DE8511948U1

DE8511948U1 - Getriebeanordnung für eine Industrieroboterhand

Info

Publication number: DE8511948U1
Application number: DE8511948U
Authority: DE
Original assignee: GDA GESELLSCHAFT fur DIGITALE AUTOMATION MBH 8000 MUENCHEN DE
Current assignee: GDA GESELLSCHAFT fur DIGITALE AUTOMATION MBH 8000 MUENCHEN DE
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1985-07-11
Also published as: US4776232A; SU1436862A3

Description

GdA Gesellschaft für digitale Automation mbH, Lützelsteiner Strasse 1, 8000 München 45

Getriebeanordnung für eine Industrieroboterhand

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für eine Industrieroboterhand, die einen Flanschkörper, einen Schwenkkörper und einen Drehkörper aufweist, jeweils unabhängig voneinander bewegbar, mit zwei den Drehkörper durchsetzenden Getriebezügen, die Antriebswellen aufweisen, zum Antrieb des Flanschkörpers und des Schwenkkörpers, wobei zwischen die Getriebezüge und den Flanschkörper bzw. den Schwenkkörpei Untersetzungsgetriebe geschaltet sind.

Getriebeanordnungen der vorbezeichneten Art sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt geworden. Bei einer bekannten Ausführungsform (vgl. bspw. DE-AS 24 02 829) sind die Untersetzungsgetriebe zwischen die Antriebsmotore,

1019

Büro München/Munich Office (nur Patentanwälte):

Postfach / P. O. Box 22 0137, D-8000 München SchlotthauerstraBe 3, D-8000 München 90 • Telephon: (089)'223311

Telekop. /Telecop.: (089) 221569 CCITT 2Λ3. Telegr./Cables:ForbopatMünchen "..*:.. Telex: 524 282 forbod t Γ

Konten / Accounts: Bank für Gemeinwirtschaft, München

(BLZ 70010111) 17907 70200

Bremer Bank, Bremen

(BLZ 29080010) 100144900

: DjsäitsrfifeÄnk, Brfcraen

; (BLZ 29ß7MG0> Ulj2002

'■ PßGhAWämbirg"··'

(BLZ 20010020) 126083-202

Büro Bremen /Bremen Office: Postfach / P. O. Box 10 7127 Hollerallee 32, D-2S00 Bremen 1

Telephon: (0421) «349071

Telekop. /Telecop.: (04 21) »34 90 71CCITT 2+ 3 Telegr. / Cables: Diagramm Bremen Telex: 244 958 bopatd _;

BOEHMERT & B

■at« litt

die auf die Getriebezüge wirken, und die Getriebe geschaltet. Damit sind die den Drekkörper durchsetzenden Getriebezüge bereits langsam drehend, so daß in dem Drehkörper und dem Schwenkkörper dieser bekannten Industrieroboterhand die Anordnung von, evtl. zusätzlichen, Untersetzungsgetrieben nicht erforderlich ist. So ist bei dieser Industrieroboterhand gegenüber einer solchen mit Untersetzungsgetrieben in dem Drehkörper, dem Schwenkkörper oder dem Planschkörper, zusätzlicher konstruktiv ausnutzbarer Raum gegeben. Bei dieser bekannten Industrieroboterhand ist es daher möglich, die langsam drehenden Antriebswellen als Hohlwellen relativ großen Durchmessers auszubilden, die ihrerseits Seitenwellen mit Stirnzahnrädern antreiben, die gleichfalls einen relativ großen Durchmesser besitzen. Allerdings hat das Konzept der motorseitigen Untersetzung, also der langsam drehenden Antriebswellen, auch mit nicht unerheblichen Nachteilen verbunden. Insbesondere wirkt sich ein evtl. Spiel in der getrieblichen Übertragung hinter den Untersetzungsgetrieben wesentlich stärker aus als vor den Untersetzungsgetrieben. Dadurch, daß die Antriebswellen langsam drehend sind, müssen sie einen relativ großen Durchmesser haben und es muß ein relativ großes Moment übertragen werden. Ferner ist eine Lagerung von Wellen großen Durchmessers auch aufwendiger im Vergleich zu einer Lagerung von Wellen kleineren Durchmessers.

