DE3622923A1 - Manipulator, insbesondere zur handhabung von blechen bei abkantvorgaengen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Manipulator gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Manipulatoren werden insbesondere in automatischen Abkantvorrichtungen eingesetzt und dienen dort zur Zufuhr der abzukantenden Bleche zu einer Abkantpresse.

Herkömmliche Manipulatoren sind in ihrer Grundkonzeption nicht speziell für die Handhabung von Blechen mit in weitem Bereich variierenden Abmessungen ausgelegt und umfassen allgemein einen einzigen ausfahrbaren oder aus­ schwenkbaren Arm, der ein drehbares Gestell trägt, an dem mehrere Halteeinrichtungen, typischerweise magnetische oder pneumatische Halter (Saugvorrichtungen) angeordnet sind. Bei derartigen Manipulatoren sind die Bewegungsmög­ lichkeiten des Gestells begrenzt, und die Manipulatoren sind verhältnismäßig sperrig und schwerfällig. Wenn die Abmessungen der zu handhabenden Bleche sich ändern, müs­ sen die Halter ausgetauscht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten und kostengünstig herstellbaren Manipulator zu schaffen, der eine schnelle, genaue und rationelle Handhabung von Blechen, insbesondere von Blechen mit stark variierenden Abmessungen gestattet, ohne daß die Halter ausgetauscht werden müssen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1,

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er­ findung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Frontansicht eines erfindungsgemäßen Manipulators;

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1; und

Fig. 3 und 4 sind schematische Darstellungen mög­ licher Abwandlungen des Manipulators gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Vorrich­ tung zum automatischen Abkanten von Metallblechen 2 bezeichnet. Die Abkantvorrichtung umfaßt eine bekannte Abkantpresse 3, Förderer 4 für die Bleche 2 und einen zwischen den Förderern 4 und der Abkantpresse 3 angeordneten mechanischen Mani­ pulator 5 zur Handhabung der Bleche 2. Die Arbeitsvorgänge des Manipulators 5 werden mit Hilfe einer nicht gezeigten zentralen Steuereinheit numerisch gesteuert. Der Manipu­ lator 5 weist zwei Halter 6 für die Bleche 2, zwei von­ einander unabhängige ausfahrbare Arme 7 und ein zwischen den Armen 7 verlaufendes waagerechtes Querstück 8 auf. Die Halter 6 sind längs der in Fig. 2 strichpunktiert dar­ gestellten Bewegungsbahnen längs der drei Achsen eines kartesischen Koordinatensystems in mehrere unterschiedliche Positionen beweglich. Das Querstrück 8 ist um seine Längs­ achse drehbar und wird durch eine zentrale Stütze 9 abge­ stützt, die in einer querverlaufenden Symmetrieebene des Manipulators 5 im wesentlichen senkrecht und rechtwinklig zur Längsachse des Querstücks 8 angeordnet ist. Die Arme 7 sind parallel zueinander und zu der querverlaufenden Symmetrieebene des Manipulators 5 angeordnet und in der Länge ausfahrbar. Die Arme 7 sind gleitend verschiebbar an dem Querstück 8 gehalten und springen rechtwinklig zur Längsachse des Querstücks von entsprechenden Führungen 10 vor, die parallel zur Längsachse des Querstücks 8 verlaufen. Die Halter 6 sind jeweils am freien Ende eines der Arme 7 gehalten und sind um 360° um eine Achse 11 drehbar, die parallel zu der durch die Halter definierten Ebene und rechtwinklig zur Längsachse der Arme 7 verläuft.

