DE2903185C2 - Drehbegrenzungseinrichtung für ein am Ende eines Manipulatorarms angeordnetes Drehgelenk - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Drehbegrenzungseinrichtung für ein am Ende eines Manipulatorarms angeordnetes Drehgelenk mit einem Betätigungsglied, das zwischen zwei festen Anschlägen drehbar ist und Anschlagflächen zur Begrenzung der Drehbewegung aufweist, und mit Einrichtungen zur Dämpfung der Drehbewegung.

Eine derartige Drehbegrenzungseinrichtung beschreibt die DE-OS 23 18 688. Das Betätigungsglied besteht dort aus einem auf Drehung angetriebenen Zahnrad, an dessen Rückseite ein Vorsprung befestigt ist, der sich bei der Drehung des Zahnrades um seine Achse an gehäusefeste, gepufferte Anschläge anlegt. Die Anschläge bestehen aus einem in eine Gehäusebohrung eingesetzten Anschlagteil, hinter dem sich eine Feder befindet, hinter welcher wiederum eine Schraube vorgesehen ist. Durch eine entsprechende Einstellung der Schraube kann zwar die Dämpfungswirkung des Anschlages innerhalb gewisser Grenzen eingestellt werden; eine Änderung des Drehbegrenzungswinkels ist hiermit aber nicht möglich. Noch stärker fällt ins Gewicht, daß alle beim Anhalten der Drehbewegung auftretenden Kräfte von dem gedämpften Anschlagelement selbst aufgenommen werden müssen, unter anderem daher auch von dessen Federelement. Dies kann aber nicht beliebig vergrößert und verstärkt werden, einerseits weil hierfür nicht immer genügend Platz zur Verfügung steht und andererseits weil sonst seine Dämpfungswirkung verlorenginge.

Die GB-PS 5 56 463 beschreibt eine Drehbegrenzungseinrichtung, wobei in einem Gehäuse eine Welle drehbar gelagert ist, auf der eine Fahne drehfest aufsitzt, die sich bei ihrer Drehbewegung wahlweise an die Spitzen von zwei Schrauben anlegt, die in das Gehäuse eingeschraubt sind. Eine Dämpfung der Drehbewegung ist dort nicht vorgesehen. Bei modernen Manipulatoren ist eine solche Dämpfung der Drehbewegung aber häufig unabdingbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehbegrenzungseinrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der die Anschläge und Dämpfer baulich voneinander getrennt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein von den Anschlägen unabhängiges doppeltwirkendes Dämpfungselement vorgesehen und symmetrisch zu diesen angeordnet ist und daß das Betätigungsglied vier Betätigungsflächen hat, von denen eine erste Fläche an einer Seite des Betätigungselements anliegt, wenn eine zweite Fläche an einem der gehäusefesten Anschläge anliegt, während eine dritte Fläche sich an die andere Seite des Dämpfungselements anlegt, wenn die vierte Fläche an dem anderen gehäusefesten Anschlag anliegt.

Man kann durch diese Maßnahmen das Dämpfungselement und die Anschläge unabhängig voneinander anordnen und dimensionieren. Das Dämpfungselement braucht nicht mehr die Kräfte bis zum Endhalt des Betätigungsgliedes mit den mit ihm verbundenen Bauteilen aufzunehmen und kann daher in seiner Dämpfungscharakteristik optimal auf die jeweiligen Verhältnisse abgestimmt sein. Auch genügt ein einziges, doppeltwirkendes Dämpfungselement, wodurch der konstruktive Aufwand und Platzbedarf verringert werden.

Bei vielen Anwendungsfällen genügt es, wenn der Drehwinkei des Drehgelenks auf 90° bzw. 180° begrenzt ist. Hierfür sind zwei bevorzugte Ausführungsformen vorgesehen.

Die erste Ausführungsform, bei der der Drehwinkel auf 90° begrenzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste und vierte Betätigungsfläche parallel zueinander verlaufen sowie senkrecht zu der zweiten und dritten Betätigungsfläche, die zueinander ebenfalls parallel verlaufen.

Die zweite Ausführungsform, bei der der Drehwinkel auf 180° begrenzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Betätigungsflächen parallel zueinander verlaufen.

Bei beiden Ausführungsformen kann aber der Drehwinkel auch auf andere Winkelgrade begrenzt werden. In geringerem Umfange kann dies durch eine entsprechende Einstellung der Anschläge geschehen.

Hierfür wird es bevorzugt, wenn im Gehäuse der Drehbegrenzungseinrichtung Gewindelöcher für die Anschläge ausbildende Schrauben angelegt sind, von denen jeweils zwei Gewindelöcher aufeinander senkrechtstehen.

Wird eine Änderung der Drehwinkelbegrenzung gewünscht, so braucht hierzu lediglich das Betätigungs-

glied ausgetauscht zu werden. Es wird daher fernerhin bevorzugt, wenn das Betätigungsglied leicht auswechselbar auf der Welle des Drehgelenks sitzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 — perspektivisch einen Manipulator mit einer Drehbegrenzungseinrichtung;

F i g. 2 — perspektivisch und gegenüber F i g. 1 vergrößert eine Ansicht des Greifteils B dieser Drehbegrenzungseinrichtung;

F i g. 3A — einen abermals vergrößerten Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Drehbegrenzungseinrichtung zur Einstellung der Drehbewegung in einem Winkel von 90 Grad;

F i g. 3B — perspektivisch einige Details von F i g. 3A;

Fig.4A — einen Querschnitt entsprechend Fig.3A bei einer zweiten Ausführungsform zur Einstellung der Drehbewegung bei einer Drehung von !80 Grad;

F i g. 4B — perspektivisch einige Details "on F i g. 4A.

Fig. 1 zeigt einen Manipulator der aus einem Hauptkörper A und einem Greifteil B besteht. Der Greifteil B ist in drei Freiheitsgraden beweglich, die durch die Pfeile R, Hund Zdargestellt sind. Im einzelnen kann der Greifteil B in Richtung des Pfeiles R ausgefahren und eingezogen werden, und zwar von einem Motor, der in einer Antriebseinheit 1 untergebracht ist. Der Greifteil B kann zusammen mit einem Drehtisch 2 in Richtung des Pfeiles H nach rechts und links verschwenkt werden, und zwar über einen Motor, der in einer Antriebseinheit 3 untergebracht ist. Schließlich kann der Greifteil Sin Richtung des Pfeiles Z von einem anderen Motor nach oben und unten verfahren werden, der sich in der Antriebseinheit 1 befindet. Diese Bewegung erfolgt mittels zweier Führungsstangen 4,4' und einer Gewindestange 5.

F i g. 2 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht des Greifteiles B. Er besteht aus einem Manipulatorarm 21, einem Gehäuse 22, welches an einem Ende des Armes 21 befestigt ist, und einem Drehgelenk 23, welches am Gehäuse 22 befestigt ist. Das Drehgelenk wird durch fluiden Druck betätigt.

An einer Welle 23' des Drehgelenks 23 ist ein Betätigungsglied 38 befestigt sowie ein Gelenk 24 mit einem Greifer 25. Wird somit die Welle 23' gedreht, so drehen sich auch der Greifer 25 und das Betätigungsglied 38 (vergl. Pfeil /?'in Fig. 2). Dadurch kommt das Betätigungsglied 38 zur Anlage an einem Stift 27 eines Dämpfungselements 26, wobei der Stift 27 mit einer Scheibe verbunden ist, die sich innerhalb des Fluides des Dämpfungselements 26 befindet. Danach legt sich das Betätigungsglied 38 an eine von zwei Schrauben 35a und 356 an. Das Dämpfungselement 26 dient zur Verlangsamung der Drehbewegung der Welle 23'.

Fig. 3A zeigt eine Ausführungsform, wobei die Drehbewegung des Greifers nach einer Drehung von 90 Grad angehalten wird. Dort hat das Gehäuse 22 ein Paar Gewindelöcher 33a und 336 und ein weiteres Paar Gewindelöcher 34a und 346. Das Gehäuse 22 ist mit einem Paar Schrauben 35a und 356 versehen, die in die Gewindelöcher 33a bzw. 336 eingeschraubt sind. Muttern 36a und 366 sind auf die Schrauben 35a bzw. 35b aufgeschraubt.

Dadurch werden die Anschlagpositionen des Betätigungsgliedes 38 definiert.

Das Gehäuse 22 hat fernerhin ein Paar Schrauben 37a und 376. die in die Gewindelöcher 34a bzw. 346 eingeschraubt sind.

Das Betätigungsglied 38 hat vier Betätigungsflächen 101, 102, 103 und 104. Die Flächen 101 und 102 dienen zur Anlage an die Schrauben 35a bzw. 356. Die Flächen 103 und 104 dienen zur Anlage am Stift 27 des Dämpfungse'ements 26. Die Flächen 101 und 103 erstrecken sich parallel zueinander, und zwar senkrecht zu den Flächen 102 und 104, die ihrerseits ebenfalls parallel zueinander ausgerichtet sincL

Wird die Welle 23' des Drehgelenks 23 im Uhrzeigersinn von F i g. 3A gedreht, so legt sich die Fläche 103 des Betätigungsgliedes 38 an den Stift 27 des Dämpfungselements 26 an. Der Stift 27 wird dadurch nach rechts verschoben und zwar wegen der Viskosität des Fluides innerhalb des Dämpfungselementes 26 relativ langsam. Die Drehgeschwindigkeit des Betätigungsgliedes 38 wird dadurch herabgesetzt. Es kommt schließlich zum Halten, wenn dessen Fläche 102 sich an die Schraube 356 anlegt.

Dreht sich die Welle 23' im Gegenuhrzeigersinn, so kommt die Fläche 1104 zur Anlage an den Stift 27. Danach kommt die Drehbewegung zum Stillstand, wenn die Fläche 101 sich an die Schraube 35a anlegt. Das Betätigungsglied 38 nimmt die bei Position 38' in Fig. 3A angedeutete Lage ein. Diese beiden Endlagen schließen einen Winkel von 90 Grad miteinander ein.

F i g. 3B ist eine perspektivische Ansicht von Teilen der Bauelemente von Fig. 3A. Die Flächen 101 bis 104 des Betätigungsgliedes 38 und die Schrauben 36a und 366 befinden sich in einer Ebene senkrecht zur Welle 23'.

Die F i g. 4A und 4B zeigen eine andere Ausführungsform, wobei der Drehbereich auf einen Winkel von 180 Grade begrenzt ist. In Fig. 4A ist das Betätigungsglied 38 der Fig. 3A durch ein Betätigungsglied 39 ersetzt. Die Schrauben 35a und 356 sind statt in die Gewindelöcher 33a bzw. 336 in die Gewindelöcher 34a bzw. 346 eingeschraubt. Die Schrauben 37a und 376 sind statt in die Gewindelöcher 34a und 346 in die Gewindelöcher 33a bzw. 336 eingeschraubt. Das Betätigungsglied 39 hat vier Betätigungsflächen 105, 106,107 und 108, die parallel zueinander verlaufen.

Das Betätigungsglied 39 arbeitet in derselben Art und Weise wie dasjenige nach F i g. 3A und wie dies vorstehend beschrieben wurde. Dreht sich beispielsweise die Welle 23' in F i g. 4A im Uhrzeigersinn, so legt sich die Fläche 107 an den Stift 27 des Dämpfungselements 26 an, so daß die Drehgeschwindigkeit des Betätigungsgliedes 39 verlangsamt wird. Anschließend kommt das Betätigungsglied 39 mit seiner Fläche 106 zur Anlage an die Schraube 35a und wird dadurch angehalten.

Wird die Welle 23' im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so kommt die Fläche 108 in Kontakt mit dem Stift 27. Danach hält das Betätigungsglied 39 die Bewegung an, wenn dessen Fläche 105 sich an die Schraube 356 anlegt. Diese zweite Endlage ist in Fig. 4A mit Position 39' angedeutet. Der Drehbereich des Greifers 25 ist hier also auf 180 Grade begrenzt.

Der Drehwinkel von 90 Grad bzw. 180 Grad kann leicht dadurch eingestellt werden, daß wahlweise das Betätigungsglied 38 oder das Betätigungsglied 39 auf die Welle 23' aufgesetzt wird, wobei das Paar Schrauben 35a und 356 durch das Paar Schrauben 37a und 376 ausgetauscht wird. Der Drehbereich kann aber auch durch Änderung der Kontur der Betätigungsglieder oder durch Änderung der Lage der Gewindelöcher 33a. 336:34;; und 346 eingestellt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ürehbegrenzungseinrichtung für ein am Ende eines Manipulatorarms angeordnetes Drehgelenk mit einem Betätigungsglied, das zwischen zwei festen Anschlägen drehbar ist und Anschlagflächen zur Begrenzung der Drehbewegung aufweist, und mit Einrichtungen zur Dämpfung der Drehbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß ein von den Anschlägen (35a, 356; 37a, 37b) unabhängiges doppeltwirkendes Dämpfungselement (26) vorgesehen und symmetrisch zu diesen angeordnet ist und daß das Betätigungsglied (38; 39) vier Betätigungsflächen (101, 102, 103,104; 105,106, 107, 108) hat, von denen eine erste Fläche (103, 107) an einer Seite des Dämpfungselements (26) anliegt, wenn eine zweite Fläche (102; 106) an einem der gehäusefesten Anschläge (35£>; 35a^ anliegt, während eine dritte Fläche (104; 106) sich an die andere Seite des Dämpfungselements (26) anlegt, wenn die vierte Fläche (101,- 105) an dem anderen gehäusefesten Anschlag (35a; 35b) anliegt.

2. Drehbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und vierte Betätigungsfläche (103, 101) parallel zueinander verlaufen sowie senkrecht zu der zweiten und dritten Betätigungsfläche (102, 104), die zueinander ebenfalls parallel verlaufen.

3. Drehbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Betätigungsflächen (105, 106, 107, 108) parallel zueinander verlaufen.

4. Drehbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (31) der Drehbegrenzungseinrichtung Gewindelöcher (33a, 33b; 34a, 34b) für die Anschläge (35a, 35b; 37a, 37b) ausbildende Schrauben angelegt sind, von denen jeweils zwei Gewindelöcher aufeinander senkrecht stehen.

5. Drehbegrenzungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (38; 39) leicht auswechselbar auf der Welle (23') des Drehgelenks (23) sitzt.