DE3713469A1 - Mehrachsiger manipulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrachsigen Manipulator, insbesondere für die Automation von Druckgußerzeugnissen, mit einem Grundgestell, an dem eine erste, lotrechte Drehachse ausgebildet ist, um die ein Ständer gedreht werden kann, an dem eine zweite Achse ausgebildet ist, längs der ein Lagerblock mit einer von einer Seite frei zugänglichen Fläche auf und ab gefahren werden kann, an dem eine Anordnung befestigt ist, über die ein am Ende der Anordnung sitzender Greifer parallel zu sich längs einer horizontalen Geraden bewegt werden kann.

Einen derartigen Manipulator beschreibt die europäische Offenlegungsschrift 47 938. Am Lagerblock ist dort eine parallel zu sich verschiebbare Stange befestigt, deren anderes Ende den Greifer trägt. Hiermit ist aber der Nachteil verbunden, daß auf der dem Greifer abgewandten Seite des Manipulators Platz für die Stange vorgesehen sein muß, wenn sich der Greifer in der eingezogenen Stellung der Stange befindet. Dieser Platz steht aber häufig nicht ohne weiteres zur Verfügung.

Die europäische Offenlegungsschrift 12 237 der Anmelderin beschreibt einen programmierbaren Manipulator mit einem Grundgestell, an dem ein Ständer befestigt ist, der einen Lagerblock trägt, der über eine Spindel am Ständer auf und ab bewegt werden kann. Der Lagerblock wiederum trägt eine Reihe von Armen, die über lotrechte Achsen aneinander angelenkt sind. Um eine möglichst große Fläche mit dem am Ende des letzten Arms befestigten Greifer bestreichen zu können, ohne sich dabei zu behindern, sind die Arme jeweils übereinander gesetzt und jeweils kürzer ausgebildet als der vorhergehende Arm.

Es ist auch schon bekannt, die Schwenkarme eines Mani­ pulators über eine Parallelführung aneinander anzulenken derart, daß bei einem Verschwenken der aneinander ange­ lenkten Arme ein am Ende des zweiten Arms angebrachter Greifer parallel zu sich und längs einer horizontalen Geraden bewegt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehr­ achsigen, vorzugsweise programmierbaren Manipulator mit den eingangs genannten Merkmalen vorzuschlagen, der sich insbesondere durch einen geringen Platzbedarf an der dem Greifer abgewandten Seite des Manipulators auszeichnet und trotzdem einen verhältnismäßig großen Schwenkwinkel hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus zwei über eine Parallelführung aneinander angelenkten Armen besteht, von denen der erste Arm über eine dritte Achse an den Lagerblock angelenkt ist, wobei der erste Arm auf die frei zugängliche Fläche des Lagerblocks aufgesetzt ist und der zweite Arm auf die dem Lagerblock abgewandten Seite des ersten Arms aufgesetzt ist derart, daß beide Arme unbehindert voneinander bzw. vom Lagerblock oder vom Ständer sich um horizontale Drehachsen drehen können.

Durch diese Maßnahmen ergeben sich, verglichen mit dem Manipulator nach der europäischen Offenlegungsschrift 47 938 insbesondere die Vorteile, daß der Platz an der dem Greifarm abgewandten Seite des Manipulators für den Schwenkbereich des Greifarms frei bleibt und somit für andere Maschinen oder Maschinenteile bzw. Schwenkbereiche anderer Manipulatoren frei genutzt werden kann. Verglichen mit der Lehre der europäischen Offenlegungsschrift 12 237 sind die Arme um horizontale Achsen aneinander angelenkt, so daß der Ständer die Schwenkbewegung nicht mehr behindern kann, wie dies bei diesem bekannten Manipulator der Fall war. Die aneinander angelenkten Achsen können daher innerhalb weiter Grenzen eine belie­ bige Länge haben, so daß man auch nicht mehr darauf achten muß, daß der zweite Arm kürzer als der erste Arm ist.

Das System ist bezüglich Greifermasse und Teilegewicht selbsthemmend. Das bedeutet, daß durch diese Massen kein zusätzliches Haltemoment am Antrieb erforderlich ist. Im Stillstand wirkt sich lediglich die Eigenmasse der Armelemente als Haltemoment aus.

Der Antrieb erfolgt über eine am Lagerblock untergebrachte Spindel mit Spindelmutter und von dort über den ersten Arm. Die Spindeleinheit ist spielfrei verspannt. Die Anordnung des ersten Schwenkarms und der Spindel erlaubt eine Schwenkbewegung von wenigstens 120°.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 perspektivisch einen mehrachsigen Manipu­ lator nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltschema für den Antrieb zweier Achsen dieses Manipulators über einen einzigen Motor.

Der in Fig. 1 gezeigte Manipulator besitzt ein Grundge­ stell 1, das einen lotrechten Ständer 2 trägt. Am Ständer ist ein Lagerblock 3 befestigt, der in Richtung des Doppelpfeils 4 nach oben bzw. unten verfahren werden kann.

Am Lagerblock 3 ist ein erster Arm 5 drehbar gelagert, der an seinem freien Ende einen zweiten Arm 6 trägt, der am ersten Arm drehbar gelagert ist.

Am freien Ende des zweiten Arms ist ein Greifer 7 schwenk­ bar befestigt.

