DE4200118A1 - Handhabungsgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät mit wenigstens ei­ nem, von einer drehbaren Zentralwelle oder dergleichen Zen­ tralantrieb aus drehantreibbaren und/oder daran befestigten Gelenkarm, der zumindest zwei über ein Beugegelenk zueinander verschwenkbare Armteile hat, von denen ein äußerer Armteil einen Greifer, Sauger oder dergleichen Werkstückträger oder -halter trägt oder mit einem solchen verbunden ist.

Man kennt bereits Handhabungsgeräte, die einen Roboterarm auf­ weisen, welcher aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Armteilen besteht. Diese Armteile sind über Schwenk-, Dreh- oder Beugegelenke miteinander verbunden, wobei jedem Gelenk eine Antriebseinheit zur Positionierung des Roboterarmes zuge­ ordnet ist. Nicht zuletzt auch durch die vielen Antriebsein­ heiten, die zur Positionierung eines solchen Roboterarmes er­ forderlich sind, sind diese vorbekannten Handhabungsgeräte vergleichsweise aufwendig in ihrer Konstruktion und Herstel­ lung.

Aus der DE-PS 34 40 762 kennt man bereits ein Handhabungsgerät der eingangs erwähnten Art, das an einer drehangetriebenen Zentralwelle mit einem Gelenkarm verbunden ist. Der Gelenkarm hat zwei über ein Beugegelenk miteinander verbundene Armteile, von denen ein inneres Armteil drehfest an der Zentralwelle an­ greift und ein äußeres Armteil an seinem dem Beugegelenk abge­ wandten Ende einen Werkstückgreifer trägt. Inneres und äußeres Armteil sind um eine Schwenkachse des Beugegelenks relativ zu­ einander verschwenkbar, die mit dem äußeren Armteil fest ver­ bunden ist und ein Zahnrad trägt. Dieses Zahnrad ist mit einem koaxial zur Zentralwelle angeordneten sowie als feststehendes Getriebeteil ausgebildeten Zahnrad über eine Kette oder der­ gleichen Zugmittel verbunden. Dieses Zugmittelgetriebe bildet eine Schwenk-Antriebsverbindung für das äußere Armteil, so daß die Kette oder dergleichen bei einer Drehbewegung der Zentral­ welle sowie des mit ihr verbundenen inneren Armteiles sich an dem koaxial zur Zentralwelle feststehenden Zahnrad abwälzt und zwangsläufig das mit der Schwenkachse des Beugegelenks verbun­ dene Zahnrad in eine Drehbewegung versetzt. Durch diese Zwangsführung dreht sich das äußere Armteil relativ zum inne­ ren Armteil weiter, so daß der Werkstück-Greifer in den beiden Endstellungen des äußeren Armteiles eine spiegelbildliche Stellung einnimmt.

Dieses vorbekannte Handhabungsgerät ist vergleichsweise ein­ fach ausgebildet, bietet jedoch nur sehr eingeschränkte Bewe­ gungsmöglichkeiten für den Werkstück-Greifer.

Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, ein Handhabungsge­ rät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das in seiner Kon­ struktion und Herstellung nur einen vergleichsweise geringen Aufwand erfordert, mit dem aber dennoch ein Werkstückträger oder dergleichen zumindest in einer Bewegungsebene gut posi­ tionierbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem Handhabungsgerät der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, daß der äußere Armteil eine an ihm angreifende Schwenk- Antriebsverbindung zu einem von der Drehbewegung der Zentral­ welle wahlweise an- oder abkuppelbaren Getriebeteil aufweist. Wird das Getriebeteil an die Zentralwelle angekuppelt, behält dieses seine Relativposition zur Zentralwelle bei, so daß der Gelenkarm verdreht werden kann, ohne daß die Schwenk-Antriebs­ verbindung das äußere Armteil gegenüber dem inneren Armteil verschwenkt. Somit bewegt sich der mit dem Gelenkarm verbun­ dene Werkstückträger oder -halter in einer Kreisbahn um die Zentralwelle.

Wird das Getriebeteil demgegenüber von der Drehbewegung der Zentralwelle abgekuppelt, so verschwenkt die im Bereich des Beugegelenks angreifende Schwenk-Antriebsverbindung das äußere Armteil gegenüber dem inneren Armteil, wodurch der damit ver­ bundene Werkstückträger oder -halter auch eine Längsbewegung durchführt. Das erfindungsgemäße Handhabungsgerät erfordert daher nur einen vergleichsweise geringen Konstruktions- und Herstellungsaufwand, erlaubt aber dennoch eine gute Positio­ nierung des an ihm befestigten Greifers, Saugers oder derglei­ chen Werkstückträgers oder -halters.

Nach einem weiterbildenden Vorschlag gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß das Getriebeteil mit einer drehbaren Hohlwelle drehfest verbunden ist, in der die Zentralwelle koaxial gela­ gert ist, daß die Zentralwelle mit einer Antriebseinheit in Antriebsverbindung steht und daß eine Kupplung zum wahlweisen An- oder Abkuppeln der Hohlwelle an die Antriebseinheit und/oder die Zentralwelle vorgesehen ist. Es ist ein besonde­ rer Vorteil des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes, daß es auch mit nur einer Antriebseinheit für die Positionierbewegun­ gen des Gelenkarmes auskommt. Ist das Getriebeteil von dieser Antriebseinheit abgekuppelt, kann das über die Zentralwelle drehantreibbare oder daran befestigte innere Armteil des Ge­ lenkarmes verdreht und das äußere Armteil relativ dazu ver­ schwenkt werden. Ist das Getriebeteil demgegenüber an die Drehbewegung der Zentralwelle angekuppelt, dreht die An­ triebseinheit das Getriebeteil sowie die dazu koaxial angeord­ nete Zentralwelle mit gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit, so daß das über die Schwenk-Antriebsverbindung mit der Zentral­ welle verbundene äußere Armteil seine Relativposition zum in­ neren Armteil beibehält.

