DE4108262A1 - Schraegsegmentegelenk- manipulator bzw. -handhabungsgeraet - Google Patents

Description

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wesentliche Ver­ einfachung eines Handhabungsgerätes zu bewirken, welches auch in der Bedienung einfach ist. Durch die Baukastenelemente ist somit auch eine preiswerte Erstellung möglich.

Der weitere Vorteil liegt darin, daß das Gerät sehr platz­ sparend ist und im rauhen Betrieb einsetzbar ist. Durch die leichte Bauweise ist auch nur ein geringer Energiebedarf not­ wendig und somit ist die Antriebsleistung ebenfalls niedrig. Der Bewegungsverlauf erfolgt auf Kreisbahnen bzw. Kreisbögen und ergibt somit kurze Wege.

Einsatzmöglichkeiten sind in allen Wirtschaftszweigen vor­ handen. Angefangen von der Industrien über Handwerk, Handel, Post, Bahn und anderen Dienstleistungsbetrieben. Besondere Einsätze bieten sich an im Heißbereich, Schmutzbe­ reich, Kernkraftbereich sowie Luft- und Raumfahrt.

Schrägsegment-Manipulator bzw. Handhabungsgerät

Die Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät, welches sehr platzsparend ist, sehr einfach im Aufbau, leicht umbaubar für verschiedene Einsatzgebiete und preiswert in der Her­ stellung.

Aufgrund der Baukastenelemente und der Verwendung von Standard­ normteilen ist eine universelle Bauart gegeben, um Lasten bzw. Massen bis 500 kp problemlos handhaben zu können.

Stand der Technik

Die heutigen Handhabungsgeräte weisen sich durch große Uni­ versalität aus. Sie sind geeignet, Lasten oder Werkzeuge sehr genau und schnell bewegen zu können. Außerdem zeichnen sie sich durch einen hohen Platzbedarf aus. Die Geräte sind schwer und teuer.

Die Bewegungen werden im Regelfall über Kurvenbewegungen durch­ geführt. Dieses führt zu hohen Massenbeschleunigungen und schweren Bauausführungen. Durch die Art des Gelenkes wird die Nickneigung wesentlich verringert.

Sogenannte Roboter sind sicherlich geeignet, alle möglichen Anwendungsfälle abzudecken, jedoch sind hierbei wieder der Platzbedarf und der Preis eine bedeutende Einschränkung.

Beschreibung der Erfindung eines Schrägsegmentegelenk-Mani­ pulators bzw. Handhabungsgerätes

Die Zeichnungen stellen ein Handhabungsgerät dar, welches da­ zu geeignet ist, Lasten zu bewegen.

Skizze 1 zusammengebautes Handhabungsgerät
Skizze 2 Antriebssituation
Skizze 4-6 Bewegungsabläufe
Skizze 7 Zuganker mit veränderbarer Zugkraft
Skizze 8 Verdrehsicherung

Das Prinzip des Handhabungsgerätes beruht auf den 2 Schräg­ segmenten T1. Diese beiden Schrägsegmente werden synchron gegenläufig zueinander bewegt. In der Mitte der Segmente be­ findet sich eine Zentrierbuchse T4.

Die Segmente T1 werden über Gleitringe T5 mit den Zwischen­ stücken T2 verbunden. Zwischen die Andruckstücke T7 und Gleitring T6 werden die Schrägsegmente und die Zwischenstücke montiert.

Dieses System wird mit einem Drahtseilzuganker zusammengehal­ ten und muß den Kippmomenten aus Eigengewicht und Nutzlast entgegenwirken.

Die Zentrierbuchse T4 muß die Querkräfte übernehmen und das Drahtseil durch den Mittelpunkt T16 führen.

Das Zwischenstück T2 kann nun mit Verlängerungen und Form­ winkelstücken oder weiteren Schrägsegmentesystemen verbun­ den werden. Die Schmierung der Gleitringe erfolgt z. B. durch eine Zentralschmierung.

Der Antrieb erfolgt über 2 Zahnkränze an den Schrägsegmenten, die wiederum von ein oder zwei E.Motoren T11 mit Schneck­ enrädern bewegt werden. An den Schrägsegmenten kann ein Zahnkranz befestigt werden oder es wird eine Verzahnung an das Schrägsegment gefräst. Durch diese Verdrehung der Schräg­ segmente neigt sich der bewegliche Teil in Form eines Kreis­ bogens um 2·α um T16. Je nach Länge des beweglichen Armes ist der Kreisbogen entsprechend groß und somit auch der Ar­ beitsbereich. Wird jetzt ein 2. Schrägsegmentepaar genauso angetrieben, ergibt sich ein deutlich größerer Arbeits- bzw. Funktionsbereich.

