DE9200071U1 - Handhabungsgerät - Google Patents

Description

Handhabungsgerät

Die Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät mit wenigstens einem, von einer drehbaren Zentralwelle oder dergleichen Zentralantrieb 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 aufweisen, welcher aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Armteilen besteht. Diese Armteile sind über Schwenk-, Drehoder Beugegelenke miteinander verbunden, wobei jedem Gelenk eine Antriebseinheit zur Positionierung des Roboterarmes zugeordnet ist. Nicht zuletzt auch durch die vielen Antriebseinheiten, die zur Positionierung eines solchen Roboterarmes erforderlich sind, sind diese vorbekannten Handhabungsgeräte vergleichsweise aufwendig in ihrer Konstruktion und Herstellung.

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 angreift und ein äußeres Armteil an seinem dem Beugegelenk abgewandten Ende einen Werkstückgreifer trägt. Inneres und äußeres Armteil sind um eine Schwenkachse des Beugegelenks relativ zueinander verschwenkbar, die mit dem äußeren Armteil fest verbunden ist und ein Zahnrad trägt. Dieses Zahnrad ist mit einem koaxial zur Zentralwelle angeordneten sowie als feststehendes Getriebeteil ausgebildeten Zahnrad über eine Kette oder dergleichen Zugmittel verbunden. Dieses Zugmittelgetriebe bildet eine Schwenk-Antriebsverbindung für das äußere Armteil, so daß die Kette oder dergleichen bei einer Drehbewegung der Zentralwelle sowie des mit ihr verbundenen inneren Armteiles sich an dem koaxial zur Zentralwelle feststehenden Zahnrad abwälzt und zwangsläufig das mit der Schwenkachse des Beugegelenks verbundene Zahnrad in eine Drehbewegung versetzt. Durch diese Zwangsführung dreht sich das äußere Armteil relativ zum inneren Armteil weiter, so daß der Werkstück-Greifer in den beiden Endstellungen des äußeren Armteiles eine spiegelbildliche Stellung einnimmt.

Dieses vorbekannte Handhabungsgerät ist vergleichsweise einfach ausgebildet, bietet jedoch nur sehr eingeschränkte Bewegungsmöglichkeiten für den Werkstück-Greifer.

Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, ein Handhabungsgerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das in seiner Konstruktion und Herstellung nur einen vergleichsweise geringen Aufwand erfordert, mit dem aber dennoch ein Werkstückträger oder dergleichen zumindest in einer Bewegungsebene gut positionierbar ist.
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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 Zentralwelle 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-Antriebsverbindung das äußere Armteil gegenüber dem inneren Armteil verschwenkt. Somit bewegt sich der mit dem Gelenkarm verbundene 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 verbundene Werkstückträger oder -halter auch eine Längsbewegung durchführt. Das erfindungsgemäße Handhabungsgerät erfordert daher nur einen vergleichsweise geringen Konstruktions- und Herstellungsaufwand, erlaubt aber dennoch eine gute Positionierung des an ihm befestigten Greifers, Saugers oder dergleichen 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 gelagert 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 besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes, daß es auch mit nur einer Antriebseinheit für die Positionierbewegungen 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 verschwenkt werden. Ist das Getriebeteil demgegenüber an die Drehbewegung der Zentralwelle angekuppelt, dreht die Antriebseinheit das Getriebeteil sowie die dazu koaxial angeordnete Zentralwelle mit gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit, so daß das über die Schwenk-Antriebsverbindung mit der Zentralwelle verbundene äußere Armteil seine Relativposition zum inneren 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 Zentralwelle 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 verbunden ist, daß das innere Armteil mit der Zentralwelle und das äußere Armteil mit der Schwenkachse des Beugegelenks drehfest verbunden ist und daß die Schwenkachse des Beugegelenks mit dem Getriebeteil in Schwenk-Antriebsverbindung steht. Mittels der Schwenk-Antriebsverbindung wird eine Relativbewegung der Zentralwelle gegenüber dem von ihr abgekuppelten Getriebeteil als Drehbewegung auf die mit dem äußeren Armteil fest verbundene Schwenkachse des Beugegelenks übertragen, so daß die beiden Armteile des Gelenkarmes relativ zueinander verschwenken 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 Antriebsverbindung 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 -halters zu begünstigen, ist es zweckmäßig, wenn das Handhabungsgerät zumindest zwei Gelenkarme aufweist, deren innere Armteile und deren äußere Armteile jeweils mit Abstand parallel zueinander angeordnet sind und wenn jeweils der äußere Armteil dieser Gelenkarme einen gemeinsamen Werkstückträger oder -halter trägt oder mit einem solchen verbunden ist. Dabei sieht eine in ihrer Konstruktion und Herstellung besonders vorteilhafte 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) äußeren Armteil(en) des (der) anderen Gelenkarme(s) gelenkig verbunden ist.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung gemäß der Erfindung, der auch eigene schutzwürdige Bedeutung zukommen kann, ist vorgesehen, daß das Handhabungsgerät zumindest zwei Gelenkarme aufweist, die in Bezug auf die Drehachse der Zentralwelle symmetrisch ausgebildet und/oder angeordnet sind. Durch zwei um 180° versetzte Gelenkarme kann der Handhabungsvorgang 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 angeordnete Gelenkarme hat, die an den den Beugegelenken abgewandten Armenden ihrer äußeren Armteilen gelenkig miteinander verbunden sind und die an den entsprechenden Armenden ihrer inneren Armteile mit miteinander kämmenden Zahnrädern verbunden sind, welche jeweils koaxial zur Drehachse der inneren Armteile angeordnet sind und von denen ein Zahnrad von der Zentralwelle aus drehantreibbar und/oder daran befestigt ist, wobei zumindest einer der beiden Gelenkarmen mit Abstand zur Zentralwelle an einem als Getriebeteil ausgebildeten Gelenkarm-Träger drehbar gelagert ist, der von der Drehbewegung der Zentralwelle wahlweise an- oder abkuppelbar ist. Diese Ausfuhrungsform 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 Werkstückträger oder -halter während der Positionierbewegung.

