DE8324953U1 - Vorrichtung zum Massenausgleich für einen eine Last tragenden Arm - Google Patents
Vorrichtung zum Massenausgleich für einen eine Last tragenden ArmInfo
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- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/28—Counterweights, i.e. additional weights counterbalancing inertia forces induced by the reciprocating movement of masses in the system, e.g. of pistons attached to an engine crankshaft; Attaching or mounting same
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0008—Balancing devices
- B25J19/0016—Balancing devices using springs
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Description
VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES
VON KREISLER KELLER SELTING WERNER
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln
Diving, IC W. Efehold, Bad Soden
Öle MO laug Dr. J. F. Fu*, Köln
„ ΛΛΛΛ .. , „ OipUlnfl. G.Sehinfl,Köln
D-SOOO KÖLN 1
30. August 1983
Sg/rk
Sg/rk
Vorrichtung zum Massenausgleich für einen
eine Last tragenden Arm
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Massenausgleich
für einen eine Last tragenden Arm, insbesondere
Roboterarm, der um einen festen Anlenkpunkt schwenkbar
ist, mit einer Feder zum Ausgleichen der Last und ggf.
Roboterarm, der um einen festen Anlenkpunkt schwenkbar
ist, mit einer Feder zum Ausgleichen der Last und ggf.
einer Spannvorrichtung zur Veränderung der Federspannung.
Ein Roboterarm muß imstande sein, einen Gewichtsaus- I
gleich für unterschiedliche Lasten, z.B. unterschied- |
liehe Arten von Werkzeugen, die an ihm befestigt werdet |
können, durchzuführen. Für einen effektiven Betrieb muß '?
die Massenausgleichsvorrichtung imstande sein, den f:
Roboterarm in allen Positionen stabil zu halten und sie -
muß insbesondere an unterschiedliche Lasten des Armes .;
angepaßt werden können, ohne die dynamischen Eigen- '%
schäften des Armes zu verändern. jfi
: Dompoten« Kötn
Es ist bekannt» zur Durchführung eines Massenausgleichs
ein Gegengewicht einzusetzen. Ein Gegengewicht erfüllt die oben aufgeführten Forderungen mit einer Ausnahme:
Es verschlechtert die dynamischen Eigenschaften wesentlieh.
Aus diesem Grunde wird der Massenausgleich häufig unter Verwendung einer oder mehrerer Federn durchgeführt.
Laständerungen des Armes können hierbei durch Veränderung der Federspannung kompensiert werden, jedoch erfolgt ein
korrekter Massenausgleich infolge der Geometrie des Systems nur jeweils bei einer ganz bestimmten Armstellung.
Die Geometrie des Systems ist konstant, da der Abstand zwischen dem festen Anlenkpunkt des Roboterarms
und dem Befestigungspunkt der Feder an dem dem Roboterarm abgewandten Ende konstant ist, so daß Kompensationen von
Massenänderungen über den gesamten Bereich Veränderungen der Federkonstante erfordern. Der erwähnte feste Abstand
ist für Systeme der genannten Art charakteristisch* Die Federkonstante hängt vom Aufbau der Feder ab und zu ihrer
Änderung müßte daher die Feder selbst geändert werden.
Im Falle einer Schraubenfeder würde dies beispielsweise bedeuten, daß der Drahtdurchmesser, der Federdurchmesser
bzw. die Windungszahl geändert werden müßten.
Bei nur geringfügigen Änderungen der Armlast wird im allgemeinen hingenommen, daß der Roboterarm in seiner
äußersten Extremlage keinen vollständigen Massenausgleich erfährt; wenn die Last jedoch ansteigt, muß zur Erzielung
des richtigen Gleichgewichts die Feder ersetzt werden.
