DE3231249A1

DE3231249A1 - Mechanischer arm

Info

Publication number: DE3231249A1
Application number: DE19823231249
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nen Verzicht
Original assignee: Alfa Romeo Auto SpA; Alfa Romeo SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1981-09-07
Filing date: 1982-08-23
Publication date: 1983-03-17
Also published as: US4482288A; IT1138199B; GB2106076B; IT8123818A0; GB2106076A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Arm, der in der Lage ist, die zum Hantieren des Werkzeuges gegenüber dem Werkstück erforderlichen Bewegungen vorzunehmen.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines vielseitigen und wirksam arbeitenden Armes, der gleichzeitig einfach gebaut und zuverlässig ist sowie wenig Raum in Anspruch nimmt.

Die Erfindung betrifft einen durch elektrische Motoren anger triebenen mechanischen Arm, der vier Freiheitsstufen bzw. Bewegungsmöglichkeiten hat, die eine mehr als die erforderlichen drei und ausreichend sind, damit der Arm das Werkzeug gegenüber dem Werkstück in Arbeitsstellung bringt. Der Arm kann also mit den geeignetesten Bewegungsfolgen arbeiten, um die Han tierungsstufen optimal zu gestalten, und zwar insbesondere hinsichtlich der Verkürzung der dazu erforderlichen Zeit sowie der Beschränkung der durch Beschleunigung und Verzögerung entstehenden Beanspruchungen.

Es sind mechanische Arme bekannt, die durch elektrische Motoren angetrieben sind und vier Freiheitsstufen haben. Allgemein weisen solche Arme eine der Anzahl der Freiheitsstufen entsprechende Anzahl Motoren auf und sämtliche den Freiheitsstufen entsprechenden Bewegungen können parallel ausgeführt werden.

Diese Lösung ermöglicht zwar eine gewisse Verkürzung der Hantierungszeiten, die jedoch nicht so stark wie theoretisch mög lieh ist, weil die gleichzeitig stattfindenden Bewegungen eine Beschränkung der Verstellgeschwindigkeit und der für die einzelnen Bewegungen anwendbaren Beschleunigung erforderlich

machen, um den Armaufbau keinen unzulässigen Beanspruchungen auszusetzen.

So vermögen die erzielten Leistungen nicht immer den komplizierten, schweren und sperrigen Aufbau solcher Arme zu rechtfertigen.

Um die mechanischen Arme der beschriebenen Art zu verbessern, wurde ein Arm geschaffen, dessen Motorenzahl kleiner als die Anzahl der Freiheitsstufen ist und bei dem jeder Motor die we nigstens zwei Freiheitsstufen entsprechenden Bewegungen abwechselnd antreibt. Das Ergebnis ist ein Arm mit gemischtem Reihen-Parallelantrieb, bei dem die von einem und demselben Motor angetriebenen Bewegungen zu unterschiedlichen Zeiten er folgen, während die von unterschiedlichen Motoren angetriebenen Bewegungen gleichzeitig ausgeführt werden können.

Dadurch wurde ein mechanischer Arm mit einfacherem und leichterem Aufbau entwickelt, der in der Lage ist, genau und mit ausreichend kurzen Positionierzeiten zu arbeiten.

Der erfindungsgemässe mechanische Arm besteht aus einem Teleskopbein, das eine Führung und einen Läufer umfasst, aus einem Ausleger, aus einem Stützgerüst und einem Untergestell/ wobei der Ausleger, an dem das zu bewegende Werkzeug befestigt ist, am Läufer des Teleskopbeins angelenkt ist, die Führung des Teleskopbeins am Stützgerät angelenkt ist, das seinerseits auf dem Untergestell drehbar gelagert ist, wobei der Arm dadurch gekennzeichnet ist, dass das Stützgerüst über eine Über tragung der Drehbewegung und über ein Kupplung/Bremseaggregat durch einen ersten elektrischen Motor angetrieben wird, dass die Führung am Teleskopbein über eine erste Übertragung, die die Dreh- ind Verstellbewegung umwandelt, und über ein zweites Kupplung/Brernseaggregat ebenfalls durch den ersten elektrischen

Motor angetrieben wird, dass der Läufer des Teleskopbeins über eine zweite Übertragung, die die Dreh- ind Verstellbewegung umwandelt, durch einen zweiten elektrischen Motor angetrieben und durch eine erste Bremse an der Führung blockiert wird und dass der Ausleger über dieselbe zweite Übertragung, die die Dreh- ind Verstellbewegung umwandelt, durch denselben zweiten elektrischen Motor angetrieben und durch eine zweite Bremse am Läufer blockiert wird.

