DE2452345C3 - Handhabungsautomat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Handhabungsautomat der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Konstruktion. Ein derartiger Automat ist aus der DE-OS 22 26 407 bekannt. Unter einem Handhabungsautomaten ist im Rahsnen der Erfindung nicht nur ein Gerät zu verstehen, das zum Halten eines Werkstücks oder eines Werkzeugs während eines Bearbeitungsvorgangs und zum Führen des von ihm gehaltenen Teils wähl end dieses Vorgangs dient, sondern im Rahmen der Erfindung ist unter einem I landhabungsautomaten auch ein Gera' zum Transport /u verstehen.

Bei der bekannten Konstruktion sind die durch konzentrische Hohlwellen gebildeten Kraftübertragungsglieder mit ihren im Bereich des Turms liegenden Enden über Umlenkgelriebe — im Falle des äußersten Kraftübertragungsglieds auch über ein Untersetzungsgetriebe — und Riemenverbindungen mit im Turm angeordneten, individuellen Elektromotoren verbun-

JO den. Dadurch ist es erforderlich, die Codiergeräte für die weiteren Kraftübertragungsglieder im Bereich des Greifkopfs unterzubringen. Weiterhin müssen die Lager zwischen den sich konzentrisch umgebenden Kraftübertragungsgliedern für relativ hohe Drehzahlen ausgelegt sein. Die Anordnung der Untersetzungsgetriebe, die den verschiedenen Kraftübertragungsgliedern — ausgenommen dem äußersten — zugeordnet sind, im Greifkopf macht die Konstruktion desselben aufwendig. Gerade die durch die relativ große Zahl der erforderlichen Freiheitsgrade für die Bewegung des Werkzeugs bzw. Werkstücks bedingte Vielzahl von Bewegungsantrieben erschwert aber die Konstruktion eines praktisch einsetzbaren Handhabungsautomaten dadurch, daß sie — sofern nicht besondere Maßnahmen getroffen sind — die Abmessungen des Automaten gerade in denjenigen Bereichen vergrößert, in denen, wie beim Greifkopf, die Raumverhältnisse besonders kritisch sind.

Die beschriebene bekannte Konstruktion besitzt weiterhin den grundlegenden Nachteil, daß aufgrund der getroffenen Konstruktion für die Übertragung der Kräfte von den Motoren zu den verschiedenen Bestandteilen des Greifkopfes eine Verfahrbarkeit des Arms relativ zu dem Turm nicht möglich ist. Zwar kann man den Turm für sich verfahrbar anordnen, jedoch ist es häufig erforderlich, nur den Arm verfahrbar zu machen, da man bei Verfahrbarkeit des gesamten Handhabungsautomaten aufgrund der beengten Platzverhältnisse nicht mit dem Greifkopf in den Bereich beispielsweise kompliziert geformter Teile kommt.

Handhabungsautomaten mit Verfahreinheiten sind an sich bekannt. So besitzt der Handhabungsautomat nach der DE-OS 24 02 829 einen in seiner Achsrichtung verfahrbaren Arm. Dort sind die Bewegungsantriebe

t> ortsfest montiert, und auf ihren als Keilwellen ausgeführten Abtriebswellen sind längsverschieblich Zahnräder angeordnet, die durch Verschiebebewegungen auf den Keilwellen an den Translationsbewegungen

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der durch Hohlweilen gebildeten Kraftübertragungsglieder teilnehmen sollen. Bei auf Keilwellen, insbesondere längeren Keilwellen, gleitenden Zahnrädern ist jedoch zu befürchten, daß sie verklemmen. Entsprechendes gilt für die Konstruktion nuch der US-PS Re 25 889, in der dem ebenfalls längsverschieblichen Ann eine längsverzahnte Hohlwelle zugeordnet ist, die mit einem mit dem feststehenden Antriebsmotor gekoppelten Zahnrad zusammenwirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Handhabungsautomaten der im Oberbegrilf angegebenen Konstruktion so auszubilden, daß er trotz Vorhandenseins mehrerer Freiheitsgrade für die Bewegung des Werkstücks bzw. Werkzeugs im Bereich des von ihm getragenen Werkstücks oder Werkzeugs möglichst klein baut, so daß er auch für relativ schwer zugängliche Werkstücke und Werkzeuge Einsatz finden kann. Weiterhin soll der erfindungsgemäB»: Handhabungsaulomat die Möglichkeit bieten, den Arm und damit den Greifkopf relativ zum Turm zu verfahren. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist also darin zu sehen, daß sämtliche Bewegungsantriebe, also nicht nur die Motoren, sondern auch die Untersetzungsgetriebe und die zugeordneten Codiergeräte, zumindest ungefähr im Umfangsbereich des Turmes liegen, also sich Untersetzungsgetriebe und Codiergeräte nicht in demjenigen Bereich des Arms befinden, der das Werkstück bzw. Werkzeug trägt. Dies ist nicht nur günstig hinsichtlich der kleinen Abmessungen des Greifkopfes, sondern auch hinsichtlich der Gewichtsverteilung, da durch das Gewicht dieser Einrichtungen dann keine störenden, gegebenenfalls zu Schwingungserscheinungen führenden Momente erzeugt werden.