Bei weiteren bekannt gewordenen Getriebeanordnungen der eingangs bezeichneten Art (vgl. bspw. DE-OS 30 48 067 und EP-A1-0122 259) sind daher die Untersetzungsgetriebe am Ende oder nahe dem Ende der Getriebezüge in dem Schwenkkörper bzw. dem Flanschkörper angeordnet. Diese Untersetzungsgetriebe nehmen allerdings jeweils einen gewissen Raum ein, der eine übertragung der bei dem Gegenstand der DE-AS 24 629 bekannten Getriebeanordnung nicht mehr möglich erscheinen läßt, ohne daß die Verwendbarkeit der Industrieroboterhand,

* · ft ·

BOEHMERT & BOEH1J1EJ$f; - .J¹V¹¹I

wegen zu großer Ausmaße, in nachteiliger Weise eingeschränkt ist. Die zuletzt genannten Getriebeanordnungen weisen daher eine Verzweigung der Getriebezüge in dem Drehkörper über quer zu den Antriebswellen angeordnete Zwischenwellen auf, die mit den Antriebswellen über Kegelradverzahnungen zusammenwirken. Abtriebsseitig übertragen die Zwischenwellen die Antriebsleistung über Zahnriemen auf den Schwenkkörper bzw. den Flanschkörper. Diese Getriebeanordnung erfordert zunächst bezüglich der quer zu den Antriebswellen angeordneten Zwischenwellen eine relativ aufwendige Lagerung, bedingt durch die Einleitung und übertragung der Drehmomente an axial beabstandeten Stellen der Zwischenwellen. Darüber hinaus ist die erforderliche Einstellung der Zwischenwellen aufgrund der Kegelradverzahnungen mit beträchtlichten Schwierigkeiten verbunden, insbesondere ist es schwierig, die gesamte Getriebeanordnung in diesem Bereich relativ zueinander so einzustellen, daß ein problemloses Kämmen und ein möglichst verlustfreier Lauf gegeben ist. Diese Zwischenwellen mit den Kegelradverzahnungen erfordern des weiteren auch einen bedeutenden Aufwand bei Wartungsarbeiten. Die bei diesen bekannten Getriebeanordnungen weiter zur übertragung der Antriebsleistung vorgesehenen Zahnriemen stellen auch nicht hinsichtlich aller Anforderungen und unter allen Betriebsbedingungen eine optimale Lösung dar.

Ausgehend von dem zuvor dargestellten Stand der Technik und im Hinblick auf die mit diesem verbundenen Unzulänglichkeiten stellt sich der nachfolgend gegebenen Lehre die Aufgabe, eine Getriebeanordnung für eine Industrieroboterhand anzugeben, die einerseits auch bei einer Getriebeanordnung, bei der zwischen die Getriebezüge und den Flanschkörper bzw. den Schwenkkörper Untersetzungsgetriebe geschaltet sind, eine ausreichend kleinbauende Ausgestaltung der Industrieroboterhand ermöglicht, andererseits aber weitestgehend frei von übertragungsungenauigkeiten und Ausfallrisiken ist.

BOEHMERT &.B0EHMERT· :...··.···.