Zweckmäßig ist es, wenn die Hohlwelle mit einem Drehtisch oder einer Drehbühne verbunden ist und wenn der Drehtisch oder die Drehbühne mittels einer Drehbühnen-Kupplung wahlweise an einer Grundplatte des Handhabungsgerätes ankuppelbar oder von dieser abkuppelbar ist.

Durch eine solche Drehbühnen-Kupplung kann die Drehbühne sowie das über die Hohlwelle mit ihr fest verbundene Getriebeteil festgelegt und auch gesichert werden, während sich die Zen­ tralwelle beispielsweise gleichzeitig dreht.

Eine besonders einfache und vorteilhafte Ausführung gemäß der Erfindung sieht vor, daß das äußere Armteil mit einem inneren Armteil um eine Schwenkachse des Beugegelenkes schwenkbar ver­ bunden ist, daß das innere Armteil mit der Zentralwelle und das äußere Armteil mit der Schwenkachse des Beugegelenks dreh­ fest verbunden ist und daß die Schwenkachse des Beugegelenks mit dem Getriebeteil in Schwenk-Antriebsverbindung steht. Mit­ tels der Schwenk-Antriebsverbindung wird eine Relativbewegung der Zentralwelle gegenüber dem von ihr abgekuppelten Getriebe­ teil als Drehbewegung auf die mit dem äußeren Armteil fest verbundene Schwenkachse des Beugegelenks übertragen, so daß die beiden Armteile des Gelenkarmes relativ zueinander ver­ schwenken und der mit dem freien Gelenkarm-Ende verbundene Werkstückträger oder -halter eine Längsbewegung ausführt.

Eine besonders vorteilhafte und wartungsarme Ausführung, die gleichzeitig auch eine präzise Positionierung des Gelenkarmes erlaubt, besteht darin, daß die zwischen der Schwenkachse des Beugegelenks und dem Getriebeteil vorgesehene Antriebsverbin­ dung als Zahnriementrieb oder dergleichen Zugmittelgetriebe ausgebildet ist und daß dazu jeweils ein Zahnrad oder eine Riemenscheibe als Getriebeteil vorgesehen sowie mit der Schwenkachse des Beugegelenks drehfest verbunden ist.

Um eine präzise Positionierung des Werkstückträgers oder -hal­ ters zu begünstigen, ist es zweckmäßig, wenn das Handhabungs­ gerät zumindest zwei Gelenkarme aufweist, deren innere Armtei­ le und deren äußere Armteile jeweils mit Abstand parallel zu­ einander angeordnet sind und wenn jeweils der äußere Armteil dieser Gelenkarme einen gemeinsamen Werkstückträger oder -hal­ ter trägt oder mit einem solchen verbunden ist. Dabei sieht eine in ihrer Konstruktion und Herstellung besonders vorteil­ hafte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, daß nur einer der Gelenkarme an der Zentralwelle befestigt ist und sein äußerer Armteil eine im Bereich des Beugegelenkes angreifende Schwenk-Antriebsverbindung zu dem Getriebeteil aufweist und daß der äußere Armteil dieses Gelenkarmes mit dem (den) äuße­ ren Armteil(en) des (der) anderen Gelenkarme(s) gelenkig ver­ bunden ist.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung gemäß der Er­ findung, der auch eigene schutzwürdige Bedeutung zukommen kann, ist vorgesehen, daß das Handhabungsgerät zumindest zwei Gelenkarme aufweist, die in Bezug auf die Drehachse der Zen­ tralwelle symmetrisch ausgebildet und/oder angeordnet sind. Durch zwei um 180° versetzte Gelenkarme kann der Handhabungs­ vorgang wesentlich verkürzt werden; so kann beispielsweise der an dem einen Gelenkarm vorgesehene Greifer oder dergleichen ein Werkstück ergreifen, während gleichzeitig der mit dem an­ deren Gelenkarm verbundene Greifer ein zweites Werkstück zur Weiterverarbeitung abgibt.

Ein weiterer vorteilhafter Vorschlag gemäß der Erfindung, für den selbständig Schutz beansprucht wird, sieht vor, daß das Handhabungsgerät zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeord­ nete Gelenkarme hat, die an den den Beugegelenken abgewandten Armenden ihrer äußeren Armteilen gelenkig miteinander verbun­ den sind und die an den entsprechenden Armenden ihrer inneren Armteile mit miteinander kämmenden Zahnrädern verbunden sind, welche jeweils koaxial zur Drehachse der inneren Armteile an­ geordnet sind und von denen ein Zahnrad von der Zentralwelle aus drehantreibbar und/oder daran befestigt ist, wobei zumin­ dest einer der beiden Gelenkarmen mit Abstand zur Zentralwelle an einem als Getriebeteil ausgebildeten Gelenkarm-Träger dreh­ bar gelagert ist, der von der Drehbewegung der Zentralwelle wahlweise an- oder abkuppelbar ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch einen vergleichsweise langen Verstellweg ihrer miteinander verbundenen Gelenkarme aus.