Da bei dem erfindungsgemäßen Handhabungsgerät mit nur einer Antriebseinheit jede Positionierbewegung mit einer Drehbewegung der Zentralwelle verbunden ist, sieht eine besonders vor-0 teilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, daß im Bereich der zwischen der Antriebseinheit und der Zentralwelle vorgesehenen Antriebsverbindung ein vorzugsweise inkrementales Weg- oder Winkelmeßsystem vorgesehen ist.

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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele in Verbindung 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 Schnittdarstellung, das eine Zentralwelle hat, die mit einem Gelenkarm drehfest verbunden ist,

Fig. 2 ein Handhabungsgerät ähnlich dem aus Figur 1, in einer Draufsicht, das zwei miteinander verbundene Ge

lenkarme aufweist,

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

schematischen Draufsicht,
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Fig. 4 zwei miteinander verbundene Gelenkarme, ähnlich denen

aus Figur 2 und 3, ebenfalls in einer schematischen

Draufsicht,

Fig. 5 zwei in Bezug auf die Drehachse der Zentralwelle symmetrisch ausgebildete Gelenkarm-Paare, wobei die inneren 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 Gelenkarme, von denen ein Gelenkarm mit der Zentralwelle in Antriebsverbindung steht und

Pig. 8 einen Laborraum als Einsatzbeispiel, wobei in diesem Laborraum drei Handhabungsgeräte eingesetzt werden, ähnlich denen aus Figur 1, 2, 3 und 6.
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Figur 1 zeigt in einer schematischen Schnitt-Darstellung ein Handhabungsgerät 1, das an einer Zentralwelle 2 einen Gelenkoder 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 Figur 2 dargestellten - Werkstückträger oder -halter 7 trägt. Das äußere Armteil 5 ist mit einer Schwenkachse 8 des Beugegelenks 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 ausgebildetes Getriebe Io mit dem Getriebeteil 9 in Antriebsverbindung, wobei das Getriebeteil 9 als Zahnriemenscheibe ausgebildet ist, die über einen Zahnriementrieb 11 mit einer an der Schwenkachse 8 drehfest befestigten Zahnriemenscheibe 12 verbunden ist.

Das Getriebeteil 9 sitzt fest auf einer Hohlwelle 13, die koaxial 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 Getriebe 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 Antriebseinheit 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 Kupplungselementen 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 Zentralwelle 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 äußeren 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 innere Armteil 4 einerseits und das mit der Hohlwelle 13 verbundene Getriebeteil 9 andererseits mit gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit. Da somit eine Relativbewegung zwischen der Zentralwelle 2 und dem Getriebeteil 9 unterbleibt, wird auch die Schwenk-Antriebsverbindung nicht bewegt, so daß die Zentralwelle 2 den Gelenkarm 3 verdreht, während dessen Armteile 4, 5 in ihrer Schwenkposition verbleiben. Somit kann der vom äußeren 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 Bewegungsebene, wobei für die Positionierbewegungen seines Gelenkarmes 3 nur eine Antriebseinheit erforderlich ist.

