DE9409588U1 - Handling device - Google Patents
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Description
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14. Juni 1994WEI-lÖ4gDE
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BESCHREIBUNG HandhabungsvorrichtungDESCRIPTION Handling device
TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung mit einem Greifer zum wahlweisen Ergreifen eines Werkstückes an einer Aufnahmeposition und Absetzen des Werkstückes in einer Absetzposition, einer Einrichtung zum wiederholbaren Bewegen des Greifers von der Aufnahmeposition zur Absetzposition und umgekehrt durch eine Auf- und Abbewegung entlang einer ersten Achse und einer Vor- und Rückbewegung entlang einer zweiten Achse, einer von einem Motor rotierend antreibbaren mit Steuerkurven ausgestatteten Kurventrommel, einem ersten Hebelgetriebe, das mit einer ersten Steuerkurve der Kurventrommel zusammenwirkt und die Auf- und Abbewegung bewirkt, einem zweiten Hebelgetriebe das mit zweiten Steuerkurven der Kurventrommel zusammenwirkt und die Vor- und Rückbewegung bewirkt.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a handling device with a gripper for selectively gripping a workpiece at a receiving position and setting the workpiece in a setting position, a device for repeatedly moving the gripper from the receiving position to the setting position and vice versa by an up and down movement along a first axis and a forward and backward movement along a second axis, a cam drum equipped with control cams that can be driven in rotation by a motor, a first lever gear that interacts with a first control cam of the cam drum and causes the up and down movement, a second lever gear that interacts with second control cams of the cam drum and causes the forward and backward movement.
Derartige Handhabungsvorrichtungen werden auch als Einzeleinleger bezeichnet und als Geräte für Montageautomaten eingesetzt. Derartige Geräte zeichnen sich dadurch aus, daß sie einen festen Hohlpunkt und einen festen Einlegepunkt für ein Werkstück aufweisen und im Bereich der Massenfertigung von Bauteilen bevorzugt eingesetzt werden.Such handling devices are also referred to as single inserters and are used as devices for automatic assembly machines. Such devices are characterized by the fact that they have a fixed hollow point and a fixed insertion point for a workpiece and are preferably used in the mass production of components.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Es sind Handhabungsvorrichtungen bekannt, die pneumatisch betrieben werden. Dies erfordert einen hohen Steuerungsaufwand und den Einsatz einer Vielzahl von Magnetventilen und Endlagendämpfern. Aufgrund der vorhandenen Dämpfungscharakteristik der Endlagendämpfer sind derartige Vorrichtungen bei einer hohen Taktfrequenz nicht voll funktionsfähig bzw. ist deren zulässige Taktfrequenz nach oben begrenzt. Durch eine Viel-Handling devices are known that are operated pneumatically. This requires a high level of control effort and the use of a large number of solenoid valves and end position dampers. Due to the existing damping characteristics of the end position dampers, such devices are not fully functional at a high cycle frequency or their permissible cycle frequency is limited. Due to a large number of
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zahl von Magnetventilen und Endlagendämpfern werden pneumatisch angetriebene Montageautomaten sehr störanfällig.number of solenoid valves and end position dampers, pneumatically driven assembly machines become very susceptible to failure.
Eine Handhabungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der EP-A-O 354 306 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung ist eine Anschlagplatte vorhanden, die in einer Führungsrichtung und in einer Querrichtung beweglich ist und zwar gesteuert über eine Kurventrommel, deren Drehachse sich in Führungsrichtung erstreckt, und zwei Hebelgetriebe, die mit Steuerkurven zusammenwirken. In der DE 33 18 398 ist eine Handhabungsvorrichtung beschrieben, bei der ein Schwenkarm eingesetzt wird. Die Längsverschiebung des Greifers und die Drehbewegung der Schwenkarm-Halterung wird jeweils über Folgeglieder von einer einzigen, auf dem Umfang von einer Globoid-Antriebswalze vorgesehenen Steuerkurve abgeleitet.A handling device of the type mentioned at the beginning is described in EP-A-0 354 306. This device has a stop plate that can move in a guide direction and in a transverse direction, controlled by a cam drum whose axis of rotation extends in the guide direction, and two lever gears that interact with control cams. DE 33 18 398 describes a handling device in which a swivel arm is used. The longitudinal displacement of the gripper and the rotary movement of the swivel arm holder are each derived via follower elements from a single control cam provided on the circumference of a globoid drive roller.
