DE20110145U1

DE20110145U1 - Gelenkarm

Info

Publication number: DE20110145U1
Application number: DE20110145U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: ASS Maschinenbau GmbH
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2011-06-20

Description

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1 LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Bo/mk

Patentanwälte European Patent Attorneys-European Trademark Attorneys

P.O.Box 30 0208, D-51412 Bergisch Gladbach 18. Juni 2001

Telefon +49(0)22 04.92 33-0
Telefax +49(0)22 04.6 26 06

Franz Schwope

51429 Berqisch Gladbach

Gelenkarm

Die Erfindung betrifft einen Gelenkarm, insbesondere zum Einsatz mit einem Sauger, Greifer oder dergleichen, mit dem zwei sich im Drehpunkt des Gelenkarms kreuzende Achsen im Winkel zueinander verstellbar sind, mit einem an einem Gegenstück befestigbaren Grundarm, einem an dem Grundarm befestigbaren und relativ zu diesem beweglichen Schwenkteil und Fixierungsmitteln, durch die das Schwenkteil an dem Grundarm in einer Sollposition fixierbar ist.

Derartige Gelenkarme werden insbesondere bei Robotersystemen eingesetzt, z.B. Positionierrobotern in der Automobilindustrie .

Der Grundarm ist üblicherweise als stiftartiges Element ausgebildet, das mit seinem unteren Ende in eine hülsenartige Aufnahme an dem Gegenstück einsetzbar ist. An dem oberen Ende ist der Grundarm mit einer sich vorzugsweise in Längserstreckungsrichtung des Grundarms erstreckenden Reibfläche versehen. Das Schwenkteil weist eine mit der Reibfläche des Grundarms in Einbaulage zusammenwirkende Reibfläche auf. Die Reibflächen werden mit einem Bolzen gegeneinander gepresst, der in die Reibflächen einschraubbar ist und vorzugsweise quer zur Ebene der Reibflächen und des Grundarms verläuft.

Nachteilig an den bekannten Gelenkarmen ist, dass sich die Ausrichtung des Schwenkteils beim Anziehen der Schraube zum Verspannen der Reibflächen geringfügig verstellt, so dass das

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Schwenkteil aus seiner gewünschten Sollposition bewegt wird. Dies kann insbesondere bei Positionierrobotern problembehaftet sein, bei denen es auf die millimetergenaue Positionierung von Gegenständen für den Zusammenbau einer Montageeinheit ankommt. Daneben ist mit den Reibflächen nur eine begrenzte Kraftübertragung möglich.

Die Erfindung soll einen Gelenkarm zur Verfügung stellen, der einfach einstellbar ist und sich beim Einstellen nicht aus der gewünschten Sollposition. verstellt.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, dass das Schwenkteil mittels eines Klemmauges an dem Grundarm befestigbar ist.

Das Klemmauge umschliesst den Grundarm umfänglich in der Form eines Kranzes. Das Klemmauge weist einen radial zum Umfangsmantel des Klemmauges verlaufenden Schlitz auf, welcher das Klemmauge in zwei U-förmige Schenkelteile teilt, deren Enden aufeinanderzuragen oder mit Flächen versehen sind, die aneinander anliegen. Die Flächen sind beispielsweise durch eine Schraube gegeneinander vorspannbar, so dass ein in das Klemmauge eingesetztes Element einspannbar ist. Die beim Stand der Technik vorgesehenen gegeneinander gepressten Reibflächen werden bei dem erfindungsgemäßen Gelenkarm durch die den Gelenkarm umschließende Reibfläche des Klemmauges ersetzt. Da diese Fläche deutlich größer ist als die Reibfläche des Standes der Technik, ist mit dem erfindungsgemäßen Gelenkarm eine fünfmal so große Reibkraftübertragung möglich. Beim Anspannen bzw. Festklemmen des Klemmauges kommt es naturgemäß nicht zu einer Relativbewegung zwischen dem Grundarm und dem Schwenkarm, so dass damit auch die unerwünschte Verstellung zwischen den beiden Armen beim Festziehen nicht mehr auftritt.

Bei einer Weiterentwicklung kann vorgesehen sein, dass das Schwenkteil selbst aus zwei miteinander verbindbaren Klemmaugen besteht. Das eine Klemmauge umschließt in Einbaulage den Grundarm und das andere Klemmauge dient zur Aufnahme eines

weiteren Gegenstandes, z.B. eines Saugergreifers, Stiftes oder dergleichen.