Bei einem ausgeführten Handhabungsautomaten gemäß der Erfindung hat sich die Verwendung von Scheibenläufermotoren im Hinblick auf das hohe Anfahrmoment derselben und die damit verbundene gute Regelbarkeit bzw. Steuerbarkeit als vorteilhaft erwiesen. Man kann aber auch normale Gleichstrommotoren einsetzen, die jedoch größer und schwerer sind.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bewegungsantriebe bietet ferner die Möglichkeit, sie zu einer verfahrbaren Einheit zusammenzufassen, indem, wie im Hauptanspruch ausgeführt, dieser Einheit ein Kugelspindelantrieb zugeordnet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert, von denen die Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf den Automaten einschließlich der erzielbaren Arbeitsbereiche wiedergeben, während die Fig. 3 und 4 in Seitenansicht und in Draufsicht nur den Arm zur besonderen Veranschaulichung der Bewegungsantriebe zeigen.

Der Automat ruht auf dem Unterbau 100, von dem aus sich senkrecht nach oben der Turm 101 erstreckt, der über die Schwenkachse 102, also schwenkbar, den allgemein mit 103 bezeichneten Arm trägt. Es handelt sich hierbei also um einen Schwenkarm, der aus mehreren Bestandteilen zusammengesetzt ist. Darauf wird anhand der Fig. 3 und 4 noch eingegangen. Am freien Ende des Arms 103 befindet sich ein Greifkopf 104, der für drei Bewegungsfreiheitsgrade ausgelegt ist. Damit ergibt sich der in den. Fig. 1 und 2 mit 105 bezeichnete Arbeitsbereich des Greifkopfes 104.

Innerhalb des Turms 101 befindet sich der Scheibenläufermotor 106 (einschließlich zugehörigem Codiergerät), der über das Abtriebszahnrad 107 zusammenwirkt mit d«*m fest am Arm 103 angeordneten Zahnkranz 108. Der Motor 106 bewirkt demgemäß die Schwenkbewegung des Arms 103.

Ebenfalls zumindest annähernd innerhalb des Umfjngsbereiches des Turms 101 trägt der Arm 103 in diesem Ausführungsbeispiel die nur in F i g. 4 erkennbaren drei Scheibenläufermotoren 109, 110 und 111, die zur Erzeugung von Bewegungen von Bestandteilen des Greifkopfes 104 in drei Richtungen dienen. Über drei jeweils einem der Scheibenläufermotoren zugeordnete Schneckengetriebe 112, 113 und !14 als Untersetzungsgetriebe wird eine der drei Kraftübertragungen betätigt, die hier durch die Welle 115 und die beiden Rohre 116 und 117 in konzentrischer Anordnung gebildet werden. Wird das Rohr 117 durch Motor 111 betätigt, so dreht es den gesamten Greifkopf 104 um die Schwenkachse 118.

und zwar ergibt sich gemäß dem mit 119 bezeichneten Pfeil eine Schwenkbarkeit um 360°. Wird dagegen das Rohr 116 betätigt, so erfolgt über ein in dem Getriebegehäuse 120, das zugleich einen Bestandteil des Greifkopfes 104 bildet, angeordnetes Kegelgctriebe als Umlenkgetriebe eine Schwenkung des weiteren Getriebegehäuses 121 um die senkrecht zu der Schwenkachse 118 verlaufende weitere Schwenkachse 122, wobei der Schwenkwinkel gemäß dem Pfeil 123 ebenfalls 360" beträgt. Schließlich enthält das weitere Getriebegehäuse 121, das natürlich ebenfalls einen Bestandteil des Greifkopfes 104 bildet, ein weiteres Kegelgetriebe sowie die Ausgangswelle 124, die gemäß Pfeil 125 um ebenfalls 360° gedreht werden kann. Dies erfolgt durch Antrieb der Welle 115 mittels des zugeordneten Scheibenläufermotors. Natürlich sind den verschiedenen Scheibenläufermotoren Codiergerätc 126, 127 und

128 zur Gewinnung von Istwertsignalen zugeordnet.
Als Codiergeräte können an sich bekannte und daher

hier nicht beschriebene Winkelcodierer verwendet werden, die mit einem ebenfalls an sich bekannten und daher hier nicht erläuterten Rechner mit einem Speicher für die verschiedenen Bewegungsvorgänge zusammenwirken. Die Codiergeräte liefern also ein Istwertsignal für die jeweils vorliegende, durch die ihnen zugeordnete Bewegung eines Bestandteils des Automaten erzielte Stellung dieses Bestandteils an den Rechner, und dieser gibt in Abhängigkeit von dem in ihm beispielsweise in einem Kernspeicher gespeicherten Sollwert der Differenz entsprechende Befehle an den zugeordneten Antriebsmotor.