Zweckmäßig ist es, wenn der (die) Werkstückträger oder -halter auf einer die Drehachse der Zentralwelle schneidenden Linie linear bewegbar ist (sind). Eine solche Ausführung erleichtert die Steuerung der mit den Gelenkarmen verbundenen Werkstück­ träger oder -halter während der Positionierbewegung.

Da bei dem erfindungsgemäßen Handhabungsgerät mit nur einer Antriebseinheit jede Positionierbewegung mit einer Drehbewe­ gung der Zentralwelle verbunden ist, sieht eine besonders vor­ teilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, daß im Be­ reich der zwischen der Antriebseinheit und der Zentralwelle vorgesehenen Antriebsverbindung ein vorzugsweise inkrementales Weg- oder Winkelmeßsystem vorgesehen ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele in Verbin­ dung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigt in zum Teil schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein Handhabungsgerät in einer seitlichen Schnittdar­ stellung, das eine Zentralwelle hat, die mit einem Gelenkarm drehfest verbunden ist,

Fig. 2 ein Handhabungsgerät ähnlich dem aus Fig. 1, in ei­ ner Draufsicht, das zwei miteinander verbundene Ge­ lenkarme aufweist,

Fig. 3 zwei Gelenkarme, ähnlich denen aus Fig. 2, in einer schematischen Draufsicht,

Fig. 4 zwei miteinander verbundene Gelenkarme, ähnlich denen aus Fig. 2 und 3, ebenfalls in einer schematischen Draufsicht,

Fig. 5 zwei in Bezug auf die Drehachse der Zentralwelle sym­ metrisch ausgebildete Gelenkarm-Paare, wobei die in­ neren Armteile der an der Zentralwelle angreifenden Gelenkarme als Doppelarm miteinander verbunden sind,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Handhabungsgerätes in einer seitlichen Schnittdarstellung,

Fig. 7 zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Ge­ lenkarme, von denen ein Gelenkarm mit der Zentral­ welle in Antriebsverbindung steht und

Fig. 8 einen Laborraum als Einsatzbeispiel, wobei in diesem Laborraum drei Handhabungsgeräte eingesetzt werden, ähnlich denen aus Fig. 1, 2, 3 und 6.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnitt-Darstellung ein Handhabungsgerät 1, das an einer Zentralwelle 2 einen Gelenk- oder Faltarm 3 trägt. Der Gelenkarm 3 hat zwei Armteile 4, 5, die über ein Beugegelenk 6 zueinander verschwenkbar sind und von denen ein innerer Armteil 4 drehfest mit der Zentralwelle 2 verbunden ist und von denen ein äußerer Armteil 5 einen - in Fig. 2 dargestellten - Werkstückträger oder -halter 7 trägt. Das äußere Armteil 5 ist mit einer Schwenkachse 8 des Beugege­ lenks 6 drehfest verbunden, die am inneren Armteil 4 drehbar gelagert ist.

Das äußere Armteil 5 des Gelenkarmes 3 weist eine im Bereich des Beugegelenks 6 angreifende Schwenk-Antriebsverbindung zu einem von der Drehbewegung der Zentralwelle 2 wahlweise an- oder abkuppelbaren Getriebeteil 9 auf. Dazu steht die Schwenkachse 8 über ein hier als Zugmittel-Getriebe ausgebil­ detes Getriebe 10 mit dem Getriebeteil 9 in Antriebsverbin­ dung, wobei das Getriebeteil 9 als Zahnriemenscheibe ausgebil­ det ist, die über einen Zahnriementrieb 11 mit einer an der Schwenkachse 8 drehfest befestigten Zahnriemenscheibe 12 ver­ bunden ist.

Das Getriebeteil 9 sitzt fest auf einer Hohlwelle 13, die ko­ axial zur Zentralwelle 2 gelagert ist und diese umgreift. Die Zentralwelle 2 ist mit einer Antriebseinheit verbunden, die aus einem Servo-Motor 14 und einem zwischengeschalteten Ge­ triebe 15 besteht, das sich bei geringem Platzbedarf durch ein hohes Untersetzungsverhältnis auszeichnet.

Zum wahlweisen An- oder Abkuppeln der Hohlwelle 13 sowie des mit ihr drehfest verbundenen Getriebeteils 9 an die An­ triebseinheit ist eine Kupplung 16 vorgesehen, die hier als Rutschkupplung ausgebildet ist. Die Hohlwelle 13 weist dazu an ihrem dem Getriebeteil 9 abgewandten Ende einen Ringflansch 17 auf, dessen äußere Stirn- oder Radialfläche von Kupplungsele­ menten 18 reibschlüssig beaufschlagbar sind, welche drehfest sowie axial verschieblich an der Zentralwelle 2 sitzen.

