DE2513309A1

DE2513309A1 - Stellanordnung fuer ein handhabungsgeraet

Info

Publication number: DE2513309A1
Application number: DE19752513309
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Ing Toussaint; Johann Dipl Ing Zimmer
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1975-03-26
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1976-10-07
Also published as: JPS51119481A; GB1538910A; FR2305772B3; FR2305772A1

Description

7523-0ί Bremen, rien 25· März 1975

Sm/bw

Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Stellanordnung für ein Handhabungsgerät

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stel!anordnung für ein Handhabungsgerät zur Positionierung eines Arbeitsgerätes in wenigstens einem Freiheitsgrad mit einem Elektromotor^ insbesondere Scheibenläufermotor, der über eine programmierbare Steuereinheit ansteuerbar ist.

Bei Handhabungsgeräten, z. B. Industrie Robotern, ist es bekannt, hydraulische, pneumatische oder elektrische Antriebsverfahren zur Positionierung der Arbeitsgeräte zu benutzen. Pneumatisch betriebene Handhabungsgeräte sind aber nur in beschränktem Maß einsetzbar und zwar, weil diese wegen der in der Industrie allgemein üblichen Druckluftnetze von 5 bis 7 atü nur bei entsprechend großer Bemessung große Massen bewegen können. Darüberhinaus eignen sich pneumatisch betriebene Handhabungsgeräte lediglich zu Punktsteuerungen von 2 bis 3 Positionen je Bewegungsachse, weil mehr Raumpositionen einen unwirtschaftlich„hohen Aufwand erfordern würden. Hydraulisch betriebene Handhabungsgeräte können dagegen aufgrund der in der Hydraulik üblich hohen Drücke von ca. "JO atü und der Inkompressibilität des Mediums erheblich größere Massen bewegen. Außerdem erlaubt die Hydraulik, bei vertretbarem Aufwand eine Vielzahl von Positionen je Bewegungsachse anzusteuern und darüberhinaus Bahnsteuerungen durchzuführen.

609841/0113

Neben den pneumatischen und hydraulischen Handhabungsgeräten sind in jüngster Zeit auch elektrisch betriebene Geräte bekannt geworden. Bei diesen Handhabungsgeräten ist ein Gleichstrommotor mit einem massearmen Anker, und zwar ein sogenannter Scheibenläufermotor, als Antrieb eingesetzt. Dieses Antriebsverfahren besitzt auch gegenüber dem hydraulischen noch eine Reihe von Vorteilen, wie sehr gute Positionsgenauigkeit, geringer Energiebedarf» geringe Geräuschentwicklung, Sauberkeit usw. Trotz dieser an sich hervorragenden Eigenschaften kann ein derartig betriebenes Handhabungsgerät nicht für alle Zwecke eingesetzt werden. Die Gründe

für 'diese Tatsache liegen in der relativ geringeren Antriebsleistung von ca. 1 kW, welche elektrische Steuerungen im Vierquadranten-Betrifcb zur Zeit erreichen. Diese Leistung reicht im allgemeinen zum Beschleunigen bzw. Verzögern in den Bewegungsachsen eines Handhabungsgerätes aus, bei denen nur die Massenträgheit und die Reibung zu überwinden ist. Bei Bewegungen in Achsen» bei denen auch die Schwerkraft überwunden werden mu/J, ist dagegen die ■verfügbare Leistung zu gering. Das hat zur Folge, daß sich für das Arbeitsgerät einschließlich des Werkstückes oder Werkzeugs die geforderte Fahrgeschwindigkeit in dieser Bewegungsachse häufig nicht erreichen läßt und, wie bereits erwähnt, den Einsatz eines Handhabungsgerätes begrenzt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Stellanordnung mit einem Scheibenläufermotor für ein Handhabungsgerät vorzusehen, bei der die zur Verfügung stehende Antriebsleistung auch in der Bewegungsachse mit Schwerkraftüberwindung für die gewünschte Fahrgeschwindigkeit ausreicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Bewegungsachse des Handhabungsgerätes in Schwerkraftrichtung eine Entlastungsvorrichtung zugeordnet ist und daß diese Vorrichtung zur Entlastung des Antriebes vom jeweiligen Anteil der Schwerkraft entsprechend einstellbar ist.

60984 1/0113

Die Ent-1 astungsvorrichtung kann dabei avis einem hydraulisch oder pneumatisch steuerbaren Stellzylinder bestehen und über ein Steuerventil in Abhängigkeit des den Scheibcmläufermotor ansteuernden Signalr. verstellt werden. Es ist aber auch möglich, diese Entlastungsvorrichtung aus einer entsprechend bemessenen und einstellbaren Federanordnung aufzubauen. Dabei kann die Entlastungavorrichtung übor eine mechanische Übersetzungsvorrichtung mit dem Antrieb der entsprechenden Bewegungsachse verbunden sein, um die Wege bzw. den Hub dieser Vorrichtung zu verringern.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgeträßen Stellanordnung,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Stellanordnung nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Stellanordnung als Ersatz für den Ausschnitt nach Fig. 2.

