DE3219292C2

DE3219292C2 - Gelenkkopf für Industrieroboter

Info

Publication number: DE3219292C2
Application number: DE3219292A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr.-Ing. 2070 Ahrensburg Helms
Original assignee: Jungheinrich Unternehmensverwaltung KG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 1982-05-22
Filing date: 1982-05-22
Publication date: 1986-01-02
Also published as: DE8214938U1; US4499790A; DE3219292A1; FR2527132B1; FR2527132A1

Abstract

Ein Gelenkkopf für Industrieroboter mit zwei Freiheitsgraden und entsprechend zwei Drehachsen mit gemeinsamem Schnittpunkt, von denen eine erste Drehachse für eine Verschwenkung eines Werkzeugs, und eine zweite Drehachse für die Drehung des Werkzeuges vorgesehen sind, hat zwei konzentrisch ineinander geführte Antriebswellen mit Kegelrädern, von denen ein Kegelrad (Antriebskegelrad) zum direkten Antrieb der zweiten Drehachse über ein an dieser angeordnetes Kegelrad vorgesehen ist, und das andere ein auf der ersten Drehachse angeordnetes Kegelrad (Schwenkkegelrad) antreibt. Bei diesem Gelenkkopf ist an der zweiten Drehachse (15) ein Untersetzungsgetriebe mit hohem Untersetzungsverhältnis zum Antrieb eines Werkzeugträgers (31) angeordnet. Das Schwenkkegelrad trägt unmittelbar einen Lagerbock (19) als Halter für die Werkzeugwelle (31) und Zwischenräder des Getriebes. Das Gehäuse des Gelenkkopfes besteht aus einem starren Teil und einem beweglichen Teil (34).

Description

schachtelten Gehäusen wesentlich vereinfacht und eine leichtere Ausführung geschaffen. Durch den Balg wird ein Schutz des Gelenkkopfes durch nur ein Gehäuse mit Gewichtsersparnis erreicht. Hierzu kommt in der bevorzugten Ausführung eine besonders leichte Form des Untersetzungsgetriebes als Planetengetriebe.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Gelenkkopfes im Schnitt;

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie IMI in F i g. 1;

F i g. 3 eine TeildarsteWung einer anderen Ausführung im Schnitt, wobei eine gegenüber F i g. 1 vorhandene Abwandlung gezeigt ist

Auf einem nicht näher dargestellten Arm eines Industrieroboters ist ein Gelenkkopf 1 mit Seitenwänden 2,3 angeordnet. In diesem Gelenkkopf sind durch den nicht näher dargestellten Arm zwei konzentrisch ineinander

kurz über die Lager 13,14 für die erste Welle 12 ausgeführt, die gegen Längsverschiebung in diesen Lagern gehalten irt. Der parallele Träger 23 des Lagerbocks IS ist als Platte 26 ausgeführt, die die zweite Welle 15 umgibt, wobei in Verbindung mit den Lagern 17, 18 be^ merkt wird, daß eine axiale Führung vorliegt Die zweite Welle 15 ist in zwei Teilwellen unterteilt, welche koaxial zueinander angeordnet sind Die äußere Teilwelle ist mit 31 bezeichnet und an ihr ist ein Werkzeugträger 16

ίο angeordnet .

Das der äußeren Teilweile 31 zugekehrte Ende der inneren Teilwelle der zweiten Welle 15 ist als Ritzel 27 ausgeführt Dieses kämmt mit drei Planetenrädem, von denen zwei 28, 29 gezeigt sind Die Planetenräder sind an einem flanschartigen Ansatz 30 der äußeren Teilwelle 31 in Lagern 40,42 angeordnet Die äußere Teilwelle 31 ist in einem Lager 32 verdrehbar, aber axial unverschiebbar in einem Lagergehäuse 33 angeordnet das auf der Platte 26 befestigt und mit dieser Platte ver

treibt Die Hohlwelle 4 dient zur Verschwenkung des äußeren Teils des Gelenkkopfes. Die genannten Antriebswellen sind durch Lagermittel 8,9 ineinander gelagert, wobei die äußere Antriebswelle 4 ihrerseits in La-

vorgesehene Antriebswellen 4,5 eingeführt, von denen 20 schwenkbar ist In dem Lagergehäuse 33 ist ein Zahnjede innerhalb des Gelenkkopfes 1,2,3 ein Kegelrad 6, kranz 41 angeordnet, in den die ΡΙε/ -■ tenträger 28, 29 7 trägt die konzentrisch zueinander angeordnet siod eingreifen.

