DE3317261C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0258—Two-dimensional joints
- B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
- B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
- B25J9/046—Revolute coordinate type
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T74/18—Mechanical movements
- Y10T74/18568—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary
- Y10T74/18576—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including screw and nut
- Y10T74/18624—Plural inputs, single output
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
Manipulatoren weisen meist einen Gelenkarm auf, der
sich im Raume auf einer programmierten Bahn bewegt, um
Werkstücke zwischen einer Werkstückfördermaschine und
einer Fertigungs- oder Montagemaschine zu transportieren
oder Werkzeuge zu handhaben, um Fertigungsvorgänge wie
Bohren, Schweißen, Farbenaufsprühen und dergleichen durchzuführen.
Ein Arbeitselement, wie ein Greifer oder ein am
fernen oder äußeren Ende des Armes montiertes Werkzeug,
ist häufig so ausgelegt, daß es sich um die Quer-, Längs-
und Hochachse drehen kann. Diese Manipulatoren werden
meist durch einen digitalen Rechner oder einen Mikroprozessor
gesteuert, der Signale zur Steuerung der Versetzung
oder Verschiebung des Werkzeugs oder des Werkstückgreifers
am Ende des Manipulatorarms in einer vorgegebenen
Bahn mit einer gesteuerten Geschwindigkeit erzeugt.
Der Arm eines herkömmlichen Manipulators ist meist freitragend
und weist mehrere miteinander verbundene Abschnitte
auf, die einzeln so betrieben werden, daß sie
die normalen Wege eines menschlichen Armes und einer Hand
nachahmen. Wenn das Stellglied für einen Armabschnitt oder
das Werkzeug an der Gelenkverbindung des zu betätigenden
Bauelements angeordnet ist, dann wird der Arm insgesamt
schwer und sperrig. Damit wird häufig die gewünschte oder
Sollbetätigungsgeschwindigkeit nicht erreicht, die weitgehend
eine Funktion der Trägheit des gesamten Armes oder
des Armes als Einheit ist.
Zu den wünschenswerten Zielen der meisten Manipulatoren
gehört die Versetzung oder Verschiebung eines Werk
stücks oder eines Werkzeugs von einer Lage im Raum
zu einer anderen mit einem hohen Grad von Positionsgenauigkeit
und mit maximaler Geschwindigkeit. Diese
Aufgabe kann nur erfüllt werden, wenn der gesamte Aufbau
des Manipulators steif, jedoch leichtgewichtigt ist und
wenn die Vorrichtungen zum Verschwenken oder Versetzen
der Armabschnitte mit großer Genauigkeit gesteuert werden
können. Die Masse und Steifigkeit der Armstruktur
sind von äußerster Wichtigkeit wegen der erzeugten Dreh-
und Linear- bzw. Übergangsbewegung und der daraus entstehenden
Schwingungen und Durchbiegungen. Die Positions
genauigkeit hängt ebenfalls von der Steifigkeit ab und
zu einem sehr hohen Grade von der Bauart des Vorgeleges,
das zur Erzeugung der gewünschten Versetzungen und Verschiebungen
verwendet wird. Beispielsweise sind hydraulische
Antriebe einschließlich von Ventilen meist kompliziert,
lassen Steifigkeit und glatten Betriebsablauf
vermissen und verhalten sich unberechenbar unregelmäßig
mit abrupten Laständerungen, wenn z. B. ein Werkstück abgelegt
und freigegeben wird.
Die meisten Manipulatoren, die gegenwärtig am
Markt angeboten werden, weisen alle Merkmale und Vor
richtungen auf, die erforderlich sind, jede komplizierte
Aufgabe zu erfüllen. Viele Aufgaben sind jedoch relativ
einfach und brauchen nur wenige der Merkmale und Vorrichtungen,
die der Manipulator aufweist, welchen der Käufer
erwerben muß. Daher sind die meisten Manipulatoren
verhältnismäßig teuer. Dies ergibt eine übermäßige Kapital
anlage, besonders wenn viele Manipulatoren erforderlich
sind.