Der Manipulator 5 ist mit Antriebseinrichtungen zum Ver­ schieben der Arme 7 auf dem Querstück 8, zum Drehen der Halter 6 und zum Ausfahren der Arme 7 versehen. Die Antriebseinrichtungen sind derart miteinander verbunden, daß die beiden Arme 7 und die zugehörigen Halter 6 stets synchron und spiegelsymmetrisch in Bezug auf die querver­ laufende Symmetrieebene des Manipulators 5 bewegt werden. An dem Querstück 8, das vorzugsweise an seinen entgegen­ gesetzten Enden durch weitere Stützen 12 abgestützt ist, sind mit Hilfe von Halterungen 13 prismenförmige drehbare Wellen 14 und zwei Führungsspindeln 15 und 16 befestigt, die gegensinnige Gewinde und identische Ganghöhen auf­ weisen. Entsprechende Antriebsmotoren 18, 29, 20 bekannter Bauart für die Wellen 14 und die Führungsspindeln 15 und 16 sind zentral an der Stütze 9 angeordnet. Ein an der Stütze 9 montierter Motor 22 steuert die Drehung des Querstücks 8 und der drehfest mit dem Querstück ver­ bundene Arme 7, beispielsweise mit Hilfe eines Zahnrad­ getriebes 23. Die Arme 7 weisen vorzugsweise jeweils zwei Glieder 25 und 26 auf, die durch ein Gelenk 27 schwenkbar miteinander verbunden sind und von denen eines dem Querstück 8 befestigt ist und das andere den Halter 6 trägt. Das Glied 26 nimmt einen Antriebszug 28, beispielsweise einen Kettenantrieb auf, der den betreffenden Halter 6 zur Drehung um die Achse 11 antreibt. Der Antriebszug 28 wird über das Gelenk 27 durch einen ähnlichen Antriebszug 28 angetrieben, der in einem Schenkel des vorzugsweise gabelförmig ausgebildeten Glieds 25 angeordnet ist. Die Gelenke 27 sind mit einem weiteren Antriebszug 30 ver­ bunden, der beispielsweise ebenfalls als Kettenantrieb ausgebildet und in dem anderen Schenkel des Gliedes 25 untergebracht ist. Die Antriebszüge 29 und 30 werden in bekannter Weise über die Wellen 14 durch die Motoren 18 und 19 angetrieben und weisen jeweils ein nicht gezeigtes Kettenrad auf, das verschiebbar mit der zugehörigen Welle 14 in Eingriff steht. Die Glieder 25 der Arme 7 weisen jeweils einen hülsenförmigen Endabschnitt 31 auf, der die oben erwähnten Kettenräder aufnimmt und durch den der betreffende Arm 7 gleitend verschiebbar und drehfest an dem drehbaren Querstück 8 und den starr mit diesem verbundenen Wellen 14 gehalten wird. Die Endabschnitte 31 nehmen darüber hinaus jeweils eine Leitspindelmutter 32 bekannter Bauart auf, die mit der Leitspindel 15 bzw. 16 in Eingriff steht. Mit Hilfe der Leitspindeln 15 und 16, die durch den gemeinsamen Motor 20 angetrieben werden, wer­ den somit die Glieder 25 der Arme in Längsrichtung des Querstücks 8 verschoben.

Die Antriebskraft der Motoren 18, 19, 20, die jeweils beiden Armen 7 gemeinsam sind und die über die durch die Wellen 14 und die Führungsspindeln 15 und 16 gebildeten Kraft­ übertragungselemente auf die kraftaufnehmenden Elemente der Arme 7, d. h., auf die Leitspindelmuttern 38 und die Antriebszüge 29 und 30 übertragen wird, führt zu einer symmetrischen und simultanen Betätigung der Arme 7. Die Arme 7 werden gestreckt und angewinkelt, indem durch Betätigung des gemeinsamen Motors 16, der über die zugordnete Welle 14 und die Antriebszüge 30 eine Drehbewegung der Gelenke 27 bewirkt, die Glieder 25 und 26 der Arme in koordinierter Weise simultan geschwenkt werden. In ähnlicher Weise werden die Halter 6 durch den gemeinsamen Motor 18 gedreht, der über die andere der Wellen 14 die Getriebezüge 29 antreibt. Zum Erfassen von Blechen 2 unterschiedlicher Breite ist es darüber hinaus möglich, den Abstand der Arme 7 zu variieren, indem mit Hilfe des Motors 20 die Leitspindeln 15 und 16 gedreht werden, so daß die Arme 7 symmetrisch und simultan in entgegengesetzte Richtungen in Längsrichtung des Quer­ stücks 8 verschoben werden.

