on the removable bearing 121st For reasons of improved, safe guidance of the shaft 115 ', however, its upper end can also be provided with a bearing, provided that this, as can be seen in FIG. 7, is designed to be animal-friendly, so that a loop of the toothed belt over the free end of the shaft 115 ' can be lifted to assemble or disassemble the toothed belt.
Aus dem oben Gesagten wird folgendes ersichtlich:
Dadurch, daß die Zahnriemen des Roboters 1 von der
der Energieversorgung der Antriebseinrichtung A ge
genüberliegenden Seite montiert beziehungsweise de
montiert werden, können sämtliche Energieversor
gungsleitungen für die Antriebseinrichtung und die
Versorgungsleitungen für den Manipulator 43 unver
ändert bleiben. Insbesondere bedarf es keinerlei
Trennung derartiger Leitungen, um den Zahnriemen
ein- oder auszubauen. Es ist lediglich erforder
lich, den Zahnriemen außen um dem Grundkörper des
Roboters, der durch das Grundelement 3 und minde
stens ein Linearschlitten, hier durch die beiden
Linearschlitten 5 und 7 gebildet wird, herumzufüh
ren. Selbst im Übergangsbereich zwischen dem Grund
element 3 und dem ersten Linearschlitten 5 bezie
hungsweise zwischen dem ersten Linearschlitten 5
und dem zweiten Linearschlitten 7 ist eine Demon
tage des Zahnriemens ohne weiteres möglich, ohne
daß es einer Zerlegung des Robotors 1 bedürfte. Aus
Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Zahnriemen ZR₁
über die Umlenkrolle U′′ abgehoben und zwischen den
Umlenkrollen U′ herausgezogen werden kann. Danach
kann der Zahnriemen ZR₁ frei vom Grundelement 3
nach oben abgehoben werden. Entsprechend kann der
Zahnriemen bei einer Ausgestaltung gemäß Fig. 4
von dem Antriebsrad 103 abgehoben und zwischen den
Umlenkrollen 101 herausgezogen werden, so daß die
U-förmige Schleife geglättet wird, also entfällt.
Dann kann der Zahnriemen ZR₂ über die Umlenkrolle
U′′ am Ende des ersten Linearschlittens 5 abgehoben
und dann zwischen den Umlenkrollen U′ am Joch 39
herausgezogen werden. Sobald dies erfolgt ist, kann
der komplette Zahnriemen ZR₂ vollständig vom Grund
element 3 des Roboter 1 abgehoben werden, ohne daß
es der Demontage des Robotors bedürfte.The following can be seen from the above:
Characterized in that the toothed belt of the robot 1 from the opposite side of the power supply of the drive device A is mounted or installed, all power supply lines for the drive device and the supply lines for the manipulator 43 can remain unchanged. In particular, there is no need to separate such lines in order to install or remove the toothed belt. It is only Lich, the toothed belt around the outside of the basic body of the robot, which is formed by the basic element 3 and at least one linear slide, here formed by the two linear slides 5 and 7 , around. Even in the transition area between the basic element 3 and the first linear slide 5 or, respectively, between the first linear slide 5 and the second linear slide 7 , a dismantling of the toothed belt is readily possible without the robot 1 having to be disassembled. From Fig. 3 it can be seen that the toothed belt ZR₁ on the pulley U '' lifted and pulled out between the pulleys U '. Then the toothed belt ZR₁ can be lifted up freely from the base element 3 . Accordingly, the toothed belt can be lifted from the drive wheel 103 in an embodiment according to FIG. 4 and pulled out between the deflection rollers 101 , so that the U-shaped loop is smoothed, that is to say omitted. Then the toothed belt ZR₂ can be lifted over the guide roller U '' at the end of the first linear slide 5 and then pulled out between the guide rollers U 'on the yoke 39 . As soon as this has been done, the complete toothed belt ZR₂ can be completely lifted off the basic element 3 of the robot 1 without the need to dismantle the robot.
Fig. 6 läßt noch einmal deutlich erkennen, daß ein Zahnriemen, hier beispielsweise der Zahnriemen ZR₃, leicht demontierbar ist. Er kann über die Um lenkrolle U′′ des ersten Linearschlittens 5 abgeho ben werden, ebenso vom Antriebsrad 103′ des zweiten Linearschlittens 7. Er wird dabei über das freie Ende der Welle 115′ gehoben, wie dies in Fig. 7 gezeigt wurde. Die U-förmige Schlaufe des Zahnrie mens ZR₃ kann dann zwischen den Umlenkrollen 111′ herausgezogen werden. Die sich ergebenden freien Enden des Zahnriemens werden durch den Zwischenraum zwischen dem Joch 57 und der hier nicht dargestell ten Oberfläche 63 des Roboters 1 hindurchgezogen, wobei der seitliche freie Abstand d und e des Jochs 57 zum ersten Linearschlitten 5 für eine leichte Montage entscheidend ist. Fig. 6 clearly shows again that a toothed belt, here for example the toothed belt ZR₃, is easily removable. It can be abgeho about the order steering roller U '' of the first linear slide 5 , as well as from the drive wheel 103 'of the second linear slide 7 . He is lifted over the free end of the shaft 115 ', as was shown in Fig. 7. The U-shaped loop of the Zahnrie mens ZR₃ can then be pulled out between the pulleys 111 '. The resulting free ends of the toothed belt are pulled through the space between the yoke 57 and the surface 63 , not shown here, of the robot 1 , the lateral free distance d and e of the yoke 57 from the first linear slide 5 being decisive for easy assembly.