Eine weitere Handhabungsvorrichtung, die den Einsatz von Steuerkurven an drehbaren Kurventrommeln zeigt, ist in der FR-A-2 547 230 beschrieben.Another handling device that shows the use of control cams on rotating cam drums is described in FR-A-2 547 230.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe bzw. das technische Problem zugrunde, ausgehend von dem genannten Stand der Technik eine Handhabungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen kompakten Aufbau aufweist, eine Taktfrequenz von 50 und mehr Einlegebewegungen pro Minute ermöglicht, eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet, eine hohe Positioniergenauigkeit bei hoher Taktfrequenz gewährleistet und die mit einem minimalen Steueraufwand angetrieben werden kann.The present invention is based on the task or technical problem of specifying, based on the prior art mentioned, a handling device of the type mentioned at the beginning, which has a compact structure, enables a cycle frequency of 50 or more insertion movements per minute, ensures high reliability, ensures high positioning accuracy at a high cycle frequency and which can be driven with minimal control effort.
Die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung sind Gegenstand der Unteransprüche.The handling device according to the invention is given by the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the subclaims.
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Demgemäß zeichnet sich die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung dadurch aus, daß das zweite Hebelgetriebe als Kurbeltrieb mit einer Kurbel und einer Schubstange ausgebildet ist, die Kurbel an einen mit den zweiten Steuerkurven zusammenwirkenden Drehteller anschließt, wobei die zweiten Steuerkurve;n so ausgebildet sind, daß bei einer Umdrehung der Kurventrommel der Drehteller eine Drehung um 180° (Grad) vollführt, wodurch mittels des zweiten Hebelgetriebes entweder die Vor- oder die Rückwärtsbewegung erfolgt und die erste Steuerkurve so ausgebildet ist, daß bei einer Umdrehung der Kurventrommel mittels des ersten Hebelgetriebes eine Auf- und Abwärtsbewegung oder umgekehrt erfolgt.Accordingly, the handling device according to the invention is characterized in that the second lever mechanism is designed as a crank drive with a crank and a push rod, the crank connects to a rotary plate that interacts with the second control cams, the second control cams being designed in such a way that when the cam drum rotates, the rotary plate rotates by 180° (degrees), whereby either the forward or backward movement occurs by means of the second lever mechanism, and the first control cam is designed in such a way that when the cam drum rotates, an upward and downward movement or vice versa occurs by means of the first lever mechanism.
Der Bewegungsablauf der gattungsgemäßen Vorrichtungen stellt sich wie folgt dar. Von einer Ausgangsposition ausgehend wird eine Abwärtsbewegung mit anschließendem Greifvorgang durchgeführt. Danach erfolgt eine Aufwärtsbewegung. Daran anschließend eine Horizontalbewegung. Dann wiederholt sich das Absenken mit dem zwischengeschalteten Öffnungsvorgang und die Anhebebewegung. Daraufhin führt die Vorrichtung eine entgegengesetzte (Rück) Bewegung durch. Dann befindet sich die Vorrichtung wieder in ihrer Ausgangsposition. Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, daß die Ab- und Aufbewegung mit dazwischengeschaltenem Greif- bzw. Öffnungsvorgang immer denselben Bewegungsablauf darstellt. Die Vor- bzw. Rückbewegung kehrt innerhalb eines Arbeitstaktes das Vorzeichen um. Erfindungsgemäß wird nun die Information für die Auf- und Ab- bzw. Vor- und Rückbewegung mittels in der Kurventrommel vorhandener Steuerkurven gewährleistet, wobei die Steuerkurven der Kurventrommel nur die Hälfte der Informationen pro Umdrehung aufweisen. Die Umkehrung der Vor- in eine Rückbewegung und umgekehrt wird durch den erfindungsgemäß angelenkten Kurbeltrieb umgesetzt. Somit weist die Kurventrommel Steuerkurven auf, die zur Gewährleistung eines vollen Arbeitstaktes nur die Hälfte der zur Durchführung der Montagebewegung erforderlichen Informationen aufweisen. Dadurch kann die Kurventrom-The movement sequence of the generic devices is as follows. Starting from a starting position, a downward movement is carried out with a subsequent gripping process. This is followed by an upward movement. This is followed by a horizontal movement. Then the lowering is repeated with the intermediate opening process and the lifting movement. The device then carries out an opposite (back) movement. The device is then back in its starting position. According to the invention, it has now been recognized that the downward and upward movement with an intermediate gripping or opening process always represents the same movement sequence. The forward or backward movement reverses the sign within a working cycle. According to the invention, the information for the up and down or forward and backward movement is now ensured by means of control curves in the cam drum, whereby the control curves of the cam drum only have half the information per revolution. The reversal of the forward movement into a backward movement and vice versa is implemented by the crank drive articulated according to the invention. The cam drum therefore has control cams that contain only half of the information required to carry out the assembly movement in order to ensure a full work cycle. This means that the cam drum can
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mel kompakt ausgebildet werden, wobei gleichzeitig durch die mechanische Steuerung eine hohe Zuverlässigkeit und Positioniergenauigkeit bei gleichzeitig gegebener Wiederholgenauigkeit gegeben ist. Der bei den pneumatischen Vorrichtungen erforderliche Steueraufwand kann in großem Maße entfallen.mel can be designed to be compact, while at the same time the mechanical control ensures high reliability and positioning accuracy as well as repeatability. The control effort required for pneumatic devices can be largely eliminated.