Die Kraftübertragung 115, 116 und 117 sind verfahrbar. Hierzu sind, wie nur in Fig.4 wiedergegeben, parallel zueinander verlaufend die Führungssäule

129 und die Kugelspindel 130 vorgesehen. Sie sind gemeinsam über das Zahnsegment 108 (s. Fig. 1) schwenkbar. Zum Antrieb der Spindel 130 dient der Scheibenläufermotor 131. Natürlich ist auch ihm ein Codiergerät 13Γ zugeordnet, das sich am anderen Ende der Kugelspindel 130 befindet. Auch der Kugelspindelantrieb 130, 131, 131' befindet sich außerhalb des Bereichs des Greifkopfs 104 und nicht weit vom Umfangsbereich des Turmes 101 entfernt. Die Spindel

130 wirkt natürlich zusammen mit einem mutterartigen Teil an der verfahrbaren Einheit. Diese wird mittels des kombinierten Dreh- und Schublagers 132 gestützt; der veränderbare Abstand zwischen diesem und dem Greifkopf 104 ist durch die Manschette 133 abgedeckt.

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Handhabungsautomat für zumindest ein Werkstück und/oder Werkzeug mit mehreren Freiheitsgraden der Bewegung desselben, enthaltend einen zentralen Turm, der einen seitlich weisenden Arm mit einem Greifkopf zum Halten des Werkstücks oder Werkzeugs stützt, sowie den Freiheitsgraden individuell zugeordnete Bewegungsantriebe, die im Arm eine der Anzahl der Schwenkachsen für den Greifkopf entsprechende Anzahl gegeneinander drehbarer, einander umschließender Kraftübertragungsglieder, zugeordnete Untersetzungsgetriebe, abtriebsscitig angeordnete Codiergeräte und im Bereich des Turmes den Kraftübertragungsgliedern individuell zugeordnete Gleichstrommotoren enthalten, dadurch gekennzeichnet, diiß die Gleichstrommotoren (109, 110, 111) über die Untersetzungsgetriebe (112, 113, 114), an denen die Codiergeräte (126, 127, 128) angeordnet sind, mit im Bereich des Turms (101) liegenden Enden der Kraflüberlragungsglieder (115, 116, 117) jeweils verbunden und die Bewegungsantriebe (109, 110, 111; 112, 113, 114; IIS, 116, 117; 126, 127, 128) mittels eines Kugelspindclantricbs (130, 131) in Richtung der Kraftübertragungsglieder (115., 116, 117) als Verfahreinheit verfahrbar auf dem Turm (lOl)gelagertsind.

2. Handhabungsautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrommotoren Scheibenläufermotoren(109,110,111) sind.

3. Handhabungsautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahreinheit um eine horizontale Achse (102) mittels eines Schwenkantriebs (106, 107, 108) schwenkbar von dem Turm (101) gestützt ist.

4. Handhabungsautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dall die Kraftübertragungsgliedcr (115, 116, 117) mittels eines kombinierten Dreh-Schub-Lagers (132) geführt sind.

5. Handhabungsautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahreinheit außer durch die Spindel (130) des Kugelspindelantriebs (130, 131) durch eine zu dieser parallele Führungssäule (129) geführt ist.

ö. Handhabungsautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (131)des Kugelspindelantriebsund ein zugeordnetes Codiergerät (131') an verschiedenen Enden der Spindel (130) des Kugelspindelantriebs angeordnet sind.

7. Handhabungsautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifkopf (104) mehrere, gegeneinander schv/enkbare Bestandteile (120, 121, 124) aufweist und die Bestandteile ein erstes Getriebegehäuse (120), das mit dem äußersten Jer Kraftübertragungsglieder (115, 116, 117) gekuppelt ist und eine mit der Achse desselben (117) zusammenfallende erste weitere Schwenkachse (118) definiert, und ein zweites Getriebegehäuse (121) enthalten, das über ein in dem ersten Getriebegehäuse (120) befindliches Umlenkgetriebe mit einem zweiten der Kraftübertragungsglieder (115, 116, 117) in Verbindung steht und eine zu der ersten (118) senkrechte zweite weitere Schwenkachse (122) definiert.

8. Handhabungsautomat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem /weiten Getriebegehäuse (121) ein mit einem dritten der Kraftübertragungsglieder (115, 116, 117) verbundenes Umlenkgeiriebe befindet mit einer senkrecht zu der zweiten weiteren Schwenkachse (122) verlaufenden Welle (124) zum Anschluß des Werkstücks oder Werkzeugs.