wobei jedoch das Kegelrad 7 auf der inneren Antriebs- Durch die verkürzte Ausführung des Gehäuses mit

welle 5 über dem Kegelrad 6 an der äußeren Kohlwelle den Seitenwänden 2, 3 ergibt sich einerseits eine Ge-4 angeordnet ist die die sogenannte zweite Welle an- 25 wichtsverminderung, andererseits wird auch ein Schutz

dadurch zur Aufnahme der Schwenkbarkeit erreicht daß ein Balg 34 einerseits am äußeren Umfang der Platte 26 angeordnet und andererseits an dem Gehäuse mit den Seitenwänden 2, 3 des Gelenkkopfes 1 an einer gern 10, 11 des Gelenkkopfes drehbar geführt ist Die 30 Stelle 35 befestigt ist die zwischen den Lagern 13,14 für Befestigung des Gelenkkopfes am Arm des Industriero- die erste Welle 12 und der Einführung am Lager 11 für boters kann in einer üblichen Weise erfolgen. die Antriebswelle angeordnet ist

Dieser Gelenkkopf dient mit seinen Seitenwänden 2, Gemäß F i g. 2 ist der flanschartige Ansatz 30 prinzi-

3 als Lager für eine sogenannte erste Welle 12, die mit- piell sternförmig nach Art eines dreistrahligen Sternes tels Lagern 13, 14 frei verdrehbar in dem somit einen 35 ausgeführt und trägt nicht nur die beiden Planetenräder Lagerbock bildenden Gelenkkopf 1 gelagert ist Durch 28, 29, sondern auch ein Planetenrad 36, das mit dem diese erste V/eile ist der wesentliche Aufbau and auch Ritze! 27 kämmt, welches in die zweite Welle eingeardie Halterung für eine im Gelenkkopf 1 senkrecht zur beitet ist und somit einen minimalen Querschnitt hat. ersten Welle gerichtete zweite Welle 15 geschaffen, die Die drei Planetenräder 28, 29,36 haben Achsen Ξ7, 38, radial zur ersten Welle 12 angeordnet ist Die zweite 40 39, die, wie in der F i g. 2 gezeigt ist, drehbar, aber axial Welle 15 ist so vorgesehen, daß ihre Verlängerung im- unverschiebbar, in Lagern 40, 42 des Ansatzes 30 gelamer die Mittellinie der ersten Welle schneidet. Diese gen sind, so daß dieser Ansatz beim Umlauf des Ritzels zweite Welle 15 ist durch Lager 17, 18 in eirism Lager- 27 mit einem Untersetzungsverhältnis, bestimmt durch bock 19 gelagert Innerhalb des Lagerbocks ist auf der das Ritzel 27 einerseits und die Planetenräder 28,29,36 zweiten Welle 15 drehfest ein Kegelrad 20 angeordnet, 45 andererseits, mitgenommen wird. Ferner ist der Zahndurch dessen Antrieb die zweite Welle 15 in Drehung kranz 41 am Lagergehäuse 33 erkennbar,
gesetzt werden kann. In F i g. 3, die einen Schnitt durch den Oberteil eines

Auf der ersten Welle 12 ist drehfest innerhalb der Gelenkkopfes bezüglich F i g. !,jedoch in einer anderen Seitenwand 3 ein Schwenkkegelrad 21 gelagert, des mit Ausgestaltung des Getriebps an der zweiten Welle 15 dem Kegelrad 6 der Antriebswelle 4 kämmt. Dieses 50 zeigt, sind diese, ihr Lager 17 und die Platte 26 als paral-Schwenkkegelrad 21 dient zugleich als Träger des La- !eier Träger des Lagerbockes 19 erkennbar. Auf der

gerbocks 19, der mit einem Steg 22 radial im Schwenk kegelrad 21 festgelegt ist. Von diesem Steg gehen parallele Träger 23, 24 aus, in den die Lager 17, 18 für die zweite Welle 15 angeordnet sind. Die Kegelräder 7 und

20 sind durch ein Antriebskegelrad 25 antriebsmäßig miteinander verbunden, das konzentrisch zum Schwenkkegelrad 21 frei verdrehbar auf der ersten Welle 12 gelagert ist

Dadurch, daß die beiden Kegelräder, das Schwenkkegelrad 21 und das Antriebskegelrad 25, konzentrisch gelagert sind, ist es möglich, in einer baulich kurzen Ausführung des Gelenkkopfes 1 das Schwenkkegelrad

21 unmittelbar als Träger der zweiten Welle 15 und nur

inneren Teilwelle der zweiten Welle 15 ist das Ritzel 27 angeordnet, das in dieser Ausführung mit einem Zahnrad 4* auf einer Zwischenwelle 44 kämmt, die einerseits in der Platte 26 und andererseits in einem Oberwandteil 45 des Lagergehäuse 33 frei verdrehbar gelagert ist.

