DE3712067A1 - Beweglicher arm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen beweglichen Arm, insbe­ sondere zum Halten und Manipulieren von Greifern, Ge­ räten oder dergleichen, bestehend aus einer Reihe von miteinander verbundenen gleichartigen Elementen, wo­ bei zwischen jeweils zwei benachbarten Elementen ein zug- und druckfestes Raumgelenk sowie zwei Linearmo­ tore angeordnet sind, die ebenfalls raumgelenkig an den benachbarten Elementen angreifen und durch die die benachbarten Elemente um das Raumgelenk gegenein­ ander allseitig verschwenkbar sind.

Ein derartiger beweglicher Arm ist beispielsweise aus der EP-OS 01 12 099 bekannt. Bei diesem bekannten Arm bestehen die Elemente jeweils aus kreisscheibenförmi­ gen Montageplatten, die einerseits durch eine Verbin­ dungsstange verbunden sind, die an einer Montageplat­ te starr befestigt ist und an der anderen Montageplat­ te in einem Kugelgelenk zug- und druckfest gelagert ist. Andererseits sind die Montageplatten durch zwei längenveränderliche Stellmotore verbunden, die hier als Schraubspindelgetriebe ausgebildet sind und mit Abstand zu dem Kugelgelenk raumgelenkig an den Monta­ geplatten angreifen, derart, daß mit Hilfe der Stell­ motore die benachbarten Montageplatten nach allen Sei­ ten hin um das Kugelgelenk gegeneinander verschwenkt werden können. Die Steuerung der Stellmotore erfolgt von einer zentralen Steuerungsstelle her, beispiels­ weise mit Rechnerunterstützung.

Dieser vorbekannte bewegliche Arm hat den Nachteil, daß für das Heben, Bewegen und Manipulieren von schwe­ ren Lasten weitestgehend ungeeignet ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese Lasten den beweglichen Arm auf Torsion um seine Längsachse belasten. Gerade solche Belastungen sind unvermeidbar, wenn der beweg­ liche Arm seitlich ausgebogen wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Stabilität des beweglichen Armes erheblich zu verbessern, insbe­ sondere den Arm gegen Torsionsbelastungen unempfind­ lich zu machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung aus­ gehend von einem beweglichen Arm der eingangs genann­ ten Art vor, daß die Elemente jeweils als Tetraeder ausgebildet sind, von denen jeweils zwei Ecken in Längsrichtung des Armes hintereinander angeordnet sind und in Längsrichtung des Armes torsionssteif durch Gelenkachsen, insbesondere durch Kreuzgelenke allseitig gelenkig miteinander verbunden sind, wäh­ rend jeweils an den beiden anderen Ecken der Tetra­ eder die Linearmotore angreifen.

Die für den beweglichen Arm gemäß der Erfindung ver­ wendeten Tetraeder sind bei verhältnismäßig geringem Gewicht in sich sehr steif. Dadurch, daß die in Längsrichtung des Armes hintereinanderliegenden Ecken der in sich sehr steifen Tetraeder unmittelbar tor­ sionssteif durch Gelenkachsen, insbesondere Kreuzge­ lenke, allseitig gelenkig miteinander verbunden sind, erhält der Arm insgesamt eine ausgezeichnete Torsions­ steifigkeit, ohne daß die Beweglichkeit nach allen Seiten hin beeinträchtigt wird. Die längenveränderli­ chen Linearmotore bilden im Zusammenwirken mit den Kanten der benachbarten Tetraeder und dem Kreuzgelenk jeweils statisch bestimmte Dreiecke, so daß der durch die Linearmotore in der jeweiligen Gestalt fixierte Arm sehr große Biegekräfte aufnehmen kann.

Die Tetraeder können beispielsweise aus miteinander verschweißten Stäben bestehen. In diesem Falle sind die von den Stäben gebildeten Dreiecksflächen zweck­ mäßig durch dünne Abdeckbleche abgedeckt, so daß sich in den Innenräumen der Tetraeder geschützte Räume für die Anordnung der Steuereinrichtungen der Linearmoto­ re ergeben.

Alternativ können die Tetraeder auch jeweils aus ei­ nem Blechzuschnitt hergestellt sein, der entlang den Kanten des Tetraeders abgekantet und an den aneinan­ derstoßenden Kanten verschweißt ist. Auch in diesem Fall bilden jeweils die Innenräume der Tetraeder ge­ schützte Aufnahmeräume für die Steuereinrichtungen der Linearmotore.