Durch Einbau eines 3. Schrägsegmentepaares wird die Universa­ lität der Bewegungen nochmals sehr gesteigert.

Durch die Anordnung eines Winkelstückes von z. B. 90° oder 45° bei entsprechender Positionierung bzw. Ausrichtung läßt sich ein ganz bestimmter Arbeitsbereich erfassen.

Wenn außerdem die Säule drehbar angeordnet wird, ergibt ein möglicher Azumit-Winkel von 330° einen sehr großen Arbeits­ bereich. Die Antriebe werden so angeordnet, daß sie nicht mit der Verdrehsicherung kollidieren können, jedoch auch als Kon­ sole für den Getriebemotor genutzt werden können, Die Antriebe werden mit einer Bremse ausgestattet und sind elektrisch parallel geschaltet, um beide Schrägsegmente syn­ chron gleichzeitig und gleichweit verdrehen zu können. Dieses ist grundsätzlich erforderlich.

Die Regelung und Steuerung kann über einen Meisterschalter und Winkelgeber erfolgen.

Die Verdrehsicherungen haben die Aufgabe, alle Teile außer die Schrägsegmente gegen Verdrehung festzuhalten. Zu jedem Schrägsegmentepaar gehören 2 Verdrehsicherungspaare.
- siehe Skizze 8 -

Durch einen Haken, eine Spannzange oder eine beliebige Auf­ nahmevorrichtung am oberen Ausleger befestigt, ist das Gerät in Industrie und Fertigungsbetrieben sehr gut einsetzbar.

Wenn eine Seilwinde mit einem entsprechenden Seilverlauf angebaut wird, läßt sich das Handhabungsgerät auch als Auf­ zug benutzen.

Durch Auslegung von verschiedenen Rohrdurchmessern ist auch eine erhebliche Variation von Höchstlasten realisierbar. Durch Veränderung von Rohrlängen und Versetzen vom Formbogen­ stücken ist eine große Universalität gegeben.
(siehe Skizzen 4-6)

Anlagen

1. Auflistung aller Einzelteile (Grundelemente)
2. Skizze 1 vom zusammengebauten Handhabungsgerät
3. Skizze 2 von der Antriebssituation
4. Skizze 3 vom Gelenksegment
5. Skizze Nr. 7 mit veränderbarer Zugankerkraft
6. Skizze 4-6 Bewegungsabläufe
7. Skizze 8 von der Verdrehsicherung

Auflistung der Einzelteile

 1 Schrägsegment (Grundelement)
 2 Zwischenstück
 3 Verbindungsflansch
 4 Zentrierstück
 5 Gleitring (Bronzering)
 6 Gleitring
 7 Andruckstück
 8 Verbindungsrohr (div. Längen)
 9 Verbindungsflansch
10 Motorkonsole (Antrieb)
11 Antriebsmotor
12 Verdrehsicherungselement, unten
13 Verdrehsicherungselement, oben
14 Sicherungsbolzen
15 Sicherungsmutter
16 Drehmittelpunkt

Claims (11)

1. Zweiteiliges Gelenk für Handhabungsgeräte, bei dem die Längs­ achsen der Schrägsegmente eine Linie bilden (α=0°), dadurch gekennzeichnet, daß beim gegenläufig zueinander zu verdre­ henden Schrägsegmente mit ihren Längsachsen einen entspre­ chenden Winkel 2·α bilden und bei entgegengesetzter Ver­ drehung einen Winkel von -2·α bilden. Die Bewegung des Verdrehens erfolgt über ein oder zwei syn­ chron arbeitende Antriebe (E-Motoren.) Die Arme des Handhabungsgerätes werden durch zwei untere und zwei obere Verdrehsicherungen gesichert und sind im Dreh- und Mittelpunkt der Schrägsegmentflächen (T16) mit zwei Gelenkbolzen miteinander verbunden.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ trieb über ein Hydraulikaggregat erfolgt.

3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ trieb mit elektrischen Schrittmotoren erfolgt.

4. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägsegmente verschiedene Schrägwinkel haben.

5. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein 2. Schrägsegmentepaar mit Antrieben und Verdrehsicherungen direkt an das 1. Schrägsegmentepaar montiert wird.

6. Gelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das 2. Schrägsegmentepaar durch ein Rohr mit der Länge l zwischen die Segmentepaare gebaut wird.

7. Gelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über beliebige Winkelformstücke der Arbeitsbereich verändert wird.

8. Gelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes oder mehr solcher Schrägsegmente eingesetzt werden.

9. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ zahnung an die Segmente gefräst werden.

10. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ zahnung anmontiert wird.

11. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker aus Seilpaaren oder Ketten besteht und die Vor­ spannkraft - siehe Skizze Nr. 7. - entsprechend der Last verändert werden kann.