Durch eine Drehbewegung der Zentralwelle 2 wird auch das an ihr befestigte innere Armteil 4 des Gelenkarmes 3 verdreht. Ist das Getriebeteil 9 von der Zentralwelle abgekuppelt, so wälzt sich der Zahnriemen 11 am feststehenden Getriebeteil 9 ab. Der Abwälzvorgang während der Drehbewegung der Zentral­ welle 2 wird über den Zahnriemen 11 auf die mit der Schwenkachse 8 verbundene Zahnriemenscheibe 12 übertragen. Diese Schwenk-Antriebsverbindung zwischen der Schwenkachse 8 und dem Getriebeteil 9 bewirkt eine Schwenkbewegung des äuße­ ren Armteiles 5 um das Beugegelenk 6 während der Drehbewegung des inneren Armteiles 4. Schwenkbewegung und Drehbewegung der Armteile 4, 5 haben eine Längsbewegung des mit dem Gelenkarm 3 verbundenen Werkstückträgers 7 zur Folge.

Wird die Hohlwelle 13 demgegenüber an die Zentralwelle 2 und deren Antriebseinheit mittels der Kupplung 16 angekuppelt, so drehen sich die Zentralwelle 2 sowie der daran befestigte in­ nere Armteil 4 einerseits und das mit der Hohlwelle 13 verbun­ dene Getriebeteil 9 andererseits mit gleicher Umdrehungsge­ schwindigkeit. Da somit eine Relativbewegung zwischen der Zen­ tralwelle 2 und dem Getriebeteil 9 unterbleibt, wird auch die Schwenk-Antriebsverbindung nicht bewegt, so daß die Zentral­ welle 2 den Gelenkarm 3 verdreht, während dessen Armteile 4, 5 in ihrer Schwenkposition verbleiben. Somit kann der vom äuße­ ren Armteil 5 getragene Werkstückträger 7 auf einer Kreisbahn bewegt werden.

Das Handhabungsgerät erlaubt damit ein genaues Positionieren des Werkstückträgers oder -halters 7 in zumindest einer Bewe­ gungsebene, wobei für die Positionierbewegungen seines Gelenk­ armes 3 nur eine Antriebseinheit erforderlich ist.

Aus den Fig. 1 und 2 wird deutlich, daß die Hohlwelle 13 an ihrem dem Getriebeteil 9 zugewandten Wellenende einen als Drehbühne 19 ausgebildeten Ringflansch hat. In Fig. 1 ist ge­ zeigt, daß diese Drehbühne mittels einer Drehbühnen-Kupplung 20 wahlweise an einer Grundplatte 21 des Handhabungsgerätes 1 ankuppelbar oder von dieser abkuppelbar ist. Somit können Hohlwelle 13 und Drehbühne 19 in ihrer Relativposition zur Grundplatte 21 arretiert werden, wenn beispielsweise das Ge­ triebeteil 9 von der Drehbewegung der Zentralwelle 2 abgekup­ pelt ist. Auch die Drehbühnen-Kupplung 20 ist als Rutschkupp­ lung ausgebildet und weist an einem Ringflansch 22 drehfest, aber axial verschieblich an der Hohlwelle 13 gehaltene Kupp­ lungselemente 23 auf, die in angekuppelter Stellung den Rand­ bereich einer von der Hohlwelle 13 durchsetzten Ringöffnung 24 reibschlüssig beaufschlagen, wobei diese Ringöffnung 24 an ei­ ner mit der Grundplatte 21 fest verbundenen Kupplungsplatte 25 vorgesehen ist.

Sowohl die Drehbühnen-Kupplung 20 als auch die zum An- oder Abkuppeln der Hohlwelle 13 an die Antriebseinheit vorgesehene Kupplung 16 sind pneumatisch betätigbar. Die Zentralwelle 2 weist dazu zwei Druckluftkanäle 26 auf, die jeweils zu einer der beiden Kupplungen 16, 20 führen. Ein weiterer Druckluftka­ nal 28 ist zur Betätigung des Werkstückträgers oder -halters 7 vorgesehen und mit einem - in Fig. 2 sichtbaren - flexiblen Druckluftschlauch 29 verbunden. Die Einlaß- und Auslaßöffnun­ gen dieser Druckluftkanäle 26, 28 sind als Ringnuten 30 ausge­ bildet und am Umfang der Zentralwelle 2 vorgesehen.

Zur Steuerung der Positionierbewegung des Gelenkarmes 3 ist im Bereich der zwischen der Antriebseinheit und der Zentralwelle 2 vorgesehenen Antriebsverbindung ein Drehgeber 31 vorgesehen, der als inkrementales Winkelmeßsystem ausgebildet ist. Da jede Positionierbewegung des Handhabungsgerätes 1 mit einer Drehbe­ wegung seiner Zentralwelle 2 verbunden ist, kann mittels des Drehgebers 31 sowohl die Längs- als auch die Drehbewegung des Gelenkarmes 3 gesteuert werden.

Um die präzise Positionierung des Werkstückträgers 7 zu begünstigen, ist es zweckmäßig, wenn an den Schwenk- und Drehachsen des Gelenkarmes 3, insbesondere im Bereich des Beu­ gegelenkes axial wirksame Tellerfedern vorgesehen sind, die ein axiales Spiel in diesem Gelenkbereich ausgleichen. Aus dem gleichen Grunde ist es vorteilhaft, wenn die Gelenkarme 3 durch - hier nicht dargestellte - Rückstellfedern oder der­ gleichen Rückstellelemente in ihrer Ruhelage gehalten sind.

Aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 wird deutlich, daß das Handhabungsgerät 1 zwei Gelenkarme 3a und 3b aufweist, deren innere Armteile 4 und deren äußere Armteile 5 jeweils mit Ab­ stand etwa parallel zueinander angeordnet sind. In Fig. 2 und 3 ist gezeigt, daß nur der eine Gelenkarm 3a der beiden Gelenkarme 3 an der Zentralwelle 2 befestigt ist. In Fig. 2 weist lediglich der äußere Armteil 5 dieses Gelenkarmes 3a die im Bereich seines Beugegelenkes 6 angreifende Schwenk- Antriebsverbindung zu dem Getriebeteil 9 auf, wie sie bereits zu Fig. 1 beschrieben wurde. Wie in Fig. 1 ist auch hier der Dreharm 3a mit der Zentralwelle 2 und die Drehbühne 19 mit der Hohlwelle 13 sowie dem Getriebeteil 9 drehfest verbunden.

Während die äußeren Armteile 5 an ihrem jeweils dem Beugege­ lenk abgewandten Armende einen gemeinsamen Werkstückträger oder -halter 7 tragen, sind sie im Bereich ihrer Beugegelenke 6 über einen Verbindungsarm 32 gelenkig miteinander verbunden.

Dadurch wird eine Zwangsführung auch des ohne Schwenk-An­ triebsverbindung ausgestatteten Gelenkarmes 3b erreicht, wobei dieser Gelenkarm 3b mit dem dem Beugegelenk 6 abgewandten Arm­ ende seines inneren Armteiles 4 an der Drehbühne 19 drehbar gelagert ist.

Fig. 2 zeigt die Gelenkarme 3 und den mit ihnen verbundenen Werkstückträger 7 in den beiden Endstellungen seiner Längsbe­ wegung. Dabei ist die Schwenk-Antriebsverbindung des Gelenkar­ mes 3 in ihrer Übersetzung so gewählt, daß das freie Armende des äußeren Armteiles 5 des Gelenkarmes 3a sich auf einer die Drehachse der Zentralwelle 2 schneidenden Linie linear bewegt.

Zwar ist auch der in Fig. 3 dargestellte Gelenkarm 3a mit seinem inneren Armteil 4 an der Zentralwelle 2 befestigt, je­ doch ist das die Schwenkbewegung der äußeren Armteile 5 bewir­ kende Getriebe 10 zwischen der Dreh- und der Schwenkachse des Gelenkarmes 3b vorgesehen. Dieser Gelenkarm 3b ist mit Abstand von der Zentralwelle 2 an der mit der Hohlwelle 13 verbundenen - hier nicht dargestellten - Drehbühne 19 drehbar gelagert. Das mit der Schwenkachse 12, die hier ebenfalls mit dem äuße­ ren Armteil 5 des Gelenkarmes 3b fest verbunden ist, in An­ triebsverbindung stehende Zahnrad oder dergleichen Zugmittel­ teil ist mit der Drehbühne 19 drehfest verbunden, so daß sich auch hier das Zugmittel 10 bei einer Drehbewegung der Zentral­ welle 2 und des mit ihr verbundenen Gelenkarmes 3a an dem Zugmittelteil 46 abwälzen kann, wodurch die über das im Be­ reich der Beugegelenke 6 angreifende Verbindungsteil 32 sowie den Werkstückträger 7 miteinander verbundenen äußeren Armteile 5 der Gelenkarme 3 in eine gleichzeitige Schwenkbewegung ver­ setzt werden, sofern die hier als Gelenkarm-Träger dienende und als Getriebeteil 9 ausgebildete Drehbühne 19 von der Dreh­ bewegung der Zentralwelle 2 abgekuppelt ist. Wird diese Dreh­ bühne 19 demgegenüber an die Drehbewegung der Zentralwelle 2 angekuppelt, so unterbleibt eine Relativbewegung der als Ge­ triebeteil 9 dienenden Drehbühne 19 gegenüber der Zentralwelle 2, so daß die Gelenkarme 3 zwar verdreht, nicht aber auch in Längsrichtung bewegt werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Gelenkarm-Paar kann das Ge­ triebe 10 ausschließlich zwischen der Dreh- und der Schwenk­ achse des Gelenkarmes 3b vorgesehen sein; um eine genaue Posi­ tionierbewegung des Gelenkarm-Paares zu begünstigen, kann es jedoch auch zweckmäßig sein, ein weiteres Getriebe 10 zusätz­ lich auch zwischen der Dreh- und Schwenkachse des an der Zen­ tralwelle 2 angreifenden Gelenkarmes 3a vorzusehen.

Das in Fig. 4 dargestellte Gelenkarm-Paar unterscheidet sich nicht wesentlichen von den Gelenkarm-Paaren aus Fig. 2 und 3. Während in den Fig. 2 und 3 die Verbindungslinien der zwi­ schen den beiden Gelenkarmen 3 vorgesehenen Verbindungen 7, 32 parallel zur Bewegungsrichtung des Werkstückträgers 7 verlau­ fen, sind diese Verbindungslinien bei dem in Fig. 4 darge­ stellten Gelenkarm-Paar quer zu der Bewegungsrichtung angeord­ net. Ansonsten unterscheiden sich die in Fig. 3 und 4 darge­ stellten Gelenkarm-Paare nicht von dem in Fig. 1 und 2 darge­ stellten Handhabungsgerät 1.