Besonders einfach einstellbar ist der Gelenkarm, wenn beide Klemmaugen gleichzeitig mittels einer Schraube feststellbar sind. Diese Schraube fungiert dann gleichzeitig als Klemmschraube für beide Klemmaugen und als Mittel zum Einstellen des Schwenkwinkels zwischen Grundarm und Schwenkarm.

Die Erfindung betrifft zudem einen Gelenkarm, insbesondere zum Einsatz mit einem Sauger, Greifer oder dergleichen an einem Roboter, mit einem an einem Gegenstück befestigbaren Grundarm mit einer Grundarmreibfläche, einem an dem Grundarm befestigbaren und relativ zu diesem bewegbaren Schwenkteil mit einer Schwenkarmreibfläche, die gegen die Grundarmreibfläche in Einbaulage anliegt und Fixierungsmitteln, durch die das Schwenkteil an dem Grundarm in einer Sollposition durch Anpressung der Schwenkarmreibfläche gegen die Grundarmreibfläche fixierbar ist.

Auch bei dieser Ausführungsform bestehen die zur ersten Ausführungsform ausgeführten Probleme, so dass auch die zu lösende technische Problemstellung gleich ist.

5 Erfindungsgemäß wird das Problem bei der zweiten Ausführungsform dadurch gelöst, dass zwischen der Grundarmreibfläche und der Schwenkarmreibfläche in Einbaulage gegeneinander pressbare Schraubensicherungsscheiben vorgesehen sind. Diese Schraubensicherungsscheiben gewährleisten die Sicherheit gegen das Losdrehen von querbelasteten, schwingungsbehafteten und vibrierenden Schraubenverbindungen. Die "Verriegelung" einer Schraubverbindung beruht auf dem Prinzip der unterschiedlichen Winkel der Steigung der Keilflächen und der Gewindesteigung. Die Steigung (&agr;) der zwischen den Sicherungsscheiben vorgesehenen Keilflächen des Scheibenpaares ist größer als die entsprechende Gewindesteigung (ß) der die Scheiben zusammenpressenden Mutter, d.h. &agr; > &bgr;. Das System sichert die Schraubenverbindung durch Vorspannung anstatt durch Reibung. Jede

Scheibe besitzt zwei unterschiedliche Seiten. Eine Seite ist mit Keilflächen besetzt, wobei der Keilwinkel (&agr;) größer ist als der Steigungswinkel (ß) des eingedrehten Gewindes. Die Oberfläche der anderen Seite kann aus radial angeordneten Rippen bestehen. Die Scheiben werden paarweise, Keilfläche auf Keilfläche, montiert. Zur Vereinfachung der Montage können die Scheiben paarweise verklebt sein. Wenn der Fixierungsbolzen oder die Schraube angezogen werden, positionieren sich die gegenüberliegenden Keilflächen, und die außenliegenden Radialrippen stellen einen Formschluss zu den Reibflächen her. Somit wird das Rutschen der Scheiben verhindert. Die gegenseitig aufgelaufenen Keilflächen verklemmen sich ineinander. Dabei erhöht sich die Vorspannkraft und verhindert ein Losdrehen. Die Steigung der Keilflächen des Scheibenpaares ist größer als die entsprechende Gewindesteigung der Befestigungsschraube bzw. der Mutter.

Vorzugsweise ist in den Reibflächen jeweils eine Vertiefung vorgesehen, in welche die Sicherungsscheiben einsetzbar sind. Diese Ausbildung ermöglicht einen vollflächigen Kontakt zwischen den Reibflächen bei eingesetzter Schraubensicherungsscheibe .

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen veranschaulicht und im Folgenden detailliert beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Schnellwechselsystems mit

einem erfindungsgemäßen Gelenkarm,
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Figur 2 eine Seitenansicht eines Gelenkarms nach dem Stand der Technik,

Figur 3 eine Frontansicht eines erfindungsgemäßen Gelenkarms und

Figur 4 eine Seitenansicht des Gelenkarms gemäß Figur 3.

Der in seiner Gesamtheit mit 1 gekennzeichnete Gelenkarm ist an seinem freistehenden Ende mit einem Saugergreifer 2 zur Aufnahme von Karosserieteilen versehen. Der Gelenkarm 1 ist an seinem unteren Ende an einer Führungsschiene 3 in bekannter Weise befestigt. Die Führungsschiene dient vorliegend als Gegenstück.

Ein zylinderförmiger Grundarm 4 des Gelenkarms 1 ist zwischen zwei Führungsschienen in einer Halterung 5 eingeklemmt.

