DE2352945A1

DE2352945A1 - Manipulator fuer gusstuecke

Info

Publication number: DE2352945A1
Application number: DE19732352945
Authority: DE
Inventors: Ernst Otto Kruse
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-10-23
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1975-04-30
Also published as: AU7955575A; FR2304451A1; FR2304451B3; NL7503229A; LU72038A1; SE7502857L; AT357292B; JPS5072373A; ATA200975A; BE827302A; CH586596A5

Description

Ernst Otto Kruse

Manipulator für Gußstücke

Die Erfindung "betrifft einen von Hand gesteuerten Manipulator für Gußstücke gem«· dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In Grießereien ist der Form- und Gießprozess weitgehend von schwerer körperlicher Arbeit befreit und automatische 3?ormanlagen sind weit verbreitet. Diese Formanlagen fördern normalerweise die vom Formsand mehr - oder weniger - befreiten, meist noch recht heißen Gußstücke auf einem Plattenband oder ähnlichem Transportgerät zutage. Arbeiter müssen nun die Gußstücke von Hand oder mit Hebezeugen in Behälter legen oder an Kettenförderer hängen, wobei sie Staub, Lärm und Hitze ausgesetzt sind. Das Bindeglied zwischen modernen Pormanlagen und Putzereien ist nach wie vor die körperliche Arbeitskraft des Menschen,

TJm stattdessen einen Manipulator gem. dem Oberbegriff des Anspruchs 1 z.B. in Verbindung mit einer automatischen Hochleistungs-Pormanlage wirtschaftlich einsetzen zu können, ist es erforderlich, daß der Manipulator schnell und sicher arbeitet. Das setzt voraus, daß alle seine Schwenk- und Drehantriebe gleichzeitig und in verschiedenen Richtungen gesteuert werden können. Die Steuerung solcher meist hydraulischer Antriebe wird bisher durch mechanisch über Handhebel betätigte Hydraulikschieber oder durch elektromagnetisch betriebene Hydraulikschieber durch Betätigen

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elektrischer Druokknöpfe vorgenommen. Bei elektrischen oder pneumatischen Antrieben liegen gleichartige Verhältnisse vor, in jedem Fall ist für jeden einzelnen Antrieb ein eigenes Bedienungsorgan vorgesehen. Bei den bisher bekannten Steuerungen wäref:8in Bedienungsmann nicht in der Lage, gleichzeitig mehr als vier Antriebe durch zwei mit dem Fuß und zwei von Hand zu betätigende Bedienungsorgane zu steuern. In diesem Pail wird aber schon äußerste Konzentration vom Bedienungsmann verlangt, da es schwierig ist, alle vier Bewegungen so vernünftig miteinander zu koordinieren, daß ein glatter Bewegungsablauf erfolgt. Bereits bei einem einfachen Manipulator mit dreh- und schwenkbarem Greifer sowie dreh- und schwenkbarem, aus zwei gegeneinander verschwenkbaren Abschnitten zusammengesetzten Auslegearm,jder also in seinem Aufbau einem menschlichen Arm entspricht, sind bereits sechs Dreh- bzw. Schwenkantriebe vorhanden, so daß mit den herkömmlichen Steuerungsmittel kein optimaler Bewegungsablauf erzielt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Manipulator zu schaffen, dessen sämtliche Antriebe ohne Rücksicht auf deren Anzahl gleichzeitig in der Weise von Hand steuerbar sind, daß der Manipulatorarm genau die vorgegebenen Bewegungen nachvollzieht, ohne daß der Bedienungsmann sich stark konzentrieren muß. Durch die Lösung dieser Aufgabe soll ein Manipulator der eingangs genannten Art für den Einsatz in Gießereibetrieben befähigt werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Manipulator gem. dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Demnach ist zur Steuerung einer jeden Antriebsvorrichtung ein 3?olgeregler vorgesehen, der das zur jeweiligen Antriebsvorrichtungsgehörende Stellglied in Abhängigkeit von der Bewegungsvorgabe des Modells, welches der