Aus der DE-OS 30 38 419 ist ein Manipulator mit einem Werkzeugkopf
bekannt, der drehbar mit einem Arm verbunden ist, welcher drehbar an ein
Parallelogrammgestänge angeschlossen ist, welches wiederum mit einem
Drehmechanismus in Verbindung steht. Ferner ist aus dieser Veröffent
lichung die Verwendung von Leitspindeln bei derartigen Manipulatoren
bekannt.
Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1 ist aus der GB 20 85 399 A bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Manipulator der
angegebenen Art mit einfachem Aufbau bereitzustellen, der große Massen
in einer Vertikalebene bewegen kann und große Bewegungsmöglichkeiten im
Kopfbereich aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Manipulator mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen
Manipulator;
Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des Manipulators
der Fig. 1;
Fig. 3 eine Rückansicht des Manipulators;
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 2;
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 2;
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Einrichtung zum Steuern
der Nickbewegung des Werkzeugs am
Manipulatorkopf;
Fig. 7 einen Seitenriß mit Darstellung der Arbeits
weise der ausfahrbaren Elemente und der Vorrichtung
zum Steuern des Werkzeug-/Werkstückträgers;
Fig. 8 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, eines Werkzeug-/
Werkstückträgers, der am Manipulatorkopf
angeordnet ist;
Fig. 9 eine abgeänderte Ausführungsform des Werkzeug-/Werkstück
trägers;
Fig. 10 einen Seitenriß einer weiteren Ausführungsform eines
Manipulators;
Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 10;
Fig. 12 einen Teilseitenriß eines weiteren Ausführungs
beispiels eines Manipulators; und
Fig. 13 einen Stirnseitenaufriß des Manipulators der Fig. 12.
Der in den Fig. 1-4 gezeigte Manipulator 10 weist
einen feststehenden Sockel auf, der einen sich um eine
senkrechte Achse drehenden Stützrahmen 14 trägt. Der
Rahmen 14 besitzt eine Grundplatte 16, auf der zwei im
seitlichen Abstand voneinander angeordnete aufrechte Seitenrahmen 18
starr befestigt sind. Der Stützrahmen 14 ist am Sockel 12
über eine rohrförmige Welle 20 montiert, die in einem oberen
und unteren Lager 22 auf der Grundplatte drehbar gelagert
ist. Ein an der Unterseite der Grundplatte 16 montierter
Motor 24 weist einen Treibriemen 26 mit einer An
triebswelle 28 eines Untersetzungsgetriebes 30 auf. Der
Montageflansch 32 des Untersetzungsgetriebes 30 ist bei
34 an der rohrförmigen Welle 20 verankert, und die
Abriebwelle 36 des Untersetzungsgetriebes 30 ist an der
Grundplatte 38 des Sockels 12 fixiert. Da die Abtriebswelle
36 am Sockel 12 befestigt ist und sich nicht drehen kann,
wird das vom Motor 24 erzeugte Reaktionsmoment auf
die rohrförmige Welle 20 übertragen, die dadurch zusammen
mit dem von ihr getragenen Stützrahmen 14 gedreht wird.
Zwischen den beiden Seitenrahmen 18 ist ein Joch 40 drehbar
gelagert, welches um eine waagerechte Achse A₁
schwingt. Das Joch weist eine Haltevorrichtung 42 auf,
auf der zwei seitlich voneinander im Abstand angeordnete
Drehspindeln 44 drehbar gelagert sind. Jede Spindel 44
weist eine Mutter 46 auf, die vorzugsweise als Kugel
umlaufmutter ausgeführt ist. Die beiden Muttern werden
gleichzeitig über einen Riemen- oder Kettentrieb 48 von
einem Motor 50 gedreht, der von der Haltevorrichtung 42
getragen wird. Eine Leitspindel 52 ist dabei jeweils durch
eine Mutter 46 geführt. Die Leitspindeln besitzen die
gleiche Länge und sind an ihren Hinterenden durch eine
Spreizstange 54 starr miteinander verbunden. Die vorderen
Enden der beiden Leitspindeln 52 sind ebenso durch
einen U-förmigen Kopf 56 starr miteinander verbunden.