Am Grundgestell 1 ist eine erste Achse 8 des Manipulators ausgebildet, die lotrecht verläuft und um die der Ständer 2 drehbar ist. Eine zweite Achse wird durch den Doppel­ pfeil 4 symbolisiert. Eine dritte Achse 9 wird durch die Drehbefestigung des ersten Arms 5 am Lagerblock 3 ausge­ bildet. Eine vierte Achse 10 wird durch die Schwenkbe­ festigung des Greifers 7 am freien Ende des zweiten Arms 6 ausgebildet.

Der Greifer ist außerdem um eine fünfte Achse 11 in Richtung des Doppelpfeiles 11 beweglich und schließlich auch noch um eine sechste Achse 12, die zum Verschwenken des Greifers um beispielsweise 90° dient.

Fig. 2 erläutert den Antrieb des Ständers 2 um die erste Achse 8 und des Lagerblocks 3 um die zweite Achse 4. Für beide Antriebe ist ein einziger Motor 13 vorgesehen, dessen Ausgang wahlweise entweder mit einer ersten Kupplung 14 oder mit einer zweiten Kupplung 15 kraft­ schlüssig verbunden werden kann. Die Linien 16, 17 deuten die kraftschlüssige Verbindung entweder zur ersten oder zur zweiten Achse an.

An den Ausgängen der Kupplungen 14, 15 befinden sich Bremsen 18, an die wiederum Meßsysteme 19 angeschlossen sind. Die Kästchen 20 symbolisieren die Abtriebe, mit denen also die betreffenden Achsen, in diesem Ausführungs­ beispiel die Achsen 4 bzw. 8 wahlweise angetrieben werden.

Die Arme 5, 6 sind über eine an sich bekannte Parallel­ führung miteinander derart gekoppelt, daß der Greifer 7 seine einmal eingestellte Lage, beispielsweise eine Horizontallage, bei einem Verschwenken der Greifer nicht verändert, wenn nicht eine der weiteren Achsen 11, 12 betätigt wird. Die Parallelführung der Arme 5, 6 erfolgt beispielsweise über Parallelogramme mit miteinander kämmenden Zahnsegmenten.

Fig. 1 zeigt auch, daß der erste Arm 5 auf eine Vorder­ fläche 21 des Lagerblocks 3 aufgesetzt ist, so daß er sich um einen Winkel von wenigstens 120° drehen kann. In entsprechender Weise ist auch der zweite Arm 6 auf die glatt ausgebildete Vorderläche des ersten Arms auf­ gesetzt, so daß auch der zweite Arm 6 sich um einen Winkel von wenigstens 120° drehen kann. Auch der Greifer 7 stört diese Drehbewegungen nicht. Der erfindungs­ gemäße Manipulator zeichnet sich daher durch eine große Gelenkigkeit bei wenig Raumbedarf aus, wobei ohne weiteres Zutun dafür gesorgt wird, daß der Greifer seine einmal eingestellte Lage (beispielsweise Horizontallage) stets beibehält.

Weil die erste und die zweite Achse des Manipulators nicht gleichzeitig fahren müssen, kann für beide Achsen ein und derselbe Antriebsmotor 13 verwendet werden. Fig. 2 zeigt, daß eine mechanische Kupplung den Kraftfluß 16 bzw. 17 zur ersten bzw. zweiten Achse schließt. Jede Achse besitzt je eine Bremse und ein eigenes Wege- Meßsystem.

Die Umschaltung von der ersten auf die zweite Achse geschieht folgendermaßen. Nach dem Positionieren der ersten Achse wird die erste Bremse geschlossen. Das erste Meßsystem bleibt aktiv. Jetzt wird die mechanische Kupplung von der ersten Achse auf die zweite Achse umge­ schaltet. Die zweite Bremse wird geöffnet und jetzt kann die zweite Achse positioniert werden.

Die beiden Lagerregelkreise arbeiten unabhängig vonein­ ander, während es nur einen Drehzahlregelkreis für beide Achsen gibt.

Das Umschalten von der zweiten Achse auf die erste Achse erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge.

Das Geradführungsgetriebe zwischen den beiden Armen 5, 6 ist bezüglich der Greifermasse und des vom Greifer getragenen Teilegewichts selbsthemmend. Das bedeutet, daß durch diese Massen kein zusätzliches Haltemoment auf den Antrieb ausgeübt wird. Im Stillstand wirkt sich lediglich die Eigenmasse der Armelemente als Haltemoment aus.

Der Antrieb erfolgt über das System einer Spindel mit Spindelmutter zum Hebel 5. Die Spindeleinheit wird spiel­ frei verspannt. Die Anordnung der Hebel und der Spindel erlaubt eine Schwenkbewegung von wenigstens 120°.

Claims (1)

1. Mehrachsiger Manipulator, insbesondere für die Automation von Druckgußerzeugnissen, mit einem Grundgestell, an dem eine erste, lotrechte Drehachse ausgebildet ist, um die ein Ständer gedreht werden kann, an dem eine zweite Achse ausgebildet ist, längs der ein Lagerblock mit einer von einer Seite frei zugänglichen Fläche auf und ab gefahren werden kann, an dem eine Anordnung befestigt ist, über die ein am Ende der Anordnung sitzender Greifer parallel zu sich längs einer horizontalen Geraden bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus zwei über eine Parallelführung an­ einander angelenkten Armen besteht, von denen der erste Arm über eine dritte Achse an den Lagerblock angelenkt ist, wobei der erste Arm auf die frei zugängliche Fläche des Lagerblocks aufgesetzt ist und der zweite Arm auf die dem Lagerblock abgewandte Seite des ersten Arms aufge­ setzt ist derart, daß beide Arme unbehindert voneinander bzw. vom Lagerblock oder vom Ständer sich um horizontale Drehachsen drehen können.