DE3404553A1

DE3404553A1 - Handhabungseinrichtung, insbesondere zum be- und entladen von werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE3404553A1
Application number: DE19843404553
Authority: DE
Inventors: Theodor 8031 Puchheim Artmeier; Hans 8031 Wörthsee/Steinebach Gregg
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1984-02-09
Filing date: 1984-02-09
Publication date: 1985-09-05
Also published as: US4618309A; SE8404259D0; DE3404553C2; JPS60186346A; SE8404259L; IT8449051A0; IT8449051A1; FR2559411A1; IT1179470B; SE450471B

Description

Handhabungseinrichtung, insbesondere zum Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Handhabungseinrichtung mit mindestens einem Greifer od. dgl., der zwischen einer Ausgangslage, z.B. einem Werkstückspeicher oder -förderer, und einer Bndlage, z.B. dem Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine hin- und herbewegbar ist.

Derartige Linearbewegungen in Handhabungssystemen werden in der Hegel über Rund- oder Flachführungen bewerkstelligt. Die Nachteile dieser Systeme sind im wesentlichen folgende:

a) Die erforderliche Steifigkeit im ausgefahrenen Zustand ist oftmals nicht gegeben. Dies gilt insbesondere für Systeme, bei denen der Greifer am freien Ende einer Kolbenstange angeordnet ist (DE-GM 79 10 366).

b) Im zurückgezogenen Zustand wird hinten nochmal etwa der Raum benötigt, der nach vorne als Reichweite gilt (DE-GM 80 l6 572) .

c) Eine Geschwindigkeitsreduzierung vor dem Erreichen der Endlagen erfordert steuerungstechnisch zusätzlichen Aufwand.

d) Das Anfahren von Zielpunkten, die außerhalb einer Geraden oder gar im Raum liegen, ist vielfach nicht möglich (DE-OS 31 34 784) oder erfordert zusätzliche Achsen (Bewegungsrichtungen) (DE-OS 29 30 006). e) Ein freizügiger Einsatz oder ein Anpassen an geänderte Fertigungsabläufe ist nahezu ausgeschlossen, insbesondere dann, wenn das Handhabungesystem weitgehend in die Maschine integriert ist (DE-OS 29 30 006).

ζ- 3Α04553

Von diesen Feststellungen ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Handhabungseinrichtung zu schaffen, die bei möglichst geringem Platzbedarf getrennt von der Werkzeugmaschine aufgestellt werden kann, die trotz geringer Abmessungen die erforderliche Steifigkeit aufweist und die ohne zusätzlichen Aufwand die Bewegungsgeschwindigkeit des Greifers vor dem Erreichen der Endlagen verringert. Daneben soll das Anfahren von Zielpunkten, die außerhalb einer Geraden liegen, möglich sein.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Handhabungseinrichtung, die die Kennzeichen des Anspruchs 1 aufweist und mit dem Anspruch 2 noch verbessert werden kann. Eine solche Einrichtung kann mit dem jeweiligen Bedarfsfall angepaßter Reichweite eingesetzt werden und benötigt in der Ausgangsstellung nur eine vergleichsweise kleine Fläche. Die Ankoppelung der Gelenkarme an dem gemeinsamen Gelenkkopf ergibt eine hohe Steifigkeit im ausgefahrenen Zustand, so daß auch schwere Werkstücke gehandhabt werden können. Die Endpositionen werden mit der durch die erfindungsgemäße Anordnung der Gelenke und Arme erreichbaren Geschwindigkeitsreduzierung mit hoher Genauigkeit angefahren, was gerade bei der Beschickung von Werkzeugmaschinen erforderlich ist. Am Gelenkkopf können Ein- und Mehrgreifersysteme angeordnet sein, wobei deren Lagesteifigkeit mit dem Schiebegel enk-Parallelograrara erreicht wird. Die erforderliche Antriebsleistung ist gering, da nur die Rollreibung in den Gelenken zu überwinden ist. Als weiterer Vorteil ist der einfache, herstellkosten-günstige Aufbau zu nennen.