Die Linearmotore sind zweckmäßig als doppelt wirkende Hydraulikzylinder mit Weggebern ausgebildet, die sehr große Kräfte aufbringen können und auf einfache Weise steuerbar und in der jeweils gewünschten Ausfahrlän­ ge verstarrbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgen­ den anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Abschnitt des Armes gemäß der Erfindung in Seitenansicht;

Fig. 2 einen Abschnitt des Armes gemäß der Erfindung in Draufsicht;

Fig. 3 die Ansicht eines einzelnen Te­ traeders in Längsrichtung des Armes gesehen.

Der in der Zeichnung dargestellte allseitig bewegli­ che Arm besteht aus einer Reihe von untereinander gleichartig ausgebildeten, gleichzeitigen Tetraedern 1. Die Tetraeder 1 bestehen entweder aus einer ge­ schweißten Stabkonstruktion, wobei die Flächenberei­ che der Wandungen des Tetraeders 1 durch dünne Abdeck­ bleche abgedeckt sind. Alternativ können die Tetrae­ der 1 jeweils aus einem Blechzuschnitt hergestellt sein, der durch Abkanten an den Kanten des Tetraeders 1 entsprechend gebogen ist und dessen aneinandersto­ ßende Kanten miteinander verschweißt sind.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Tetraeder 1 derart angeordnet, daß jeweils zwei Ecken in Längsrichtung des Armes hintereinanderliegen. Die derart aneinanderstoßenden Ecken der Tetraeder 1 sind durch Gelenkachsen, insbesondere durch Kreuzgelenke 2 miteinander verbunden, die in Längsrichtung des Armes torsionssteif ausgebildet sind, in allen anderen Rich­ tungen aber eine Verschwenkung der benachbarten Tetra­ eder 1 gegeneinander zulassen.

Zwischen benachbarten Tetraedern 1 sind jeweils mit Abstand zu dem Kreuzgelenk 2 Linearmotore 3 angeord­ net, die als doppelt wirkende Hydraulikzylinder ausge­ bildet sind. Diese Linearmotore 3 verbinden die bei­ den anderen Ecken der Tetraeder 1 miteinander, der­ art, daß die benachbarten Tetraeder 1 beim Ein- bzw. Ausfahren der Linearmotore 3 um das Kreuzgelenk 2 ge­ geneinander verschwenkt werden.

Die Linearmotore 3 sind ihrerseits selbstverständlich ebenfalls raumgelenkig, zweckmäßig durch zug- und druckfeste Kugelgelenke 4, mit den Ecken der Tetrae­ der 1 verbunden.

Die Steuereinrichtungen (Steuerventile) der Linearmo­ tore 2 sind zweckmäßig in den Innenräumen der Tetra­ eder 1 angeordnet und auf diese Weise gegen Beschädi­ gungen geschützt.

Claims (6)

1. Beweglicher Arm, insbesondere zum Hal­ ten und Manipulieren von Greifern, Geräten oder der­ gleichen, bestehend aus einer Reihe von miteinander verbundenen gleichartigen Elementen, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Elementen ein zug- und druckfestes Raumgelenk sowie zwei Linearmotore ange­ ordnet sind, die ebenfalls raumgelenkig an den benach­ barten Elementen angreifen und durch die die benach­ barten Elemente um das Raumgelenk gegeneinander all­ seitig verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente jeweils als Tetraeder (1) ausgebil­ det sind, von denen jeweils zwei Ecken in Längsrich­ tung des Armes hintereinander angeordnet sind und in Längsrichtung des Armes torsionssteif durch Gelenk­ achsen, insbesondere durch Kreuzgelenke (2) allseitig gelenkig miteinander verbunden sind, während die je­ weils an den beiden anderen Ecken des Tetraeders (1) die Linearmotore (3) angreifen.

2. Arm nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tetraeder (1) jeweils aus miteinan­ der verschweißten Stäben bestehen.

3. Arm nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flächen des Tetraeders (1) durch Abdeckbleche abgedeckt sind.

4. Arm nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tetraeder (1) jeweils aus einem Blechzuschnitt bestehen, der entlang den Kanten des Tetraeders (1) abgekantet und/oder verschweißt ist.

5. Arm nach den Ansprüchen 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß jeweils im Innenraum der Tetraeder (1) Steuereinrichtungen für die Linearmoto­ re (3) angeordnet sind.

6. Arm nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Li­ nearmotore (3) als doppeltwirkende Hydraulikzylinder mit Weggebern ausgebildet sind.