DE3511531C2

DE3511531C2 -

Info

Publication number: DE3511531C2
Application number: DE19853511531
Authority: DE
Inventors: Gunter 8070 Ingolstadt De Schmitz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1987-09-03
Also published as: DE3511531A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linearumsetzein richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a linear translator direction according to the preamble of claim 1.

Ein erforderlicher Umsetzvorgang beispielsweise ent lang einer Fertigungsstraße kann mit Hilfe von gelenkig miteinander verbundenen Gelenkarmen vorgenommen werden, welche als "Oberarm" und "Unterarm" bezeichnet werden können. Falls das zwischen den beiden Gelenkarmen vor handene Gelenk - d. h. bei der gewählten Terminologie das "Ellenbogengelenk" - starr ausgebildet wäre, würde ein im Bereich des "Handgelenks" durchzuführender Umsetz vorgang entlang eines Kreisbogens erfolgen. Da dies je doch in der Regel nicht erwünscht ist, ist es somit be reits bekannt (siehe DE-AS 10 61 487), im Bereich des "Schultergelenks" ein stationäres Kettenrad vorzusehen, welches über eine Zahnradkette ein entsprechend kleiner dimensioniertes zweites Kettenrad mit einem Übersetzungs verhältnis von 1 : 2 antreibt, das im Bereich des Ellenbogengelenks mit dem Unterarm verbunden ist. Bei einer Verschwenkung des Oberarmes um das Schultergelenk von 180° bewirken die über die Zahnradkette miteinan der verbundenen Zahnräder eine entgegenläufige Ver schwenkung des Unterarmes um 360°, wobei die Überlagerung der beiden Bewegungen des Oberarmes und des Unterarmes zur Folge hat, daß bei gleichlanger Dimensionierung dieser beiden Arme das Handgelenk eine lineare d. h. translatorische Bewegung mit einem sinusförmigen Zeit-Weg-Verhalten durch führt, um beispielsweise bei dem jeweiligen Stand der Technik mit Glas und Keramik beladene Fahrwagen entlang von Schienen möglichst sanft, d. h. mit geringen positiven und negativen Beschleunigungswerten in das Innere eines Wärmeofens zu befördern.A required conversion process, for example, ent Long a production line can be articulated with the help of interconnected articulated arms are made which are called "upper arm" and "forearm" can. If that is between the two articulated arms existing joint - d. H. with the chosen terminology the "elbow joint" - would be rigid, one would Implementation to be carried out in the area of the "wrist" process along an arc. Since this ever but is usually not desired, it is therefore already known (see DE-AS 10 61 487), in the area of "Shoulder joint" to provide a stationary sprocket, which is a correspondingly small via a gear chain dimensioned second sprocket with a gear ratio ratio of 1: 2 drives in the range of Elbow joint is connected to the forearm. At a swiveling of the upper arm around the shoulder joint of 180 ° cause them to work together via the gear chain the connected gears an opposing Ver swiveling the forearm by 360 °, the overlay of the two movements of the upper arm and the forearm has the consequence that with the same dimensioning this both arms the wrist a linear d. H. translational Movement with a sinusoidal time-path behavior leads to, for example, in the respective prior art trolleys loaded with glass and ceramics along Splints as gently as possible, d. H. with little positive and negative acceleration values inside of a heating furnace.