Je nachdem, ob eine geradlinige Bewegungsrichtung vorgesehen ist oder ob ein oder mehrere Zielpunkte außerhalb einer, Geraden angefahren werden sollen, wird die Einrichtung nach den Ansprüchen 3» ^ mxvu. 5 oder nach

dem Anspruch 6 ausgestaltet. Ein einzelner Zielpunkt neben einer Geraden kann auch mit dem Kennzeichen der Ansprüche k oder 5 erreicht werden, wenn die Schwenkarme und/oder die Gelenkarme verschieden lang sind.

Der Anwendungsbereich der Handhabungseinrichtung kann erheblich erweitert werden, wenn sie mit den Merkmalen der Ansprüche 7, 8 und 9 weitergebildet ist. Dann können z.B. Rohteile aus einem Speicher entnommen und der Maschine zugeführt werden und die fertig bearbeiteten Teile können aus der Maschine entnommen und auf einer Palette oder einer Fördereinrichtung od. dgl. abgelegt werden.

Mit dem Anspruch 10 wird eine Lösung zur weiteren Erhöhung der Steifigkeit aufgezeigt: Die zweifache Aufnahme der Gelenke und die Vermeidung von sogenannten fliegenden Lagerungen vermindert die sonst gegebene Elastizität in den Gelenken.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in den Figuren 1 bis 8 dargestellt ist. Es zeigen

Figur 1 eine Ansicht der Handhabungseinrichtung in der Ausgangsstellung von oben,

Figur 2 eine Seitenansicht,

Figur 3 eine Ansicht in einer Zwischenstellung und in der Endstellung von oben,

Figur 4 ein Weg-Geschwindigkeitsdiagramm, Figur 5 eine Variante des Gelenkkopfes,

Figur 6 und 7 zwei Ansichten in der Endstellung ähnlich Figur 3t jedoch mit einem Endpunkt auf einer

Kurvenbahn bei nicht gekoppeltem Schwenkantrieb bzw. bei unterschiedlichen Arralängen,

Figur 8 die Gelenke in vergrößerter Darstellung.

Auf einer Grundplatte 1 (Fig. 1 und 2), die auf einem nur angedeuteten Gestell 2 befestigt oder mit einer bekannten hydraulischen oder mechanischen Einrichtung 3 höhenverstellbar (Pfeilrichtung 23) und/oder um eine Achse k schwenkbar (Pfeilrichtung 2k) sein kann, sind zwei Schwenkarme 5 ι ^D um vertikale Achsen 7» 8 schwenkantreibbar in Lagergehäusen 9, 10 gelagert. Auf den Antrieb für die Schwenkbewegungen wird noch eingegangen.

Die freien Enden der Schwenkarme 5» 6 nehmen in Gelenken A, B, deren Achsen 11, 12 parallel zu den Achsen 7, 8 gerichtet sind, Gelenkarme 13, lk auf, die an ihren gegenüberliegenden Enden in Gelenken C, D an einem Gelenkkopf 15 aufgenommen sind. An Stelle der Gelenke C, D kann auch ein für beide Gelenkarme 13t I^ gemeinsames Gelenk E vorgesehen sein (Fig.5). Am Gelenkkopf 15 ist eine Greifeinrichtung l6 angebracht, die ein Werkstück W, z.B. ein zu bearbeitendes oder ein fertig bearbeitetes Zahnrad aufnehmen kann. Solche Greifeinrichtungen und ihre Betätigung sind bekannt, und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden. An Stelle der gezeichneten Greifeinrichtung l6 kann auch jede andere Greifeinrichtung, z.B. ein Doppelgreifer, oder ein Schieber od.dgl. vorgesehen sein, und die Greifeinrichtung kann um ihre Achse l8 drehbar sein.

Zur Stabilisierung der Greifeinrichtung bzw. ihrer Lage ist ein Schiebegelenk-Parallelogramm 17 vorgesehen, das aus zwei Lenkerhebeln 19, 20, einem Schieber 21 und einer am Gelenkkopf 15 angebrachten stangenformigen Füh-

rung 22 besteht. Dabei sind die Lenkerhebel 19« 20 in Gelenken F, G an den Gelenkarmen 13, tk und in Gelenken H, J am Schieber 21 angelenkt. Die Achsen dieser Gelenke wie auch die der Gelenke C, D, E liegen ebenfalls paral-IeI zu den Achsen 7» 8.