«•««tit· t · « _>4. , , _#

Zur Lösung der vorbezsichneten Aufgabe lehrt die Erfindung zunächst und im wesentlichen, daß die Antriebszüge in dem Drehkörper über achsparallel zu den Antriebswellen angeordnete Zwischen- und Seitenwellen verzweigt sind. Eine derartige Getriebeanordnung besteht in vorteilhafter Weise ausschließlich aus verzahnungsmäßig miteinander kämmenden Wellen. Eine Zwischenschaltung von anderen Maschinenteilen, die mit größeren üngenauigkeiten und größeren Ausfallrisiken behaftet sind, ist nicht gegeben. Darüber hinaus ist die Verzweigung der Antriebszüge über achsparallel angeordnete Zwischen- und Seitenwellen auch bezüglich der Lagerungskräfte günstiger, da zumindest in den achsparallelen Zwischenwellen keine Momente aufzunehmen sind, wie das bei den bekannten, quer zu den Achsen der Antriebswellen angeordneten Zwischenwellen der Fall ist. Die bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung vorgesehenen Zwischen- und Seitenwellen sind des weiteren sehr einfach einzustellen und zu warten. Obgleich somit eine hochgenaue und zugleich aufbaumäßig relativ einfache Getriebeanordnung für eine Industrieroboterhand angegeben.ist, ist diese Industrieroboterhand doch auch in dem Verzweigungsbereich überraschend kleinbauend. Die Verzweigung der Antriebszüge über die achsparallelen Zwischenwellen ermöglicht an den Antriebswellen, den Zwischenwellen und den Seitenwellen Zahnräder relativ geringen Durchmessers. Nicht zuletzt ist die Kraftübertragung bei einer gemäß der Lehre der Erfindung ausgebildeten Getriebeanordnung über einfache Stirnverzahnungen möglich, sind also aufwendigere Kegelradverzahnungen nicht erforderlich.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lehre ist vorgesehen, daß die Zwischenwellen aus einem feststehenden Achszapfen und einem auf dem Achszapfen drehbar gelagerten Zahnkranz bestehen. Damit kann der Achszapfen in einfacher Weise fest in dem Drehkörper angebracht sein, d.h. eine einen Freiheitsgrad des Achszapfens ergebende Lagerung ist nicht erforderlich. Ein allerdings unter normalen Betriebsbedingungen praktisch nicht erforderlicher Austausch der Zwischen-

BOEHMERT & BOEHMERT.:. . .

• · «III fl I

welle kann somit durch ein einfaches Lösen des Achszapfens aus seiner Verankerung durchgeführt werden und der Achszapfen kann durch einen neuen, bereits mit dem drehbaren

Zahnkranz versehenen Achszapfen ersetzt werden. Weiter kann auch die Zwischenwelle so angeordnet sein, daß das nicht in dem Drehkörper befestigte Ende des Achszapfens einfach zugänglich ist, was die Wartungsfreundlichkeit weiter verbessert.

Gemäß einer darüber hinaus bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lehre ist vorgesehen, daß die Seitenwellen einseitig gleichfalls mit einer Stirnverzahnung versehen sind, nämlich an derjenigen Seite, die mit den Zwischenwellen kämmt. Auch die Seitenwellen sind so zumindest einseitig mit der vorteilhaft einfachen Stirnverzahnung versehen. Die Stirnverzahnung ist nicht nur herstellungsmäßig günstig, sondern auch etwa im Hinblick auf den beim Zusammenbau zu treibenden Aufwand.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung betrifft eine Getriebeanordnung, bei der zusätzlich zu den eingangs schon erwähnten Elementen eine Übertragungswelle und eine Schwenkkörperwelle vorhanden ist, die miteinander fluchten und zugleich die Drehachse des Schwenkkörpers bilden. Bei einer solchen Getriebeanordnung ist in erfindungsgemäßer Ausgestaltung vorgesehen, daß ebenfalls die Schwenkkörperwelle aus einem feststehenden Achszapfen und einem auf dem Achszapfen rotierbar befestigten Zahnkranz besteht. Bezüglich einer solchen Ausgestaltung sind prinzipiell die gleichen Vorteile gegeben, wie sie schon zuvor hinsichtlich der Zwischenwelle beschrieben worden sind. Es ist zwar besonders vorteilhaft, diese die Schwenkkörperwelle betreffende Ausgestaltung bei einer Getriebeanordnung mit den eingangs erwähnten gattungsgemäßen Merkmalen vorzusehen und ggf. kombinativ zusammen mit einem oder mehreren der vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen

BOEHMERT &^:BOEHMB'rT ..'."','',

lllfl Uli

Lehre beschriebenen Merkmale, jedoch ist es nicht notwendig erforderlich, um den mit dieser Ausgestaltung grundsätzlich verbundenen Erfolg zu erreichen, daß alle angebenen gattungsmäßigen Merkmale verwirklicht sind. So braucht die Industrieroboterhand nicht notwendig einen Flanschkörper, einen Schwenkkörper und einen Drehkörper aufzuweisen oder die Antriebswellen nicht den Drehkörper zu durchsetzen zum Antrieb des Flanschkörpers und des Schwenkkörpers. Auch brauchen nicht notwendig zwischen die Getriebezüge und den Flanschkörper bzw. den Schwenkkörper Untersetzungsgetriebe geschaltet zu sein.

Die vorstehenden Ausführungen hinsichtlich des not-wcritiige Vorhandenseins einiger oder mehrerer der weiter vorne auf geführten gattungsgemäßen oder erfindungsgemäßen Merkmale gelten auch für die nachstehend beschriebene weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schwenkkörperwelle.

Gemäß dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Schwenkkörperwelle in dem Drehkörper und in dem Schwenkkörper gelagert ist. Dies ist mit Vorteilen hinsichtlich der Ausbildung des Schwenkkörpers bzw. der notwendigen Lagerstellen für die Schwenkkörperwelle verbunden. Die eine allein erforderliche Lagerung der Schwenkkörperwelle in dem Schwenkköiper erlaubt auch in diesem Bereich eine vorteilhaft kleine bauliche Ausgestaltung des Schwenkkörpers, ohne daß Einbußen in Bezug auf eine zuverlässige Lagerung der Schwenkkörperwelle hinzunehmen wären. Besonders vorteilhaft ist die zuletzt beschriebene Ausgestaltung natürlich in Kombination mit der zuvor beschriebenen Ausgestaltung hinsichtlich der Ausbildung der Schwenkkörperwelle als einen feststehenden Achszapfen mit einem auf dem Achszapfen dreh-

BOEHMERT & BOEHMERI'...'."',".

·· ·· 1 Il >

bar befestigten Zahnkranz, da in diesem Fall sowohl die Lagerung in dem Schwenkkörper wie in dem Drehkörper vorteilhaft einfach ausgeführt werden kann.

Gemäß einer nicht zuletzt noch bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist auch vorgesehen, daß die Antriebswellen drehkörperseitig eine Stirnverzahnung aufweisen, so daß also, wenn auch dieses Merkmal verwirklicht ist, alle im Bereich der Verzweigung der Getriebezüge in dem Drehkörper vorhandenen Verzahnungen Stirnverzahnungen sind.

Nachstehend ist die Erfindung noch anhand der beigefügten Zeichnung, die lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert und beschrieben. Auf dieser Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine allgemeine Darstellung eines Industrieroboters ; .und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II

der Industrieroboterhand des in Fig. 1 dargestellten Industrieroboters.

Fig. 1 zeigt, wie zuvor auch angedeutet, eine allgemeine Darstellung eines Industrieroboters 16 mit einer Industrieroboterhand 17. Wie zu erkennen ist, unterteilt sich die Industrieroboterhand 17 in einen Drehkörper 12, einen Schwenkkörper 13 und einen Flanschkörper 18. Der Drehkörper 12, der Schwenkkörper 13 und der Flanschkörper 18 sind entsprechend den in Fig. 1 eingetragenen Pfeilen dreh- bzw. schwenkbar. Auf diese Weise kann innerhalb des Arbeitsbereiches des Auslegers 19 des Industrieroboters 16 praktisch jeder gewünschte Arbeitspunkt optimal erreicht werden.

Bei einem Einsatz des Industrieroboters 16 können an den

BOEHMERT φ BOEHMERZP: ...

, Flanschkörper 18 verschiedene, für den speziellen Einsatz-

swec'i benötigte Werkzeuge angebracht werden. Bspw. Schweiß-

' zangen, Spritzpistolen für Lackierungsarbeiten, Greifelemente cd. dgl..

