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Druckluftbetriebenes Beschickungsgerät für einen Industrieautomaten
Die Erfindung betrifft in druckluftbetriebenea Beschickungsgerät für einen Industrieautomaten
mit einem axial verschiebbaren Transportarm.
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Industrieautomaten werden in vielen technischen Gebieten benutzt,
um unterschiedliche Arbeitsvorgänge auszuführen. Insbesondere sind in der Feinwerktechnik
viele Snwendungsfälle für Industrieautomaten gefunden worden, einschließlich der
Positionierung von Werkstücken und ihres transports zu verschiedenen Bearbeitungsstellen.
Die Verwendung von Industrieautomaten anstelle menschlicher Arbeitskraft hat sich
als sehr nützlich erwiesen, und durch vollautomatisierte Arbeitsprozesse können
die Kosten verringert; und menschliche Fehler beseitigt werden Bekannte Industrieautomaten
verwenden Transportarme mit einem
mit einem Ende des Arms verbundenen
Manipulator und einer Betätigungsyorrichtung zum Betätigen des Transportarms. Die
derzeit verfügbaren Betätigungsvorrichtungen werden im allgemeinen elektrisch oder
hydraulisch betrieben. Nachteilig hieran ist, daß sie nur einen sehr begrenzten
Bewegungsspielraum und nur eine begrenzte Auswahl an Bewegungsvorgängen zulassen,
und daß sie teuer herzustellen sind.
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Elektrisch betriebene Betätigungsvorrichtungen haben in erst er Linie
aufgrund der starken Belastung, der sie ausgesetzt sind, nur eine kurze Lebensdauer.
Außerdem ermöglichen sie wegen der den elektrischen Antriebsmotoren und der zugehörigen
Schaltung eigenen Zeitverzögerung und wegen des großen Gewichts und des Trägheitsmomentes
der bewegten Teile keine schnelle Bewegung d* Transport arms.
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Hydraulisch betriebene Betätigungsvorrichtungen erlauben zwar dj.
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Handhabung von schweren Lasten, sie sind aber infolge ihrer großen
Abmessungen, ihrer geringen Betriebsgeschwindigkeit und ihres geringen Maés an Genauigkeit
bei der Positionierung nicht für die Feinwerktechnik geeignet. Darüberhinaus nehmen
hydraulisch betriebene Bet;ätigungsvorrichtungen einen großen Platz ein und benötigen
zahlreiche mechanische Verbindungen, so daß sie für die Verwendung in kompakten
oder tragbaron Automaten nicht gut geeignet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschickungsvorrichtung
für einen Industrieautomaten zu schaffen, der nicht mit
den erwähnten
Nachteilen behaftet ist. Die Beschickungsvorrichtung i-:oll durch Druckluft betrieben
werden können und eine waagrechte sowie eine Drehbewegung des Transportarms ermöglichen.
Die Einrichtungen hierfür sollen mechanisch zu einer kompakten und tragbaren Vorrichtung
zusammenfaßbar sein.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Hohlzylinder,
ein koaxial und drehbar zum ersten Hohizylinder angeordneter zweiter Zylinder und
ein Drehsteller zum Drehen des zweiten Zylinders mittels Druckluft vorgesehen ist,
daß ein Teil des Transportarms im Zwischenraum zwischen dem ersten Hohlzylinder
und dem zweiten Zylinder hin- und herbewegbar ist und ein mit dem zweiten Zylinder
in Eingriff stehendes Teil besitzt durch das der Transportarm abhängig von einer
Drehung des zweiten Zylinders drehbar ist und daß schließlich eine Einrichtung zur
Hin- und Herbewegung des Transportarms mittels Druckluft vorhanden ist.
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Vorzugsweise ist außerdem ein, abhängig von der- Hin- und Herbewegung
des Transportarms, betätigter Manipulator vorgesehen.
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Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von drei Figuren
näher erläutert. Es zeigen Fig 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen
Beschickungsvorrichtung Fig, 2 den Schnitt A-A in Fig. 1 Fig. 3 eine vergrößerte
Draufsicht auf den bei der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung verwendeten
Manipulator.
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Das erfindungsgemäße Beschickungsgerät enthält einen Drehsteller I,
einen waagrechten Hohl zylinder II, ein Lager III für einen Transportarm, einen
Transportarm IV und einen Manipulator V. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, umfaßt
der Drehsteller I eine äuBere Hülse 1 von kreisringförmigem Querschnitt, einen inneren
zweiten Hohlzylinder 2, der durch Lager 1A und 1B koaxial zur äußeren Hülse 1 drehbar
und luftdicht gehalten wird, ferner einen an der Außenfläche des zweiten Hohl zylinders
2 befestigten Flügel 3 und einen drehbar auf dem Flügel 3 befestigten Schieber 4
des Flügels, dessen eines Sunde mit der Innenfläche der äußeren Hülse 1 luftdicht
in Verbindung steht. Durch diese Anordnung werden zwei Kxmmern 6A und 6B definiert,
in die mittels Leitungen und 5B Druckluft eingeleitet werden kann. Der zweite Hohlzylinder
2 kann sich abhängig von der Druckdifferenz als Folge der Druckluft zufuhr zu einer
der Kammern 6A und 6B in jeder Richtung drehen. Die Drehung des zweiten Hohl zylinders
2 ist durch einen zentralen Block 7 begrenzt, der innerhalb der äußeren Hülse 1
befestigt ist und an den der Flügel 3 anschlägt.
