DE3636514A1 - Schraubvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubvorrichtung mit einem mehrachsigen Handhabungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der automatisierten Ausführung von Verschraubungen werden gegenwärtig Schrauber verwendet, bei denen eine Antriebseinheit, ein Untersetzungsgetriebe, eine Spindel­ führung und ein Schlüsselkopf zu einer Baueinheit zusam­ mengefaßt sind, die an dem positionierten Endstück des Arms des Handhabungsgeräts befestigt ist.

Damit haben die bekannten Schraubvorrichtungen eine Reihe von Nachteilen:

Die von den einzelnen Elementen des Schraubers gebildete Einheit hat ein vergleichsweise großes Gewicht, so daß beispielsweise bei kleinen Industrierobotern die Verfahr­ geschwindigkeit deutlich herabgesetzt wird.

Die Baulänge der Einheit ist so groß, daß ihr Einsatz an kleinen Industrierobotern problematisch ist, da die noch verfügbare "Arbeitshöhe" drastisch verringert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubvor­ richtung anzugeben, die auch mit kleinen Handhabungsgerä­ ten und insbesondere kleinen Industrierobotern ohne die genannten Einschränkungen verwendbar ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Überraschenderweise gelingt eine Lösung der gestellten Aufgabe dadurch, daß weiterhin ein Schrauber verwendet wird, der eine Antriebseinheit, ein Untersetzungsgetriebe, eine Spindelführung und einen Schlüsselkopf aufweist. Bei der erfindungsgemäßen Schraubvorrichtung sind diese Ele­ mente jedoch nicht zu einer einzigen Baueinheit zusammen­ gefaßt, vielmehr besteht der Schrauber aus zwei Einheiten, nämlich der eigentlichen Antriebseinheit und einer "Ab­ triebseinheit", zu der das Untersetzungsgetriebe, die Spindelführung und der Schlüsselkopf zusammengefaßt sind. Von diesen Einheiten ist lediglich die Abtriebseinheit an dem positionierten Endstück des Handhabungsgeräts befes­ tigt, während die Antriebseinheit davon beabstandet ange­ ordnet ist. Die Leistungsübertragung von der Antriebsein­ heit auf die Abtriebseinheit erfolgt mittels einer bieg­ samen Welle, die die Abtriebswelle der Antriebseinheit mit der Antriebswelle des Untersetzungsgetriebes verbindet.

Die erfindungsgemäße Schraubvorrichtung hat damit gegen­ über bekannten Schraubvorrichtungen eine Reihe von Vortei­ len:

Das handzuhabende Gewicht an der "letzten Achse" des Handhabungsgeräts wird um ca 30-50% gegenüber den bekann­ ten Schraubvorrichtungen herabgesetzt. Auch die Baulänge - der an der "letzten Achse" zu befestigenden Einheit wird in der gleichen Größenordnung wie das Gewicht herabge­ setzt.

Damit können Verschraubungen mit hohen Verfahrgeschwindig­ keiten auch mit kleinen Industrierobotern, d. h. mit gerin­ geren Investitionskosten, durchgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Schraubvorrichtung hat aber auch gegenüber der "scheinbar weitergehenden Lösung" - auch das Untersetzungsgetriebe nicht mehr an der letzten Achse anzubringen und das Drehmoment von der Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes auf die Spindelführung mittels einer biegsamen Welle zu übertragen - Vorteile:

Die in diesem Falle zur Übertragung großer Momente erfor­ derliche "biegsame" Welle mit großem Durchmesser ist so wenig flexibel, daß die Behinderung des Positioniervor­ gangs gerade eines kleinen Handhabungsgeräts durch die "biegsame Welle" - wie erfindungsgemäß erkannt worden ist - den Gewichtsvorteil durch die Verlagerung des Unter­ setzungsgetriebes weit überwiegt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist die Antriebseinheit nicht an dem an der "letzten Achse" angelenkten Armteil des Industrierobo­ ters befestigt. Es ist aber selbstverständlich möglich, die Antriebseinheit nicht nur ortsfest, beispielsweise am Sockel eines Industrieroboters (Anspruch 2) anzuordnen, sondern auch an einem Armteil "vor der letzten Achse" (Anspruch 3). Die Achsen vor der letzten Achse sind näm­ lich stärker ausgebildet, so daß sich kaum eine Beein­ trächtigung der Verfahrgeschwindigkeit auch bei kleinen Systemen ergibt.