Der so gebildete mechanische Arm hat die Möglichkeit:

- wegen der Verbindung zwischen Stützgerüst und Untergestell, um eine erste, zur Untergestellebene rechtwinklig verlaufen de Achse zu drehen;

- wegen der Verbindung zwischen Stützgerüst und Führung des Teleskopbeins, um eine zweite, zur ersten Achse rechtwinklig verlaufende Achse zu drehen;

- wegen der Verbindung zwischen Läufer und Führung des Teleskopbeins, Ausziehbewegungen auszuführen;

- und schliesslich, wegen der Verbindung zwischen Ausleger und Läufer des Teleskopbeins, den Ausleger um eine dritte, parallel zur zweiten Achse verlaufende Achse drehen zu lassen.

Erfindungsgemäss werden die erste Dreh- und die Hubbewegung durch einen und denselben Motor angetrieben, und zwar die eine abwechselnd zur anderen durch Einschalten der der Übertragung der gewählten Bewegung entsprechenden Kupplung sowie durch Blockieren der ausgeschlossenen Bewegung durch Betätigung der entsprechenden Bremse. Stets erfindungsgemäss werden die Auszieh- und die zweite Drehbewegung durch den einen und denselben Motor über dieselbe Übertragung abwechselnd mit Frei gäbe der Bremse an der Verbindung, die die gewählte Bewegung

gestattet, und mit Betätigung der Bremse an der Verbindung, die die ausgeschlossene Bewegung gestattet, angetrieben.

Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand der beiliegenden Figuren 1~3 näher beschrieben, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als nicht beschränkendes Beispiel schematisch darstellen. Es zeigen:

Fig. 1 den erfindungsgemässen mechanischen Arm in einer Seitenansicht,

Fig. 2 die beiden Übertragungen des erfindungsgemässen Armes in einer vergrösserten Ansicht von Fig. 1, und

Fig. 3 eine Schnittansicht nach der Bezugsebene III-III von Fig. 2.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Untergestell, das die beiden in Fig. 2 dargestellten Übertragungen enthält, mit 11 ein Stützgerüst mit einer auf"dem Untergestell 10 drehbar gelagerten Hohlwelle 1-2 und allgemein mit 13 ein Teleskopbein bezeichnet, das aus einer Führung 14 und einem Läufer 15 besteht, wobei die Führung 14 bei 16 am Stützgerüst angelenkt ist. Der Läufer 15 ist durch den Wagen 9 gezwungen, auf die Führung 14 zu gleiten. Mit 17 ist eine Spindel bezeichnet, die ebenfalls auf dem Untergestell 10 konzentrisch zur Hohlwelle 12 drehbar gelager ist;" die Gewindespindel 17 greift über eine (nicht dargestellte) Kugelumlaufverbindung in die Schnecke 18 ein. Ein mit 19 bezeichneter Stab ist bei 20 an der Schnecke 18 ange- lenkfc und bei 21 an einem Hebel angelenkt, der an der Führung 14 des Teleskopbeins 13 befestigt ist.

Die Übertragungen der Welle 12 und der Gewindespindel 17 sind in den Figuren 2 und 3,sichtbar, wo mit 23 ein Gleichstrommotor bezeichnet ist, der über die Zahnriemenscheibe 24 und den

Zahnriemen 25 die Zahnriemenscheiben 2 6 und 27 zum Drehen antreibt; die Zahnriemenscheibe 2 6 ist mit der Spindel 17 durch das (in diesem Fall magnetische) Kupplung/Bremse-Aggregat 28-29 verbunden, das vom Bügel 66 getragen wird; die Zahnriemenscheibe 27 ist mit der Zahnriemenscheibe 30 über das (ebenfalls magnetische) Kupplung/Bremse-Aggregat 31-32 verbunden, das vom Bügel 67 getragen wird; die Zahnriemenscheibe 30 ist ihrerseits mit der an der Hohlwelle 12 befestigten Zahnriemenschei be 33 über die Zahnriemen 34 und 35 und die Zahnriemensche-iben 36 und 37 verbunden, die ebenfalls auf dem Untergestell 10 drehbar gelagert sind.