Zwischen den oberen Enden der Seitenplatten 18 ist ein
zweites Joch 58 um eine waagerechte Achse A₂ drehbar
gelagert. Das obere Joch 58 weist eine Halterung 60 auf
einer Welle 62 auf, die an beiden Enden in den Seitenplatten
18 drehbar gelagert ist. Die Halterung 60 trägt
eine Spindel 64, welche eine mit einer Leitspindel 68
im Eingriff stehende Mutter 66 aufweist, die vorzugsweise
als Kugelumlaufmutter ausgelegt ist. Die Mutter 66
weist einen Riemenantrieb 70 mit einem Motor 72 auf, der
von der Halterung 60 getragen wird. Die Leitspindel 68
ist in einer senkrechten Ebene mittig zwischen den Leitspindeln
52 angeordnet, wobei ihr vorderes Ende drehbar
am Punkt 74 durch ein Gabelteil 76 mit dem Kopf
56 verbunden ist. Nach Fig. 5 sind ein Kodierer 78 und
ein Tachometer 80 direkt mit jedem Motor 50 und 72 verbunden
und stehen mit einem Rechner, Mikroprozessor oder
einer anderen geeigneten Steuerung in Verbindung, welche
die Drehzahl und den Drehwinkel der Abtriebswelle der einzelnen
Motoren genau überwacht.
Bei dem in den Fig. 1-4 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist ein Werkzeug-/Werkstückträger 82 drehbar zwischen den Gabeln
84 des Kopfes 56 gelagert. Ein entsprechendes
Werkzeug 86 ist drehbar an der Front des Trägers 82 ein
gespannt. Die Einrichtung zur Ausrichtung oder Betätigung
des Werkzeugs 86 weist eine Parallelogrammführungseinheit 88 auf.
Die Führung besitzt zwei erste Parallelogrammführungselemente 90, die
schwenkbar an einem Ende auf einer Nabe von zwei Kettenrädern
92 angebracht sind. Jedes Kettenrad 92 ist drehbar
in einer Halterung 94 gelagert, die an den beiden Seitenplatten
18 befestigt ist. Die Drehachse ist mit A₃ bezeichnet.
Die beiden Halterungen 94 sind aus Gründen der
Steifigkeit durch eine Überbrückungsplatte 96 miteinander
verbunden. Die einzelnen Kettenräder werden unabhängig von
je einem Motor 98 angetrieben. Wie im Falle der vorstehend
beschriebenen Motoren weist jeder Motor 98 einen Kodierer
100 und ein Tachometer 102 auf, die mit dem Rechner oder
einer anderen Steuerung in Verbindung stehen. Das gegenüber
liegende Ende der einzelnen Führungselemente 90 trägt
drehbar ein zweites Kettenrad 104. Endlose Ketten 106
sind um die einzelnen Gruppen von Kettenrädern 92, 104 geführt.
Ein zweites Paar von Parallelogrammführungselementen 108
trägt Kettenräder 110
auf einer und Kettenräder 112 auf der gegenüberliegenden
Seite. Die Kettenräder 112 sind in Gabeln 84 des Kopfes
56 drehbar um eine waagerechte Achse A₄ gelagert.
Die Kettenräder 110 und 104 drehen sich koaxial um eine
Achse A₅. Bei der in den Fig. 1-6 gezeigten Ausführungsform
dreht sich das vordere Kettenrad 112a mit dem Gehäuse 82,
und das Kettenrad 112b ist an einer Welle 114 befestigt,
die an der Achse A₄ im Gehäuse 82 drehbar gelagert ist.
Die Welle 114 ist mit dem Werkzeug 86 durch ein
Ritzel 116 verbunden. Die endlosen Ketten 117 sind um
die Kettenräder 110, 112 geführt.