Aus den Figuren 1 und 2 wird deutlich, daß die Hohlwelle 13 an ihrem dem Getriebeteil 9 zugewandten Wellenende einen als Drehbühne 19 ausgebildeten Ringflansch hat. In Figur 1 ist gezeigt, daß diese Drehbühne mittels einer Drehbühnen-Kupplung 2o 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 Getriebeteil 9 von der Drehbewegung der Zentralwelle 2 abgekuppelt ist. Auch die Drehbühnen-Kupplung 2o ist als Rutschkupplung ausgebildet und weist an einem Ringflansch 22 drehfest, aber axial verschieblich an der Hohlwelle 13 gehaltene Kupplungselemente 23 auf, die in angekuppelter Stellung den Randbereich einer von der Hohlwelle 13 durchsetzten Ringöffnung 24 reibschlüssig beaufschlagen, wobei diese Ringöffnung 24 an einer mit der Grundplatte 21 fest verbundenen Kupplungsplatte 25 vorgesehen ist.

Sowohl die Drehbühnen-Kupplung 2o 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, 2o führen. Ein weiterer Druckluftkanal 28 ist zur Betätigung des Werkstückträgers oder -halters 7 vorgesehen und mit einem - in Figur 2 sichtbaren - flexiblen Druckluftschlauch 29 verbunden. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen dieser Druckluftkanäle 26, 28 sind als Ringnuten 3o ausgebildet 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 Drehbewegung 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 Beugegelenkes 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 dergleichen Rückstellelemente in ihrer Ruhelage gehalten sind.

Aus einem Vergleich der Figuren 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 Abstand etwa parallel zueinander angeordnet sind. In Figur 2 und

3 ist gezeigt, daß nur der eine Gelenkarm 3a der beiden Gelenkarme 3 an der Zentralwelle 2 befestigt ist. In Figur 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 Figur 1 beschrieben wurde. Wie in Figur 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 Beugegelenk 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-Antriebsverbindung ausgestatteten Gelenkarmes 3b erreicht, wobei dieser Gelenkarm 3b mit dem dem Beugegelenk 6 abgewandten Armende seines inneren Armteiles 4 an der Drehbühne 19 drehbar gelagert ist.

Figur 2 zeigt die Gelenkarme 3 und den mit ihnen verbundenen Werkstückträger 7 in den beiden Endstellungen seiner Längsbewegung. Dabei ist die Schwenk-Antriebsverbindung des Gelenkarmes 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 Figur 3 dargestellte Gelenkarm 3a mit seinem inneren Armteil 4 an der Zentralwelle 2 befestigt, jedoch ist das die Schwenkbewegung der äußeren Armteile 5 bewirkende Getriebe Io 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 äußeren Armteil 5 des Gelenkarmes 3b fest verbunden ist, in Antriebsverbindung stehende Zahnrad oder dergleichen Zugmittelteil ist mit der Drehbühne 19 drehfest verbunden, so daß sich auch hier das Zugmittel Io bei einer Drehbewegung der Zentralwelle 2 und des mit ihr verbundenen Gelenkarmes 3a an dem Zugmittelteil 46 abwälzen kann, wodurch die über das im Bereich der Beugegelenke 6 angreifende Verbindungsteil 32 sowie den Werkstückträger 7 miteinander verbundenen äußeren Armteile 5 der Gelenkarme 3 in eine gleichzeitige Schwenkbewegung versetzt werden, sofern die hier als Gelenkarm-Träger dienende und als Getriebeteil 9 ausgebildete Drehbühne 19 von der Drehbewegung der Zentralwelle 2 abgekuppelt ist. Wird diese Drehbühne 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 Figur 3 dargestellten Gelenkarm-Paar kann das Getriebe Io ausschließlich zwischen der Dreh- und der Schwenkachse des Gelenkarmes 3b vorgesehen sein; um eine genaue Positionierbewegung des Gelenkarm-Paares zu begünstigen, kann es jedoch auch zweckmäßig sein, ein weiteres Getriebe Io zusätzlieh auch zwischen der Dreh- und Schwenkachse des an der Zentralwelle 2 angreifenden Gelenkarmes 3a vorzusehen.

Das in Figur 4 dargestellte Gelenkarm-Paar unterscheidet sich nicht wesentlichen von den Gelenkarm-Paaren aus Figur 2 und 3. Während in den Figuren 2 und 3 die Verbindungslinien der zwischen den beiden Gelenkarmen 3 vorgesehenen Verbindungen 7, 32 parallel zur Bewegungsrichtung des Werkstückträgers 7 verlaufen, sind diese Verbindungslinien bei dem in Figur 4 dargestellten Gelenkarm-Paar quer zu der Bewegungsrichtung angeordnet. Ansonsten unterscheiden sich die in Figur 3 und 4 dargestellten Gelenkarm-Paare nicht von dem in Figur 1 und 2 dargestellten Handhabungsgerät 1.

In Figur 5 ist ein Handhabungsgerät in einer Draufsicht dargestellt, 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 Bereich des Beugegelenkes 6 angreifende Schwenk-Antriebsverbindung 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-

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ren Gelenkarme 3a und 3b zwangsläufig mit. Jeder der unmittelbar 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 Armteilen parallel zueinander angeordneten Gelenkarme 3a und 3b jeweils an ihren äußeren Armteilen 5 mit einem gemeinsamen Werkstückträger oder -halter 7 verbunden sind, wie dies beispielsweise auch in den Figuren 2 und 3 vorgesehen ist.

Da das in Figur 5 dargestellte Handhabungsgerät 1 somit zwei, um 18o° versetzt angeordnete Werkstückträger 7 hat, kann der Handhabungsvorgang wesentlich verkürzt werden, da beispielsweise mit einem Werkstückträger 7 ein Werkstück ergriffen und mit dem gegenüberliegenden Werkstückträger 7 ein weiteres Werkstück abgelegt werden kann.

In Figur 6 ist ein Handhabungsgerät 1 dargestellt, das sich in seinen Funktionen und Merkmalen nicht wesentlich von dem Handhabungsgerät aus Figur 1 unterscheidet. Die Drehbühnen-Kupplung 2o des Handhabungsgerätes 1 aus Figur 6 weist einen mit der Grundplatte 21 drehfest verbundenen Sperr-Riegel 34 auf, der zum Festlegen der Hohlwelle 13 in eine formangepaßte Aussparung 35 einrasten oder einschwenken kann, die am Umfang der Drehbühne 19 vorgesehen ist. Wegen der geringeren Drehmomentkräfte, die auf den Server 1 einwirken, wird jedoch die in Figur 1 gezeigte Drehbühnen-Kupplung 2o 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 Zentralwelle 2 über einen Zahnriementrieb 36 in Antriebsverbindung stehenden Abtriebswelle 37 des Getriebes 15 und einem mit der Hohlwelle 13 verbundenen Antriebsrad 38 eines Zahnriementriebes 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.
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In Figur 7 ist ein Handhabungsgerät dargestellt, daß zwei achsen- oder spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Gelenkarme 3c, 3d hat, die an den den Beugegelenken 6 abgewandten Armenden ihrer äußeren Armteilen 5 über den Werkstückträger 7 oder ein den Werkstückträger 7 tragenden Verbindungsteil miteinander 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 4o, 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 Armteil 4 sowie ihr Zahnrad 4o beziehungsweise 41 koaxial zur Zentralwelle 2 an dieser befestigt ist; bei einer solchen Ausführungsform kann auf ein Zugmittel 42 verzichtet werden. Die Zentralwelle 2 sowie die mit der Hohlwelle 13 drehfest verbundene Drehbühne 19 sind - ähnlich wie bei den Handhabungsgeräten 1 aus den Figuren 1 und 6 - drehangetrieben, wobei die als Getriebeteil 9 ausgebildete Drehbühne 19 an die Drehbewegung der Zentralwelle 2 mittels einer Kupplung 16 wahlweise anoder 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-5 oder abkuppelbaren Getriebeteil 9 dar, wobei hier die die Gelenkarme 3c, 3d tragende Drehbühne 19 das Getriebeteil 9 bildet. Wie in den Figuren 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 Figuren 2 und 4 dargestellten Ausführungsformen miteinander verbundener Gelenkarm-Paare sich durch eine hohe, die Präzision der Positionierbewegung begünstigende Stabilität auch in ihrer Mittelstellung auszeichnen, hat die in Figur 3 und 7 dargestellte Ausführungsform mit ihrer quer zur Bewegungsrichtung angeordneten Gelenkbasis einen vergleichsweise langen Verstellweg.