An der Führung 14 des Teleskopbeins 13 ist ein mit 38 bezeich neter Winkel befestigt, der den Gleichstrommotor 39 sowie ein Ende der Gewindespindel 40 trägt, die vom Motor 39 angetrieben wird; das andere Ende der Gewindespindel 40 wird von der Konsole 41 getragen, die ebenfalls an der Führung 14 des TeIe skopbeins 13 befestigt ist.

Der Winkel 38 trägt auch ein mit 42 bezeichnetes Drehzahl-Über Setzungsgetriebe, das an einer Magnetbremse 43 und an einem mit dem Läufer 15 verbundenen Vorgelege angeschlossen ist. Das Vorgelege besteht aus den an der Führung 14 befestigten Riemenscheiben 44 und 45 sowie aus der Kette 46/ die an der mit dem Läufer 15 einteiligen Konsole 47 befestigt ist. Das Drehzahl-Übersetzungsgetriebe 42 ermöglicht die Herabsetzung des Bremsdrehmoments, das zum Blockieren des Läufers 15 an der Führung 14 erforderlich ist. Mit der Gewindespindel 4 0 steht über eine (nicht dargestellte) Kugelumlaufverbindung die Schnecke 48 in Eingriff, an der bei 49 das eine Ende eines mit 50 bezeichneten Stabes angelenkt ist, der mit dem anderen Ende bei 51 an einem mit 52 bezeichneten Hebel angelenkt ist,

der am Ausleger 55 befestigt ist, der das (nicht dargestellte) zu bewegenden Werkzeug trägt. Der Ausleger 55 ist seinerseits an einem Ende des Läufers 15 angelenkt und an einem Kegelrad 53 befestigt, das mit dem Ritzel 54 drehfest ist, das auf dem Läufer 15 drehbar gelagert ist; mit 56 ist eine am Läufer 15 befestigte Magnetbremse bezeichnet, die das Blockieren des Ritzels 54 und daher auch des Auslegers 55 am Läufer 15 ermög licht; der Einsatz eines Übersetzungsgetriebes zwischen Ausle ger 55 und Bremse 56 ermöglicht die Herabsetzung des zum Blockieren des Auslegers 55 am Läufer 15 erforderlichen Brems drehmoments. Schliesslich ist mit dem Block 65 ein Steuerkreis angegeben, der durch die Linien 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64 der Bremse 56, dem Motor 39, der Bremse 43, dem Motor 23, dem Kupplung/Bremse-Aggregat 28-29 und dem Kupplung/Bremse-Aggregat 31-32 die erforderlichen Steuersignale schickt. Die Fühler, die die Lage des Auslegers 55, des Läufers 15, der Führung 14 und des Stützgerüstes 11 ermitteln, sind nicht dargestellt.

Um das vom Ausleger 55 getragene Werkzeug zu positionieren, verarbeitet der Steuerblock 65 die von den Fühlern über die Lage der verschiedenen Armelemente zugesandten Signale und schickt den Motoren, den Bremsen und den Kupplungen die Steuer signale, um die für die gewünschte Gesamtverstellung erforderlichen Bewegungen auszuführen.

Der elektrische Motor 2 3 kann die Drehung des Stützgerüstes 11 um die Achse seiner Welle 12 über die Riemen 25, 34 und 35 antreiben, wenn die Magnetbremse 32 gelöst und die Magnetkupp lung 31 eingeschaltet wird. Wahlweise kann derselbe elektrische Motor den Hub des Teleskopbeins 13 über die Verstellungen der Schnecke 18 in Richtung der Achse der Gewindespindel

17 antreiben, die über den Riemen 25 zum Drehen gebracht wird, wenn die Magnetbremse 2 9 gelöst und die Magnetkupplung 28 ein geschaltet wird.