In der Praxis ergibt sich jedoch öfters die Notwendig keit, einen derartigen translatorischen Umsetzvorgang mit einem sinusförmigen Zeit-Weg-Verhalten ohne äußere Schienen beispielsweise zwischen einer Fertigungs straße und einer anderen durchzuführen. Es ist demzu folge bereits bekannt (siehe DE-OS 28 42 435), zusätzlich zwischen dem Schultergelenk und der den Umsatzvorgang durchführenden Handgelenkachse über das Ellbogengelenk hinweg zwei hintereinander geschaltete Kettentriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von jeweils 1 : 1 vorzusehen, wodurch erreicht werden kann, daß die Handgelenkachse während des Umsetzvorgang ihre winkelmäßige Position beibehält, so daß die von der Handgelenkachse getragenen Transport wagen nach der Durchführung des Umsetzvogangs unter Aufrechterhaltung der gewünschten winkelmäßigen Aus richtung der zweiten Transportbahn bzw. Fertigungsstraße zugeführt werden können.In practice, however, the necessity often arises speed, such a translational conversion process with a sinusoidal time-path behavior without external Rails, for example, between manufacturing road and another to perform. It is for that follow already known (see DE-OS 28 42 435), in addition between the shoulder joint and the process of turnover performing wrist axis over the elbow joint two chain drives connected in series with a gear ratio of 1: 1 each provide what can be achieved that the wrist axis maintains its angular position during the transfer process, so that the transport carried by the wrist axis venture under after performing the relocation Maintaining the desired angular off direction of the second transport track or production line can be supplied.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Linearumsetzeinrichtung mit einem sinusförmigen Zeit- Weg-Verhalten der zuletzt genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die winkelmäßige Ausrichtung der Handgelenkachse während des Umsetzvorgangs mit einem erheblich verringerten technischen Aufwand erzielbar ist.It is the object of the present invention that Linear conversion device with a sinusoidal time Path behavior of the latter kind in this regard further that the angular orientation of the Wrist axis during the transfer process with a significantly reduced technical effort can be achieved.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kenn zeichnenden Teil des Anspruch 1 aufgeführten Merkmale erreicht. According to the invention, this is provided by the in drawing part of claim 1 listed features reached.

Während beim Stand der Technik die winkel mäßige Ausrichtung der Handgelenkachse über zwei Ketten triebe in jeweils einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 von dem Schultergelenk her vogenommen wird, wird die gewünschte winkelmäßige Ausrichtung der Handgelenkachse im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit Hilfe eines einzigen Kettentriebes erreicht, welcher aus dem Ellbogen gelenk heraus seinen Anfang nimmt. Dieser einzige Ketten trieb besitzt dabei ein Untersetzungsverhältnis von 2 : 1 ins Langsame, um auf diese Weise die für den Antrieb des Unterarmes erforderliche Übersetzung von 2 : 1 ins Schnelle zu kompensieren, wodurch ebenfalls erreicht werden kann, daß die Handgelenkachse in bezug auf den die Schultergelenkachse lagernden Rahmen während des Um setzvorgags winkelmäßig stationär gehalten wird. Auf grund der unmittelbaren Ankopplung des die winkelmäßige Ausrichtung der Handgelenksachse bewirkenden Kettentriebes an das Ellbogengelenk ergibt sich dabei nicht nur der Weg fall eies zusätzichen Kettentriebes, sondern auch gleich falls eine erhebliche Vereinfachung des Ellbogengelenks, weil in diesem Fall anstelle zweier konzentrischer Ell bogengelenkachsen nur eine einzige erforderlich ist, was eine entsprechende Reduzierung der Anzahl der erforder lichen Lager zur Folge hat. While in the prior art the angle moderate alignment of the wrist axis over two chains each in a gear ratio of 1: 1 is taken from the shoulder joint, the desired angular alignment of the wrist axis within the scope of the present invention using a single chain drive reached, which from the elbow joint starts. That only chains drive has a reduction ratio of 2: 1 slow to get the drive of the forearm required translation of 2: 1 ins Quick to compensate, which also achieved can be that the wrist axis with respect to the the shoulder joint axis supporting frame during the order is held stationary in terms of angle. On because of the direct coupling of the angular Alignment of the chain drive causing the wrist axis not only is the path to the elbow joint fall of an additional chain drive, but also immediately if a significant simplification of the elbow joint, because in this case instead of two concentric ell Arc joint axes require only a single thing a corresponding reduction in the number of required camp.