Wenn der Motor 50 bei der vorstehend beschriebenen Anordnung
betätigt wird und die Leitspindeln 52 ausfährt, dann
schwingen die vorderen Enden der Leitspindeln 52, 68 in
die Achse A₂ nach oben und, wenn der Motor die Leitspindeln
52 zurückfährt, dann schwingen die vorderen Enden dieser
Leitspindeln um die Achse A₂ nach unten. In der gleichen
Weise läßt die Betätigung des Motors 72 in entgegengesetzte
Richtungen die vorderen Enden der Leitspindel
um die Achse A₁ aufwärts und abwärts schwingen. Wenn beide
Motoren 50, 72 gleichzeitig laufen, können die vorderen
verbundenen Enden der beiden Leitspindeln jede vorgegebene
Bahn innerhalb der Hüllkurve vollziehen, die durch die
Länge der Leitspindeln begrenzt ist. Es sei jedoch bemerkt,
daß die Drehbewegung der Leitspindeln 52, 68, die
durch ihr Ausfahren und Zurückfahren bewirkt wird, die
Parallelogrammführungseinheit 88 beeinflußt. Wenn beispielsweise
die vorderen verbundenen Enden der Leitspindeln in irgendeiner
Weise verfahren werden, dann schwingen die
Parallelogrammführungselemente 90, 108 relativ zueinander um die
Achse A₅. Erfolgt diese Drehbewegung, wenn keiner der Motoren 98
läuft, dann wickeln sich die Ketten 106 um verschiedene
Bogensegmente der Kettenräder 92 und ergeben dann eine
Drehung der Kettenräder 104, 110 und 112. Dadurch wird
offensichtlich das Werkzeug 86 anders ausgerichtet oder
positioniert. Die Parallelogrammführungseinheit ist so ausgelegt,
daß das Gehäuse 82 eine feste Nickorientierung gegenüber
dem Rahmen 14 beibehält, wenn die verbundenen vorderen
Enden der beiden Leitspindeln verfahren werden, wenn das
Kettenrad 112 nicht arbeitet. Läuft
jedoch das Kettenrad 112b
nicht, dann dreht sich die Welle 114 und verändert die
Rollachse des Werkzeugs 86. Damit kann durch entsprechende
Steuerung der beiden Motoren 98 jede gewünschte Nick- und
Rollachse des Werkzeugs 86 erreicht werden, wenn die Leitspindeln
52, 68 ausgefahren und zurückgefahren werden, um
die Stellung ihrer Vorderenden zu verschieben. Wenn außerdem
die Nickachse des Trägers 82 durch den entsprechenden
Motor 98 so gesteuert wird, daß sie senkrecht bleibt (und
nicht waagerecht, wie in Fig. 1 gezeigt), dann bestimmt die
gleichzeitige Betätigung des motorsteuernden Kettenrades
112b die Gier- oder Scherachse des Werkzeugs 86.
Ein wesentliches Merkmal besteht in der relativen
Länge der beiden Parallelogrammführungselemente 90, 108. Das Führungs
element 90 ist kürzer als das Führungselement 108, und ihre
Drehachse A₃ liegt zwischen den Achsen A₁ und
A₂, so daß der Abstand zwischen der Achse A₃ und A₅ kleiner
ist als der Abstand zwischen den Achsen A₂ und A₃. Bei
dieser Längenproportion der Führungselemente und dieser Anordnung
der Achse A₃ kann die Drehachse A₅ durch die Seitenplatten
18 in der in Fig. 7 dargestellten Weise schwingen,
wenn die Leitspindeln 52, 68 verhältnismäßig weit
zurückgefahren werden. Damit wird die maximale Größe des
Werkstückumfangs hauptsächlich durch die Länge der Leit
spindeln 52, 68 gesteuert, wobei die Parallelogrammführungseinheit
diesen Werkstückumfang oder die Werkstückumhüllende
nicht stört.
Es sei bemerkt, daß der vorstehend erläuterte Einsatz der
Leitspindeln zu einem starren Aufbau in Leichtbauweise
führt, wodurch die Werkzeuge mit verhältnismäßig hoher Ge
schwindigkeit und einem hohen Grad von Genauigkeit
versetzt werden können. Die mit Leitspindeln erreichbare Positionier
genauigkeit übertrifft die mit Hydraulikzylindern erreichbare
bei weitem. Die Steifigkeit der Einrichtung ergibt
sich nicht nur aus der Trägerkonstruktion, sondern
auch aus der Anordnung der beiden Leitspindeln 52. Durch
die starre Verbindung der Leitspindeln an ihren gegenüberliegenden
Enden wird eine maximale Festigkeit gegenüber
Torsionsbelastungen erreicht, und Durchbiegungen bzw.
Auslenkungen werden auf einem Minimum gehalten.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine einzige Parallelo
grammführungseinheit 88 verwendet wird. Diese Parallelogrammführungseinheit
ist im wesentlichen die gleiche wie die der Fig. 1-3 und
wird dort eingesetzt, wo nur die Nickachse des Werkzeuges
zu steuern ist. So ist das Werkzeug oder Werkstück
118 direkt am Träger 82 montiert, der seinerseits
an einer Welle 120 angebracht ist, an der auch das Ketten
rad 112a montiert ist. Die Welle 120 ist drehbar im Kopf
56 an der Achse A₄ gelagert. In anderer Hinsicht
ist die Eingelenkanordnung der Fig. 6 gleich der der in
den Fig. 1-3 gezeigten Anordnung.
In Fig. 8 ist eine abgeänderte Form des Werkzeug-/Werkstückträgers dargestellt,
der zwei Klauen oder Klemmbacken 122 aufweist, die drehbar
am Punkt 124 einer Halterung 126 montiert sind, die an der
Welle angebracht ist, welche das Kegelritzel 116 trägt.
Die Klauen können durch entsprechende Einrichtungen, wie
einen kleinen Hydraulikzylinder 128, geöffnet und geschlossen
werden. Die Achsausrichtung der Klauen 122 wird durch
die in den Fig. 1-3 dargestellten Parallelogrammführungen
gesteuert.
Eine weitere Ausführungsform des Werkzeug-/Werkstückträgers ist in Fig. 9
gezeigt. Bei dieser Ausführungsform betätigt das Kegelritzel 116
eine Schraube 130, die ihrerseits über eine Mutter 132
eine Kipphebelklaue 134 betätigt. Die achsgenaue Ausrichtung
des Trägers 136, auf dem die Klaue 134 montiert
ist, wird in der gleichen Weise wie der vorstehend
beschriebene Träger 82 gesteuert.
Wenn die Einrichtung, mit welcher der Manipulator benutzt
wird, nur eine begrenzte lichte Oberweite aufweist, welche
das Rückfahren der Spindel 68 in geneigter Stellung
stören würde, dann kann der Manipulator in der in den Fig. 10
und 11 dargestellten Weise abgeändert werden. Die Aus
führungsform der Fig. 10 und 11 ist im wesentlichen gleich
der oben beschriebenen, mit der Ausnahme, daß die obere Leitspindel
68 durch eine Kette 138 ersetzt ist, die am Punkt
140 mit dem Kopf 56 verbunden ist. Zwischen den
oberen Endabschnitten der Seitenrahmen 18 erstreckt sich
eine Halterung 142, die an diesen befestigt ist.
Die Kette 138 ist um ein Kettenrad 144 geführt, das
durch einen an der Halterung 143 montierten Motor 146
angetrieben wird. Die Kette ist auch um ein Leerlauf
kettenrad 148 gelegt, um einen genügenden Umgriff der
Kette 138 um das Kettenrad 144 sicherzustellen. Die Halterung
42 trägt auch eine sich senkrecht erstreckende
Führung 150, welche eine Laufbahn für ein Gegengewicht
152 am freien Ende der Kette 138 bildet. Das Gegengewicht
152 ist so bemessen, daß es das Werkzeug am vorderen Ende
der Leitspindeln 52 ausgleicht. Damit wird die erforder
liche Kraft weitgehend herabgesetzt. Die Parallelogramm
führungseinheit 88 zur Achsausrichtung des Werkzeugs in der Anordnung
der Fig. 10 und 11 entspricht der der Fig. 1
bis 3.
Die in den Fig. 12 und 13 gezeigte Ausführungsform
ist im allgemeinen wie die der Fig. 1-3 konstruiert und
arbeitet in der gleichen Weise mit der Ausnahme, daß der
Stützrahmen nicht um eine senkrechte Achse drehbar, sondern
in einer waagerechten Ebene wie auf einer Plattform
auf dem Sockel verschiebbar montiert ist. Diese Ausführungsform
weist einen Hauptrahmen 154 mit zwei senkrecht angeordneten
Seitenrahmen 156 auf, zwischen denen die Leitspindeln
52, 68 genauso wie die Seitenrahmen 18 in den Fig. 1-3
montiert sind. Sie weist auch zwei
Parallelogrammführungen auf, welche die Achs
ausrichtung des Trägers 82 und des von diesem getragenen
Werkzeugs steuern. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Werkzeug 158 eine Schweißelektrode, deren Spitze
im allgemeinen an der Rollachse des Werkzeugs endet. An
ihren sich gegenüberliegenden Enden sind die beiden Rahmen
156 starr durch Halterungen 160, 162 in einem Abstand
miteinander verbunden. Der Stützrahmen für den Manipulator
weist einen Rahmen 164 mit zwei aufrecht stehenden
Schenkeln 166 an jedem Ende auf. Die Schenkel an jeder
Seite des Rahmens sind durch Längsträger 168, 170 und an
jedem Ende durch Querstücke 172 miteinander verbunden.
Eine sich längs erstreckende Führungsschiene 174 ist am
Längsträger 168 und eine gleiche Führungsschiene 176 am
Längsträger 170 montiert. An einem Ende des Rahmens 154
weist jede Seitenplatte 156 eine Halterung 178 auf, auf
der drei dreiseitig ausgerichtete Rollen drehbar gelagert
sind, die mit der Führungsschiene 174 in Rolleingriff
stehen. Am entgegengesetzten Ende des Rahmens weist
die Halterung 162 drei Rollen 182 auf, die in einer
senkrechten Ebene liegen und mit der oberen und unteren
Fläche der Führungsschiene 176 in Eingriff stehen. Eine
waagerechte Leitspindel 184 erstreckt sich über die Länge
des Rahmens 164 und ist an ihren sich gegenüberliegenden
Enden am Rahmen befestigt. Eine Mutter 186 wird auf einer
der Platten 156 drehbar gelagert. Die Mutter 186 wird
durch einen Riementrieb 188 von einem Motor 190 aus in
Gegenrichtung angetrieben, der am Manipulatorrahmen 154
befestigt ist. Bei eingeschränktem Bodenraum für die Anlage
ist es offensichtlich, daß die Führungsschienen 174,
176 vom Dach oder einer Deckenkonstruktion des Gebäudes
aus getragen werden können anstatt an den oberen Enden
der Schenkel 166. Dieser Manipulator arbeitet in der
gleichen Weise wie die vorstehend beschriebenen, mit Ausnahme,
daß die Grenzen der Werkstückkontur kubisch und
nicht zylinderförmig sind. Natürlich kann der Manipulator
auch längs seines Stützrahmens 164 durch Drehung der
Mutter 186 angeordnet werden.
Claims (10)
1. Manipulator mit einem Stützrahmen, einem ersten und zweiten längen
veränderlichen Element, die am Stützrahmen gelenkig gelagert und an
einem Kopf gelenkig miteinander verbunden sind, mit am Stützrahmen
angeordneten Antrieben für die längenveränderlichen Elemente, einem
beweglich am Kopf angeordneten Werkzeug-/Werkstückträger und einem am
Stützrahmen angeordneten Antrieb für den Werkzeug-/Werkstückträger,
dadurch gekennzeichnet, daß die drei Gelenkachsen (A₁, A₂, 74) zwischen
dem Stützrahmen (14), den längenveränderlichen Elementen und dem Kopf
(56) horizontal und parallel zueinander angeordnet sind, derart, daß der
Kopf (56) in einer Vertikalebene bewegbar ist, daß das erste längenver
änderliche Element zwei mit seitlichem Abstand angeordnete parallele
Leitspindeln (52, 52) umfaßt, die der Kopf (56) an ihren Vorderenden
starr miteinander verbindet, und daß der Werkzeug-/Werkstückträger starr (82)
über eine Parallelogrammführungseinheit (88) mit zwei gelenkig
miteinander verbundenen Parallelogrammführungselementen (90, 108)
gegenüber dem Kopf (56)
ausrichtbar ist.
2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
zweite längenveränderliche Element eine dritte Leitspindel (68)
aufweist.
3. Manipulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (14) zwei starr miteinander
verbundene Seitenrahmen (18), die im Abstand voneinander angeordnet
sind, und Joche (40) aufweist, die sich zwischen den Seitenrahmen (18),
in denen sie drehbar gelagert sind, erstrecken.
4. Manipulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (14) auf einem Sockel (12) um eine
senkrechte Achse drehbar angeordnet ist.
5. Manipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel
(12) zwei sich waagerecht erstreckende, seitlich im Abstand voneinander
angeordnete Trägerschienen (174, 176) aufweist, auf welchen sich
seitlich gegenüberliegende Abschnitte des Stützrahmens (164) montiert
sind, und daß Vorrichtungen (180, 182, 190) den Stützrahmen (164) längs
der Schienen (174, 176) waagerecht verfahren.
6. Manipulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß er ein biegsames Spannteil aufweist, das an einem Ende an
Kopf (56) verankert ist und sich von dort aus nach hinten und oben
erstreckt sowie über ein kreisförmiges Bauteil am Stützrahmen (14)
geführt ist, das an der zweiten Gelenkachse (A₂) drehbar gelagert ist
und durch einen am Stützrahmen vorgesehenen Motor (146) angetrieben
wird.
7. Manipulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame
Spannteil eine Kette (138) ist, daß das kreisförmige Bauteil ein
Kettenrad (144) ist und daß die Kette (138) ein freies, vom Kettenrad
(144) nach unten ragendes Ende sowie ein Gegengewicht (152) aufweist,
das am freien Ende der Kette (138) befestigt ist.
8. Manipulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Parallelogrammführungseinheit (88) kreisförmige
Bauteile aufweist, die an einer dritten, vierten und fünften Achse (A₃,
A₄, A₅) drehbar gelagert sind und daß Endloselemente (106, 117) um die
kreisförmigen Bauteile herumgeführt sind und mit diesen in treibender
Verbindung stehen.
9. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kreis
förmigen Bauteile Kettenräder (92, 104, 110, 112) sind und daß die End
loselemente (106, 117) Ketten sind, welche mit den Kettenrädern in
Eingriff stehen.
10. Manipulator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Werkzeug-/Werkstückträger (82) ein Gehäuse, das am Kopf (56) an der
vierten Achse (A₄) drehbar gelagert ist, und ein Werkzeug (86), das am
Gehäuse um eine zur vierten Achse (A₄) senkrechte Achse drehbar gelagert
ist, aufweist und daß die Parallelogrammführungseinheit (88) zwei
Parallelogrammführungen (90, 108) mit zwei Gruppen von Ketten (106, 117)
und zwei Kettenräder (112a, 112b) aufweist, von denen eines (112a) mit
dem Gehäuse und das andere (112b) mit dem Werkzeug (86) verbunden ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/382,706 US4435116A (en) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | Robotic manipulator |
Publications (2)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (9)
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