DE19726552A1 - Vorrichtung zum Gewichtsausgleich der Arme eines Roboters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gewichtsausgleich der Arme eines Roboters nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Zum Ausgleich des Gewichts des Arms eines Roboters ist es bekannt, diesen über seine Drehachse hinaus durch einen Hebelarm zu verlängern, an welchem ein Zylinder- Kolbenaggregat angreift. Dieses Zylinder-Kolbenaggregat ist am Gestell angelenkt, das den Arm drehbar lagert. Eine solche Konstruktion ist zum Ausgleich des Gewichts eines Oberarms geeignet, nicht jedoch zum Ausgleich des Gewichts eines an den Oberarm angelenkten Unterarms. Der Gewichtsausgleich bei einem Unterarm erfolgt daher üblicherweise durch ein Gegengewicht, das jedoch die zu beschleunigenden und zu verzögernden Massen erheblich erhöht.

Nach der DE 39 25 627 C2 ist es bekannt, zum Ausgleich des Gewichts eines Unterarms eine separate Gewichtsausgleichsvorrichtung vorzusehen, die unabhängig von der Gewichtsausgleichsvorrichtung des Oberarms arbeitet. Der hierdurch bedingte Aufwand ist jedoch erheblich.

Nach dem Hauptpatent 197 02 466 lagert der erste Arm in der Verbindungslinie zwischen der ersten und zweiten Welle im Abstand zur ersten Welle ein erstes Rad, mit dem ein Hebelarm starr verbunden ist. An diesem Hebelarm greift das Zylinder- Kolbenaggregat an, das am Gestell angelenkt ist. Mit der zweiten Welle ist ein zweites Rad starr verbunden, wobei das erste und das zweite Rad kraftschlüssig und gleichsinnig drehbar miteinander gekoppelt sind. Hierdurch wird auf einfache Weise der Gewichtsausgleich bei einem zweiarmigen Roboter gelöst. In zahlreichen Anwendungsfällen ist es jedoch wünschenswert, daß der Roboter drei Arme aufweist.

Es besteht die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Gewichtsausgleich vorzuschlagen, die es ermöglicht, das Gewicht dreier gelenkig miteinander verbundenen Arme eines Roboters auszugleichen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung und

Fig. 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung.

Der dargestellte Roboter weist ein Drehgestell 1 auf. An diesem Drehgestell 1 ist über eine erste Welle 2 ein erster Arm 3 um eine horizontale Drehachse 4 drehbar angelenkt. Dieser erste Arm 3 lagert über eine zweite Welle 5 einen zweiten Arm 6 um eine horizontale Drehachse drehbar. Die Arme 3, 6 sind um ihre horizontalen Drehachsen durch nicht dargestellte Schwenkantriebe schwenkbar.

Mit der Welle 5 ist ein Kettenrad 7 starr verbunden. Der erste Arm 3 lagert frei drehbar ein zweites Kettenrad 8. Die beiden Kettenräder 7, 8 sind über eine Kette 9 kraft- und drehschlüssig miteinander verbunden.

Die Drehachse 10 des Kettenrads 8 liegt bei Fig. 1 in Verlängerung der Verbindungslinie der Wellen 2, 5 im Abstand zur Drehachse 4 der Welle 2. Mit dem Kettenrad 8 ist ein Hebelarm 11 drehfest verbunden. An diesem Hebelarm 11 ist ein Zylinder-Kolbenaggregat 12 angelenkt, dessen Anlenkpunkt 13 ebenfalls in Verlängerung der Verbindungslinie zwischen den Achsen der Wellen 2, 5 liegt, jedoch zur Achse 4 einen größeren Abstand aufweist als die Drehachse 10. Dieser Anlenkpunkt 13 bewegt sich auf einer Kreisbahn, wenn die Arme 3, 6 verschwenkt werden. Das Zylinder- Kolbenaggregat 12 ist am Gestell 1 unterhalb der Drehachse 4 angelenkt.

Sind die Arme 3, 6 horizontal gestreckt, dann liegen die Achsen der Wellen 2, 5, die Drehachse 10 und der Anlenkpunkt 13 auf einer gemeinsamen Geraden. Das Zylinder- Kolbenaggregat 12 übt eine konstante Zugkraft auf den Hebel 11 aus. Beansprucht das Zylinder-Kolbenaggregat 12A den Hebel 11A auf Druck, wie dies die Fig. 2 zeigt, dann ist die Anordnung von Kettenrad 8A und Hebelarm 11A zur Vertikalen 14 durch die Achse 4 hindurch spiegelbildlich.

Mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung ist ein Gewichtsausgleich des ersten Arms 3 und des zweiten Arms 6 möglich.

Die nachfolgende Beschreibung betrifft den Gewichtsausgleichs eines dritten Arms 19, der über eine horizontale dritte Welle 15 am zweiten Arm 6 schwenkbar angelenkt ist.

Mit dieser dritten Welle 15 ist ein drittes Rad 16 starr verbunden. Die zweite Welle 5 lagert frei drehbar ein viertes Kettenrad 17. Zwischen dem dritten Kettenrad 16 und dem vierten Kettenrad 17 verläuft eine Kette 20. Koaxial zur Drehachse 10 ist ein fünftes Kettenrad 18 frei drehbar am Hebelarm 11 angeordnet. Zwischen den Kettenrädern 17, 18 verläuft eine Kette 21. Der Hebelarm 11 lagert frei drehbar ein sechstes Kettenrad 23, wobei zwischen den Kettenrädern 18 und 23 eine weitere Kette 22 verläuft. Die Drehachse des Kettenrads 23 weist einen größeren Abstand zur Drehachse 4 der Welle 2 auf als die Drehachse 10 der Kettenräder 8, 18.

Der dritte Arm 19 ist sichelförmig ausgebildet.

Der Anlenkpunkt 13 ist über eine Spindel längs des Hebelarms 11 verschiebbar, um das vom dritten Arm 19 erfaßte und getragene Gewicht zu kompensieren. Je größer dieses Gewicht ist, umso weiter wird der Anlenkpunkt 13 nach Fig. 1 nach links und nach Fig. 2 nach rechts verschoben. Hierzu wird die Stromaufnahme des den dritten Arm 19 verschwenkenden Antriebsmotors gemessen und in Abhängigkeit dieser Stromaufnahme der Spindelantrieb betätigt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Gewichtsausgleich der Arme eines Roboters, bestehend aus einem ersten Arm, der über eine erste Welle an einem Gestell angelenkt ist, einem zweiten Arm, der über eine zweite Welle am ersten Arm angelenkt ist und einem am Gestell angelenkten Zylinder-Kolbenaggregat, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Arm (3) in der Verbindungslinie zwischen der ersten und der zweiten Welle (2, 5) im Abstand zur ersten Welle (2) ein erstes Rad (8) frei drehbar gelagert ist, mit dem ein Hebelarm (11) starr verbunden ist, an welchem das Zylinder-Kolbenaggregat (12) angreift, mit der zweiten Welle (5) ein zweites Rad (7) starr verbunden ist, das erste und das zweite Rad (8, 7) kraftschlüssig und gleichsinnig drehbar miteinander gekoppelt sind, der zweite Arm (6) über eine dritte Welle (15) einen dritten Arm (19) schwenkbar lagert, mit der dritten Welle (15) ein drittes Rad (16) starr verbunden ist, auf der zweiten Welle (5) ein viertes Rad (17) frei drehbar gelagert ist, der Hebelarm (11) ein fünftes Rad (18) im Abstand zur ersten Welle (2) frei drehbar lagert und das dritte, vierte und fünfte Rad (16, 17, 18) kraftschlüssig und gleichsinnig drehbar miteinander gekoppelt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fünfte Rad (18) und das zweite Rad (8) die gleiche Drehachse (10) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (11) im Abstand zum fünften Rad (16) ein sechstes Rad (23) frei drehbar lagert und das fünfte und sechste Rad (18, 23) kraftschlüssig und gleichsinnig drehbar miteinander gekoppelt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (11) in der Verlängerung der Verbindungslinie zwischen der ersten und der zweiten Welle (8, 7) angeordnet ist und das Zylinder-Kolbenaggregat (12) eine Zugkraft ausübt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (11) zwischen der ersten und zweiten Welle (8, 7) verläuft und das Zylinder- Kolbenaggregat (12) eine Druckkraft ausübt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder (7, 8, 16, 17, 18, 23) Kettenräder sind und diese Kettenräder über Ketten (9, 20, 21, 22) kraftschlüssig miteinander gekoppelt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Arm (19) einen sichelförmigen Verlauf aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromaufnahme des den dritten Arm (19) verschwenkenden Antriebs erfaßt wird und in Abhängigkeit dieser Stromaufnahme der Anlenkpunkt (13) des Zylinder- Kolbenaggregats (12) am Hebelarm (11) verändert wird.