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Der zweite Hohlzylinder 2 erstreckt sich koaxial zu einem eraten horizontalen
Holilzylinder 8 (bzw. II), welcher an der äußeren Hülse 1 befestigt ist und dessen
freies Ende ein Lager 2c für den Transportarm trägt. Der Transportarm 10 (bzw. IV)
weist an einem Ende eine Nase 10C und einen Flanschteil 10A auf. An den ilanschteil
schließt sich eine Dichtung 10B an, die einen luftdichten Abschluß pewährleistet.
Am anderen Ende des Transport -arms
10 ist eine Öffnung lOD für
den Austritt und den Eintritt von Luft vorgesehen. DeZ zweite Hohlzylinder 2 besitzt
an seiner Außenfläche eine axial verlaufende Fuhrungsnut 2A, die sich über eine
Länge erstreckt, die größer ist als die Verschiebungslänge des Transportarmes 10.
Die Führungsnut dient zur Führung der Nase 100 des Transportarms 10 bei der horizontalen
Hin- und Herbewegung gegenüber dem zweiten Hohlzylinder 2o Da die Hase 100 in die
Führungsnut 2A eingepaßt ist, dreht sich der Transportarm 10 bei einer Drehung des
zweiten Hohlzylinders 2 mittels des Drehstellers 1. Das an der Innenfläche des ersten
horizontalen Hohlzylinders 8 befestigte Lager 9 (bzw III) des Transportarms weist
an einem Ende ein Lagerteil 9B auf und unterstützt die Gleitbewegung des Transportarmes
10. Vorzugsweise ist der Transportarm 10 koaxial zum zweiten Hohlzylinder 2, zum
ersten Hohlzylinder 8 und zum Lager 9 angeordnet. Durch die gleitende Lagerung im
Lager 9 wird eine glatte horizontale Hin- und Herbewegung des Transportarms gewährleistet.
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Bei der beschriebenen Anordnung ist durch den Bereich zwischen der
Innenfläche des ersten horizontalen Hohlzylinders 8, der Innenfläche des Lagers
9 und den Außenflächen des Transportarmes 10 und des Flanschteils 10A des Transportarmes
eine Luftkammer A1 definiert, während eine weitere Luftkammer 4 in ähnlicher Weise
durch den Bereich gebildet wird, der durch die Inngnfläche des ersten horizontalen
Hohlzylinders 8, die Außenfläche des zweiten Eohlzylinders 2 und die Außenflächen
des FLanschteils 10A
und der äußeren Hülse 1 definiert ist. Das
Volumen der Luftkammern A1 und A2 ändert sich komplementär, abhängig von der Verschiebung
des Transportarms. Eine Luftkammer A3 wird durch einen Bereich gebildet, der durch
die Innenfläche des Transportarmes 10 das Ende eines dritten Zylinders 12 und das
Ende des zweiten Hohlzylinders 2 begrenzt ist. Das Volumen der Luftkammer A3 verandert
sich bei einer Verschiebung des Transportarmes 10, wobei durch die Öffnung 10D zum
Zwecke einer Dämpfung Luft ein- oder abströmt.
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Der dritte Zylinder 12 ist am linken Ende des Transportarms 10 befestigt.
Er enthält einen Kolben 14 mit einem konischen Teil 15 am Ende und eine auf dem
Kolben sitzende Weder 13, die den Kolben nach rechts drückt. Koaxial zum Transportarm
10 ist ein inneres Rohr 11 vorgesehen, dessen eines Ende durch ein Lager 2B gehalten
wird und dessen anderes Ende in den Zylinder 12 mündet. Di. durch eine Druckluftspeiseleitung
20 und durch den eraten horizontalen Hohlzylinder 8 und das innere Rohr 11 in den
dritten Zylinder 12 eingeleitete Druckluft vermag den Kolben 14 entgegen der Federkraft
durch die Feder 13 nach links zu verschieben.
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Der Manipulator V enthält einen Hauptteil 16, zwei Greiffinger 17A
und 17B, die auf Drehlagern 18A und 183 drehbar gelagert und durch eine keder 19
so vorgespannt sind, daß sie, wie in ig.
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3 durch ausgezogene Linien verdeutlicht, in die geöffnete Lage gedrückt
werden. Bei einer Verschiebung des Kolbens 14 nach links tritt der konische Teil
15 des Kolbens in den Spalt zwischen den
Ctreiffingern 17A und 17B
ein und schwenkt diese um die Drehlager 18A und 18B in die Schließlage.