Um die Bleche 2 in der Blechebene zu drehen, ist der Manipulator 5 darüber hinaus mit einem drehbaren Sockel 35 ausgerüstet, der angrenzend an das Querstück 8 in der Symmetrieebene des Manipulators zwischen den Armen 7 ange­ ordnet ist. Der Sockel 35 ist um eine senkrechte Achse drehbar und ist am oberen Ende der zentralen Stütze 9 montiert, die einen nicht gezeigten, für sich bekannten Antriebsmotor zum Drehen des Sockels enthält. Ein vorzugs­ weise lösbar auf dem Sockel 35 befestigter Tisch 36 ist so ausgelegt, daß er durch die Halter 6 erfaßt werden kann. Die Halter 6 werden vorzugsweise durch mechanische Greifer mit zwei einander gegenüberliegenden Backen 37 gebildet, de­ ren greifende Ränder 38 so in benachbarten Positionen ange­ ordnet sind, daß sie das Blech sowohl von der Seite als auch vom Rand her erfassen, und die derart geformt sind, daß sie den lösbaren Tisch 36 (Fig. 2) bei gegenseitiger Annäherung der Arme 7 zwischen sich einspannen und von dem Sockel 35 abheben können. Beispielsweise können die Backen 37 der Greifer mit vorspringenden Rippen 39 ver­ sehen sein, die so in eine am Umfang des Tisches 36 aus­ gebildete Nut eingreifen, daß der Tisch 36 unabhängig von dem auf dem Tisch aufliegenden Blech 2 erfaßt werden kann.

In Fig. 3 und 4 sind zwei mögliche Varianten 40 und 50 des Manipulators dargestellt. Der in Fig. 3 gezeigte Manipulator 40 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß die auf dem Querstück 8 verschiebbaren Arme als Teleskoparme 41 ausgebildet sind, die an ihren freien Enden die Halter 6 tragen, und daß das Querstück 8 an zwei Stützen 42 oberhalb des Tisches 36 und des zugehörigen Sockels 35 montiert ist. Die Bewegung der Arme 41 wird in der zuvor be­ schriebenen Weise durch gemeinsame Motoren 20, 18 und 19 bewirkt, die mit geeigneten Kraftübertragungseinrich­ tungen bekannter Bauart verbunden sind, durch die Arme 41 so gekoppelt werden, daß sie sich simultan und symme­ trisch zu der durch den Sockel 35 verlaufenden Symmetrie­ ebene des Manipulators bewegen. Der Manipulator 50 gemäß Fig. 4 ist ebenfalls mit Teleskoparmen 51 ähnlich den Teleskoparmen 41 des Manipulators 40 versehen und unter­ scheidet sich von dem Manipulator 40 dadurch, daß an­ stelle des drehbaren Querstücks 8 ein verschiebbar auf zwei geradlinigen Führungen 53 montiertes Querstück 52 vorgesehen ist. Die simultane und symmetrische Verschie­ bung der Arme 51 und der Halter 6 wird durch gemeinsame Motoren 20 und 18 hervorgerufen, die mit geeigneten mecha­ nischen Kraftübertragungen wie Leitspindeln 15, 16 und 54 versehen sind. Die symmetrische und simultane Verschiebung der beiden Enden des Querstücks 52 und das Ausfahren und Einziehen der beiden Teleskoparme 51 wird dagegen jeweils durch zwei unabhängig voneinander arbeitende Antriebsmotoren 55 bewirkt, die jedoch dadurch indirekt miteinander gekoppelt sind, daß sie jeweils durch eine gemeinsame Steuereinrichtung 56 gesteuert werden, die die Bewegungen der beiden zugeordneten Motoren synchro­ nisiert. Jede der Steuereinrichtungen 56 weist beispiels­ weise eine elektronische Steuereinheit 57 für die zugeord­ neten Motoren 55 und Zähleinrichtungen oder Codierer 58 auf, die die Anzahl der Umdrehungen der beiden zugeord­ neten Motoren 55 zählen und die entsprechende Information an die Steuereinheit 57 übermitteln, die Unterschiede der Umdrehungszahlen dadurch ausgleicht, daß einer der Motoren 55 beschleunigt und der andere Motor gebremst wird. Auch in diesem Fall sind daher die Teleskoparme 51 im Ergebnis derart gekoppelt, daß sie sich simultan und symmetrisch zu der Mittelebene des Manipulators 50 bewegen.