In Fig. 5 ist ein Handhabungsgerät in einer Draufsicht darge­ stellt, das vier Gelenkarme aufweist, die in Bezug auf die Drehachse der Zentralwelle 2 punktsymmetrisch angeordnet sind. Die inneren Armteile 4 von zwei Gelenkarmen 3a sind mit der Zentralwelle 2 drehfest verbunden und als ein einstückiger langgestreckter Doppelarm 33 ausgebildet, während das äußere Armteil 5 nur eines dieser beiden Gelenkarme 3a eine im Be­ reich des Beugegelenkes 6 angreifende Schwenk-Antriebsverbin­ dung zu dem Getriebeteil 9 aufweist, wie es bereits zu den vorangegangenen Figuren beschrieben wurde. Dieser die - hier nicht dargestellte - Schwenk-Antriebsverbindung aufweisende Gelenkarm 3a führt auch die mit ihm gelenkig verbundenen ande­ ren Gelenkarme 3a und 3b zwangsläufig mit. Jeder der unmittel­ bar an der Zentralwelle 2 angreifenden Gelenkarme 3a ist mit jeweils einem weiteren Gelenkarm 3b verbunden, so daß deren inneren und äußeren Armteile 4, 5 jeweils mit Abstand etwa parallel zueinander angeordnet sind, wobei die mit ihren Arm­ teilen parallel zueinander angeordneten Gelenkarme 3a und 3b jeweils an ihren äußeren Armteilen 5 mit einem gemeinsamen Werkstückträger oder -halter 7 verbunden sind, wie dies bei­ spielsweise auch in den Fig. 2 und 3 vorgesehen ist.

Da das in Fig. 5 dargestellte Handhabungsgerät 1 somit zwei, um 180° versetzt angeordnete Werkstückträger 7 hat, kann der Handhabungsvorgang wesentlich verkürzt werden, da beispiels­ weise mit einem Werkstückträger 7 ein Werkstück ergriffen und mit dem gegenüberliegenden Werkstückträger 7 ein weiteres Werkstück abgelegt werden kann.

In Fig. 6 ist ein Handhabungsgerät 1 dargestellt, das sich in seinen Funktionen und Merkmalen nicht wesentlich von dem Hand­ habungsgerät aus Fig. 1 unterscheidet. Die Drehbühnen-Kupp­ lung 20 des Handhabungsgerätes 1 aus Fig. 6 weist einen mit der Grundplatte 21 drehfest verbundenen Sperr-Riegel 34 auf, der zum Festlegen der Hohlwelle 13 in eine formangepaßte Aus­ sparung 35 einrasten oder einschwenken kann, die am Umfang der Drehbühne 19 vorgesehen ist. Wegen der geringeren Drehmoment­ kräfte, die auf den Server 1 einwirken, wird jedoch die in Fig. 1 gezeigte Drehbühnen-Kupplung 20 bevorzugt.

Zum wahlweisen An- und Abkuppeln der Hohlwelle 13 und ihres Getriebeteiles 9 an die Drehbewegung der Zentralwelle 2 ist eine Kupplung 16 vorgesehen, die zwischen der mit der Zentral­ welle 2 über einen Zahnriementrieb 36 in Antriebsverbindung stehenden Abtriebswelle 37 des Getriebes 15 und einem mit der Hohlwelle 13 verbundenen Antriebsrad 38 eines Zahnriementrie­ bes 39 zwischengeschaltet ist. Die Übersetzungen der Zahnrie­ mentriebe 36, 39 sind so gewählt, daß bei kraftschlüssiger Verbindung - der hier nicht dargestellten - Kupplungselemente der Kupplung 16 die Zentral- und die Hohlwelle 2, 13 sich mit gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit bewegen.

In Fig. 7 ist ein Handhabungsgerät dargestellt, daß zwei ach­ sen- oder spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Gelenkarme 3c, 3d hat, die an den den Beugegelenken 6 abgewandten Armen­ den ihrer äußeren Armteilen 5 über den Werkstückträger 7 oder ein den Werkstückträger 7 tragenden Verbindungsteil miteinan­ der verbunden sind. An den den Beugegelenken 6 abgewandten Armenden ihrer inneren Armteile 4 sind diese beiden Gelenkarme 3c, 3d drehbar und mit Abstand von der Zentralwelle 2 an der mit der Hohlwelle 13 verbundenen Drehbühne 19 gelagert, wobei die inneren Armteile 4 über miteinander kämmende Zahnräder 40, 41 in Antriebsverbindung stehen, welche jeweils koaxial zur Drehachse an den Armteilen 4 der Gelenkarme 3c, 3d befestigt sind. Dabei wird die Drehbewegung der Zentralwelle 2 über ein Zugmittelgetriebe 42 auf das Zahnrad 41 übertragen, so daß sich die inneren Armteile 4 der Gelenkarme 3c, 3d mit ihren über das Beugegelenk 6 an den äußeren Armteilen 5 angreifenden Armenden wahlweise und je nach Drehrichtung der Zentralwelle 2 voneinanderweg oder aufeinanderzu bewegen.