Um auch den Verstellweg der in den vorangegangenen Figuren dargestellten Ausführungsformen zu vergrößern, kann es vorteilhaft 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 Figur 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 Figur 2 ausgebildeten Gelenkarm-Paare der Handhabungsgeräte 1 sind hier mit einer Universal-Palette als Werkstück-halter 7 verbunden, auf denen Laborschalen oder -glaser 43 abgesetzt und verfahren werden können. Die hier dargestellten Handhabungsgeräte erlauben eine präzise Positionierbewegung der Werkstückträger 7 in einer Bewegungsebene;

durch ein in einer Z-Achse regelbares Hubwerk kann gegebenenfalls jedes der Handhabungsgeräte 1 mit seinen Gelenkarmen 3 in einer zusätzlichen Vertikalachse angehoben oder abgesenkt werden.
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Das erfindungsgemäße Handhabungsgerät erfordert in seiner Konstruktion und Herstellung nur einen vergleichsweise geringen Aufwand und zeichnet sich durch ein kleines Bauvolumen aus. Wie die Figuren 1 bis 8 zeigen, ermöglicht das erfindungsgemäße Handhabungsgerät auch verschiedene Sonderkonstruktionen, die mit geringem Aufwand herstellbar sind. Das Handhabungsgerät 1 kann beispielsweise in einem Reinraum, einem Vakuum, einem Labor, in der Prozeßtechnik, in der Montageautomation sowie in verketteten Anlagen vorteilhaft eingesetzt werden, wobei sein Gelenkarm 3 oder seine Gelenkarm-Paare frei und präzise positionierbar sind.

- Ansprüche -

Claims (16)

Ansprüche

1. Handhabungsgerät mit wenigstens einem, von einer drehbaren Zentralwelle oder dergleichen Zentralantrieb 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, dadurch 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 0 Antriebseinheit in Antriebsverbindung steht und daß eine Kupplung (16) zum wahlweise An- oder Abkuppeln der Hohlwelle (13) an die Antriebseinheit und/oder die Zentralwelle (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 (2o) 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 inneren 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.
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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 Antriebsverbindung als Zahnriementrieb (11) oder dergleichen Zugmittelgetriebe ausgebildet ist und daß dazu jeweils ein Zahnrad oder eine Riemenscheibe als Getriebeteil (9) vorgesehen 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 solchen 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.
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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) symmetrisch angeordneten und/oder ausgebildeten Gelenkarme (3) mit der Zentralwelle (2) drehfest verbunden und vorzugsweise als Doppelarm (33) ausgebildet sind und daß insbesondere der äußere Armteil (5) nur eines dieser beiden Gelenkarme (3) eine im Bereich des Beugegelenks (6) angreifende Schwenk-Antriebsverbindung zu dem Getriebeteil (9) aufweist.

11. Handhabungsgerät, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Handhabungsgerät (1) zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Gelenkarme (3) hat, die an den den Beugegelenken (6) abgewandten Armenden ihrer äußeren Armteilen (5) gelenkig miteinander verbunden sind und die an den entsprechenden Armenden ihrer inneren Armteile (4) mit miteinander kämmenden Zahnrädern (4o, 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 zumindest einer der beiden Gelenkarmen (3) mit Abstand zur Zentralwelle (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 Gelenkarme (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, dadurch 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, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der zwischen der Antriebseinheit und der Zentralwelle (2) vorgesehenen Antriebsverbindung ein vorzugsweise inkrementales Weg- oder Winkelmeßsystem vorgesehen ist.

15. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit einen Elektromotor, vorzugsweise einen Servo-Motor (14) aufweist.

16. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zum wahlweisen An- oder Abkuppeln der Hohlwelle (13) an die Antriebseinheit vorgesehene Kupplung (16) und/oder die Drehbühnen-Kupplung (2o) als vorzugsweise pneumatisch betätigbare Rutschkupplung ausgebildet sind und daß diese Rutschkupplungen in Ruhelage mittels Rückstellfedern oder dergleichen Rückstellelementen insbesondere in ihrer angekuppelten Stellung gehalten sind.

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