Die erfindungsgemäße "Aufspaltung" des Schraubers ist selbstverständlich bei beliebigen Handhabungsgeräten von Vorteil, von besonderem Vorteil ist sie jedoch bei (6­ achsigen) kleinen Industrierobotern (Anspruch 4), da bei diesen die "letzte Achse" häufig nur wenig Gewicht ohne Reduzierung der Verfahrgeschwindigkeit tragen kann.

Die erfindungsgemäße Verlagerung der Antriebseinheit "weg von der letzten Achse" erhöht auch den Freiheitsgrad bei der Wahl der Antriebseinheit: so sind u. a. Elektromotore (Anspruch 5) oder Druckluftmotore (Anspruch 6) einsetzbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, deren einzige Figur schematisch eine erfindungsgemäße Schraubvorrichtung zeigt.

Die erfindungsgemäße Schraubvorrichtung weist ein nur schematisch dargestelltes Handhabungsgerät 1 mit mehreren Bewegungsachsen 2, 3, 4... , die die freie Positionierung eines aus mehreren Teilen 51, 52, ... bestehenden Arms 5 erlauben. Am Endstück (Roboterhand) 51 des Arms 5 ist - wie die Figur schematisiert zeigt - ein Untersetzungsgetriebe 6, eine Spindelführung 7 und ein Schlüsselkopf 8 ange­ bracht, die in an sich bekannter Weise zur Aufnahme und zum Aus- bzw. Eindrehen von Schrauben ausgebildet sind. Die Antriebswelle 9 des Untersetzungsgetriebes 6 ist über eine biegsame Welle 10 mit der Abtriebswelle 121 eines Motors 12 verbunden, der am Sockel 11 des Handhabungs­ geräts 1 befestigt ist.

Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß das vom letzten Armteil 51 zu tragende Gewicht deutlich gegenüber bekann­ ten Schraubvorrichtungen herabgesetzt ist, so daß die Verfahrgeschwindigkeit nicht beeinträchtigt wird. Anderer­ seits genügt eine vergleichsweise "dünne" biegsame Welle, um die Leistung vom Motor auf das Untersetzungsgetriebe zu übertragen, da das "Moment" erst im Untersetzungsgetriebe aufgebracht wird.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens - die Antriebseinheit von der "letzten Achse" weg zu verlagern - beschrieben worden. Selbstver­ ständlich sind gegenüber der Zeichnung die verschiedensten Modifikationen möglich:

So können beliebige mehrachsige Handhabungsgeräte, bei­ spielsweise Industrieroboter verwendet werden. Die Ausfüh­ rung der Antriebseinheit ist beliebig, beispielsweise können Elektromotore oder Druckluftmotore eingesetzt werden. Auch kann die Antriebseinheit nicht nur ortsfest, sondern auch an einem anderen Armteil, beispielsweise dem Armteil 52 oder 53 befestigt werden. Diese Lösung hat u. U. den Vorteil, daß auch bei Verwendung einer "kurzen" bieg­ samen Welle der Bewegungsbereich des Industrieroboters nicht eingeschränkt wird.

Claims (6)

1. Schraubvorrichtung mit einem mehrachsigen Handhabungs­ gerät (1), das den Schlüsselkopf (8) eines Schraubers positioniert, der aus einer sich mit hoher Drehzahl dre­ henden Antriebseinheit (12), einem Untersetzungsgetriebe (6), einer Spindelführung (7) und dem Schlüsselkopf zur Aufnahme und Führung einer Schraube besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (12) und das Untersetzungsgetriebe (6) über eine biegsame Welle (10) verbunden sind, und daß an dem positionierten End­ stück (51) des Arms (5) des Handhabungsgeräts (1) ledig­ lich das Untersetzungsgetriebe (6), die Spindelführung (7) und der Schlüsselkopf (8) befestigt sind, während die Antriebseinheit (12) davon beabstandet angeordnet ist.

2. Schraubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (12) an einem ortsfesten Teil (11) des Handhabungsgeräts (1) befestigt ist.

3. Schraubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit an einem anderen Armteil (52, 53) des Handhabungsgeräts befestigt ist.

4. Schraubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Handhabungsgerät ein Industrieroboter ist.

5. Schraubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit ein Druck­ luftmotor ist.

6. Schraubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit ein Elek­ tromotor ist.