■ · ·ι
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit
der der Roboterarm bei Laständerungen mit einer einfachen Verstellung über den gesamten Arbeitsbereich
ausbalanciert werden kann, ohne daß die Ausgleichsvorrichtung die dynamischen Eigenschaften des Roboterarms
verschlechtert.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein dort schematisch dargestelltes
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
In. der Zeichnung ist ein L^förmiger Roboterarm 1 dargestellt,
der mit seinem Scheitelbereicht an einem festen Anlenkpunkt 2 schwenkbar angebracht ist. Ein Ende einer
schrc&benförmigen Feder 3 ist über eine Federspannvorrichtung
4 mit dem kurzen Schenkel des L-förmigen Arms 1 verbunden. Das andere Ende der schraubenförmigen
Feder 3 ist an dem Auge 6 einer Augenschraube 5 befestigt. Die Augenschraube 5 ist in Längsrichtung ihres
Gewindeschaftes in einem einen Halter bildenden ortsfesten Lager 7 verschiebbar. Der ortsfeste Anlenkpunkt
2 des Roboterarms ist auf der Verlängerung der Mittel-, linie des Gewindeschaftes der Augenschraube 5 angeordnet.
Auf das rückwärtige Ende der Augenschraube 5
ist eine Mutter 8 aufgeschraubt. Durch Drehen der Mutter 8 in unterschiedliche Positionen längs des
Gewindeschaftes der Augenschraube 5 kann die Augenschraube 5 relativ zu dem Halter 7 axial bewegt werden.
Auf diese Weise kann der Abstand zwischen dem Auge 6 der Augenschraube 5 und dem festen Anlenkpunkt 2 dos Roboterarmes
1 entsprechend dem Gewicht des am Roboterarm 1 an*
gebrachten Werkzeugs 9 variiert werden, um die Geometrie
des Systems entsprechend zu verändern. Auf diese einfache Weise erfolgt ein Massenausgleich des Roboterarms 1 in
allen Armstellungen und es ist eine einfache Einstellung auf unterschiedliche Lasten 9 möglich, ohne die dynamischen
Eigenschaften des Armes 1 zu verschlechtern.
Durch die Bewegung der Augenschraube 5 ändert sich die Spannung der schraubenförmigen Feder 3 und gleichzeitig
wird die Angriffsrichtung der Federkraft verändert, so daß der Roboterarm 1 und die Masse (das Werkzeug 9)
über den gesamten Arbeitsweg des Roboterarmes 1 im Gleichgewicht gehalten werden, selbst wenn die Masse
sich verändert- Der Grund hierfür liegt darin, daß die Geometrie des Systems sowie die Spannung der Feder 3
durch die genannte Verstellung verändert werden. Mit anderen Worten: Das erfindungsgemäße Prinzip beruht auf
der Tatsache, daß durch Veränderung der Geometrie des Systems dieselbe Federkonstante an unterschiedliche
Lasten angepaßt werden kann.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Massenausgleich für einen eine Last
tragenden Arm, insbesondere Roboterarm, der um einen festen Anlenkpunkt (2) schwenkbar ist, mit einer Feder
(3) zum Ausgleichen der Last und ggf. einer Spannvorrichtung (4) zur Veränderung der Federspannung,
dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungspunkt für das dem Arm abgewandte Ende
der Feder (3) entlang einer durch den festen Anlenkpunkt (2) des Armes (1) hindurchgehenden Geraden verschiebbar
ist, so daß der Abstand zwischen dem Befestigungspunkt (6) für die Feder (3) und dem festen
Anlenkpunkt \2) für den Arm (1) entlang der Geraden veränderbar ist, um die Geometrie des Systems entsprechend
dem Gewicht der Masse des an dem Arm (1) befestigten Werkzeugs (9) zu verändern, wodurch ein
Massenausgleich des Armes (1) in allen Schwenkpositionen erfolgt und die Ausgleichskraft ohne Verschlechterung der
dynamischen Eigenschaften des Armes (1) auf unterschiedliche Massen einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Arm (1) abgewandte Ende der Feder (3) an
einem Körper (5) befestigt ist, der in einer Axialführung (7) längsverschiebbar geführt ist.
fix.:»:
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Arm (1) im wesentlichen L-formig
ist, daß das feste Schwenklager im Scheitelbereich des Armes (1) angreift und daß die Masse (9) an dem
einen Schenkel und die Feder (3) an dem anderen Schenkel des Armes (1) angreift.
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