DE8511727U1

DE8511727U1 - Gelenkelement für Manipulatoren

Info

Publication number: DE8511727U1
Application number: DE8511727U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1986-05-22
Also published as: DE3612961A1; DE3612961C2

Description

Gelenkelement für Manipulatoren

Die Erfindung betrifft ein Gelenkelement für Manipulatoren oder dgl. mit einer Bodenplatte, einer Deckplatte und einer Mehrzahl von kreissymmetrisch angeordneten Stellzylindern mit Zylinderkorper und Stellelement, wobei die Stellelemente oder die Zylinderkörper kardanisch in der Deckplatte gelagert sind.

Manipulatoren weisen Gelenkarme auf, die aus einem oder mehreren Gelenkelementen bestehen, mit deren Hilfe das jeweilige von dem Manipulator benutzte Werkzeug an den gewünschten Ort relativ zu dem zu behandelnden Werkstück geführt wird.

Ein aus der GB-PS 13 74 997 bekanntes Gelenkelement besteht aus einer Bodenplatte, einer Deckplatte und auf

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der Bodenplatte kreissymmetrisch angeordneten Stellzy-} lindern. Eine mit einem Kugelgelenk versehene Stange

verbindet die Deckplatte mit der Bodenplatte. Bei Aus-

_;! fahren eines der Stellzylinder und ein entsprechendes

\- Einfahren des gegenüberliegenden Stellzylinders kann

die Deckplatte in beliebige Richtung relativ zu der

Bodenplatte geneigt werden.

Die Anordnung nach der GB-PS 13 74 997 ermöglicht ein Kippen der Deckplatte relativ zu der Bodenplatte, nicht Jedoch eine Verlängerung des Abstandes zwischen der Bodenplatte und der Deckplatte, also keine Längung des Gelenkelements. Aus der DE-OS 34 00 362 ist weiter ein Gelenkelement für Manipulatoren bekannt, bei dem alle Btellzylinder mit einem Kugelgelenk versehen sind, dessen eines Element auf der Deckplatte radial zur Mittel-Achse verschiebbar gelagert ist, um die Änderung des Abstandes in der zu der Bodenplatte parallelen Ebene !wischen den Drehpunkten der Gelenke bei Kippung der Deckplatte auszugleichen.

Die Gelenkelemente der genannten Offenlegungsschrift ermöglichen zwar bereits eine Veränderung des Abstandes ■wischen der Bodenplatte und der Deckplatte des Gelenkelementes und damit einer Längung des aus diesen Gelenkelementen zusammengesetzten Gelenkarms, der mechanische Aufwand zur Ermöglichung der Neigung der Deckplatte relativ zu der Bodenplatte ist jedoch erheblich.

f. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk-

£ element der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem

fj der Abstand zwischen Bodenplatte und Deckplatte und

damit eine Längung des Gelenkelementes sowie eine be-

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liebige Neigung der Deckplatte relativ zu der Bodenplatte bei geringem mechanischen Aufwand ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei Paare von Stellzylindern vorgesehen sind, wobei die Stellelemente eines der Paare von Stellzylindern mit der Bodenplatte und die Stellelemente des anderen Paares von Stellzylindern mit der Deckplatte kardanisch verbunden sind, und die Zylinderkörper der Stellzylin~ der beider Paare über einen mittels tangential zu dem gedachten Symmetriekreis ausgerichteten Scharniergelenken an die Zylinderkörper angelenkten Trägerkranz miteinander verbunden sind.

Der erfinderische Gedanke wird auch verwirklicht durch eine Ausgestaltung, bei der in einer Umkehrung nicht die Zylinderkörper der Stellzylinder beider Paare sondern deren Stellelemente miteinander verbunden und nicht die Stellelemente sondern die Zylinderkörper der beiden Paare von Stellzylindern mit der Bodenplatte bzw. der Deckplatte kardanisch verbunden sind.