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Im Betrieb wird die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung (entsprechend
einer Bewegung nach rechts und nach links bei der Darstellung nach Fig. 1) des Transportarmes
10, wie folgt, bewirkt: Wenn durch die Druckluft zuleitung 21A über die Sut 8a des
ersten horizontalen Hohlzylinders 8 Druckluft in die linke Luftkammer A1 geleitet
wird, verschiebt sich der Transportarm 10 nach rechts und dringt in den ersten horizontalen
Hohlzylinder ein, bis er an das Ende der äußeren Hülse 1 anschlägt. Hierbei strömt
die in der Luftkammer A3 enthaltene Luft durch die Öffnung 10D aus, da der Druck
in der Luftkammer A3 infolge Abnahme des Volumens der Luft kammer A zunimmt.
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3 Der Stoß gegen den Flanechteil 10A am Ende der Verschiebung des
Transportarmes 10 nach rechts wird durch Steuern der Strömung der Luft durch die
Öffnung 10D nach außen absorbiert. Die Öffnung 10D kann im Durchmesser veränderbar
ausgebildet sein, um das Ausströmen der Druckluft leichter steuern zu können.
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Wenn andererseits der rechten Luftkammer 4 durch die Druckluftzuleitung
21A nach einer nicht dargestellten Umschaltung des Strämungsweges Druckluft zugeführt
wird, gleitet der Transportarm 10 längs des ersten horizontalen Hohlzylinders 8
von der in
Fig. 1 strichpunktiert angedeuteten Lage nach links,
in die durch eine ausgezogene Linie dargestellte Lage, bis er gegen das rechte Ende
des Lagers 9 für den Transportarm stößt. In diesem Fall strömt durch die Öffnung
10D Luft in die Luftkammer A3 ein, da sich infolge einer Zunahme des Volumens in
der Luftkammer A3 der Druck in dieser Klammer verringert. In diesem Fall wird ein
am Ende der Verschiebung des Transportarmes 10 nach links auf den Flanschtoil 10A
und das Lager 9 des Transportarmes 10 ausgeübter Stoß durch das Einströmen der Luft
durch die Offnung 10D absorbiert.
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Der Transportarm 10 kann mittels des Drehstellers 1 in der folgenden
Weise gedreht werden.
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Wenn der rechten Luftkammer 6B des Drehstellers 1 durch die Druckluftzuleitung
5B (Fig. 2) Druckluft zugeführt wird, wird der zweite Hohl zylinder 2 zusammen mit
dem Flügel 3 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung gedreht. Die Nase 100 des Transportarmes
10 ist in die Führungsnut 2A des zweiten Hohlzylinders 2 eingepaßt, bzw.
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greift in diese ein, so daß abhängig von der Drehung des zweiten Hohl
zylinders 2 auch der Transportarm 10 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung gedreht
wird. 60 kann die vorgeschriebene Schwenkbewegung ausgeführt werden.
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Wenn andererßeits in die linke Luftkammer 6A über die Druckluftzuleitung
5A Druckluft eingeleitet wird, wird der zweite Hohlzylinder 2 in Uhrzeigerrichtung
gedreht, und hierbei wird auch
der Transportarm 10 in Uhrzeigerrrichtung
gedreht, um die vorgegebene Schwenkbewegung auszuführen.
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Die Greifbewegung der Greiffinger 17A und 17B des Manipulators V wird
auf die folgende Weise bewirkt: Über eine am hinteren Ende des Drehstellers I vorgesehene
Druckluft zuleitung 20 wird durch den zweiten Hohlzylinder 2 und das innere Rohr
11 Druckluft in den dritten Zylinder 12 eingeleitet, um den Druck in diesem Zylinder
zu erhöhen. Hierdurch wird der Kolben 14, wie in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet,
nach links verschoben, um die Greiffinger 17A und 17B zu scbließen,- Wird andererseits
die Druckluft aus dem dritten Zylinder 12 abgelassen, so wird mittels der Feder
19 der Kolben 14 in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt, und es werden hierdurch,
wie in Fig. 3 durch ausgezogene Linien veranschaulicht, die Greiffinger 17A und
173 geöffnet.
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Es wird hervorgehoben, daß die Hin- und Herbewegung, die Drehbewegung
und die Greifbewegung des Beschickungsgerätes gleichzeitig ausgeführt werden können,
wenn dies gewünscht wird, so daß durch Kombination dieser drei grundsätzlichen Bewegungsvorgänge
verschiedene komplizierte Bewegungen verwirklicht werden können.
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Das erfindungsgemäße Beschickungsgerät weist unter anderem die folgenden
Vorteile auf:
1. Bei einfachem und kompaktem Aufbau kann das Beschickungsgerät
drei grundsätzlich8 Bewegungsvorgänge ausführen, d.h. eine Hin- und Herbewegung,
eine Drehbewegung und eine Greifbewegung.
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2. Durch die aerodynamische Pufferwirkung der Öffnung wird ein am
Ende der Verschiebung des Transportarmes auftretender Stoß absorbiert und eine glatte
und gleichmäßige Bewegung des Transportarmes gewährleistet.
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3. Infolge Steuerung und Betätigung des Beschickungsgerätes mittels
Druckluft kann es einfach aufgebaut und mit geringen Kosten gewartet und betrieben
werden.