Bei der Prinzipdarstellung nach Fig. 1 itt ein Ausschnitt eines Handhabungsgerätes zu sehen, bei dem ein Arbeitsgerät 10 in den drei Raumachsen bewegbar ist. Die Bewegungsachse 11 fällt dabei mit der Achse, in der auch die Schwerkraft wirkt, zusammen. Das Arbeitsgerät 10 kann dabei noch in Richtung der Achse 12 und der Achse 13 bewegt werden, welche senkrecht auf den beiden Achsen 11, 12 steht. Für den Antrieb des Arbeitsgerätes 10 in den Achsen 12 und 13 ist ein Scheibenläufermotor l4 vorgesehen, der über Zahnräder und Zahnstangen die Verstellung in diesen Achsen vornimmt. Die Verstellung in der Achse 11 erfolgt ebenfalls mit Hilfe des Scheibenläufermotors l4_t dem aber in dieser Achse eine Entlastungsvorrichtung 15 zugeordnet ist. Diese Entlastungsvorrichtung 15 entlastet in der Achse 11 den Scheibenläufermotor l4 von der Schwerkraft, so daß der Motor 14 bei seiner Einschaltung - ebenso wie in den Achsen 12 und 13 - nur zur Überwindung der Reibungs- und Massenträgheit eingesetzt ist. An der Entlastungsvorrichtung 15 kann dabei eine nicht näher, dargestellte Einstellvorrichtung zur Einstellung der jeweils abzufangenden Schwerkraft vorgesehen sein.

609841/01 13

Die Entlastungsvorrichtung 15 kann dabei - wie in Fig. 2 dargestellt aus einem steuerbaren hydraulischen Stellzylinder bestehen, der über ein Steuerventil in Abhängigkeit eines den Scheibenläuferniotor l4 ansteuerndes Signal entsprechend verstellbar ist. Durch eine synchrone Steuerung des hydraulischen Stellzylinders 20 übernimmt dieser in jedem Punkt der Achse 11 die Schwerkraft_t so daß der Scheibenläufermotor l4 nur die Massenträgheit und die Reibung überwindet. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann für die Entlastungsvorrichtung 15 auch ein pneumatischer Stellzylinder 25 verwendet werden, wobei es je nach Einsatzbedingungen auch vorteilhaft sein kann, diesen durch eine Druckfeder 26 einseitig vorzuspannen. Die einseitige Vorspannung des Stellzylinders 25 wird dabei zweckmäßigerweise so gelegt, daß diese die Schwerkraft mit abfängt. Die Steuerung des pneumatischen Stellzylinders 25 wird durch Beaufschlagen bzw. Entlüften der Arbeitsräume in Abnängigkeit eines den Scheibenläuferinotor l4 ansteuernden Signals vorgenommen.

Für den Aufbau einer erfiridungagemäßen Entlastungsvorrichtung 15 ist es auch möglich, eine Federanordnung zu verwenden, die für bestimmte Einsatzzwecke ausreichend sein kann. Um die Wege in der Entlastungsvorrichtung 15 relativ klein zu halten und die Fahrgeschwindigkeit zu erhöhen, ist es vorteilhaft, die Entlastungsvorrichtung über eine mechanische Übersetzungsvorrichtung bzw. eine Kette oder einen Seilzug an diese Achse zu kuppeln.

Die erfindungsgemäße Stellanordnung hat den Vorteil, daß durch den Einsatz der Entlastungsvorrichtung in der Achse der Schwerkraft die Fahrgeschwindigkeit der der anderen Bewegungsachsen angepaßt und der elektrische Antriebsmotor leistungsmäßig relativ klein bemessen werden kann. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, Scheibenläufermotoren einzusetzen, die sich wegen ihrer massearmen Anker hervorragend als Stellmotoren eignen. Als Vorteil ist auch die Tatsache anzusehen, daß der Antriebsmotor auch im Stillstand keine Leistung

609841/0113

verbraucht, da die Schwerkraft ja von der Entlastungsvorrichtung abgefangen wird. Der Stromverbrauch wird dadurch verringert, was eine geringere Erwärmung und eine größere Lebensdauer für den Antriebsmotor bedeutet.

Patentansprüche

809841/0113 - ⁶ -

Claims

7523-01 25· Mara 1975 Sm/bw Paten tansp r ti c h e

1.) Stellanordnung für ein Handhabungsgerät zur

tionierung eines Arbeitsgerätes in wenigstens einem Freiheitsgrad mit einem Elektromotor, insbesondere einem Scheibenläuferniotor, der über eine programmierbare Steuereinheit ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bev/egungsachse (ll) des Handhabungsgerätes in Schwerkraftrichtung eine Entlastungsvorrichtung (l5) zugeordnet ist und daß diese Vorrichtung (15) Entlastung des Antriebes (l4) vom jeweiligen Anteil der Schwerkraft entsprechend einstellbar ist.

2. Stellanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e ■

kennzeichnet, daß die Entlastungsvorrichtung (15) aus einem hydraulisch oder pneumatisch ansteuerbaren Stellzylinder (20_t 25) besteht und über ein Steuerventil in Abhängigkeit des den Scheibenläufermotor (l4) ansteuernden Signals verstellbar ist.

3· Stellanordnung nach Anspruch I₁ dadurch g e

kennzeichnet, daß die Entlastungsvorrichtung (l5) aus einer entsprechend bemessenen und einstellbaren Federanordnung besteht.

4. Stellanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsvorrichtung (15) über eine mechanische Übersetzungsvorrichtung auf den Antrieb der entsprechenden Bewegungsachse (ll) einwirkt.

609841/0113