Bei Vorsehung von drei Stellzylindern für jedes der Paare von Stellzylindern wird zur Kippung der Deckplatte relativ zur Bodenplatte lediglich einer der Stellzylinder betätigt, ein Sperren der Stellzylinder ist nicht möglich. Bei Vorsehen von vier Stellzylindern für jedes der Paare von Stellzylindern ist dagegen gewährleistet, daß bei Fehlfunktion eines der Stellzylinder keine Bewegung des Gelenkelementes auftritt, da eine Änderung der Neigung der Deckplatte relativ zur Bodenplatte nur bei richtigem Zusammenwirken der beiden

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einander gegenüber liegend angeordneten Stellzylindern t

möglich ist. |

Die kardanischen Gelenke, mit denen die Stellelemente | bzw. die Zylinderkörper der Stellzylinder an Boden- | bzw. Deckplatte befestigt sind, können als Kugelgelenke kj

Ψ oder als Kreuzgelenke ausgebildet sein. I

Die Scharniergelenke, mit denen die Stellelemente bzw. die Zylinderkörper der Stellzylinder an dem Trägerkranz angelenkt sind, sind vorzugsweise als Gabelgelenke oder Achsengelenke ausgebildet.

Zur Ausbildung eines Gelenkarmes werden mehrere derartiger Gelenkelemente aufeinander gesetzt, die Deckplatte eines Gelenkelementes kann jedoch auch zugleich die Bodenplatte eines nachfolgenden Gelenkelementes bilden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine teilperspektivische Seitenansicht eines Gelenkelements,

Fig. 2 eine Schnittdraufsicht auf ein derartiges Gelenkelement entlang der Linie II-II von Figur 1 ,

Fig. 3 A, 3 B, 3 C und 3 D schematische Darstellungen des Gelenkelements in verschiedenen Verstellungen,

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Fig. 4 A und Fig. 4 B eine schematische Darstellung eines aus derartigen Gelenkelementen zusammengesetzten Gelenkarms eines Industrieroboters, wobei Figur 4 A den Gelenkarm in Ruhestellung und Figur 4 B den Gelenkarm bei Bearbeiten eines Werkstücks wiedergibt.

Die teilperspektivische Darstellung von Figur 1 verdeutlicht die beiden Paare von Stellzylindern, wobei von jedem der aus jeweils drei Stellzylindern bestehenden Paaren lediglich zwei Stellzylinder dargestellt sind, da der dritte Stellzylinder jedes der Paare durch einen vor diesem liegenden Stellzylinder verdeckt wird.

Die Stellzylinder des einen Paares bestehen aus Stellelementen 18 und einem ZylinderkSrper 26, die Stellzylinder des anderen Paares aus Stellelementen 22 und Zylinderkörpern 28. Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Stellzylinder entsprechend den Zylindern des elektromotorischen Linearantriebs nach der P (gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung des Anmelders) ausgebildet sind, können auch Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder aber Schubspir.de 1-antriebe verwendet werden, bei denen die Stellelemente 18, 20 als Kolben- bzw. Schubstangen dusgebildet sind.

Die Zylinderkörper 26, 28 der Stellzylinder beider Paare sind miteinander über einen Trägerkranz 32 verbunden, wobei die Zylinderkörper 26, 28 mit dem Trägerkranz 32 mittels eines Gabelgelenks an diesen angelenkt sind. Dabei ist die Gelenkachse tangential zu dem ge-

dachten Symmetriekreis der kreissymmetrisch angeordneten Stellzylinder ausgerichtet.

Figur 2 verdeutlicht, daß der Trägerkranz 32 die Zylinderkörper 26, 28 der beiden Paare von Stellzylindern über Gabelgelenke 30 miteinander verbindet. Diese Gabelgelenke 30 ermöglichen eine Kippbewegung der Teile 26 bzw. 28 und 32 zueinander nur um eine Achse, die rechtwinklig zu der Verbindungslinie zu der gedachten Mittelachse der Anordnung erlaubt.

Die Verstellmoglichkeiten des vorgeschlagenen Gelenkelements wird anhand der Figuren 3A, 3B, 3C und 3D erläutert, die lediglich schematisch sind und bei denen zur Vereinfachung der Darstellung und Erläuterung jedes Paar von Gtellzylindern aus lediglich zwei Stellzylindern besteht. Die Stelleismente 22 des einen Paares sind mit der Deckplatte 24 derart verbunden, daß eine Bewegung in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen möglich ist, die Stellelemente 18 des anderen Paares sind entsprechend mit der Bodenplatte 20 verbunden. Der Trägerkranz 32 verbindet die Zylinderkörper 26, 28 über Bolzengelenke 30 miteinander.

Figur 3 B zeigt die Anordnung von Figur 3 A bei einer gleichmäßigen Auslenkung der Stellzylinder beider Paare, wobei Bodenplatte 20 und Deckplatte 24 parallel zueinander ausgerichtet bleiben.

