DE3802166A1 - Handhabungsgeraet zum transportieren und positionieren von gegenstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Handhabungsgerät zum Transportieren und Positionieren von Gegenständen, vor­ nehmlich Werkstücken, von einer Arbeitsstelle zu einer anderen Arbeitsstelle, bei dem eine drehbare Säule mit radial angeordneten und in der Länge ein- und auszieh­ baren Armen versehen ist, wobei die Enden der Arme heb- und senkbar sowie drehbare Greifervorrichtungen aufweisen.

Handhabungsgeräte sind in verschiedenen Ausführungen be­ kannt. Bei einem bekannten Handhabungsgerät der vorbe­ schriebenen Art sind die Arme an der drehbaren Säule mittels Schellen befestigt, wobei die Arme an der Säule übereinanderliegend angeordnet sind. Dadurch haben die Arme unterschiedliche Höhenpositionen, die durch die an den Enden der Arme angeordneten Vorrichtungen ausgeglichen werden müssen. Die Arme sind lediglich horizontal in ihrer Länge verschiebbar und können keine Schwenkbewegungen in Höhenrichtung ausführen. Die gewünschte Positionierung der Greifervorrichtung wird hierbei durch reine Linear­ bewegungen mittels Linearantrieben erreicht. Da die An­ triebsvorrichtung zur Höhenverschiebung der Greifervor­ richtung am Ende der Arme angebracht ist, erfordert der Handhabungsmechanismus eine robuste Konstruktion. Für die Bewegung der Teile ist eine erhebliche Massenträgheit zu überwinden. Das Handhabungsgerät ist schwerfällig und arbeitet verhältnismäßig langsam.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Handhabungsgerät der anfangs genannten Art zu schaffen, das einen weiteren Be­ wegungsgrad der Arme ermöglicht, einen einfachen Aufbau aufweist und das Handhabungssystem leichtgängig macht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Arme an der Säule mittels eines Drehgelenkes befestigt und in der Höhe verstellbar sind und daß eine in sich verlängerbare und verkürzbare Strebe mit der Säule und dem Arm gelenkig verbunden ist.

Durch eine solche Ausbildung des Handhabungsgerätes ergibt sich zunächst, daß die Arme an der Säule aufgehängt sind, so daß die Arme, die an sich in der Länge verstellt werden können, in senkrechter Ebene von einer Mittellage nach oben und nach unten geschwenkt werden können, so daß die Armenden in der senkrechten Ebene einen Kreisbogen be­ schreiben können. Durch die Aufhängung der Arme an den gelenkig angeordneten Streben erzielt man eine Leicht­ gängigkeit für die Bewegung der Arme. Zugleich erlaubt die Anbringungsart der Arme an der Säule die Möglichkeit, daß die Arme in Grundstellung in der gleichen horizontalen Ebene vorgesehen sein können. Man braucht deshalb keinen Ausgleich für die Positionierung der Armenden durch eine Hubvorrichtung oder dergleichen. Das Aufhängungsgestänge für die Arme macht das Handhabungssystem behender. Durch die Drehung der Säule, an der die Drehgelenke befestigt sind, kann jeder räumliche Punkt durch Schwenken des Armes in Verbindung mit der Regulierung der Länge auf direktem Weg erreicht werden.

Die Arme und die Streben sind vorteilhaft als Kolbenzylin­ dereinheiten ausgebildet. Dadurch ergibt sich die Leichtig­ keit für die Bewegungen und die Veränderungen dieser bei dem Handhabungsgerät.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Säule mit in Höhenrichtung verlaufenden hinterschnittenen Nuten versehen, mit denen die Befestigungsteile der Drehgelenke zusammengreifen. Dadurch ergibt sich eine individuelle und schnelle Einstellmöglichkeit für die Anlenkpunkte der Arme und der Strebe an der Säule. Die Säule weist bevorzugt einen Polygonal-Querschnitt auf. Sie kann aber auch mit einem Kreis-Querschnitt ausgestattet sein.

Im allgemeinen genügt es, wenn das Drehgelenk der Arme und die Drehgelenke der Strebe mit einer horizontalen Drehachse ausgestattet sind. Dadurch ist die senkrechte Schwenkebene für die Arme eindeutig festgelegt. In beson­ deren Fällen können auch Universalgelenke verwendet werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die an dem Ende der Kolbenstange des Armes angeordnete Greifervor­ richtung aus einer horizontalen und vertikalen Drehvor­ richtung für die Greiffinger und einer an sich bekannten Vorrichtung zum Spreizen der Greiffinger zusammengesetzt sein.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispiele nachstehend erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Handhabungsgerätes gemäß der Erfindung mit einem Arm im Aufriß und im Schema.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Handhabungsgerät der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Querschnittes der Säule im Grundriß schematisch.