Nachdem die gewünschte Bewegung erfolgt ist, höhren die Drehung des Stützgerüstes 11 bzw. der Hub des Teleskopbeins 13 mit dem Ausschalten der entsprechenden Kupplung (31 bzw. 28) und dem Blockieren der entsprechenden Bremse (32 bzw. 29)auf: der elektrische Motor 23' lässt sich also vom Antrieb der Drehung des Gerüstes 11 auf den Antrieb des Hubes des Teleskopbeins 13 und umgekehrt umstellen.

Der elektrische Motor 39 kann das Gleiten des Läufers auf die Führung 14 über die'Gewindespindel 40, die Schnecke 48 und den Stab 50 antreiben, wenn der Ausleger 55 durch die Bremse 56 am Läufer 15 blockiert wird. Die Gleitbewegung des Läufers 15 wird durch die Riemenscheiben 4 4 und 45 und die Kette 46 geführt. Derselbe elektrische Motor 39 kann wahlweise die Drehung des Auslegers 55 über die Gewindespindel 40, die Schnecke 48, den Stab 50 und den Hebel 52 antreiben, wenn der Läufer 15 durch die Bremse 43 an der Führung 14 blockiert wird.

Nachdem die gewünschte Bewegung erfolgt ist, hören das Ausziehen des Läufers 15 oder die Drehung des Auslegers 55 mit dem Blockieren der entsprechenden Bremse (43 bzw. 56) auf; die Umstellung des Motors 39 vom Antrieb des Ausziehens des Läufers 15 auf den Antrieb des Auslegers 55 und umgekehrt erfolgt beim Lösen der Bremse des Auslegers bzw. der Bremse dos Läufers.

Die Drehbewegung des Stützgerüstes 11 kann daher entweder gleichzeitig mit dem Ausziehen des Läufers 15 oder gleichzei-

tig mit der Drehung des Auslegers 55 und ebenfalls kann der Hub des Teleskopbeins 13 entweder gleichzeitig mit dem Ausziehen des La'ufers 15 oder gleichzeitig mit der Drehung des Auslegers 55 stattfinden.

Claims

ALFA ROMEO AUTO S.p.A. Mechanischer Arm Patentansprüche

1.) Mechanischer Arm, der aus einem Teleskopbein, das eine Füh rung und einen Läufer umfasst, aus einem Ausleger und aus einem Stützgerüst und einem Untergestell besteht, wobei der Ausleger, an dem das zu bewegende Werkzeug befestigt ist, am Läufer des Teleskopbeins angelenkt ist, die Führung des Teleskopbeins am Stützgerüst angelenkt ist, das seinerseits auf dem Untergestell drehbar gelager ist, wobei der Arm dadurch gekennzeichnet ist, dass das Stützgerüst über eine Übertragung der Drehbewegung und über ein Kupplung/ . Bremse-Aggregat durch einen ersten elektrischen Motor ange trieben wird, dass die Führung am Teleskopbein über eine erste Übertragung, die die Dreh,- in·' Verstellbewegung um-

wandelt, und über ei"n zweites Kupplung/Bremse-Aggregat ebenfalls durch den ersten elektrischen Motor angetrieben wird, dass der Läufer des Teleskopbeins über eine zweite Übertragung, die die Dreh- in Verstellbewegung umwandelt, durch einen zweite: elektrischen Motor angetrieben und durch eine erste Bremse an der Führung blockiert wird und dass der Ausleger über dieselbe zweite Übertragung, die die Dreh- int" Verstellbewegung umwandelt, durch denselben zweiten elektrischen Motor angetrieben und durch eine zweite Bremse am Läufer blockiert wird.

2. Mechanischer Arm gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste übertragung eine Gewindespindel umfasst, die über eine Kugelumlaufverbindung mit einer Schnecke in Eingriff steht.

3. Mechanischer Arm gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Übertragung eine Gewindespindel umfasst, die über eine Kugelumlaufverbindung mit einer Schnecke in Eingriff steht.