DE2754609A1

DE2754609A1 - Antriebsaggregat fuer die handachsen eines handhabungsgeraetes

Info

Publication number: DE2754609A1
Application number: DE19772754609
Authority: DE
Inventors: Hans Otto Eisenbach; Hans Richard Tradt
Original assignee: Industrie Werke Karlsruhe Ausburg AG
Current assignee: KUKA AG
Priority date: 1977-12-08
Filing date: 1977-12-08
Publication date: 1979-06-13

Description

Antriebsaggregat für die Handachsen
eines Handhabungsgerätes Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antriebsaggregat für die Handachsen eines Handhabungsgerätes.
Handhabungsgeräte mit über elektromotorisch oder sonstwie angetriebene Gelenk systeme bewegten Auslegerarmen (Greiferarme), die ihrerseits mit einem Greiferglied verbunden sind, sind bekannt. Derartige auch unter dem Terminus Industrieroboter bekannte Geräte lassen sich beispielsweise für Zwecke der Montage, für Schweiß-, Bohr-, Be- und Entlade-, Transport-, Emaillier- und Lackierarbeiten usw. einsetzen.
Die allgemeine Arbeitsweise eines Handhabungsgeräts einschließlich Greiferglied beruht darauf, daß einerseits das Gelenksystem eine Bewegung des Greifergliedes als Ganzem entsprechend den drei Raumachsen ermöglicht und das Greiferglied seinerseits ebenfalls diesen Raumachsen gemäße Bewegungen ausführt. Die vom Gelenksystem befahrenen Raumachsen werden dabei als Grund-, die des Greifergliedes als Handachsen bezeichnet. Mit diesen Bewegungen ist es nun möglich, ein WerkstUck oder Werkzeug von einem bestimmten Punkt aus an einen beliebigen Platz und dort in eine beliebige Lage zu bringen.
Bei den bekannten Handhabungsgeräten werden die Handachsen über große Kraftübertragungswege bewegt, da die Antriebsmittel mit denen für das Gelenksystem zu einer mehr oder weniger komplexen Antriebseinheit zusammengefaßt sind. Auf Grund dieser großen Kraftübertragungswege sind, wie ohne weiteres ersichtlich, große Leistungen zum Beschleunigen der Handachsen erforderlich. Darüberhinaus bedingen die großen Kraftübertragungswege bzw. die vielen Kraftübertragungselemente ein großes Spiel am Abtrieb.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Antriebsaggregat für die Handachsen eines Handhabungsgerätes anzugeben, bei dem die genannten Unzulänglichkeite: nicht gegeben sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Antriebsaggregat durch drei kraftschlüssig miteinander verbundene unabhängige Antriebsmodule realisiert ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden zwei Ausführungsbeispiele im Sinne der Unteransprüche beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregats; Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregats.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat dargestellt das über einen Tragarm 1 mit dem nicht gezeichneten Handhabungsgerät verbunden ist. Die Verbindung selbst ist über einen Flansch 2 vollzogen, der seinerseits auch mit einem ersten Antriebsmodul verbunden ist. Dieser Antriebsmodul besteht dabei aus den für die einwandfreie Funktionsweise bei einem Handhabungsgerät notwendigen Funktionselementen Motor 3, Bremse 4 und Wegmeßeinheit 5. Dabei dient der Motor als Antriebselement, die Bremse als Blockierelement für ein Abtriebsdrehmoment und die Wegmeßeinheit als Kontrollelement für den zurückgelegten Weg.
Die Welle des Motors 3 ist mit einer Schwenkgabel 6 verbunden, die - wie dargestellt - hinsichtlich ihres Zinkenabstands so dimensioniert ist, daß Motor 7 und Bremse 8 eines zweiten Antriebsmoduls zwischen den Zinken anbringbar sind. Die Wegmeßeinheit 9 dieses zweiten Antriebsmoduls ist außerhalb dieser Schwenkgabel 6 angeordnet, kann jedoch bei entsprechender Dimensionierung auch innerhalb der Schwenkgabel untergebracht werden.