In den Figuren 3 und 4 ist der erfindungsgemäße Gelenkarm genauer dargestellt. Der Grundarm 4 besteht im Wesentlichen aus einem unteren zylinderförmigen Abschnitt, der in einer entsprechenden Halterung in bekannter Weise einklemmbar ist.

An seinem in den Figuren oberen Ende ist an dem Grundarm 4 ein umlaufender Absatz 6 vorgesehen, der den zylinderförmigen Grundarm 4 in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufteilt. Auf dem oberen Abschnitt des Grundarms oberhalb des Absatzes 6 ist ein Klemmauge 7 aufgesetzt und umschließt den oberen Abschnitt. Das Klemmauge 7 ist ein ringförmiges Metallstück, welches den oberen Abschnitt des Grundarms 4 vollumfänglich umschließt. Allerdings ist es nicht vollständig geschlossen, sondern mit einer in Radialrichtung verlaufenden Trennebene versehen, so dass das Klemmauge durch eine quer zu der Trennebene verlaufende Schraube 8 spannbar ist, um so den oberen Abschnitt des Grundarms 4 einzuklemmen und dieses Drehteil an dem Grundarm 4 zu befestigen.

Zwischen den sich gegenüberliegenden, plattenartigen Stegen 0 des Klemmauges 7, die durch die Schraube 8 gegeneinander vorspannbar sind, ist ein weiteres Klemmauge 9 einspannbar, welches um die Achse der Schraube 8 in beliebige Winkelstellungen schwenkbar ist. Es handelt sich demnach um zwei mittels einer Schraube 8 miteinander verbundene und gemeinsam vorspannbare Klemmaugen 7 und 9, wovon ein Klemmauge zur Befestigung an dem Grundarm 4 dient und das zweite zum Einklemmen und Aufnehmen weiterer Gegenstände. Da das Klemmauge 9 um etwa 180 ° um die Schraubenachse 8 schwenkbar ist, können die Achse des Grund-

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arms 4 und die Achse eines in das Klemmauge 9 eingespannten Gegenstandes sowohl in Parallelstellung zueinander ausgerichtet sein als auch eine Stellung von sich kreuzenden Achsen einnehmen.
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Durch Anziehen der Schraube 8 wird die Winkelstellung fixiert und die Klemmaugen werden verspannt, um die eingeklemmten Achsen oder Stifte drehsteif aufzunehmen.

In der Figur 2 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Schwenkarm abgebildet. Dieser besteht aus einem Grundarm 10 mit einer plattenartigen Grundarmreibfläche 11, deren Reibfläche sich parallel zur Längsachse des Grundarms erstreckt. Das Schwenkteil 12 ist als Klemmauge ausgebildet, welches gegenüberliegend von den Klemmbacken 13 mit einem angeformten plattenartigen Fortsatz ausgebildet ist, der als Schwenkarmreibfläche 14 fungiert, die mit der Grundarmreibfläche in Einbaulage in Wirkverbindung steht. In Einbaulage liegen die Reibflächen 11 und 14 flächig gegeneinander an und werden durch eine Schraube, die zumindest in ein Gewinde der

Schwenkarmreibfläche 14 eindrehbar ist, gegeneinander gepresst.

Erfindungsgemäß können zwischen den Reibflächen 11 und 14 zwei 5 miteinander wirkende Schraubensicherungsscheiben vorgesehen sein, welche selbsthemmend wirken und als Verstellsicherung bei aus dem Stand der Technik bekannten Gelenkarmen dienen. Die bekannten Gelenkarme müssen demnach nur mit einer Schraubensicherungsscheibe zwischen den plattenartigen Reibflächen nachgerüstet werden, um die selbsthemmende Wirkung zu erreichen.

In einer Weiterentwicklung können die plattenartigen Reibflächen 11 und 14 an ihren gegeneinander anliegenden Flächen mit einer nutförmigen Ausnehmung versehen sein, in welche die Schraubensicherungsscheiben so einsetzbar sind, dass die Reibflächen 11 und 14 spielfrei gegeneinander anlegbar sind.