/ Wie in Fig. 2 im einzelnen zu erkennen ist, besteht die

' Getriebeanordnung zunächst aus zwei Antriebswellen 1, 2,

die in den Drehkörper 12 der Industrieroboterhaiid 17 hineingeführt sind und sich dort verzweigen. Erfindungsgemäß ist die Verzweigung der Getriebezüge in dem Drehkörper • über Zwischenwellen 3 und Seite-xiwellen 4 durchgeführt, die

jeweils achsparallel zu den Antriebswellen 1, 2 angeordnet sind.

So treibt die Antriebswelle 2 über die in Fig. 2 obere Zwischenwelle 3 und desgleichen die in Fig. 2 obere Seitenwelle 4, sowie über die quer zu der Seitenwelle 4 und damit der Antriebswelle 2 angeordnete Übertragungswelle

j 19 und die wiederum parallel zu der Antriebswelle 2 bzw.

der Seitenwelle 4 angeordnete Flanschkörperwelle 20 den Flanschkörper 18 für eine Drehung um eine Achse parallel zu der Erstreckung der Flanschkörperwelle 20 an. Desgleichen treibt die Antriebswelle 2 über die in Fig. 2 untere Zwischenwelle 3 und die in Fig. 2 untere Seitenwelle 4 sowie die quer ze der Sei.tenwelle 4 und damit der Antriebswelle 1 verlaufende Schwenkkörperwelle 9 den Schwenkkörper 13 für eine Verschwenkung um eine zur Erstreckung der Schwenkkörperwelle 9 parallele Achse an. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel fällt die Drehachse des Flanschkörpers 18 mit der Achse der Flanschkörperwelle 20 und die Schwenkachse des

ι Schwenkkörpers 13 mit den Achsen der Schwenkkörperwelle

und der Übertragungswelle 19 zusammen. Wie weiter rsu erkennen ist, sind zwischen die aus den Antriebswellen 1 bzw.

/Il !

BOEHMERT.

> · · I * ft ι

* I

- 9 - i

2, den Zwischenwellen 3 und den Seitenwellen 4 sowie der Übertragungswelle 19, der Schwenkkörperwelle 9 und der Flanschkörperwelle 20 bestehenden Getriebezüge und dem Flanschkörper 18 bzw. dem Schwenkkörper 13 Untersetzungsgetriebe 21 bzw. 22 geschaltet. Diese Untersetzungsgetriebe 21 bzw. 22 brauchen nicht notwendig zwischen dem letzten Glied der Getriebezüge, also der Flanschkörperwelle 20 bzw. der Schwenkkörperwelle 9 und dem Flanschkörper 18 bzw. dem Schwenkkörper 13 geschaltet zu sein, sind es jedoch vorzugsweise. Auch wäre bspw. eine Ausgestaltung denkbar, bei der auch das Zwischengetriebe 21 mit der Übertragungswelle 19 zusammenwirkt, also in Fig.

2 gegenüber dem Untersetzungsgetriebe 22 angeordnet ist. In diesem Fall wäre dann die Flanschkörperwalle 20 unmittelbar mit dem Flanschkörper 18 verbunden und dementsprechend langsam drehend. Diese Untersetzungsgetriebe 21 bzw. 22 können grundsätzlich Untersetzungsgetriebe beliebiger Art sein. Bevorzugt sind jedoch bspw. sogenannte Harmonic-Drive-Getriebe.

Die Zwischenwellen 3 bestehen im einzelnen aus einem feststehenden Achszapfen 5 und einem auf dem Achszapfen drehbar gelagerten Zahnkranz 6. Dies ermöglicht eine unproblematische Montage der Zwischenwellen 3 in dem Drehkörper 12 und entsprechend auch, sollte dies einmal notwendig sein, eine einfache Reparatur oder einen Austausch.