Auf die Schwenkgabel 6, vermittels derer die Drehbewegungen der Motorwelle des ersten Antriebsmoduls in Drehbewegungen für den zweiten Antriebsmodul umgesetzt werden, ist ein Verbindungsflansch 10 aufgesetzt und mit diesem derart verbunden, daß Drehbewegungen der Welle des Motors 7 des zweiten Antriebsmoduls in Drehbewegungen für den Verbindungsflansch 10 umgesetzt werden. Gemäß dem dargestellten Beispiel liegt die Verbindung zwischen Schwenkgabel und Verbindungsflansch exzentrisch zur Achse des zweiten Antriebsmoduls.
Mit dem Verbindungsflansch 10 ist nun weiterhin ein dritter Antriebsmodul 11 verbunden, der - bezogen auf die zeichnerische Darstellung - senkrecht zur Zeichenebene steht. Auch dieser Antriebsmodul besteht aus den Funktionselementen Motor, Bremse und Wegmeßeinheit. Mit der Welle dieses Motors ist kraftschlüssig ein Endstück 12 verbunden, das -bezogen auf diese Welle - radial in der Zeichenebene bewegt wird.
Die gezeichnete Darstellung entspricht dem Ruhezustand eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregats und es ist eindeutig zu entnehmen, wie die durch die drei Antriebsmodule realisierten drei Handachsen 3eweils um 900 gegeneinander gedreht angeordnet sind - entsprechend dem Orthogonalsystem der Raumachsen. Bei einer Drehbewegung des Motors 3 des ersten Antriebsmoduls werden über die Schwenkgabel 6 und den Verbindungsflansch 10 die beiden anderen Antriebsmodule rotatorisch um die Achse X gedreht. Eine Drehbewegung des Motors 7 des zweiten Antriebsmoduls bedingt eine Rotation des dritten Antriebsmoduls um die Achse Y und die dritte Handachsenrichtung Z für das Endstück 12 des Antriebsaggregats wird unmittelbar aus der Drehrichtung des Motors des dritten Antriebsmoduls abgeleitet.
Betrachtet man somit den Tragarm 1 des Handhabungsgeräts als fest, so läßt sich das Endstück 12 durch Drehbewegungen der Motoren der drei Antriebsmodule in den Richtungen X, Y und Z bewegen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats für die Handachsen eines Handhabungsgeräts ist in Fig. 2 dargestellt.
Dieses Antriebsaggregat ist über einen Tragarm 20 mit dem Handhabungsgerät verbunden. Der Tragarm ist mit einer Buchse 21 verbunden, an der ein Motor 22 eines ersten Antriebsmoduls angeflanscht ist. Dieser Motor bildet zusammen mit einer Bremse 23 und einer Wegmeßeinheit 24 den ersten Antriebsmodul und treibt ein Zahnrad 25 an, das seinerseits ein zweites, zentrisch in der Buchse 21 geführtes Zahnrad 26 treibt. Dieses zweite Zahnrad 26 ist in der Buchse über eine Hohlwelle 27 geführt, wobei die Hohlwelle über eine Steckkupplung 28 mit einem in die Buchse hineinreichenden Ansatz 29 eines Handachsenträgers 30 derart in Wechselwirkung bringbar ist, daß einer Drehung des ersten Zahnrads 25 eine Drehung dieses Handachsenträgers 30 folgt.
Der Handachsenträger ist nach Art einer zweizinkigen Gabel ausgeführt, die sich, wie bereits ausgeführt, synchron mit den Umdrehungen des Motors des ersten Antriebsmoduls dreht.
Innerhalb dieser Gabelzinken sind nun die Motoren der beiden weiteren Antriebsmodule angeordnet, wobei beide Motoren über eine beidseitige Zahnradstufe 31, 31' miteinander in Wechselwirkung stehen. Dabei wirkt der dem Gabel stiel benachbarte Motor 32 in bezug auf die Zahnradstufen 31, 31' als Treiber. Der komplette zweite Antriebsmodul weist zusätzlich zu dem Motor 32 eine auf der einen Zinkenaußenseite gelegene Bremse 33 und eine auf der anderen Zinkenaußenseite gelegene Wegmeßeinheit 34 auf.