Die in der Figur 1 dargestellten Führungsschienen 3 sind üblicherweise als Profilschienen ausgebildet, die aus Aluminium extrudiert werden. Typischerweise sind die Profilschienen als C-Profile ausgebildet. In dem C-Profil ist ein Nutenstein entlang der Längserstreckungsrichtung der C-Schiene längsverschieblich eingesetzt und kann in verschiedene Lagen verstellt werden. An der Montagestelle wird an dem Nutenstein oberseitig eine Winkelverbindung aufgeschraubt, um die Winkelverbindung an der Profilschiene örtlich zu fixieren, indem die Schenkel der Profilschiene zwischen dem Nutenstein und der Winkelverbindung in Einbaulage eingeklemmt werden. Dabei kann es nachteilig sein, dass, beispielsweise bei der Befestigung von zwei Profilschienen aneinander, ein in dem Profilgrund zu bohrendes Loch vorgesehen werden muss, durch welches eine Schraube einsetzbar ist, mit der die Profilschienen aneinander befestigt werden. Es wird deshalb für eine Vereinfachung der Montage vorgeschlagen, die Profilschiene als Doppel-C-Profil auszubilden mit zwei voneinander abgewandten Nuten, in welche Nutensteine längsverschieblich parallel zueinander verlaufend einsetzbar sind.

An den stirnseitigen Enden der Profilschienen können in
Längserstreckungsrichtung zur Profilschiene verlaufende Bohrungen vorgesehen sein, mit denen Kopfstücke oder Anschläge an der Profilseite stirnseitig befestigbar sind.

Die Erfindung betrifft demnach zudem eine Haltevorrichtung für Greifelemente zum Erfassen und Transportieren von Werkstücken, die eine Grundplatte und darauf lösbar befestigbare Führungsschienen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln und für weitere Führungsschienen aufweist. Zur Vereinfachung der Montage wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Führungsschiene als Doppel-C-Profil auszubilden mit zwei kolinear sich entlang der
Längserstreckungsrichtung der Führungsschiene erstreckenden Nuten.

LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Bo/mk

Patentanwälte European Patent Attorneys- European Trademark Attorneys

P.O.Box 30 0208, D-5J412 Bergisch Cladbach 18. Juni 2001

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Franz Schwope

51429 Berqisch Gladbach

Gelenkarm

Bezuqszeichenliste

I Gelenkarm 2 Sauggreifer

3 Führungsschiene

4 Grundarm

5 Halterung

6 Absatz

0 7 Klemmauge

8 Schraube

9 Klemmauge

10 Grundarm

II Grundarmreibfläche 12 Schwenkteil

13 Klemmbacken

14 Schwenkarmreibfläche

Claims

1. Gelenkarm (1), insbesondere zum Einsatz mit einem Sauger, Greifer oder dergleichen an einem Roboter, mit einem an einem Gegenstück befestigbaren Grundarm (4), einem an dem Grundarm (4) befestigbaren und relativ zu diesem bewegbaren Schwenkteil und Fixierungsmitteln, durch die das Schwenkteil an dem Grundarm (4) in einer Sollposition fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkteil mittels eines Klemmauges (7) an dem Grundarm (4) befestigbar ist.

2. Gelenkarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkteil aus zwei miteinander verbindbaren Klemmaugen (7, 9) besteht.

3. Gelenkarm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Klemmaugen (7, 9) gleichzeitig mittels einer Schraube (8) feststellbar sind.

4. Gelenkarm (1), insbesondere zum Einsatz mit einem Sauger, Greifer oder dergleichen an einem Roboter, mit einem an einem Gegenstück befestigbaren Grundarm (4) mit einer Grundarmreibfläche (11), einem an dem Grundarm (4) befestigbaren und relativ zu diesem bewegbaren Schwenkteil (12) mit einer Schwenkarmreibfläche (14), die gegen die Grundarmreibfläche (11) in Einbaulage anliegt und Fixierungsmitteln, durch die das Schwenkteil (12) an dem Grundarm (4) in einer Sollposition durch Anpressen der Schwenkarmreibfläche (14) gegen die Grundarmreibfläche (11) fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Grundarmreibfläche (11) und der Schwenkarmreibfläche (14) in Einbaulage gegeneinander pressbare Schraubensicherungsscheiben vorgesehen sind.

5. Gelenkarm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubensicherungsscheiben jeweils beidseitig eine Verzahnung aufweisen.

6. Gelenkarm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubensicherungsscheiben auf ihren Innenseiten eine größere Verzahnung aufweisen als auf ihren Außenseiten.

7. Haltevorrichtung für Greifelemente zum Erfassen und Transportieren von Werkstücken, die eine Grundplatte und darauf lösbar befestigbare Führungsschienen (3) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln und für weitere Führungsschienen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschiene (3) als Doppel-C-Profil ausgebildet ist mit zwei kolinear sich entlang der Längserstreckungsrichtung der Führungsschiene und sich im Wesentlichen parallel zueinander erstreckenden Nuten.