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Bedienungsmann von Hand führt, steuert,; Jedem Antrieb tat in der beschriebenen Weise so ein Regelkreis zugeordnet, und alle Regelkreise arbeiten unabhängig voneinander. Dies ermöglicht, daß alle Antriebe gleichzeitig arbeiten können, ohne daß der Bedienungsmann über die Einzelbewegungen nachdenken muß. Er &at nur den Greifer des Manipulators im Auge zu behalten und seine Hand am Modell so zu führen, als würde er das Werkstück mit seinen Fingern greifen, aufheben, zu einem Behälter schwenken und dort ablegen. Der Manipulator arbeitet wie der -verlängerte und verstärkte Arm des Bedienungsmannes. Durch das erfindungsgem. Steuersystem ist die Bedienung eines Manipulators für schwerste Lasten ebenso leicht und einfach wie eines solchen für kleine Teile.

Vorzugsweise ist das Modell in seinen Wirklinien und in der Anordnung seiner Meßwertgeber Maßstab- und winkelgerecht.Auf weitere Merkmale, beispielsweise die äußere Gestalt, braucht sich der Modellcharakter nicht zu erstrecken.

Als Meßwertgeber sind zweckmäßigerweise elektrische Drehwertgeber vorgesehen, deren Winkelstellung jeweils ein Maß für die momentane Stellung der beweglichen Teile des Manipulators zueinander ist.

Die Antriebsvorrichtungen zur. Durchführung der Schwenkbewegungen sind zweckmäßigerweise Hydraulikantriebe mit Hydraulikzylindern, wobei das Ende eines Hydraulikzylinders und das gegenüber liegende Ende des zugehörigen Kolbens gelenkig mit je zwei gegeneinander verschwenkbaren Abschnitten des Manipulatorarms verbunden sind.

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Pur die Antriebsvorrichtungen zur Durchführung der Drehbewegungen lassen sich mit. Vorteil elektrische Antriebe verwenden. Für den Pail, daß die Antriebsvorriehtungen zur Durchführung der Schwenkbewegungen Hydraulikantriebe sind, werden jedoch zweckmäßigerweise auch für die Drehbewegungen Hydraulikantriebe verwendet. In diesem Pail sind die verwendeten Stellglieder vorzugsweise hydraulische Servo—Ventile.

Die Position des Modells zur Steuerung des Manipulatorarms ist prinzipiell unabhängig vom Standort des Manipuiatorarms. Das Modell und der Manipulatorarm sind daher mit Vorteil in Sichtverbindung in getrennten Räumen eingebaut, wenn der Manipulatorarm sich in einem Raum mit erschwerten Arbeitsbedingungen wie beispielsweise im heißen und staubigen Grießereibetrieb befindet. Der Bedienungsmann kann dann ohne weiteres in einem klimatisierten und staubfreien Steuerhaus oder Steuerraum untergebracht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zeichnerisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Dabei zeigt

Pig. 1 die schematische Ansicht eines ManipulatoTarms, und

Pig. 2 die schematische Ansicht des zugehörigen Modells.

Bei der in Pig. 1 beispielsweise dargestellten Ausführung eines Manipulatorarms wird ein Greifer 1 durch Hydraulikzylinder 2 geöffnet oder geschlossen. Pederbelastete Greifersegmente 3 passen sich beim Schließen des Greifers der meist

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unregelmäßigen Kontur des bewegenden Gußstückes oder Werkstückes an. Ein Drehantrieb 4 kann den Greifer um seine vertikale Achse drehen. Bin Hydraulikzylinder 5 dient zum Schwenken der vertikalen Greiferachse. Der Hydraulikzylinder 6 bewegt den vorderen Teil 7 des Auslegearms\ während der Hydraulikzylinder 8 den hinteren Teil 9 des Auslegearms betätigt.

Der Auslegearm mit dem Greifer 1 ist auf einem Tisch 10 montiert, der seinerseits auf dem feststehenden Grundgestell 11 um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist. Die Drehbewegung des Tisch.es 10 erfolgt durch einen hydraulischen Antrieb 12. Das Grundgestell 11 muß nicht in jedemFall fest stehen, es kann auch, verfahrbar sein.

Die in Pig. 1 beispielsweise gezeigte Ausführung verfügt also zum Manipulieren von Gußstücken oder anderen Werkstücken über sechs reversierbare hydraulische Antriebe?