Auch bei dieser Ausführung ist die äußere Teilwelle 31 der zweiten Welle koaxial zur inneren Teilwelle der zweiten Weile im Oberwandteil 45 mittels des Lagers 32

gelagert Am inneren Ende der äußeren Teilwelle ist das Zahnrad 46 angeordnet. Dieses kämmt mit einem Ritzel 47, das drehfest auf der Zwischenwelle 44 vorgesehen ist. Die Zwischenwelle ist drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert. Entsprechend sind auch die beiden

ein Übertragungszahnrad als Antriebskegelrad 25 zwi- 65 Teilwellen der zweiten Welle gelagert.

sehen den beiden Kegelrädern 7 und 20 vorzusehen. Durch das im ganzen mit 48 bezeichnete Stirnradge

triebe läßt sich ebenfalls eine hohe Untersetzung im S^; ne obiger Ausführungen erreichen.

Das Gehäuse als Gelenkkopf 1 mit den Seitenwänden 2, 3 ist ausgehend von df rt Antriebswellen 4, 5 nur bis

Die Fig.3 ist eine schematisierte Ansichi, in welcher die Ritzel 27 und 47 kleineren Durchmesser haben als die Zahnräder 43 und 46.

Es versteht sich, daß die Antriebswellen 4, 5, welche den Gelenkkopf tragen, bzw. in den Gelenkkopf eingeführt sind, und in einem Rohr 57 geführt sind, an welchem der Gelenkkopf befestigt ist. Teile eines unterarmartigen Hebels eines Industrieroboters sind. In dem unterarmartigen Hebel können zwei Antriebsmotore für die Wellen 4,5 angeordnet sein. to

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

15

20

25

30

35

45

55

60

Claims

¹ : 2

sen Teilwellen ist ein Kegelradgetriebe angeordnet Die

Patentansprüche: seitliche Anordnung des als Stirnradgetriebe ausgeführ

ten Getriebes zwischen der ersten und zweiten Weile

t. Gelenkkopf für Industrieroboter mit zwei Frei- und die zur ersten Welle parallele Anordnung der inneheitsgraden und entsprechend zwei Wellen mit ge- 5 ren Teilwelle der zweiten Welle führt zu einem stark meinsamem Schnittpunkt, von denen eine erste WeI- unsymmetrischen Aufbau, wobei auch die Auslegung Ie für eine Verschwenkung eines Werkzeuges, und des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes beeine zweite Welle für die Drehung des Werkzeugs schränkt ist In Verbindung mit dem Kegelradgetriebe und zwei konzentrisch ineinander geführte An- zwischen den beiden Teilwellen der zweiten W;IIe ertriebswellen mit Antriebs-Kegelrädern vorgesehen 10 gibt sich eine Aufteilung des Getriebes, die einerseits sind, von denen ein Antriebs-Kegelrad über ein auf den Aufwand erhöht andererseits aber bei dem engen der ersten Welle drehbar gelagertes Kegelrad zum Zusammenbau auch keinen erheblichen Spielraum hin-Antrieb der zweiten Welle vorgesehen ist, auf wel- sichtlich des Obersetzungsverhältnisses ermöglicht eher ein zusätzliches Kegelrad angeordnet ist und Aufgrund der Unterteilung der zweiten Welle mit der

das andere Antriebs-Kegelrad zum Antrieb eines 15 einen parallel zur ersten Welle verlaufenden Teilwelle auf der ersten Welle angeordneten Schwenkkegelra- führen die erforderlichen Lagerungen zu einer Gehäudes vorgesehen ist das als Träger der zweiten Welle seaufteilung. in welcher das Schwenkkegelrad auf einen mit einem Lagerbock für die zweite Welle ausge- zusammengedrängten Raum beschränkt ist führt ist die geteilt ist wobei ein Getriebe zwischen Aus der US-PS 28 22 094 ist ein Gelenkkopf bekannt

der ersten Welle und dem Abtrieb der zweiten Welle 20 in welchem die zweite Welle ungeteilt ausgeführt ist und angeordnet «st, gekennzeichnet durch die das Schwenkkegelrad mit dem Träger der zweiten WeI-koaxiale Anordnung der beiden Teilwellen der zwei- Ie in deren Bereich verbunden ist ten Welle (15) mit Zwischenschaltung des Getriebes Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einer Ge-

(27—29,30,40), wobei die innere Teilwelle im Lager- lenkkopf für Industrieroboter der eingangs angegebebock (19) gelagert ist und an einer Platte (26) des 25 nen Art so auszugestalten, daß zum Abtrieb der zweiten Lagerbocks ein die äußere Teilwelle (31) lagerndes Welle ein großes Obersetzungsverhältnis ohne Unsym-Gehäuse (33) befestigt ist das das Getriebe (27—29, metrie ermöglicht wird und dadurch auch die Genauig-30,40) aufnimmt keit des Antriebes erhöht wird.

2. Gelenkkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kozeichnet, daß das Getriebe als Untersetzungsgetrie- 30 axiale Anordnung der beiden Teilwellen der zweiten be ein Planetengetriebe ist Welle mit Zwischerjschaltung des Getriebes gelöst wo-

3. Gelenkkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet bei die innere Teilwelle im Lagerbock gelagert ist und durch ein Stirnradgetriebe (48) zwischen der inneren an einer Platte des Lagerbocks sin die äußere Teilwelle und äußeren Teilweäle (3i). lagerndes Gehäuse befestigt ist, das das Getriebe auf-

4. Gelenkkopf nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 35 nimmt

zeichnet daß das Lagergehäuse (33) ein Lager (32) Dadurch wird eine schlanke Ausführung und insofern

für die äußere Teiiweiie (3i; und einen Zahnkranz eine verbesserte Einsatzfähigkeit am Werkstück er- ■

(41) für das Planetengetriebe aufweist reicht, wobei ein zusätzlicher Vorteil darin besteht daß I

5. Gelenkkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die Anordnung des Getriebes an einer äußeren Flatte | zeichnet, daß zwischen seinem Gehäuse (1,2,3) mit 40 des Lagerbocks auch verhältnbmäßigleicht eine Umrüden Lagern (13,14) für die erste Welle (12) und der stung zuläßt Bei der Ausführung als Untersetzungsge-Platte (26) ein Dichtungsbalg (34) angeordnet ist triebe wird auf den dem Gclenkkopf vorgeschalteten

Arm des Industrieroboters bei größeren Kräften und

größerer Genauigkeit eine geringere Belastung ausge-

45 übt als es mit der bekannten Anordnung möglich ist Diese Anordnung des Getriebes gibt auch weitge-

Die Erfindung betrifft einen Gelenkkopf für Indu- hend Freiheit in der Auswahl der Getriebeform. Vorteilstrieroboter mit zwei Freiheitsgraden und entsprechend haft ist das Getriebe als Untersetzungsgetriebe ein Piazwei Wellen mit gemeinsamen Schnittpunkt von denen netengetriebe.

eine erste Welle für eine Verschwenkung eines Werk- 50 Das Planetengetriebe hat den Vorteil einer koaxialen zeuges, und eine zweite Welle für die Drehung des Anordnung zur sogenannten zweiten Welle, so daß in Werkzeugs und zwei konzentrisch ineinander geführte diesem Zusammenhang keine auslenkenden Belastun-Antriebswellen mit Antriebs-Kegelrädern vorgesehen genoder Momentrückwirkungen auf tie tea Wenn auch sind, von denen ein Antriebs-Kegelrad über ein auf der ein mehrstufiges Planetengetriebe nicht ausgeschlossen ersten Welle drehbar gelagertes Kegelrad zum Antrieb 55 wird, liegt die bevorzugte Ausführung in einer einstufider zweiten Welle vorgesehen ist auf welcher ein zu- gen Ausbildung.

sätzliches Kegelrad angeordnet ist, und das andere An- Einbezogen wird zweckmäßig auch in einer anderen

triebs-Kegelrad zum Antrieb eines auf der ersten Welle Ausgestaltung ein Stirnradgetriebe zwischen der inneangeordneten Schwenkkegelrades vorgesehen ist, das ren und äußeren Teilwelle.

als Träger der zweiten Welle mit einem Lagerbock für 60 Im Zusammenhang mit dem Planetengetriebe wird die zweite Welle ausgeführt ist, die geteilt ist* wobei ein bevorzugt, daß das Lagergehäuse ein Lager für die au· Getriebe zwischen der ersten Welle und dem Abtrieb ßere Teilwelle und einen Zahnkranz für das Planetengeder zweiten Welle angeordnet ist triebe aufweist

Bei einem solchen bekannten Gelenkkopf nach der Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung liegt darin,

DE-AS 26 19 336 ist das Getriebe als Stirnradgetriebe 65 daß zwischen dem Gehäuse des Gelenkkopfes mit den zwischen der ersten Welle und dem Antriebsende der Lagern für die erste Welle und der Platte ein Dichtungszweiten Welle angeordnet, deren beide Teilwellen balg angeordnet ist Dadurch wird der Aufbau gegenrechtwinklig zueinander vorgesehen sind. Zwischen die- über den bekannten Ausführungen mit ineinander ge-