Um die Greifeinrichtung l6 in Pfeilrichtung 27 aus der in Fig. 1 und 5 gezeigten Ausgangslage in die in Fig. 3 rechts gezeigte Endlage zu bewegen, führen die Schwenkarme 5t 6 gegenläufige Schwenkbewegungen 25, 26 aus. Zu diesem Zwecke ist die Achse 8 mit einem Antriebsglied verbunden, z.B. einem elektrischen oder hydraulischen Servomotor, dem noch ein Untersetzungsgetriebe 29 nachgeschaltet sein kann. Auf einer mit dem Schwenkarm 6 drehbaren Scheibe 30 sind zwei endliche Ketten 31« 32 in verschiedenen Ebenen befestigt und über Kreuz zu einer gleichartigen'Scheibe am Schwenkarm 5 geführt, wo sie ebenfalls befestigt sind. Wird nun der Schwenkarm 6 in Pfeilrichtung 26 geschwenkt, dann wird der Schwenkarm 5 über die Scheibe 30, die Kette 31 ^un<3 die nicht dargestellte andere Scheibe in Pfeilrichtung 25 geschwenkt. Diese Schwenkbewegungen bewirken, daß die Gelenkarme 13« I^ den Gelenkkopf 15 mit der Greifeinrichtung l6 aus der Ausgangslage in Pfeilrichtung 27 vorwärtsbewegen, wobei die Gelenkarme 13« I^« die zunächst einen sich ständig verringernden Winkel Ot einschließen, in einer Zwischenstellung (Fig.k links) zumindest annähernd parallel liegen und schließlich in der Endstellung einen sich bis dahin ständig vergrößernden Winkel ß einschließen. Dem Schiebegelenk-Parallelogramm fällt dabei die Aufgabe zu, den Gelenkkopf 15 und damit die Greifeinrichtung l6 stets in einer zu den Gelenkarmen symmetrischen, also definierten Lage zu halten (die Symmetrielinie des Gelenkkopfes 15 bzw. der Führung 22 liegt stets auf der Winkelhalbierenden von OC bzw. ß). Beim Erreichen der Endlage wird ein nicht gezeigter Endschalter betätigt,

z.B. vom Schwenkarm 6, und das Antriebsglied 28 wird abgeschaltet.

Die Geschwindigkeit, mit der die Greifeinrichtung l6 vorwärts bewegt wird (Figur k), steigt mit zunehmendem Weg der Greifeinrichtung zunächst an, erreicht, wenn die Schwenkarme 5» 6 mit den Gelenkarmen 13, I^ rechte Winkel bilden, ein Maximum, und verringert sich ständig, bis sie in der Bndlage, d.h. wenn die Schwenkarme mit den Gelenkarmen fluchten, den Wert Null hat. Damit wird erreicht, daß der Vorschub sehr schnell abläuft, dann aber selbsttätig verlangsamt wird. Das ist gerade beim Beschicken von Werkzeugmaschinen, wo die Endlage in der Regel der Position "Werkstückaufnahme** entspricht und somit mit hoher Genauigkeit angefahren werden muß, von besonderer Wichtigkeit. Beim Zurückziehen der Greifeinrichtung wird der Schwenkarm 6 in entgegengesetzter Richtung 26* geschwenkt, und der Schwenkarm 5 wird jetzt über die Scheibe 30, die Kette 32 und die andere Scheibe in Pfeilrichtung 25· geschwenkt. Die Rückzugsgeschwindigkeit steigt dabei, von Null ausgehend, zunächst bis zu einem Maximum an um dann im weiteren Bewegungsablauf wieder abzunehmen. Auch beim Erreichen der Endlage wird ein nicht gezeigter Endschalter betätigt und das Antriebsglied wird abgeschaltet.

Bei der bisher beschriebenen und in den Figuren 1 bis dargestellten Einrichtung erfolgt die Bewegung der Greifeinrichtung l6 entlang einer Geraden 38· Voraussetzung dafür ist, daß die beiden Schwenkarme 5* 6 gleichmäßig gegensinnig geschwenkt werden und daß sowohl die Schwenkarme 5i 6 als auch die Gelenkarme 13, I^ jeweils gleich lang sind. In manchen Fällen ist es jedoch erforderlich, eine Endlage anzufahren, die nicht auf der Geraden 38 liegt. In solchen Fällen können die Gelenkarme 13, I** und/oder die Schwenkarme 5t 6 unterschiedlich lang ausgeführt werden. Bei dem in Figur 6 gezeigten Beispiel

ist ein mit 33 bezeichneter Gelenkarm langer als der Gelenkarm l4 mit der Folge, daß die Vorschubbewegung der Greifeinrichtung auf einer Kurvenbahn Jk erfolgt. (Dabei ist die Lage des Gelenks £ in der Ausgangslage mit E* und in der Endlage mit E" bezeichnet.)

Noch häufiger besteht jedoch die Notwendigkeit, nicht nur eine Endlage, sondern mehrere verschiedene Endlagen anfahren zu können, und zwar unabhängig von der möglichen Schwenkbewegung 2k der Grundplatte 1. Für solche Fälle entfällt die getriebliche Verbindung mit den Ketten 31t 32 und die Achse 7 erhält ein eigenes Antriebsglied. Über geeignete Steuereinrichtungen können Beginn, Dauer und Ende der Schwenkbewegungen beider Schwenkarme 5, 6 so gewählt und einander überlagert werden, daß beliebige Endlagen innerhalb der Reichweiten der Schwenk- und Gelenkarme angefahren werden können. Ein Beispiel zeigt Figur 7, wo die Lage des Gelenks E wieder mit E* in der Ausgangs- und mit E" in der gezeigten Endlage bezeichnet ist. Natürlich lasseh sich auch andere Punkte auf oder neben der Kurvenbahn 37 anfahren, u.a. auch alle Punkte zwischen E' und E" auf der Geraden 38.

In den Figuren 6und 7 sind die Schwenk- und Gelenkarme ebenso wie der Gelenkkopf und das Schiebegelenk-Parallelogramm nur schematisch dargestellt. Die Kreisbogen 35, 36, die die Gelenke A, B beschreiben, sind aus Platzgründen teilweise verkleinert gezeigt.

Figur 8 zeigt den Aufbau der Schwenk- und Gelenkarme 6 und ΐΛ sowie der Gelenke B, D, G (die Arme 5 und 13 sowie die Gelenke A, C, F sind gleich aufgebaut). Den Schwenkarm 6 bilden zwei Flachstücke kO, kl mit einem dazwischen angeordneten kastenförmigen Träger k2. In zwei Wälzlagern 43, kk in den überkragenden Enden der

Flachstücke 4θ, 4l ist ein Bolzen 45 drehbar gelagert. Der Bolzen 45 bildet mit den Lagern 43, 44 das Gelenk B. Er nimmt drehfest einen Doppel-T-Träger 46 auf, der den Gelenkarm l4 bildet. Am anderen Ende des Doppel-T-Trägers ist ein Bolzen 47 in zwei Wälzlagern 48, 49 drehbar gelagert. Dieser Bolzen 47 ist drehfest im Gelenkkopf 15 aufgenommen. Er bildet zusammen mit den Lagern 48, 49 das Gelenk D. Im Doppel-T-Träger 46 ist noch der Lenkerhebel 20 mit einem Bolzen 50 in Gleitlagern 51, 52 aufgenommen (Gelenk G). An Stelle der Gleitlager können ebenfalls Wälzlager vorgesehen werden. Die Lager 44, 49 sind mit Halteringen 53, 54 gehalten. Die drehfeste Verbindung zwischen den Bolzen 45, 47, 50 und dem Doppel-T-Träger 46, dem Gelenkkopf 15 und dem Lenkerhebel 20 erfolgt mit bekannten, nicht dargestellten Mitteln, z.B. Paßfedern, Klemmschrauben od. dgl.. Die 2-fache, symmetrische Lagerung aller Teile gewährleistet eine steife, biegefreie Verbindung zwischen den gelenkig miteinander verbundenen Teilen.

Die Handhabungseinrichtung nach der Erfindung muß nicht in allen Punkten dem beschriebenen Ausführungsbeispiel entsprechen. Es sind auch andere Ausführungen denkbar.

Begriffsliste

1 2	Grundplatte Gestell	35 36 >	Kreisbogen
3	HöhenverStelleinrichtung	37	Kurvenbahn
4	Achse von. 1 .;·, 4	³?	*Gerade"^'" ~"-"^Γ**
5 6>	Schwenkarm '	3? 40	.."■-" ' ■"■' ^; '
7	Achse von 5 Ί.~.'		Flachstück . ·.
8	Achse von 6 -,	> 42	Träger
9	Lagergehäuse	- 43 44^}	Wälzlager .
11	Achse von A	.45	Bolzen
12	Achse von B	' 46	.Doppel-T-Träger
13	Gelenkarm	47 48	Bolzen
15	Gelenkköpf	_k9 >	Wälzlager
16	Greifeinrichtung	50	Bolzen
17 18	Schiebegelenk-Parallelogramm Achse	51 52'	Gleitlager
19 2O'	L enk erheb e 1	53	Haltering
21	Schieber
22	Führung
23	Höhenverstellung von 1	A	Gelenk
24	Schwenkbewegung von 1	B	ti
25	Schwenkbewegung von 5	C	Il
26	Schwenkbewegung von 6	D	M
27	Bewegungsrichtung von 16	E	ti
28	Antriebsglied	P	It
29	Getriebe	G	It
30	Scheibe	H	ti
31 32?	Kette	J W	It Werkstück
33	S chwenkarm	OC, β	Winkel zwischen
34	Kurvenbahn

Claims

CARL HUItTH -'"--'": 8. Februar

Mooeaohwstr.ee. 8 Münohen 4O ...:.. Ί06.00 / 2503 Lfl/Wo

Ansprüche

1. Handhabungseinrichtung mit mindestens einem Greifer od. dgl., der zwischen einer Ausgangs- und einer Endlage hin- und herbewegbar ist, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau:
a) auf einer Grundplatte (l) sind zwei Schwenkarme

(5*6) um zueinander parallele Achsen (7,8) drehantreibbar gelagert;
b) an den freien Enden der Schwenkarme (5*6) ist je ein Gelenkarm (13,1A) angelenkt;

c) die freien Enden der Gelenkarme (l3,l4) sind an einem gemeinsamen Gelenkkopf (15) angelenkt, der den mindestens einen Greifer (l6) trägt;

d) an den Gelenkarmen (I3,l4) ist je ein Lenkerhebel (19,20) angelenkt, derart, daß die Lenkerhebel mit den Gelenkarmen ein Schiebegelenk-Parallelogramm (17) bilden, dessen Schieber (21) am Gelenkkopf (15) geführt ist; und

e) die Achsen aller Gelenke (A bis J) liegen parallel zu den Drehachsen (7,8) der Schwenkarme (5t6).

2. Handhabungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß die beiden Gelenkarme (13»1^) über ein gemeinsames Gelenk (E) am Gelenkkopf (15) angelenkt sind.

3. Handhabungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwenkarme (5i 6) und die beiden Gelenkarme (I3»l4) jeweils gleich lang und in der Ausgangsstellung spiegelbildlich

zueinander angeordnet sind.

Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß nur an einem (6) der beiden Schwenkarme ein Antriebsglied (28) vorgesehen ist und dieser getrieblich mit dem anderen (5) Schwenkarm verbunden ist.

5. Handhabungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebliche Verbindung aus zwei endlichen, in verschiedenen Ebenen angeordneten, sich kreuzenden Ketten (3ii32) besteht.

6. Handhabungeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schwenkantrieb jedes der beiden Schwenkarme (5«6) ein eigener Servomotor vorgesehen ist und die beiden Servomotoren von einer Steuereinrichtung der Handhabungseinrichtung ein- und ausgeschaltet werden.

7. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Greifer (l6) um eine sich in seiner Bewegungsrichtung (38) erstreckende Achse (l8) drehbar ist.

8. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (l) höhenverstellbar ist.

9. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (l) um eine zu den Drehachsen (7*8) der Schwenkarme (5i6) parallele Achse (4) drehbar ist.

10. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarme (5,6) und/oder die Gelenkarme (ΐ3,ΐΛ) und/oder der Gelenkkopf (15) zumindest im Bereich der Gelenke (A bis E) im Querschnitt seitlich offene Profilabschnitte aufweisen, und daß die Gelenke (A bis E) von jeweils innerhalb dieser Profilabschnitte 2-fach gelagerten Bolzen (45*47t5O) gebildet sind, die das angelenkte andere Teil zwischen ihren Lagern (43,44; 48,49;51,52) aufnehmen.