Es ist auch eine Ausführung möglich, bei der das innere Arm­ teil 4 sowie ihr Zahnrad 40 beziehungsweise 41 koaxial zur Zentralwelle 2 an dieser befestigt ist; bei einer solchen Aus­ führungsform kann auf ein Zugmittel 42 verzichtet werden. Die Zentralwelle 2 sowie die mit der Hohlwelle 13 drehfest verbun­ dene Drehbühne 19 sind - ähnlich wie bei den Handhabungsgerä­ ten 1 aus den Fig. 1 und 6 - drehangetrieben, wobei die als Getriebeteil 9 ausgebildete Drehbühne 19 an die Drehbewegung der Zentralwelle 2 mittels einer Kupplung 16 wahlweise an- oder abkuppelbar ist.

Betrachtet man beispielsweise den Gelenkarm 3c so stellt das die Gelenkarme 3c, 3d miteinander verbindende Verbindungsteil 7 sowie der Gelenkarm 3d eine Schwenk-Antriebsverbindung zu einem von der Drehbewegung der Zentralwelle 2 wahlweise an- oder abkuppelbaren Getriebeteil 9 dar, wobei hier die die Ge­ lenkarme 3c, 3d tragende Drehbühne 19 das Getriebeteil 9 bil­ det. Wie in den Fig. 1 und 6 ist auch hier das Getriebeteil 9 mit der drehbaren Hohlwelle 13 drehfest verbunden, in der die Zentralwelle koaxial gelagert ist.

Während die in den Fig. 2 und 4 dargestellten Ausfüh­ rungsformen miteinander verbundener Gelenkarm-Paare sich durch eine hohe, die Präzision der Positionierbewegung begünstigende Stabilität auch in ihrer Mittelstellung auszeichnen, hat die in Fig. 3 und 7 dargestellte Ausführungsform mit ihrer quer zur Bewegungsrichtung angeordneten Gelenkbasis einen ver­ gleichsweise langen Verstellweg.

Um auch den Verstellweg der in den vorangegangenen Figuren dargestellten Ausführungsformen zu vergrößern, kann es vor­ teilhaft sein, die äußeren Armteile 5 der Gelenkarme 3a, 3b über zumindest eine - hier nicht dargestellte - Gelenkschere mit dem Werkstückträger 7 zu verbinden, die aus zwei, über Kreuz gelenkig miteinander verbundenen Armteilen besteht.

In Fig. 8 ist ein Labor als Einsatzbeispiel für die in den vorangegangenen Zeichnungen vorgestellten Handhabungsgeräte 1 dargestellt. Dieses Labor weist drei Handhabungsgeräte 1 auf, die nur mit ihrer Drehbühne 19 sowie den darüber angeordneten Gelenkarm-Paaren 3 im Bereich des Arbeitsraumes angeordnet sind. Die ähnlich wie in Fig. 2 ausgebildeten Gelenkarm-Paare der Handhabungsgeräte 1 sind hier mit einer Universal-Palette als Werkstückhalter 7 verbunden, auf denen Laborschalen oder -gläser 43 abgesetzt und verfahren werden können. Die hier dargestellten Handhabungsgeräte erlauben eine präzise Positio­ nierbewegung der Werkstückträger 7 in einer Bewegungsebene; durch ein in einer Z-Achse regelbares Hubwerk kann gegebenen­ falls jedes der Handhabungsgeräte 1 mit seinen Gelenkarmen 3 in einer zusätzlichen Vertikalachse angehoben oder abgesenkt werden.

Das erfindungsgemäße Handhabungsgerät erfordert in seiner Kon­ struktion und Herstellung nur einen vergleichsweise geringen Aufwand und zeichnet sich durch ein kleines Bauvolumen aus. Wie die Fig. 1 bis 8 zeigen, ermöglicht das erfindungsge­ mäße Handhabungsgerät auch verschiedene Sonderkonstruktionen, die mit geringem Aufwand herstellbar sind. Das Handhabungsge­ rät 1 kann beispielsweise in einem Reinraum, einem Vakuum, ei­ nem Labor, in der Prozeßtechnik, in der Montageautomation so­ wie in verketteten Anlagen vorteilhaft eingesetzt werden, wo­ bei sein Gelenkarm 3 oder seine Gelenkarm-Paare frei und prä­ zise positionierbar sind.

Claims (16)

1. Handhabungsgerät mit wenigstens einem, von einer drehbaren Zentralwelle oder dergleichen Zentralantrieb aus drehan­ treibbaren und/oder daran befestigten Gelenkarm, der zu­ mindest zwei über ein Beugegelenk zueinander verschwenk­ bare Armteile hat, von denen ein äußerer Armteil einen Greifer, Sauger oder dergleichen Werkstückträger oder -halter trägt, oder mit einem solchen verbunden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der äußere Armteil (5) eine an ihm angreifende Schwenk-Antriebsverbindung zu einem von der Drehbewegung der Zentralwelle (2) wahlweise an- oder abkuppelbaren Getriebeteil (9) aufweist.

2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeteil (9) mit einer drehbaren Hohlwelle (13) drehfest verbunden ist, in der die Zentralwelle (2) koaxial gelagert ist, daß die Zentralwelle (2) mit einer Antriebseinheit in Antriebsverbindung steht und daß eine Kupplung (16) zum wahlweise An- oder Abkuppeln der Hohl­ welle (13) an die Antriebseinheit und/oder die Zentral­ welle (2) vorgesehen ist.

3. Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (13) mit einem Drehtisch oder einer Drehbühne (19) verbunden ist und daß der Drehtisch oder die Drehbühne (19) mittels einer Drehbühnen-Kupplung (20) wahlweise an einer Grundplatte (21) des Handhabungsgerätes (1) ankuppelbar oder von dieser abkuppelbar ist.

4. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Armteil (5) mit einem inne­ ren Armteil (4) um eine Schwenkachse (8) des Beugegelenks (6) schwenkbar verbunden ist, daß das innere Armteil (4) mit der Zentralwelle (2) und das äußere Armteil (5) mit der Schwenkachse (8) des Beugegelenks drehfest verbunden ist und daß die Schwenkachse (8) des Beugegelenks (6) mit dem Getriebeteil (9) in Schwenk-Antriebsverbindung steht.

5. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Schwenkachse (8) des Beugegelenks (6) und dem Getriebeteil (9) vorgesehene An­ triebsverbindung als Zahnriementrieb (11) oder dergleichen Zugmittelgetriebe ausgebildet ist und daß dazu jeweils ein Zahnrad oder eine Riemenscheibe als Getriebeteil (9) vor­ gesehen sowie mit der Schwenkachse (8) des Beugegelenks (6) drehfest verbunden ist.

6. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Getriebeteil (9) und der Schwenkachse (8) vorgesehene Antriebsverbindung eine an eine Linearbewegung des mit dem Werkstückträger (7) oder dergleichen verbundenen Gelenkarm-Endes angepaßte Übersetzung von vorzugsweise 2:1 aufweist.

7. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Handhabungsgerät (1) zumindest zwei Gelenkarme (3) aufweist, deren inneren Armteile (4) und deren äußeren Armteile (5) jeweils mit Abstand etwa parallel zueinander angeordnet sind und daß jeweils der äußere Armteil (5) dieser Gelenkarme (3) einen gemeinsamen Werkstückträger oder -halter (7) trägt oder mit einem sol­ chen verbunden ist.

8. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur einer der Gelenkarme (3) an der Zentralwelle (2) befestigt ist und sein äußerer Armteil (5) eine im Bereich des Beugegelenkes (6) angreifende Schwenk-Antriebsverbindung zu dem Getriebeteil (9) auf­ weist und daß der äußere Armteil (5) dieses Gelenkarmes (3) mit dem (den) äußeren Armteil(en) des (der) anderen Gelenkarme(s) gelenkig verbunden ist.

9. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Handhabungsgerät (1) zumindest zwei Gelenkarme (3) aufweist, die im Bezug auf die Drehachse der Zentralwelle (2) symmetrisch ausgebildet und/oder angeordnet sind.

10. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Armteile (4) von zwei der in Bezug auf die Drehachse der Zentralwelle (2) symme­ trisch angeordneten und/oder ausgebildeten Gelenkarme (3) mit der Zentralwelle (2) drehfest verbunden und vorzugs­ weise als Doppelarm (33) ausgebildet sind und daß insbe­ sondere der äußere Armteil (5) nur eines dieser beiden Ge­ lenkarme (3) eine im Bereich des Beugegelenks (6) angrei­ fende Schwenk-Antriebsverbindung zu dem Getriebeteil (9) aufweist.

11. Handhabungsgerät, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Handhabungsge­ rät (1) zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Ge­ lenkarme (3) hat, die an den den Beugegelenken (6) abge­ wandten Armenden ihrer äußeren Armteilen (5) gelenkig mit­ einander verbunden sind und die an den entsprechenden Arm­ enden ihrer inneren Armteile (4) mit miteinander kämmenden Zahnrädern (40, 41) verbunden sind, welche jeweils koaxial zur Drehachse der inneren Armteile (4) angeordnet sind und von denen ein Zahnrad (41) von der Zentralwelle (2) aus drehantreibbar und/oder daran befestigt ist, wobei zumin­ dest einer der beiden Gelenkarmen (3) mit Abstand zur Zen­ tralwelle (3) an einem als Getriebeteil (9) ausgebildeten Gelenkarm-Träger drehbar gelagert ist, der von der Drehbe­ wegung der Zentralwelle (2) wahlweise an- oder abkuppelbar ist.

12. Handhabungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch oder die Drehbühne (19) als Gelenkarm- Träger ausgebildet ist und daß vorzugsweise beide Gelenk­ arme (3) mit Abstand zur Zentralwelle (2) am Drehtisch oder an der Drehbühne (19) drehbar gelagert sind.

13. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der (die) Werkstückträger oder -halter (7) auf einer die Drehachse der Zentralwelle (2) schneidenden Linie linear bewegbar ist (sind).

14. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich der zwischen der An­ triebseinheit und der Zentralwelle (2) vorgesehenen An­ triebsverbindung ein vorzugsweise inkrementales Weg- oder Winkelmeßsystem vorgesehen ist.

15. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit einen Elek­ tromotor, vorzugsweise einen Servo-Motor (14) aufweist.

16. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die zum wahlweisen An- oder Ab­ kuppeln der Hohlwelle (13) an die Antriebseinheit vorgese­ hene Kupplung (16) und/oder die Drehbühnen-Kupplung (20) als vorzugsweise pneumatisch betätigbare Rutschkupplung ausgebildet sind und daß diese Rutschkupplungen in Ru­ helage mittels Rückstellfedern oder dergleichen Rückstell­ elementen insbesondere in ihrer angekuppelten Stellung ge­ halten sind.