1. Greifer öffnen und schließen (Antrieb 2)

2. Greifer drehen (Antrieb 4)

3. Greifer schwenken (Antrieb 5)

4. Vorderen Auslegearm auf- und abschwenken (Antrieb 6) ■■....

5. Hinteren Auslegearm auf- und abschwenken (Antrieb 8)

6. Drehantrieb zum Drehen des Tisches (Antrieb 12)

Pig. 2 zeigt als beispielsweise Ausführung einen erfindungsgem. Steuerstand zur Einaand-Steuerung des Manipulators. Der Steuerstand besteht aus einem Modell des Mani-

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pulators,in dem alle Wirklinien des Originals maßstab- und winkelgetreu wiedergegeben sind. An den durch die sechs Antriebe des Originales bewegten Gelenken oder Drehachsen sind an den entsprechenden Gelenken des Modells sechs Drehwertgeber 13-18 angebracht. An dem Original sind zur Kontrolle der ausgeführten Bewegungen an den entsprechenden Gelenken oder Drehachsen ebenfalls sechs Drehwertgeber 13'- 18'angeordnet (Pig. 1). Die beiden entsprechenden Gelenken zugeordneten Drehwertgeber sind jeweils mit den Dreh- bzw. Schwenkantrieben, diesen zugeordneten Stellgliedern und !Folgereglern zu voneinander unabhängigen Regelkreisen verknüpft. Dabei dienen die Drehwertgeber am Modell als Sollwertgeber, während -die Drehwertgeber am Original als Istwertgeber dienen. Es ergeben siich also sechs von einander unabhängige Regelkreise, die bewirken, daß jede am Modell (Steuerstand) ausgeführte Bewegung am Original (Manipulatorarm) exakt nachvollzogen wird. Es ist ersichtlieh, daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Manipulators nicht auf Gießereien beschränkt ist, sondern auch auf anderen Gebietene erfolgen kann, wo Aufgaben für einen hervorragend beweglichen Manipulator bestehen.

-Patentansprüche-

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Claims

l.JVon Hand gesteuerter Manipulator für Gußstücke oder dergl. mit einem Manipulatorarm, der einen schwenk- und drehbar gelagerten·, aus mehreren gegeneinander verschwenkbaren Abschnitten züsammengestzten Auslegerarm umfaßt, an dessen Ende ein schwenk- und drehbarer Greifer angebracht ist, wobei für den Greifvorgang und für die einzelnen Dreh- und Schwenkvorgänge eigene elektrische, hydraulische, pneumatische oder dergl. Antriebsvorrichtungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Manipulators ein von Hand führbares Modell (Fig.2) des Manipulatorarms (Fig.l) vorgesehen ist, daß an den Dreh- bzw. Schwenkachsen des Manipulaterarms und seines Modells Meßwertgeber (13-18, 13-18') zur Stellungsanzeige angebracht sind, und daß je zwei einander modellmäßig entsprechenden Achsen bzw. Meßwertgebern ein eigener, von den übrigen Reglern unabhängiger Regler sowie je ein auf die zur jeweiligen Achse gehörende Antriebsvorrichtung ( 2, 4, 5, 6, 8, 12 ) einwirkendes, vom Regler gesteuertes Stellglied in der Weise zugeordnet ist, daß der Meßwertgeber am Manipulatorarm als Istw.ertgeber und der zugeordnete Meßwertgeber am Modell als Sollwertgeber des Reglers dienen.
2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell (Fig.2) in seinen Wirklinien und in der Anordnung seiner Meßwertgeber (ΐ3τ·18) maßstab- und winkelgerecht ist.
3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertgeber elektrische Drehwertgeber (13-18,.13 vorgesehen sind.

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4. Manipulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen zur Durchführung der Schwenkbewegungen Hydraulikantriebe (2, 5, 6, 8) sind.
5. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen zur Durchführung der Drehbewegungen elektrische Antriebe sind.
6. Manipulator nach Anepruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen zur Durchführung der Drehbewegungen Hydraulikantriebe ( 4, 12 ) sind.
7· Manipulator nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder hydraulische Servoventile sind.
8. Manipulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell (Fig.2) und der Manipulatorarm (Fig.l) in Sichtverbindung in getrennten Räumen eingebaut sind.

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L e e r s e i t e