Ein Ausführungsbeispiel der Linearumsetzeinrichtung von Gegenständen ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the linear conversion device of objects is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows

Fig. 1 eine Aufsicht auf die Linearumsetz einrichtung, wobei die Ausgangsstellung in durchgezogenen und die Umsetzstel lung in gestrichelten Linien darge stellt ist; Fig. 1 is a plan view of the linear conversion device, the starting position in solid lines and the implementation position in dashed lines is Darge;

Fig. 2 eine Ansicht der Einrichtung von Fig. 1 in unterschiedlichen Be triebsstellungen und Fig. 2 is a view of the device of Fig. 1 in different operating positions and Be

Fig. 3 ein Weg-Zeit-Diagramm der Vorrich tung von Fig. 1. Fig. 3 shows a path-time diagram of the Vorrich tung FIG. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Linearumsetzein richtung 10 umfaßt eine Befestigungs konsole 12, die an einem Fundament oder einem Rahmen (nicht dargestellt) mit geeigneten Befestigungselementen, z. B. Schrauben 14, in bekannter Weise befestigt ist. In der Befestigungskonsole 12 ist drehbar eine erste Antriebswelle als Schultergelenkachse 16 gelagert. Die Schultergelenkachse 16 wird mittels eines geeigneten Antriebs (nicht dargestellt), z. B. eines Elektromotors, entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigesinn fortlaufend oder intermit tierend angetrieben, so daß an der jeweiligen Endstel lung der Linearumsetzeinrichtung 10 eine ausreichend lange Verweilzeit zur Verfügung steht. Für bestimmte Anwen dungsfälle ist auch ein reversibler Betrieb der Schultergelenkachse 16 um einen Drehwinkel von jeweils 180° möglich.The Linearumsetzein device 10 shown in the drawing comprises a mounting bracket 12 which on a foundation or frame (not shown) with suitable fasteners, for. B. screws 14 is attached in a known manner. A first drive shaft is rotatably mounted in the mounting bracket 12 as a shoulder joint axis 16 . The shoulder joint axis 16 is by means of a suitable drive (not shown), for. B. an electric motor, either clockwise or counterclockwise continuously or intermittently driven, so that at the respective end position of the linear conversion device 10 a sufficiently long dwell time is available. For certain applications, a reversible operation of the shoulder joint axis 16 by an angle of rotation of 180 ° is also possible.

Mit der Schultergelenkachse 16 ist eine erste Antriebs schwinge als Oberarm 18 mit ihrem einen Ende drehfest verbunden. Zwischen dem Oberarm 18 und der Befesti gungskonsole 12 ist ein erstes Kettenrad 20 angeordnet, das an der Befestigungskonsole 12 drehfest angeordnet ist.With the shoulder joint axis 16 is a first drive swing arm as an upper arm 18 with one end rotatably connected. Supply console between the upper arm 18 and its mountings 12 is a first sprocket 20 arranged, which is arranged rotationally fixed on the fixing bracket 12th

An dem anderen Ende des Oberarms 18 ist eine zweite Antriebswelle als Ellbogengelenkachse 22 drehbar gelagert, die drehfest mit ihrem einen Ende mit einem zweiten Kettenrad 24 verbunden ist. Zwischen dem ersten Kettenrad 20 und dem zweiten Kettenrad 24 erstreckt sich zur Ausbildung eines ersten Triebs eine erste Endloskette 26. Die Endloskette 26 ist in vorteilhafter Weise als Zahnriemen ausgebildet. Es kann jedoch ebenfalls ein Keilriemen oder eine Kette mit entsprechenden Ketten rädern oder ein Zahnradgetriebe verwendet werden, wobei es erforderlich ist, daß die relative Drehrichtung des ersten und zweite Rades 20, 24 gleich, bzw. dem Oberarm 18 und dem zweiten Rad 24 entgegengesetzt ist, und das Übersetzungs verhältnis zwischen den beiden Rädern 20, 24 i = 2 : 1 beträgt.At the other end of the upper arm 18 , a second drive shaft is rotatably mounted as an elbow joint axis 22 , which is rotatably connected at one end to a second chain wheel 24 . A first endless chain 26 extends between the first sprocket 20 and the second sprocket 24 to form a first drive. The endless chain 26 is advantageously designed as a toothed belt. However, a V-belt or a chain with corresponding chain wheels or a gear transmission can also be used, it being necessary that the relative direction of rotation of the first and second wheels 20, 24 is the same, or the upper arm 18 and the second wheel 24 are opposite , and the transmission ratio between the two wheels 20, 24 i = 2: 1.

An dem anderen Ende der Ellbogengelenkachse 22 ist eine zweite Antriebsschwinge als Unterarm 28 mit ihrem einen Ende drehfest angeordnet. Zwischen dem einen Ende des Unterarms 28 und dem anderen Ende des Oberarms 18 ist ein drittes Kettenrad 30 drehfest mit dem anderen Ende des Oberarms 18 verbunden. An dem anderen Ende des Unterarms 28 ist drehbar eine Antriebswelle als Handgelenkachse 32 gelagert, die an ihrem einen Ende ein drehfest mit ihr verbundenes viertes Kettenrad 34 aufweist und an ihrem anderen Ende mit einer Palette oder einem Tisch (nicht gezeigt) in Ein griff steht.At the other end of the elbow joint axis 22 , a second drive arm is arranged as a forearm 28 with one end fixed against rotation. Between one end of the forearm 28 and the other end of the upper arm 18 , a third sprocket 30 is rotatably connected to the other end of the upper arm 18 . At the other end of the forearm 28 , a drive shaft is rotatably mounted as a wrist axis 32 , which has at one end a fourth sprocket 34 connected to it in a rotationally fixed manner and at its other end with a pallet or a table (not shown).

Zwischen dem dritten und vierten Rad 30, 34 erstreckt sich zur Ausbildung eines zweiten Triebs eine zweite Endloskette 36. Die Kette 36 ist in vorteilhafter Weise ebenfalls als Zahnriemen ausge bildet. Es können jedoch wie beim ersten Trieb 26 ebenfalls andere Elemente verwendet werden, wobei es erforderlich ist, daß die relative Drehrichtung des dritten und vierten Rades 30, 34 gleich bzw. dem Unterarm 28 und dem vierten Rad 34 entgegengesetzt ist und das Über setzungsverhältnis zwischen dem dritten und vierten Rad 30, 34 i = 1 : 2 beträgt.A second endless chain 36 extends between the third and fourth wheels 30, 34 to form a second drive. The chain 36 is also advantageously formed out as a toothed belt. However, as with the first drive 26 , other elements can also be used, it being necessary that the relative direction of rotation of the third and fourth wheels 30, 34 is the same or that of the forearm 28 and the fourth wheel 34 is opposite and the transmission ratio between the third and fourth wheel 30, 34 i = 1: 2.

Die beschriebene Linearumsetzeinrichtung 10 arbeitet wie folgt. The linear conversion device 10 described operates as follows.

Die Schultergelenkachse 16 wird z. B. durch einen Elektro motor in einer der oben beschriebenen Weise um einen Winkel α gedreht. Hierdurch dreht sich der Oberarm 18 im gleichen Drehsinn wie die Schultergelenkachse 16. Die Kette 26 führt hierbei eine gegenläufige Abwickelbewegung um das erste an der Befestigungskonsole 12 befestigte Rad 20 aus. Der in dem Oberarm 18 gelagerte Unterarm 28 wird dabei durch die erste Kette 26 und den Oberarm 18 um den Winkel b = 2 α zum Oberarm 18 gegenläufig gedreht. Hierdurch führt das andere Ende des Unterarms 28 eine lineare Bewegung mit sinusförmigem Zeit-Weg-Verhalten aus. Eine Drehbewegung der Schultergelenkachse 16 um 180° ergibt eine lineare Bewegung des anderen Endes des Unterarms 28 und damit der Handgelenk achse 32 um den festgelegten Weg 4 × 1, wenn die Länge des Ober- und Unterarms 18, 28 jeweils 1 beträgt (siehe Fig. 1).The shoulder joint axis 16 is z. B. rotated by an electric motor in one of the ways described above by an angle α . As a result, the upper arm 18 rotates in the same direction of rotation as the shoulder joint axis 16 . The chain 26 executes an opposite unwinding movement around the first wheel 20 attached to the mounting bracket 12 . The forearm 28 mounted in the upper arm 18 is rotated in the opposite direction by the first chain 26 and the upper arm 18 by the angle b = 2 α to the upper arm 18 . As a result, the other end of the forearm 28 performs a linear movement with a sinusoidal time-distance behavior. A rotary movement of the shoulder joint axis 16 by 180 ° results in a linear movement of the other end of the forearm 28 and thus the wrist axis 32 by the defined path 4 × 1 if the length of the upper arm and forearm 18, 28 is 1 in each case (see FIG. 1).

Damit die mit der Handgelenkachse 32 verbundene Palette während der Umsetzbewegung ihre ursprüngliche Position beibehält, wird die Handgelenkachse 32 mittels des zweiten Triebs während der Umsetzbewegung aufgrund des Übersetzungsverhältnisses von i = 1 : 2 zwischen dem dritten und vierten Rad 30, 34 um den Winkel α im gleichen Drehsinn wie die Schultergelenkachse 16 gedreht, wobei sich die Kette 36 auf dem dritten Rad 30 um den Winkel β = 2 α abwickelt.So that the pallet connected to the wrist axis 32 maintains its original position during the transfer movement, the wrist axis 32 is moved by the second drive during the transfer movement due to the transmission ratio of i = 1: 2 between the third and fourth wheels 30, 34 by the angle α im rotated in the same direction as the shoulder joint axis 16 , the chain 36 unwinding on the third wheel 30 by the angle β = 2 α .

Die beschriebene Linearumsetzeinrichtung 10 ermöglicht somit auf einfache Weise eine parallele Umsetzung eines Gegenstandes mit einem sinusförmigen Bewegungsablauf.The described linear conversion device 10 thus enables a parallel conversion of an object with a sinusoidal movement sequence in a simple manner.

Claims

1. Linear conversion, in which the conversion process can be carried out in accordance with a sinusoidal time-distance behavior, consisting of two joint arms of equal length, articulated to one another in the form of an upper arm and a lower arm, with corresponding shoulder, elbow and wrist joints, wherein the conversion device is driven via a shoulder joint axis, while the transfer process takes place over the wrist axis, two further connected sprockets with a transmission ratio of 1: 2 are provided in the area of the shoulder and elbow joint, of which the In the area of the shoulder joint provided larger sprocket is held spatially stationary by a fixed frame part of the transfer device, while the smaller sprocket provided in the area of the elbow joint is connected to the forearm in a rotationally fixed manner, and an arrangement is additionally provided which shows the wrist axis d of the setting process holds angularly stationary in space, characterized in that the wrist axis ( 32 ) angularly stationary arrangement consists of two sprockets ( 30, 34 ) connected to each other via an endless chain ( 36 ), which with the elbow joint axis ( 22 ) and the wrist axis ( 32 ) are non-rotatably connected, and which have a transmission ratio of 2: 1 to slow, consequently a retrograde pivoting movement of the elbow joint axis ( 22 ) of two a again in a forward pivoting movement of the wrist axis ( 32 ) of α can be implemented.

2. Linear conversion device according to claim 1, characterized in that the chain wheels ( 20, 24, 30, 34 ) are formed out in the form of toothed belt pulleys, which are connected to one another via corresponding toothed belts ( 26, 36 ).