DE2903185C3 - Drehbegrenzungseinrichtung für ein am Ende eines Manipulatorarms angeordnetes Drehgelenk - Google Patents

Description

des Betätigungsglied auf die Welle des Drehgelenks aufsetzt.

Bei vielen Anwendungsfällen genügt es, wenn der Dreh winkel 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 Drehwinkcl auch auf andere Winkeigrade begrenzt werden. In geringerem Umfange kann dies durch eine entsprechende Einstellung der Anschläge geschehen. ^M

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

Fig. I — perspektivisch einen Manipulator mit einer Drehbegreii/ungseinriehlung;

I-ig.2 — perspektivisch und gegenüber Fig. I vergrößert eine Ansicht des Greifteils B dieser Drchbegrenzungscinrichtung;

F i g. 3A — einen abermals vergrößerten Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Drehbegren- -/ung.seinriehiung zur Einstellung der Drehbewegung in η einem Winke! von 90 Grad;

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

l-'ig.4A — einen Querschnitt entsprechend Fig.3A bei einer /weiten Ausführungsform zur Einstellung der Drehbewegung bei einer Drehung von iöO Grad; I" i g. 4B — perspektivisch einige Details von F i g. 4A.

I"ig. I zeigt einen Manipulator der aus einem Hauptkörper A und einem Greifteil B besteht. Der Grcificil B ist in drei Freiheitsgraden beweglich, die durch die Pfeile R, //und Zdargcslellt sind. Im einzelnen kann der Greifteil B in Richtung des Weites R ausgefahren und eingezogen werden, und /war von einem Motor, der in einer Antriebseinheit 1 untergebracht ist. Der Greificil B kann zusammen mit einem Drehlisch 2 in Richtung des Pfeiles H nach rechts und ·,$ links verschwenkt werden, und /war über einen Molor, lter in einer Antriebseinheit 3 unlcrgebrachl isl. Schließlich kann der Greifteil B in Richtung des Pfeiles 7. von einem anderen Motor nach oben und unten verfuhren werden, der sich in der Antricbscinheil t befindet. Diese Bewegung erfolg! miltels zweier l-'ührungssiangcn 4,4' und einer Gcwindeslange 5.

K i g. 2 ist eine dcaillierle perspektivische Ansicht des Greifieiles 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 fluide» Druck betätigt.

An einer Welle 23' des Drehgelenks 23 ist ein Bctätigungsglicd 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 Bciüligungsglied 38 (vergl. Pfeil Win Fig. 2). Dadurch kommt das Betätigungsglied 36 zur Anlage an einem Stift 27 eines Dämpfungsclements 26, wobei der Stift 27 mit einer Scheibe verbunden ist, die sich innerhalb des Fluidcs des Diimpfung.selcmcnl.s 26 befindet. Danach legt sich das Uciüiigungsglied 38 an eine von zwei Schrauben 35a und 356 an. Das Dämpfungselement 26 dient zur Vcrlangsamung 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 33,·/ 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 33,7 bzw. 336 eingeschraubt sind. Muttern 36a und 366 sind auf die Schrauben 35a b/w. 356 aufgeschraubt.

Dadurch werden die Anschlagpositioncn 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 Betäiigungsglicd 38 hai vier Betäiigungsflächen 101, 102, 103 und 104. Die Flächen 101 und 102 dienen zur Anlage an die Schrauben 35a bzv..356. Die Flächen 103 und 104 dienen zur Anlage am Stift 27 des Dämpfungselcmenis 26. Die Flächen 101 und 103 erstreckt.;! .-.ich parallel zueinander, und zwar senkrecht zu den Flächen 102 und 104, die ihrerseits ebenfalls parallel ^einander ausgerichtet sind.

Wird die Welle 23' des Drehgelenks 23 im Uhrzeigersinn von Fig.3A gedreht, so legt sich die Fläche 103 des Beiäligungsgliedes 38 ;?n den Stift 27 des Dämpfungselcmenis 26 an. Der Stift Tf wird dadurch nach rechts verschoben und zwar wegen der Viskosität des f-luidcs innerhalb des Dämpfungselemenies 26 relativ langsam. Die Drehgeschwindigkeit des Betätigungsgliedes 38 wird dadurch herabgesetzt. Es komm ι schließlich zum Hallen, wenn dessen Fläche 102 sich an die Schraube 356anlegt.

Dreht sich die WeNe 23' im Gegenuhrzeigersinn, so kommt die Fläche 104 zur Anlage an den Stift 27. Danach kommt die Drehbewegung zum Stillsland, wenn die Fläche 101 sich an die Schraube 35a anlegt. Das Beiäligungsglied 38 nimmt die bei Position 38' in Fig. 3Λ angedeutete Lage ein. Diese beiden Endlagen schließen einen Winkel von 90 Grad miteinander ein.

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

Die F i g. 4A und 4U zeigen eine andere Ausführungsform, wobei der Drehbereich auf einen Winkel von 180 Grade begrenzt ist. l<>Fig. 4A ist das Beiäligungsglied 38 der F i g. 3Λ durch ein Beiätigungsglicd 39 ersetzt. Die Schrauben 35./ und 356 sind stall in die Gc-viiiJelacher 33a bzw. 336 in die Gewindelöcher 34a bzw. 346 eingeschraubt. Die Schrauben 37a und 376 sind statt in die Gewiudelöcher 34a und 34d in die Gewindelöcher 33«/ bzw. 336 eingeschraubt. D;is Betätigungsglied 39 hat vier Bctätigungsflächen 105, 106,107 und 108,die narallcl zueinander verlaufen.

Das Betätigungsglied 39 arbeitet in derselben Art und Weise wie dasjenige nach Fig. 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 Dampfungseleinenis 26 an, so daß die Drehgeschwindigkeit des Betätigungsgliedes 39 verlangsamt wird. Anschließend kommt das Beiätigungsglicd 39 mit seiner Fläche 106 zur Anlüge an die Schraube 35a und wird dadurch angehallen.

Wird die Welle 23' im CJegenuhrzeigersinn gedreht, so kommt die !'lache 108 in !<oniaki mti Ai-m St id 97

Danach hall das Bctäligungsglied 39 die Bewegung un, wenn dessen Fläche 105 sich un die Schraube 35b anlegt. Diese /weite lindluge ist in Pig. 4A mit Position 39' angedeutet. Der Drchbcrcich des Greifers 25 isi hier also auf 180 Grude begreit/i.

Der Drehwinkel von 90 Grad b/w. 180 Grad kann leicht dadurch eingestellt werden, daß wahlweise das ßetiitigungsglicd 38 oder das Uclaligungsglicd 39 auf die Welle 2 Γ atifgcsci/l wird, wobei das l'aar Schrauben 35;/ und 35 b durch das l'aar .Schrauben 37a und 37b ausgetauscht wird. Der Drehbereich kann aber auch durch Änderung der Kontur der Bctaiigungsglicdcr oder durch Änderung der Lage der Gewindelöcher 3iu, 31b; 34./ und 34beingcstellt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drehbegrenzungseinrichtung für ein am Ende eines Manipulatorarms angeordnetes Drehgelenk mit einem Betätigungsglied mit vier Betätigungsflächen, 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, 35b; 37 a, 37a) unabhängiges doppeltwirkendes Dämpfungselement (26) vorgesehen und symmetrisch zu diesen angeordnet ist, daß eine erste der Betätigungsflächen (103, 107) an einer Seite des Dämpfungselementes (26) anliegt, wenn eine zweite der Betätigungsflächen (102; 106) an einem der gehäusefesten Anschläge (356,- 35a) anliegt, während eine dritte der Betätigungsflächen (104; 106) sich an die andere Seite des Dämpfungselements (26) anlegt, wenn die v»;rte Betätigungsfläche (101; 105) an dem anderen gehäusefesten Anschlag (35a,- 35b) anliegt, daß im Gehäuse (31) der Drehbegrenzungseinrichtung Gewindelöcher (33a, 336; 34a, 340; für die Anschläge (35a, 35Ä; 37a, 376/ ausbildende Schrauben angelegt sind, von denen jeweils zwei Gewindelöcher aufeinander senkrecht siehen, und daß das Betätigungsglied (38; 39) leicht auswechselbar auf der Welle (23') des Drehgelenks (23) sitzt.

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

3. Drehbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne;, da!3 aüc- vier Beiäiigungsflüchen (105, 106, 107, 108) parallel zueinander verlaufen.

Die Erfindung betrifft eine Drehbegrenzungseinrichtung für ein am Ende eines Manipulatorarms angeordnetes Drehgelenk mit einem Betätigungsglied mit vier Betätigungsflächen, 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 21 11 495. Das Betätigungsglied ist dort im Querschitt T-förmig profiliert. Es dreht sich zusammen mit dem Drehteil. Es arbeitet mit auf einem Umfang verschiebbar angeordneten Anschlägen zusammen sowie mit zwei davon baulich getrennten und ebenfalls am Umfang vorgesehenen Dämpfungselementen, die zum Gehäuse verschwenkbar sind. Hierbei ist aber insbesondere problematisch die genaue Positionierung der beiden Dämpfungselemente einschließlich deren Ausrichtung zur Schwenkachse. Eine Fehlpositionierung eines dieser Dämpfungselemente führt nämlich entweder zu einer nicht ausreichenden Dämpfung, was wiederum zu einer frühzeitigen Zerstörung einzelner Bauteile führen kann, oder die Dämpfungselemente übernehmen auch die Funktion der Anschläge, was wiederum zu einer frühzeitigen Zerstörung der Dämpfungselemente führen kann.

Eine ähnliche Drehbegrenzungseinrichtung, die aber keine vier Betätigungsflächen hat, 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 55 64463 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 Dämpfungseiement vorgesehen und symmetrisch zu diesen angeordnet ist, daß eine erste der Betätigungsflächen an einer Seite des Dämpfungselementes anliegt, wenn eine zweite der Betätigungsflächen an einem der gehäusefesten Anschläge anliegen, während eine dritte der Betätigungsflächen sich an die andere Seite des Dämpfungselementes anlegt, wenn die vier Betätigungsflächen an dem anderen gehäusefesten Anschlag anliegt, daß im Gehäuse der Drehbegrenzungseinrichtung Gewindelöcher für die Anschläge ausbildende Schrauben angelegt sind, von denen jeweils zwei Gewindelöcher aufeinander senkrecht stehen, und daß das Betätigungsglied leicht auswechselbar auf der Welle des Drehgelenks sitzt.

Man kann durch diese Maßnahme das Dämpfungseiement und die Anschläge unabhängig voneinander anordnen und dimensionieren. Das Dämpfungselement braucht nicht mehr an 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. Außerdem kann der genaue Schwenkwinkel von außen leicht eingestellt werden, indem die betreffenden Gewindelöcher mehr oder weniger tief in ihre Gewindebohrungen hineingeschraubt oder herausgedreht werden. Schließlich ist es auf einfache Weise möglich, von einem Schwenkwinkel von etwa 90° zu einem Schwenkwinkel von etwa 180° dadurch überzugehen, daß man wahlweise in eines der Paare der Gewindelöcher Gewindeschrauben eindreht und ein dazu jeweils passen-