Wie aus den obigen Ausführungsbeispielen hervorgeht, zeichnet sich der erfindungsgemäße Manipulator durch ein geringes Gewicht, einen geringen Raumbedarf und hohe Einsatzflexi­ bilität aus, da die Halter auf getrennten Armen angeord­ net sind und entsprechend den jeweiligen Anforderungen aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können. Eine Verringerung der Kosten ergibt sich ferner dadurch, daß die Arme entweder direkt durch mechanische Antriebs­ züge oder indirekt durch synchronisierende Steuereinrich­ tungen miteinander gekoppelt sind, so daß ihre Bewegungen mit einer einzigen numerischen Steuerung gesteuert werden können. Schließlich gestattet die spezielle Konstruktion des erfindungsgemäßen Manipulators die Verwendung aus­ schließlich mechanischer Halter oder Greifer, wobei zur Handhabung sehr dünner und damit hochflexibler Bleche die Möglichkeit besteht, die Bleche zusätzlich durch den lösbaren Tisch 36 abzustützen, der durch gegenseitige Annäherung der Halter erfaßt werden kann und ein Durch­ biegen der Bleche während der Handhabung verhindert.

Claims (9)

1. Manipulator (5; 40; 50), insbesondere zur Handhabung von Blechen (2) bei Abkantvorgängen, mit zwei Haltern (6) für die Bleche und einer Einrichtung zur Bewegung der Halter (6) in unterschiedliche Positionen längs der drei Achsen eines kartesischen Koordinatensystems, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halter (6) um 360° um eine parallel zur Ebene der Halter verlaufende Achse (11) drehbar sind und daß die Einrichtung zum Bewegen der Halter (6) zwei getrennte ausfahrbare oder ausschwenkbare Arme (7), die jeweils einen der Halter (6) tragen, und Antriebsmittel (18, 19, 20, 14, 15, 16) aufweist, durch die die Arme (7) der­ art miteinander gekoppelt sind, daß sie simultan und spiegel­ symmetrisch in Bezug auf eine zwischen den Armen (7) ver­ laufende Symmetrieebene des Manipulators bewegbar sind.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Arme (7) parallel zueinander angeordnet und gleitend verschiebbar auf einem rechtwinklig zu den Armen verlaufenden waagerechten Querstück (8) mon­ tiert sind und daß die Halter (6) jeweils an den freien Enden der Arme (7) angeordnet sind.

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehachse (11) der Halter (6) rechtwinklig zur Längsachse der Arme (7) verläuft.

4. Manipulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Querstück (8) derart an wenigstens einer festen Stütze (9, 42) abgestützt ist, daß es um eine Achse drehbar ist, längs der die Arme (7) verschiebbar sind.

5. Manipulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Querstück (8) gleitend verschieb­ bar an zwei geradlinigen Führungen (53) montiert ist, die rechtwinklig zur Verschieberichtung der Arme (7) verlaufen.

6. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel wenigstens einen Motor (18, 19, 20), der beiden Armen (7) gemeinsam ist und eine mechanische Kraftübertragungsein­ richtung (14, 15, 16) aufweisen, die den oder die Motoren (18, 19, 20) mit jeweils zugeordneten kraftaufnehmenden Elementen (28, 29, 30) der Arme (7) verbindet.

7. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs­ mittel wenigstens ein Paar getrennter Motoren (55, 59) aufweisen, die jeweils einen der Arme (7) antreiben und mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung (56) zur Synchro­ nisation der Motoren verbunden sind.

8. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer in der Symmetrieebene des Manipulators liegenden Position angrenzend an das Querstück (8) ein um eine senkrechte Achse drehbarer Sockel (35) zur Aufnahme eines drehfest mit dem Sockel verbindbaren Tisches (36) angeordnet ist.

9. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Tisch (36) von dem Sockel (35) lösbar ist und daß die Halter (6) durch mechanische Greifer gebildet werden, die jeweils ein Paar einander zugewandter Klemmbacken (37) mit zwei aneinandergrenzenden Arbeitskanten (38) aufweisen und daß die Greifer (6) derart geformt sind, daß sie bei gegenseitiger Annäherung der Arme (7) den lösbaren Tisch (36) unabhängig von dem auf den Tisch aufliegenden Blech (2) zwischen sich ein­ spannen.