Das nun auf der Oberfläche 63 des ersten Li nearschlittens 5 liegende freie Ende des Zahnrie mens ZR₃ kann durch das Joch 39 gezogen werden, so daß die U-förmige Schleife zwischen den Umlenkrol len U′ entfernt werden kann. Außerdem kann das freie Ende des Zahnriemens ZR₃ von den der Antriebs einrichtung A gegenüberliegenden Umlenkrollen U des Grundelements 3 abgehoben werden. Die dabei entstehende freie schleife kann zwischen der Füh rungseinrichtung 41 und der Oberfläche 63 des Robo ters 1 hindurchgezogen werden. Schließlich wird der Zahnriemen ZR₃ von den Umlenkrollen U, die im Be reich der Antriebseinrichtung A vorgesehen sind, abgehoben. Dabei ist der Zahnriemen ZR₃ vollständig entfernt. Eine Montage des Zahnriemens erfolgt in umgekehrten Folge. Weder beim Ein- noch beim Ausbau bedarf es der Entfernung irgendwelcher Teile des Roboters 1.The now lying on the surface 63 of the first Li nearschlittens 5 free end of the Zahnrie mens ZR₃ can be pulled through the yoke 39 so that the U-shaped loop between the Umlenkrol len U 'can be removed. In addition, the free end of the toothed belt ZR₃ can be lifted off from the drive device A opposite pulleys U of the base member 3 . The resulting free loop can be pulled between the guide device 41 and the surface 63 of the robot 1 . Finally, the toothed belt ZR₃ is lifted off from the guide rollers U, which are provided in the area of the drive device A. The timing belt ZR₃ is completely removed. The timing belt is installed in the reverse order. It is not necessary to remove any parts of the robot 1 during installation or removal.
Entscheidend für die freie Montierbar keit/Demontierbarkeit des Zahnriemens beziehungs weise der Zahnriemen des Roboters 1 ist, daß die Energieversorgung und die Montage von gegenüberlie genden Seiten erfolgt. Es ist daher ohne weiteres möglich, den Roboter in hängender Ausführung auszu gestalten, den Ständer 53 also an einer geeigneten Trageinrichtung, beispielsweise einem Deckenbalken zu befestigen und den Roboter 1 beziehungsweise das Grundelement 3 daran aufzuhängen. In einem solchen Fall erfolgt die Energieversorgung der Antriebsein richtung und die des Manipulators 43 von oben, wäh rend Zahnriemen des Roboters von unten ein- und ausgebaut werden. Dadurch, daß der Zahnriemen außen um den Grundkörper des Roboters herumgeführt ist, ist ein Wechsel des Zahnriemens sehr leicht mög lich. Dies ist unabhängig davon der Fall, ob der Roboter ein oder zwei Linearschlitten aufweist. Die hier dargestellte Version ist beispielhaft mit zwei Linearschlitten ausgebildet. Denkbar ist es grund sätzlich auch, komplexere Aufbauten mit mehr als zwei Linearschlitten vorzusehen.Crucial for the free assembly speed / disassembly of the toothed belt, as the toothed belt of the robot 1 is that the power supply and the assembly is carried out from opposite sides. It is therefore readily possible to design the robot in a hanging version, that is to say to fasten the stand 53 to a suitable supporting device, for example a ceiling beam, and to hang the robot 1 or the base element 3 on it. In such a case, the energy supply of the drive device and that of the manipulator 43 takes place from above, while toothed belts of the robot are installed and removed from below. Because the toothed belt is guided around the outside of the basic body of the robot, changing the toothed belt is very easy. This is the case regardless of whether the robot has one or two linear slides. The version shown here is designed with two linear slides as an example. In principle, it is also conceivable to provide more complex structures with more than two linear slides.
Es ist überdies möglich, den Linearschlitten 5 nicht nur entlang der Längsrichtung des Grundele ments 3 verfahrbar auszubilden, denkbar ist es auch, diesen senkrecht zur Längserstreckung des Grundelements verlagerbar auszugestalten.It is also possible to design the linear slide 5 not only to be movable along the longitudinal direction of the basic element 3 , it is also conceivable to make it displaceable perpendicular to the longitudinal extension of the basic element.
Die Beschreibung zu den Fig. 1 bis 7 hat auch gezeigt, daß für den Manipulator drei antreibbare Achsen vorgesehen werden können und daß zusätzlich auch noch Versorgungsleitungen für Strom, Hydrau likflüssigkeit oder ein gasförmiges Medium bis zum Manipulator geführt werden können, ohne daß die die Vorteile der hier beschriebenen technischen Lösung aufheben würden. Es bleibt gewährleistet, daß Zahn riemen des Roboters leicht ein- und ausgebaut wer den können.The description of FIGS. 1 to 7 has also shown that three drivable axes can be provided for the manipulator and that in addition also supply lines for electricity, hydraulic fluid or a gaseous medium can be guided to the manipulator without the advantages would cancel the technical solution described here. It remains guaranteed that the robot's toothed belt can be easily installed and removed.
Anstelle von Zahnriemen können auch beliebige an dere band- oder balkenförmige Antriebseinrichtungen verwendet werden. In allen Fällen ergibt sich der beschriebene Vorteil, daß eine Montage/Demontage der Antriebseinrichtungen ohne eine Zerlegung des Roboters leicht möglich ist.Instead of toothed belts, you can also use any their band-shaped or bar-shaped drive devices be used. In all cases the described advantage that assembly / disassembly the drive devices without disassembling the Robot is easily possible.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KORATEC AUTOMATION GMBH, 71272 RENNINGEN, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |