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Gerät zur maschinellen, durch veränderbare
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Programme steuerbaren Handhabung Die Erfindung betrifft ein Gerät
zur maschinellen, durch veränderbare Programme steuerbaren Handhabung mit einer
in verschiedenen Koordinaten bewegbaren Hand (Greifer, Halter od. dgl.) an einem
um eine vertikale Achse drehbaren und um eine horizontale Achse auf- und niederschwenkbaren
Auslegerarm mit veränderbarer Ausladung.
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Geräte, mit welchen derartige Handhabungen ausführbar sind, lassen
sich für Zwecke der Montage, für Schweiß-, Bohr-, Be- und Entlade~, Transport, Emaillier-
und Lackierarbeiten usw. einsetzen.
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Bei elektrisch angetriebenen Handhabungsgeräten mit 8rdßerer Ausladung
und größerer Leistung besteht das Problem, die Gewichte des Auslegerarmes in ein-
oder in ausgefahrener Stellung entweder durch Gegengewichte oder aber durch Druckluftzylinder
ausgleichen zu müssen.
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Durch einen derartigen Gewichtsausgleich soll gewährleistet werden,
daß die vorgesehenen Antriebe lediglich die zwangsllufig.vorhandene Reibung sowie
die notwendige Beschleunigung zu Uberwinden bzw. aufzubringen haben. Es ist unwirtschaftlich,
auf den Gewichtsausgleich zu verzichten und ihn etwa durch größere Antriebsleistungen
zu ersetzen.
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In der DT-AS 22 26 407 wurde bereits ein Gerät zur maschinullen, durch
veränderbare Programme steuerbaren Handhabung vorgeschlagen: Bei diesem Gerät ist
der die Hand tragende Arm als Unterarm ausgebildet. Dessen rückwärtiges Ende wiederum
ist dabei an einer parallel zu der horizontalen Auf- und Niederschwenkachse II verlaufenden
Achse III an einem Zwischenarm (als Oberarm) bzw. -armpaar angelenkt und bildet
dadurch eine Art Ellbogengelenk. Bei diesem Vorschlag ist des weiteren an einer
zu den genannten horizontalen Schwenkgelenken II und III parallelen Schwenk-Gelenkwelle
eine Strebe zwischen Ober- und Unterarm angelenkt, deren anderes Ende in eine Längsführung
des Unterarmes eingreift.
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Schließlich wird dem Vorschlag zufolge die Trägerwelle der Strebe
in ihrer Jeweiligen Drehwinkellage durch den maschinellen Antrieb gehalten.
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Bei der vorerwähnten Ausgestaltungsweise sitzen die Antriebe der Achsen
II und III aufeinander. Sie stellen deagomäß eine Art Verbundsystem dar. Beim Auslegen
des die bewegbare Hand (Greifer, Halter od. dgl.) tragenden Armes müssen beide Antriebe
arbeiten und sollen zum Erzielen einer geraden Linie entsprechend gesteuert werden,
beispielsweise auf elektronischem Wege. Der dem Gewichtsausgleich dienende Zylinder
untersttitzt den Auslegerarm an entsprechender Stelle und hält ihn dabei in der
Schwebe.
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Versuche haben gezeigt, daß ein derartiges System, bei welchem die
Antriebe der Achsen Il und III Uber eine modifizierte Kurbel schleife sowie über
einen Luftzylinder relativ eng miteinander gekoppelt sind, in seiner baulichkonstruktiven
Konzeption noch verbesserungsfähig ist.
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Angesichts des Vorstehenden hat sich die vorliegende Erfindung die
Aufgabe gestellt, mit relativ geringes baulich-konstruktivem Aufwand den Handhabungsbereich,
insbesondere im Au£- und Niederschwenkbereich sowie im Ausfahrbereich, zu verbessern.
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Hierbei soll ein Punkt des Auslegerarmes in einem vorgegebenen Arbeitsbereich
auf Geraden verfahrbar sein.
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Die zu fahrenden Geraden sollen zudem - in Abhängigkeit vom Jeweiligen
Anwendungsfall - beliebig, so etwa horizontal oder strahlenförmig, im Arbeitsraum
liegen.
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Eine weitere Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst
werden soll, ist die, einen statischen Momentenausgleich zu minimieren und die dynamischen
Antriebsmomente und -leistungen möglichst gering zu halten.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird ferner angestrebt, die Antriebe
der Achsen II und III voneinander entkoppelbar und damit weitgehend rtlckwirkungsfrei
bezUglich der Reaktionsmomente auszubilden. Die Geschwindigkeitsvektoren der Achsen
II und III sollen schließlich an dem auf einer Geraden verfahrbaren, schon erwähnten
Punkt des Auslegerarmes möglichst senkrecht aufeinanderstehen.
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Gelöst werden diese Aufgaben im wesentlichen dadurch, daß durch die
Anordnung eines Fünf-, mindestens aber eines Viergelenkes ein Punkt des die Handachsen
tragenden Auslegerarmes auf einer Geraden verfährt, und daß diese Raumbewegung -
in Abhängigkeit vom Jeweiligen Anwendungszweck - alternativ horizontal oder strahlenförmig
durch entsprechende mechanische Gestaltung der Lenkergeometrie erfolgt.
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In sinnvoller Ausgestaltung dieses die vorgeschlagene Erfindung tragenden
Gedankens ist ein Fünfgelenk vorgesehen, dessen mit Abstand etwa parallel zueinander
angeordneten vertikalen Lenker an ihren oberen Enden mittels Gelenken mit dem Auslegerarm
verbunden sind. Die mit Abstand etwa parallel zueinander angeordneten vertikalen
Lenker sind, einem anderen Erfindungsmerkmal zufolge, ungleich lang, wobei der kürzere
Lenker drehbeweglich unmittelbar und der längere Lenker unter Einschaltung eines
etwa horizontalen Lenkers drehbeweglich an einer ihnen gemeinsamen Tragplatte od
dgl. befestigt sind.
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hierzu ist eriindungsgemäß vorgesehen, daß der untere Drehpunkt des
kürzeren Vertikallenkers und der Drehpunkt des an seinem freien Ende mit einem Gewichtsausgleich
versehenen Horizontallenkers eiwa untereinander auf der Tzariilatte liegen. Weiterhin
ist vorgesehen, daß die Traglatte mit einem Kugeln, Sollen od dgl. aufnehmenden
Teller verbunden ist, welcher unter Abstützung auf einem korrcspondierend ausgebildeten
ortsfesten Teller eine horizontale Drehbewegung von 3600 zuläßt.
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Eine erfindungsgemäße Alternative zum schon erwähnten Fünfgelenk ist
ein Viergelenk, dessen mit Abstand etwa parallel zueinander angeordneten vertikalen
Lenker an ihren oberen Enden mittels Gelenken mit dem Auslegerarm
verbunden
sind, und daß die vorwiegend horizontalen Lenker zwischen den Gelenken ungleich
lang sind und der längere der Lenker die Gelenke miteinander vorbindet.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sind auch die mit Abstand etwa
parillel zueinander angeorslneten vertikalen Lenker ungleich lang und der kürzere
der Lenker ist drehbeweglich an einer Tragplatte angelenkt.
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Mit der vorgeschlagenen Erfindung und den zugehörigen Alternativen
geht eine Reihe von Vorteilen einher: Durch die baulich-konatruktive Treimung bzw.
Entkopplung der Achsen II und III verelnfacht sich nicht nur ier Aufbau des Gerätes,
sollen es ist auch die Benutzung kleinerer Antriebsaggregate gegeben. Zum Erl>i0gtn
eines etwa linearen Auslegeweges in radialer Richtung muß mit nur einem und nicht
mit zwei, zudem in AbhängigkeLt voneinander stehenden Antrlebsaggregaten gearbeitet
werden.
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In Anwendung der vorgeschlagenen Erfindung und ihrer Varianten läßt
sich nicht nur das Arbeitsfeld verbessern, sondern auch der Auslegerweg vergrößern.
Im
Arbeitsbereich sind die Geschwindigkeitgrößen als reichend gleichmäßig;
die Geschwindigkeitsvektoren der Achsen II llnd III stehen zudem im gesamten Arbeitsbereich
orthogonal aufeinander. Auch das dem Gewichtsausgleich dienende System arbeitet
unter Anwendung der vorgeschlagegen Erfindung relativ genau; unter Beachtung gewisser
baulich-konstruktiver Modifikationen ist sogar ein lagen unabhingiges Arbeiten dieses
Systems gewährleistet, so daß das Gerät sowohl in seitlicher als auch in Überkopflage,
und zwar zusätzlich zur Standlage, zu arbeiten vermag.
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In dXr Zeichnung ist die Erfindung an drei Au Ausführungs beispielen
dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Hanihabungs gerites
in Fünfgelenkbausweise, Fig. 2 den schematischen Aufbau eines Handhabungs.
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gerätes in Viergelenkbauweise.
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Das nach Art eines Fünfgelenkes ausgebildete Handhabungs gerät (Fig.
1) besteht aus einem Auslegerarm 1, an welchem eine in verschiedenen Koordinaten
bewegbare Hand (Greifer, Halter od. dgl.) 1a angeordnet ist. An den Gelenken 2,
3 sind etwa parallel zueinander
Vertikallenker 4, 5 drehbeweglich
befestigt. Der Ijenker 4 ist dabei kürzer ausgebildet als der Lenker 5. Im Gedenk
6 ist der Lenker 4 drehbeweglich mit Tragplatte od. dgl. 7 verbunden. Der Vertikallenker
5 ist im Gelenk 8 nit einem Horizontallenker 9 drehbeweglich verbunden, welcher
seinerseits in dem in der Tragplatte 7 befestigten Gelenk 10 drehbeweglich gelagert
ist. Die Gelellke 6 und 10 liegen auf der Tragplatte 7 etwa untereinander. Die Tragplatte
7 ist mit einem Kugeln, Rollen od. dgl. 11 aufnehmenden Teller 12 fest verbunden,
welcher unter Abstützung auf einem korrespondierend ausgebildeten ortsfesten Teller
1.9a eine horizontale Drehbewegung von 360° zuläßt. Ein Gegengewicht 13, etwa ein
fruckmittelbeaufschlagter Kolben od.dgl., welcher am freien Ende des Horizontallenkers
9 angreift, sorgt für den erforderlichen Gewichtsausgleich. Mit Hilfe des vorstehend
beschriebenen Handhabungsgerätes vermag der Greifer od. dgl. 1a sowohl in vertikaler
als auch in horizontaler Richtung, also in Geraden 15, das Arbeitsfeld 14 abzufahren
bzw. zu bestreichen.
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Das in Fig. 2 dargestellte und nach Art eines Viergelenkes ausgebildete
Handhabungsgerät arbeitet praktisch nach dem gleichen Prinzip wie das in Fig. 1
beschriebene und ist demzufolge auch, soweit erforderlich, mit denselben Bezugszeichen
versehen. Die vom Greifer od. dgl. 1a
auf dem Arbeitsfeld 14 abfahrbaren
bzw. bestreichbaren Geraden 15a sind strahlenförmiger Art, vorzugsweise in Richtung
des Auslegerarmes.
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In Betracht gezogene Druckschriften: