DE3218712C2 - Zweiachsiges Handhabungsgerät zum Bewegen von Werkstücken zwischen zwei beliebigen Punkten in einer Ebene - Google Patents
Zweiachsiges Handhabungsgerät zum Bewegen von Werkstücken zwischen zwei beliebigen Punkten in einer EbeneInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein zweiachsiges Handhabungsgerät zum Bewegen von Werkstücken zwischen zwei beliebigen Punkten in einer Ebene. Das Gerät besteht aus einem Schlitten mit Gleitbahnen für zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Achsen. Der Antrieb erfolgt rechnergesteuert über Zahnstange und Ritzel. Zur Steuerung des Antriebs ist je ein Wegmeßsystem mit einem Impulsgeber vorgesehen. Auf gabe der Erfindung ist es, ein einfaches und billiges Gerät zu schaffen, dessen Greifer sich schnell und genau positionieren läßt. Der Impulsgeber ist räumlich getrennt von den Antriebseinheiten. Die Rechnersteuerung enthält einen Lage- und Geschwindigkeitsregelkreis. Der Schlitten enthält eine Einrichtung zum Massenausgleich in der senkrechten Achse (vgl. Figur 1). Der Massenausgleich erfolgt vorzugsweise über einen Luftlamellenmotor. An der senkrechen Achse kann eine elektrisch zu lüftende Bremse vorgesehen sein. Der Schlitten kann ein Leichtbauteil, z.B. aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, sein.
Description
a) die Impulsgeber (6. 6') baulich getrennt neben den Antriebseinheiten (4, 4') an dem Schlitten
(7) angeordnet sind und je ein eigenes, mit Vorspannung in die zugehörige Zahnstange (3, 3')
eingreifendes Meßritzel (8.1., 8.1') aufweisen,
b) die Rechnersteuerung der Antriebseinheiten einen Lage- und Geschwindigkeitsregelkreis enthält,
der es gestattet jede gewünschte Position des Werkstückes ohne Verwendung von mechanischen
Bremsen genau anzufahren und diese Position dann zu hallen,
c) an dem Schlitten (7) als Einrichtung zum Ausgleich
der Gewichtskraft der in Richtung der senkrechten Achse beweglichen Teile (V, 2', 3',
10 nebst Werkstück) ein Haltemotor (9) mit einem in die senkrechte Zahnstange (3') eingreifenden
Lastritzel (8.2.) vorgesehen ist.
2. Zweiachsiges Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemotor
(9) als Luftlamellenmotor ausgebildet ist. dessen Luftdruck und Luftmenge zur Herstellung des
Gleichgewichts einstellbar sind.
3. Zweiachsiges Handhabungsgerät nach Anspruch I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß an der
Antriebseinheit (4') für die senkrechte Achse eine elektrisch zu lüftende Bremse (5) vorgesehen ist,
welche die Antriebsachse sofort stillsetzt, wenn die Energiezufuhr zum Haltemotor (9) ausfällt.
Die Erfindung betrifft ein zweiachsiges Handhabungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Handhabungsgerät ist aus »wt Zeitschrift
für industrielle Fertigung 71 (1981) S. 141 -145« bereits bekannt.
Dieses bekannte Handhabungsgerät weist jedoch folgende Nachteile auf:
— Für die Steuerung des Greifers innerhalb des Arbeitsfeldes
sind an den Getriebemotoren wegabhängige Impulsgeber angebracht. Das Getriebespiel
der Gctriebemotorc wird voll auf die Impuls
geber übertragen und bewirkt einen Posiiionierungsfehler.
Zu diesem Fehler addiert sich noch der durch das Spiel zwischen Ritzel und Zahnslange bedingte
Fehler.
Um ein Übersteuern zu vermeiden und das Werkstück in der erreichten Position zu sichern, sind an
den Getriebemotoren elektromagnetische Bremsen angeordnet. Durch diese Bremsen wird die
Masse und die erforderliche Antriebsleistung erhöht. Die Positioniergenauigkeit ist dadurch beschränkt.
Die in Richtung der senkrechten Achse beweglichen Teile belasten durch ihre Masse den Gclricbemotor.
Die Positioniergenauigkeit wird dadurch reduziert und abhängig von der Belastung.
Aus der DE-OS 28 11 263 ist weiterhin ein Handhabungsgerät
bekannt, das in zwei Achsen bewegbar ist.
Der Antrieb erfolgt jedoch über ein Gestänge mil Gelenken.
Die Positioniergenauigkeit ist dadurch relativ gering.
Aus der DE-AS 27 46 794 ist ein Verladcgerät mit Positioniereinrichtung bekannt, bei dem Sensoren gctrennt
vom Antrieb angeordnet sind.
Aus der DE-OS 15 56 783 ist eine Potitionsslcuerung
eines Containerkrans mittels einer Antriebssteuerung bekannt. Aus der DE-AS 15 56 326 ist ein elektronisches
Steuerungssystem für Stellmotoren bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein zweiachsiges I Iandhabungsgerät
nach dem Oberbegriff des Anspruchs I derart weiterzubilden, daß die Positionen des Greifers
schneller und genauer angefahren werden können und daß die Anfahrgenauigkeit von der zu greifenden Last
nahezu unabhängig ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Weiterbildungen
sind in den Ansprüchen ! und 3 beschrieben.
Durch das Merkmal a) im Anspruch I wird erreicht.
Durch das Merkmal a) im Anspruch I wird erreicht.
daß der Impulsgeber spielfrei den Bewegungen der Zahnstange und damit auch des Werkstückes folgt.
Durch das Merkmal b) werden die Mangel vermieden, die von den Bremsen an den Antriebseinheiien bezug
lieh Positioniergenauigkeit und Belastungen der Moto
ren hervorgerufen werden. Die Rechncrstcucrung führt mit Hilfe des spielfreien Impulsgebers auch bei etwaigen
zwangsweisen Auslenkungcn den Greifer immer in seine Sollstellung zurück. Wesentlich erleichtert wird
diese Steuerung durch das Merkmal c) weil die Antriebseinheil
für die senkrecht bewegten Teile dann das Eigengewicht dieser Teile nicht aufzunehmen und /.ii
bewegen braucht.
Der Luftlamellenmotor gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine vorteilhafte Realisierung zum Ausgleich der
Gewichtskraft gemäß Merkmal c) des Anspruchs I. Derartige Luftlamellenmotoren werden /.. IJ. zum Antrieb
von Bohrmaschinen eingesetzt. Sie bestehen aus einem zylindrischen Gehäuse mit Ein- und Auslaß für
die zum Antrieb benötigte Druckluft. Der Läufer ist mit
bo Lamellen verschen. Wenn der Läufer durch d;is in die
Zahnstange eingreifende Ritzel arretiert ist. dann durch Einstellung von Druck und Menge der Druckluft das
Drehmoment des Luftlanicllenmotors stufenlos verändert und so eingestellt weiden, daß die auf die Zahnsiange
von dem P.itzel ausgeübte Kraft genau so groß ist. wie das Eigengewicht der in Richtung der senkrechten
Achse beweglichen Teile, ohne daß dabei die I jgenlx·-
wegung in der Zahnstange behindert wird.
Bei der Einrichtung nach Merkmal c) des Anspruchs 1 und nach Anspruch 2 hängen die senkrecht beweglichen
Teile des Handhabungsgerätes einschließlich des Werksiückcs
über die Zahnstange ausschließlich an den Rit-/ι·Ιη
der Antriebseinrichtung und des Luftlamellenmotors. Um ein Abstürzen der Teile bei Ausfall der Energiezufuhr
zu vermeiden, ist deshalb die Bremse gemäß Anspruch 3 erforderlich.
Die Zufuhr für Energie und Signale erfolgt in bekannter
Weise über eine bewegliche Leitungskette. Wenn das Handhabungsgerät durch Auswechselung der Führungen
und Zahnstangen in seinem Arbeitsbereich veränderbar sein soll, ist es zweckmäßig die Leitungsanschlüsse
als Steckverbindungen auszubilden.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen
beispielsweise beschrieben: Es zeigen schematisch
I'ig. 1 eine Vorderansicht des gesamten Handhabungsgerätes
zwischen zwei Portalstützen,
l'ig. 2 den Schlitten des Gerätes in größerem Maßsl;ib
von der Seite,
I" i g. 3 den Schütten gemäß F i g. 2 von oben.
l'ig.4 eine Einsatzmöglichkeit des Handhabungsgerätes.
Das in der Fig. 1 dargestellte zweiachsige Handhabungsgerät
ist zwischen zwei Portalsäulen 12 befestigt, die oben je ein verschiebbares Spannstück 11 mit einem
seitlichen Flansch 13 aufweisen. Auch eine einseitige Befesiigung des Gerätes an einrr Säule oder einer
Wandflächc ist möglich.
Der Kern des Handhabungsgerätes wird von einem aus Leichtmetall oder Kunststoff spanlos gefertigten
Schütten 7 gebildet, der mittels in der Fig. 1 nicht dargestellter
Bohrungen auf zwei waagerechten Rundstäben 1 geführt ist. Die parallelen Rundstäbe 1 sind an
ihren Enden durch Endplatten 2 verbunden, welche an ilen schlichen Flanschen 13 der Spannstücke 11 lösbar
befestigt sind. Parallel zu den Rundstäben 1 verläuft /wischen den Rndplaiten 2 eine Zahnstange 3. Der
Schlitten 7 kann auf den Rundstäben 1 hin- und herbewcgi
werden. Sein Antrieb erfolgt durch einen Antriebsmotor 4, vorzugsweise einen Getriebemotor, der
mil einem Kitzel 8 in die Zahnstange 3 eingreift. Neben dem Antriebsmotor 4 ist parallel zu diesem an dem
Schulten 7 ein optischer Impulsgeber 6 angeordnet, der
mil einem eigenen Ritzel 8.1 in die Zahnstange 3 spielfrei
eingreif! und so den Weg des Schlittens in horizonlaler
Richtung ermittelt.
In dem Schlitten 7 sind di'rch nicht dargestellte senkrechte
Bohrungen zwei parallele Rundstangen Γ beweglich geführt, die an ihren unteren Enden durch Endplaitcn
2' verbunden sind. An dieser Endplatte ist seitlich eine parallel zu den senkrechten Rundstangen Γ
verlaufende Zahnstange 3' angebracht. Unten ist die Endplatte 2' mit dem Greifer 10 des Handhabungsgeräics
verbunden, der /.. B. ein Werkstück fassen und wieder loslassen kann. Über die als Führungen dienenden
Riindsiiingen Γ ist der Greifer 10 gegenüber dem Schlitten
7 ir vertikaler Richtung beweglich. Der Antrieb des (ireifm in dieser Richtung und die Messung seines We-μ-.-s
eifolgi durch einen Antriebsmotor und durch einen
optischen Impulsgeber, die waagerecht in dem Schlitten ungeordnet aber in der F i g. I nicht sichtbar sind. An-Iriebsnioior
und Impulsgeber greifen, wie oben erläu-Ilti
mil je einem Ritzel in die senkrechte Zahnstange J'cin.
Unten an dem Schlitten ist waagerecht ein Luftlamclk-nmoioi-9
angebracht, der mit seinem Ritzel 8.2 ebenl;ills
in die senkrechte Zäh V tange 3' eingreift. Durch
entsprechende Einstellung von Druck und Menge der durch den Motor 9 gehenden Luft, kann erreicht werden,
daß die von dem Ritzel 8.2 auf die Zahnstange 3' ausgeübte Kraft ebenso groß ist, wie das Gewicht der
an dem Schlitten 7 hängenden in Richtung der vertikalen Achse beweglichen Teile Γ, 2', 3' und 10. so daß
diese Gewichtskräfte von dem Antriebsmotor nicht aufzunehmen sind.
Die Steuerung des Handhabungsgerätes zum Positionieren des Greifers bzw. des von diesem gefaßten
Werkstückes in vorbestimmte Positionen erfolgt zweckmäßig über eine Rechnersteuerung, welche die
Signale der Impulsgeber verarbeitet, und einen an sich bekannten Lage- und Geschwindigkeitsregelkreis enthält,
der es gestattet jede gewünschte Position ohne Verwendung von mechanischen Bremsen an den Antriebsmotoren
genau anzufahren und diese Position zu halten. Das Hendhabungsgerät nach der Erfindung enthält
zwar eine elektrisch zu lüftende ".".remse an der
Antriebseinheit für die senkrechte Zahnstange 3'. Diese Bremse dient aber lediglich dazu, daß bei Ausfall der
Energiezufuhr für den Luftlamellenmotor 9 die senkrecht beweglichen Teile mit dem Greifer nicht abstürzen.
Die Seitenansicht und die Draufsicht des Schlittens 7 in den F i g. 2 und 3 zeigen in größerem Maßstab einige
Einzelheiten des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes, welche in der skizzenhaften F i g. 1 nicht oder
nicht genügend deutlich zu erkennen sind. Die Bezugszeichen für die gleichen Teile sind dieselben wie in der
Fig. 1.
Links in der Seitenansicht des Schlittens 7 gemäß F i g. 2 ist gestrichelt der Antriebsmotor 4 mit dem darüber
anschließenden Getriebe darstellt. Aus dem Schiittengehäuse heraus ragt oben das Antriebsritzel 8 für die
waagerechten Bewegungen des Schlittens und die zugehörige Zahnstange 3. Auf der rechten Seite oer Fig.2
ist oben und unten in Gehäusebohrungen die waagerechten Rundstäbe 1 im Schnitt zu sehen. Ganz rechts
verläuft einer der senkrechten Rundstäbe Γ, dessen
Führungsbohrungen sich in Vorsprüngen 14 des Schlittengehäuses befinden. In Eingriff mit der senkrechten
Zahnstange 3' sind die Ritzel 8' bzw. 8.Γ des Antriebsmotors 4' bzw. des Inipulsgebers 6' für die senkrechte
Wegmessung sowie der Luftlamellenmotor 9 und sein Ritzel 8.2 eingezeichnet.
Die Draufsicht auf den Schlitten nach der F i g. 3 zeigt rechts oben einen Querschnitt durch die senkrechte
Zahnstange 3'. in welche das Ritzel 8' des zugehörigen Antriebsmotors 4' mit zwischengeschaltetem Getriebe
eingreift. An dem hinteren Ende des Antriebsmotors 4' ist di: elektrisch zu lüftende Bremse 5 angebracht. Über
der Antriebseinheit 4', 8' befindet sich eine der Gehäusevorsprünge 14 durcn dessen Bohrung der ei: e senkrechte
Rundstab Γ geführt ist. Der untere Teil der F i g. 3 zeigt außer der waagerechten Zahnstange 3 die
in diese eingreifende" Ritzel 8 und 8.1 des Antriebsmotor
4 und des Impulsgebers 6 für die waagerechte Schlittenbewegung. Außerdem ist in dieser Figur links
unten eine Gehäusebohrung für den anderen senkrechten Rundstab Γ der Schlittenführung dargestellt.
Zur Erläuterung der Anwendungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßeri Handhabungsgerätes zeigt die
F i g. 4 schematisch ein solches Gerät zwischen zwei auf
b5 einem festen Boden errichteten Portalsäulen 12 in
Frontansicht. Mittels des Greifers 10 können hier z. B. Werkstücke W aus einem Magazin M, das sich auf einem
Transportband Tbefinde'.. in eine Transportkiste K
befördert werden. Es ist hierfür nur ein sehr einfaches Handhabungsgerät mit Bewegungsmöglichkeit in zwei
Achsen erforderlich.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
40
60
Claims (1)
1. Zweiachsiges Handhabungsgerät zum Bewegen von Werkstücken zwischen zwei beliebigen Punkten
in einer Ebene, insbesondere zum Be- und Entladen von ebenen Magazinen, bestehend aus einem Schlitten
mit Gleitbahnen, insbesondere Bohrungen, für zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Achsen,
die von je zwei parallelen, in die Bohrungen passenden Rundstäben gebildet sind und rechnergesteuerte
Antriebseinheiten für jede Achse mit je einem Getriebemotor und einem in eine achsparallele
Zahnstange eingreifende Ritzel sowie je ein Wegnießsystem
mit einem wegabhängigen Impulsgeber an jeder Achse aufweisen, wobei das eine Paar der
Führungen ortsfest, horizontal z. B. zwischen zwei Portalsäulen, auswechselbar befestigt ist, während
sich am freien Ende des anderen vertikal beweglichen Fühi^ingspaares eine Endplatte mit einem
Greifer für das Werkstück befindet, dadurch gekennzeichnet, daß
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ID=6163945
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DE3218712A Expired DE3218712C2 (de) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | Zweiachsiges Handhabungsgerät zum Bewegen von Werkstücken zwischen zwei beliebigen Punkten in einer Ebene |
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