Figur 3 C zeigt eine Stellung, in der die Deckplatte 24 relativ zur Bodenplatte 20 ohne Längung im übrigen geneigt ausgebildet ist.

Figur 3 D schließlich zeigt eine Ausgestaltung bei voller Längung und voller Neigung.

Es ist zu beachten, daß in den Figuren 3 A - D lediglich eine zweidimensionale Neigung dargestellt ist, tatsächlich weist jedes Paar von Stellzylindern natürlich wenigstens drei oder vier Stellzylinder auf, wobei eine beliebige Neigung im Raum möglich ist.

Die Figuren 4 A und 4 B schließlich verdeutlichen die Möglichkeiten, die die Verwendung der vorgeschlagenen Gelenkelemente als Elemente eines Gelenkarmes eines Manipulators eröffnen. In Figur 4 A ist ein aus den hier vorgeschlagenen Gelenkelementen zusammengesetzter Gelenkarm neben einem schraffiert dargestellten, zu bearbeitenden Werkstück in Ruhestellung gezeigt. Figur 4 B demgegenüber verdeutlicht, wie bei einer entsprechenden Steuerung der Stellzylinder der einzelnen Gelenkelemente jeder beliebige Punkt auch eines verwinkelten Werkstücks erreicht werden kann. Auch hier ist zur Vereinfachung der Darstellung lediglich ein zweidimensionales Beispiel wiedergegeben, es versteht sich, daß ein Arbeiten im dreidimensionalen Raum unter Verwendung der vorgeschlagenen Gelenkelemente möglich ist.

Das hier vorgeschlagene Gelenkelement ermöglicht also eine Längung des Abstandes zwischen Bodenplatte und Deckplatte und eine Neigung der Deckplatte 24 gegenüber der Bodenplatte 20.

Claims

K 5053 ANSPRÜCHE

1. Gelenkelement für Manipulatoren oder dgl. mit einer Bodenplatte, einer Deckplatte und einer Mehrzahl von kreissymmetrisch angeordneten Stellzylindern mit Zylinderkörper und Stellelement, wobei die Stellelemente in einem kardanischen Gelenk in der Deckplatte gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Stellzylindern vorgesehen sind, wobei die Stellelamenta (18) eines der Paare von Stellzylindern mit der Bodenplatte (20) und die Stellelemente (22) des anderen Paares von Stellzylindern mit der Deckplatte (24) kardanisch verbunden sind, und die Zylinderkörper (26, 28) der Stellsylinder beider Paare über einen mittels tangential zu dem gedachten Symmetriekreis ausgerichteten Scharniergelenken (30) an die Zylinderkörper angelenkten Trägerkranz (32) miteinander verbunden sind.

2. Gelen^element für Manipulatoren oder dgl. mit einer Bodenplatte, einer Deckplatte und einer Mehrzahl von kreissymmetrisch angeordneten Stellzylindern, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Stellzylindern vorgesehen sind, wobei die Zylinderkörper (26) eines der Paare von Stellzylindern kardanisch mit der Deckplatte (24) und die Zylinderkörper (28) des anderen Paares von Stellzylindern kardanisch mit der Bodenplatte (26) verbunden sind und die Stellelemente (18, 22) der Stellzylinder beider Paare über einen mittels tangential zu dem gedachten Symmetriekreis ausgerichteten Scharniergelenken (30) an diesen angelenkten Trägerkranz (32) miteinander verbunden sind.

3. Gelenkelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Paare von Stellzylindern aus drei Stellzylindern besteht.

4. Gelenkelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Paare von Stellzylindern aus vier Stellzylindern besteht.

5. Gelenkelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kardanischen Gelenke als Kugelgelenke ausgebildet sind.

6. Gelenkelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kardanischen Gelenke als Kreuzgelenke (34) ausgebildet sind.

7. Gelenkelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharniergelenke als Gabelgelenke (36) ausgebildet sind.

8. Gelenkelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharniergelenke als Achsengelenke ausgebildet sind.

9. Gelenkelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Deckplatte (24) zugleich die Bodenplatte (20) eines nachfolgenden Gabelelements bildet.

ehe, dadurch gekennzeichnet, daß die StelizyüTn"5er als

elektromotorischer LinearaivtrJ^-fcr"nach der P 35

(gleichzeitig eingergiehiTePatentanmeldung des Anmelders "EleJs-kiTJnfotorischer Linearantrieb") ausgebildet

if.