Fig. 4 veranschaulicht die Anordnung und Ausbildung der Greifervorrichtung mit den Drehvorrichtungen und den Greif­ fingern im Anschluß an die freien Enden der Kolbenstange der Arme.

Das Handhabungsgerät 1 der Fig. 1 weist eine Welle 2 auf, die in einem Basisgehäuse 3 senkrecht gelagert ist und mittels einer (nicht dargestellten) Antriebsvorrichtung zum Beispiel einem Kurbelantrieb, einem Schrittmotor oder dergleichen in Richtung der Pfeile 4 oder 5, d.h. in oder gegen den Uhrzeigersinn, gedreht werden kann. Die Welle ist mit einem Flansch 6 versehen, an dem eine Säule 8 mittels eines Gegenflansches 7 und einer Führungsstange 2 a angebracht ist, so daß die Säule 8 in gleicher Weise wie die Welle 2 in der einen oder anderen Umfangsrich­ tung nach den Pfeilen 9 oder 10 gedreht werden kann.

Die Säule 8 ist mit mindestens einer in Höhenrichtung verlaufenden hinterschnittenen Nut 12 versehen, wo sie als Montageelement für die Anbringung des oder der Arme 13 und der Streben 15 des Handhabungsgerätes 1 dient. Die Säule 8, die mittels der Welle 2 hin- und hergedreht werden kann, weist einen Polygonal-Querschnitt auf. Ein quadratischer Querschnitt ist in der Fig. 2 dargestellt. Man kann auch einen Sechseck-Querschnitt nach der Fig. 3 verwenden und darüber hinaus kann der Polygonal-Querschnitt auch achteckig, zehneckig, zwölf­ eckig oder dergleichen sein. Die Säule 8 wird vorzugs­ weise durch Zuganker 60, z.B. Gewindestangen mit beid­ seitig aufgeschraubten Muttern auf Druck beansprucht, um sie auf diese Weise torsionssteifer zu machen.

Der Arm 13 oder die Arme sind an der Säule 8 mittels eines Drehgelenkes 14 schwenkbar befestigt. Jeder Arm 13 ist durch eine Strebe 15 an der Säule aufgehängt gehalten, wobei die Strebe 15 am oberen und unteren Ende durch Drehgelenke 16 und 17 gelenkig mit dem Arm 13 und der Säule 8 verbunden ist. Die Drehge­ lenke 14, 16, 17 haben vorteilhaft eine horizontal lie­ gende Achse 18, 19, 20, wodurch die senkrechte Schwenk­ ebene für den Arm 13 festgelegt ist. Die Achse 20 kann in Lagerböcken 21, 22 gelagert sein, die in geeigneten Nuten 12 der Säule 8 befestigt sind. Die Achse 19 ist in den Lagerböcken 23 gelagert, die an dem Arm 13 in dessen Längsrichtung verstellbar befestigt sind. Eine der Lagerung der Achse 20 entsprechende Lagerung für die Achse 18 des Drehgelenkes 14 ist für den Arm 13 vorgesehen.

Die Arme 13 und die Streben 15 sind zweckmäßig als Kolbenzylindereinheit 25, 26 ausgebildet. Der Zylin­ der 25 des Armes 13 weist den Kolben 27 mit der Kolben­ stange 28 auf, an deren Ende eine zur Befestigung der Greifervorrichtung dienende Platte 29 angebracht ist. Der Zylinder 26 der Strebe 15 besitzt den Kolben 30 mit der Kolbenstange 31, an deren freien Ende die Achse 19 vorgesehen ist.

Die Drehgelenke 14 und 17 können an der Säule 8 und jeweils in einer vorbestimmten Höhe befestigt sein. Der Befestigungspunkt kann nach den Erfordernissen nach oben oder unten verstellt werden, wie dies die senkrechten Pfeile andeuten. Der Schwenkbereich in senkrechter Ebene ist durch den Winkel α definiert, wobei die durch Punkte bezeichnete Fläche 33 in Ver­ bindung mit der Radialverschiebung der Platte 29 be­ strichen werden kann. Unter Berücksichtigung der Dreh­ möglichkeit der Säule 8 gemäß Fig. 2 kann in horizon­ taler Ebene die Fläche 34 bestrichen werden. Die Kolben­ zylindereinheiten 25, 26 werden vorteilhaft pneumatisch betätigt. In diesem Falle werden die Ventile 35 vorzugs­ weise ebenfalls in einer Nut 12 der Säule 8 befestigt. In Verbindung mit der Drehmöglichkeit der Säule 8 kann die an der Platte 29 befestigte Greifervorrichtung in einem Raum verschoben werden, der in senkrechter Ebene durch die Fläche 33 und in waagerechter Ebene durch die Fläche 34 bestimmt ist, wobei durch die Gleichzeitig­ keit der Bewegungen die Platte 29 auf einer räumlichen Kurve zu einem vorbestimmten Punkt in den beschriebenen Raum geführt werden kann. Dadurch ergibt sich eine hohe Beweglichkeit des Handhabungsgerätes mit Bewegungen der Greifervorrichtung auf kürzestem Weg zu einer vorbe­ stimmten Stelle in dem beschriebenen Raum.

Die an der Platte 29 der Kolbenstange 28 des Armes 13 angebrachte Greifervorrichtung 36 weist eine Drehvor­ richtung 37 auf, an deren Welle 38 eine Drehvorrich­ tung 39 befestigt ist, deren Welle 40 nach dem Pfeil 41 gedreht werden kann. Am freien Ende der Welle 40 befin­ det sich die Vorrichtung 42 zum Bewegen z.B. Spreizen der Greiferfinger 43 und 44. Mit der Welle 40 ist eine Platte 45 verbunden. An der Platte 45 und einer an einer Führung 47 befestigten Lasche 46 sind Kreuzgelenke 48 und 49 vorgesehen, so daß durch Verschieben der Führungs­ stange 47, die zugleich Kolbenstange eines Zylinders 50 sein kann, eine Bewegung der Greiferfinger 43 und 44 in Richtung des Pfeiles 51 veranlaßt wird, wodurch mittels der Finger 43, 44 ein Werkstück oder dergleichen gefaßt oder losgelassen werden kann. Die Drehvorrichtungen 37, 39 können aus Ritzel und Zahnstange bestehen. Man kann auch jeden anderen Drehantrieb vorsehen, z.B. einen Kurbelan­ trieb, Schrittmotor o. dgl.

Claims (9)

1. Handhabungsgerät zum Transportieren und Positionieren von Gegenständen, vornehmlich Werkstücken, von einer Arbeitsstelle zu einer anderen Arbeitsstelle, bei dem eine drehbare Säule mit mindestens einem radial an­ geordneten und in der Länge ein- und ausziehbaren Arm versehen ist, wobei die Enden der Arme heb- und senk­ bare sowie drehbare Greifervorrichtungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (13) an der Säule (8) mittels eines Drehgelenkes (14) befestigt und in der Höhe verstellbar an der Säule (8) angeord­ net sind und daß eine verlängerbare und verkürzbare Strebe (15) mit der Säule (8) und dem zugehörigen Arm (13) gelenkig verbunden ist.

2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Arme (13) und die Streben (15) als Kol­ benzylindereinheiten (25, 27, 28; 26, 30, 31) ausge­ bildet sind.

3. Handhabungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Säule (8) mit in Höhenrichtung verlaufenden hinterschnittenen Nuten (12) versehen ist, mit denen die Befestigungsteile der Drehgelenke (14, 17) zusammengreifen.

4. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (8) einen Poly­ gonal-Querschnitt aufweist.

5. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (8) einen Kreis- Querschnitt aufweist.

6. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (8) durch in das Innere eingebrachte Zuganker (60) auf Druck bean­ sprucht wird.

7. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (14) der Arme (13) und die Drehgelenke (16, 17) der Streben (15) horizontale d.h. quer zur Drehachse der Säule (8) ver­ laufende Drehachsen (18, 19, 20) besitzen.

8. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgelenke Universal­ gelenke sind.

9. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Ende (29) der Kolbenstange (28) der Arme (13) angeordnete Greifer­ vorrichtung (36) mit sich kreuzenden Achsen angeord­ nete Drehvorrichtungen (37, 39) für die Greiffinger (43) aufweist.