An dieser Stelle soll nun darauf hingewiesen werden, daß die dritte Antriebsstufe in der Darstellung nach Fig. 2 nicht in ihrer eigentlichen Ruhestellung gezeichnet ist.
Dieser Ruhestellung entspräche die gestrichelte Ansicht, wobei die Achs-Richtung des Motors 35 des dritten Antriebsmoduls senkrecht zur Zeichenebene steht. Diese Ruhestellung läßt sich durch eine entsprechende Drehung der treibenden Zahnräder der Zahnradstufe 31, 31' erreichen.
Der dritte Antriebsmodul besteht außer aus dem Motor 35 noch aus den Funktionselementen Bremse 36 und Wegmeßeinheit 37.
Entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bremse 36 ein Endstück 38 vorgelagert, das auf Grund der Bewegungen der drei Antriebsmodule bzw. ihrer Motoren in Richtung der drei Raum-Handachsen bewegt werden kann.
Wie anhand der Fig. 1 beschrieben, stehen auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Achsen der drei Antriebsmodule jeweils senkrecht aufeinander. Die Bewegungsfortpflanzung ist dabei so, daß eine Drehung des Handachsenträgers 30 auf Grund einer Aktivierung des Motors 22 des ersten Antriebsmoduls die beiden anderen Antriebsmodule radial um die X-Richtung dreht. Eine Aktivierung des zweiten Antriebsmoduls bewegt den dritten Antriebsmodul in Y-Richtung, und dessen Bewegung ermöglicht die Z-Richtung in bezug auf die Endstücke. Die jeweiligen Getriebestufen sind dabei so konzipiert, daß eine minimale Spieleinstellung möglich ist.
Das anhand der Fig. 2 beschriebene erfindungsgemäße Antriebsaggregat hat den besonderen Vorteil, daß - wie mit Pfeilen angedeutet - die Energiezuführung für den zweiten und dritten Antriebsmodul durch die Hohlwelle erfolgen kann, wobei die Verbindung zum dritten Antriebsmodul hin über Rohre und Drehanschlüsse erfolgt.
Unter Bezugnahme auf die vorhergehend beschriebenen Details läßt die vorliegende Erfindung folgende Vorzüge erkennen: a) Die einzelnen Achsen des Antriebsaggregats werden direkt angetrieben, was zu Energie- und Spieleinsparung führt.
b) Es lassen sich sehr verschiedenartige Anordnungsmöglichkeiten verifizieren, unter anderem auch zentrische und exzentrische Achsanordnungen.
c) Die Antriebsmodule lassen sich gleichermaßen hydraulisch (z.B. Drehflügel-Schwenkantrieb) oder elektrisch (z.B.
Gleichstrommotor mit geringem Trägheitsmoment) aufbauen.
d) Die Antriebsmodule können so konzipiert werden, daß bei entsprechender Auslegung der sonstigen die KraftschlUssigkeit vermittelnden Verbindungsmittel alle Antriebsmodule austauschbar sind.
Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat ist mithin beliebig anwendbar und kann auch bei vorhandenen Handhabungsgeräten nachträglich angesetzt werden

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Antriebsaggregat für die Handachsen eines Handhabungsgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß es durch drei kraftschlüssig miteinander verbundene unabhängige Antriebsmodule realisiert ist.
2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmodule derart zueinander angeordnet sind, daß ihre Antriebsrichtungen im Ruhezustand jeweils senkrecht aufeinander stehen.
3. Antriebsaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Antriebsachsen in bezug auf eine erste, den Uebergang zum Handhabungsgerät bildende Antriebsachse axial hintereinander liegen.
4. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmodule identisch aufgebaut sind und aus den Funktionselementen Motor, Bremse und Wegmeßeinheit bestehen.