Während die Antriebswellen 1, 2 sowie die Zwischenwellen

3 ausschließlich eine Stirnverzahnung aufweisen, sind die Seitenwellen 4 einseitig mit einer Stirnverzahnung 7 und einseitig mit einer Kegelradverzahnung 8 ausgebildet, nämlich um mit der gleichfalls mit einer Kegelradverzahnung versehenen Übertragungswelle 19 bzw. Schwenkkörperwelle zu kämmen. Diese vorherrschenden relativ einfachen Ver-

BOEHMERT &.BOEHMERT. '...'.'·', ^

• · . I , ι,

- 10 -

zahnungen sind in verschiedener Hinsicht vorteilhaft, bspw. bezüglich eines einfachen Zusammenbaus, einer kostengünstigen Herstellung, eines ruhigen Laufes und dergleichen.

Wie die Zwischenwellen 3 besteht auch die Schwenkkörperwelle 9 aus einem feststehenden Achszapfen 10 und einem auf dem Achszapfen 10 drehbar befestigten Zahnkranz 11. Der Zahnkranz 11, wie bereits ausgeführt, mit einer Kegelradverzahnung versehen. Die Schwenkkörperwelle 9 ist einmal in dem Drehkörper 12 und einmal in dem Schwenkkörper 13 gelagert. Dies ist mit den eingangs schon ausführlich beschriebenen Vorteilen verbunden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedensten Ausgestaltungen vorteilhaft sein.

■ · III

Akt?: GXM 124

BSZUGSZSICHENLIoTS
(LIST OF REFERENCE NUM2RAL0)

Antriebswelle

2 Antriebswelle	2
-Z₁ Zwischenwelle
4 Seitenwelle	4
c Achszapfen	5
β Zahnkranz	6
ο Stirnverzahnung	7
g Kegelradverzahnung	8
q Schwenkkörperwelle	9
10 Achszapfen	10
H Zahnkranz	11
12 Drehkörper	12
1 -ι Schwenkkörper	13
14 Stirnverzahnung	14
1 c Stirnverzahnung	15
1g Industrieroboter	16
/,in Industrieroboterhand	17
1g Flanschkörper	18
η η Übertragungswelle	19
2Q Flanschkörperwelle	20
21 Untersetzungsgetriebe (von 18)	21
22 Untersetzungsgetriebe (von 13)	22
23	23
24	24
25	p_S
PA	26
27	27
28	28
29	29
30	30

Claims

Ansprüche

1. Getriebeanordnung für eine Industrieroboterhand, die einen Flanschkörper, einen Schwenkkörper und einen Drehkörper aufweist, jeweils unabhängig voneinander bewegbar, mit zwei den Drehkörper durchsetzenden Getriebezügen, die AntriebsweJlen aufweisen, zum Antrieb des Flanschkörpers und des Schwenkkörpers, wobei zwischen die Getriebezüge und den Flanschkörper bzw. den Schwenkkörper Untersetzungsgetriebe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß äie Getriebezüge in dem Drehkörper über achsparallel zu len Antriebswellen (1, 2) angeordnete Zwischen- (3) und Seitenwellen (4) verzweigt sind.

2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwellen (3) aus einem feststehenden Achszapfen (5) und einem auf dem Achszapfen (5) drehbar gelagerten Zahnkranz (6) bestehen.

3. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwellen (4) einseitig mit einer Stirnverzahnung (7) und einseitig mit einer Kegelradverzahnung (8) ausgebildet sind.

4. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Getriebeanordnung weiter eine Schwenkkörperwelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkkörperwelle (9) aus einem feststehenden Achszapfen (10) und einem

• · r ·

BOEHMERT frBOEHMERT- -\ . !' \ ^: · \

auf dem Achszapfen (10) drehbar befestigten Zahnkranz (11) besteht.

5. Getrxebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkkörperwelle (9) in dem Drehkörper (12) und dem Schwenkkörper (13) gelagert ist.

6. Getrxebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswellen (1, 2) drehkörperseitig eine Stirnverzahnung (14, 15) aufweisen.