Bedingt durch die kompakte Kurventrommel kann diese mit einer erhöhten Drehzahl angetrieben werden, wobei erfindungsgemäß der gesamte Montagetakt für ein Werkstück mittels zweier Umdrehungen der Kurventrommeln umgesetzt wird.Due to the compact cam drum, it can be driven at an increased speed, whereby according to the invention the entire assembly cycle for a workpiece is implemented by means of two revolutions of the cam drums.
Die hohe Genauigkeit der Positionierung wird dadurch gewährleistet, daß die Auf- und Abbewegung des Greifers zum Aufnehmen bzw. Einsetzen des Werkstückes dann erfolgt, wenn sich der Kurbeltrieb im Totpunkt befindet. Dadurch hat eine eventuelle Ungenauigkeit hinsichtlich der Stellung der zweiten Steuerkurven eine geringe Auswirkung auf die Position des Greifers im Moment der Auf- bzw. Abbewegung·The high accuracy of positioning is ensured by the fact that the up and down movement of the gripper to pick up or insert the workpiece takes place when the crank drive is at the dead center. As a result, any inaccuracy in the position of the second control cams has little effect on the position of the gripper at the moment of the up or down movement.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß das zweite Hebelgetriebe auf einen parallel zur zweiten Achse verschieblich gelagerten Schlitten einwirkt, an dem in Richtung der ersten Achse der Greifer verschieblich gelagert ist.A particularly advantageous embodiment of the handling device according to the invention is characterized in that the second lever gear acts on a carriage which is displaceably mounted parallel to the second axis and on which the gripper is displaceably mounted in the direction of the first axis.
Die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung kann erfindungsgemäß dadurch an gegebene Verhältnisse hinsichtlich der zurückzulegenden Hübe der Vor- bzw. Rückbewegung angepasst werden, in dem das Verhältnis der Länge der Kurbel zur Länge der Schubstange variabel einstellbar ist. Bevorzugt ist hierbei die Kurbel mit unterschiedlicher effektiver Länge stufenlos an dem Drehteller befestigbar.The handling device according to the invention can be adapted to given conditions with regard to the strokes to be covered in the forward or backward movement by variably adjusting the ratio of the length of the crank to the length of the push rod. Preferably, the crank with different effective lengths can be continuously attached to the turntable.
Hinsichtlich einer hohen Zuverlässigkeit zur Ausführung der erforderlichen Bewegungen hat es sich als günstig herausgestellt, daß der Drehteller vier auskragende drehbare WellenIn order to ensure high reliability for the execution of the required movements, it has proven to be advantageous that the turntable has four projecting rotating shafts
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aufweist, die in zwei entsprechend an der Kurventrommel vorhandenen zweiten Steuerkurven zum Ausführen einer Drehbewegung des Drehtellers um 180° (Grad) bei einer Umdrehung der Kurventrommel eingreifen.which engage in two corresponding second control cams on the cam drum to carry out a rotary movement of the turntable by 180° (degrees) with one rotation of the cam drum.
Eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß an dem Schlitten ein in Richtung der ersten Achse verschiebliches Tragelement für den Greifer gelagert ist, welches drehbar an einem in Richtung der ersten Achse verschieblichen zweiten Schlitten angelenkt ist, welcher zweite Schlitten drehfest an dem ersten Hebelgetriebe befestigt ist.A particularly simple design of the handling device according to the invention is characterized in that a support element for the gripper that can be displaced in the direction of the first axis is mounted on the slide, which is rotatably connected to a second slide that can be displaced in the direction of the first axis, which second slide is attached to the first lever gear in a rotationally fixed manner.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung zeichnet sich diese hinsichtlich einer einfachem und wirtschaftlichen Konstruktionsweise dadurch aus, daß das erste Hebelgetriebe einen um seine Längsachse drehbar gelächerten Hebel aufweist, an dem ein erstes Kragelement befestigt ist, das mit der ersten Steuerkurve der Kurventrommel zusammenwirkt und dadurch eine Drehbewegung des Hebels zur Folge hat, und an dem Hebel ein zweites Kragelement befestigt ist, das auf das Tragelement einwirkt und die Drehbewegung des Hebels in eine Auf- und Abbewegung des Tragelements umsetzt. According to a further embodiment of the handling device according to the invention, this is characterized in terms of a simple and economical design in that the first lever mechanism has a lever that can rotate about its longitudinal axis, to which a first cantilever element is attached, which interacts with the first control curve of the cam drum and thereby results in a rotary movement of the lever, and a second cantilever element is attached to the lever, which acts on the support element and converts the rotary movement of the lever into an up and down movement of the support element.
Besonders bevorzugt wird eine erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung eingesetzt, die sich dadurch auszeichnet, daß das erste Kragelement des Hebels über ein Federelement an die Kontur der ersten Steuerkurve gedrückt wird, welche Steuerkurve zumindest bereichsweise bevorzugt frei gefräst ist. Die Andrückung an die erste Steuerkurve unter der Wirkung eines Federelementes ist besonders dann vorteilhaft, wenn dies für eine Abwärtsbewegung gilt, da dann falls der Greifer auf einen nicht vorhersehbaren Widerstand trifft bedingt durch die federnde Lagerung ein Nachgeben des Hebelgetriebes ermöglicht wird und es somit nicht zu Beschädigungen des ersten Hebelge-A handling device according to the invention is particularly preferably used, which is characterized in that the first cantilever element of the lever is pressed against the contour of the first control cam via a spring element, which control cam is preferably milled freely at least in some areas. The pressing against the first control cam under the effect of a spring element is particularly advantageous if this applies to a downward movement, since if the gripper encounters an unforeseeable resistance, the spring mounting allows the lever gear to give way and thus there is no damage to the first lever gear.
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triebes kommt. Dadurch, daß auf der Kurventrommel lediglich die halbe Information zur Durchführung des Montagevorgangs vorhanden ist diese mit einer erhöhten Drehzahl anzutreiben, welche ermöglicht, daß auf dem Markt befindliche bekannte Elektromotoren eingesetzt werden können, die direkt auf einen Zahnkranz an der Kurventrommel einwirken, ohne daß ein Vorgelege eingesetzt werden muß. Dies ist bei den bekannten Handhabungsvorrichtungen nicht möglich.drive. Because the cam drum only has half the information to carry out the assembly process, it can be driven at an increased speed, which makes it possible to use well-known electric motors on the market that act directly on a gear ring on the cam drum without the need for a gear reduction. This is not possible with the known handling devices.
Um eine möglichst kompakte Bauweise umsetzen zu können hat es sich als günstig herausgestellt, die Handhabungsvorrichtung in der Gestalt auszubilden, daß der Eingriffsbereich des ersten Hebelgetriebes in die erste Steuerkurve um 90° versetzt gegenüber dem Eingriffbereich des zweiten Hebelgetriebes in die zweiten Steuerkurven vorhanden ist.In order to be able to implement a construction that is as compact as possible, it has proven to be advantageous to design the handling device in such a way that the engagement area of the first lever gear in the first control curve is offset by 90° compared to the engagement area of the second lever gear in the second control curves.
Weitere Aus führungs formen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.Further embodiments and advantages of the invention result from the features further listed in the claims and from the exemplary embodiments given below. The features of the claims can be combined with one another in any way, provided they do not obviously exclude one another.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSHORT DESCRIPTION OF THE DRAWING
Die Erfindung sowie vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen derselben werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:The invention and advantageous embodiments and further developments of the same are described and explained in more detail below using the examples shown in the drawing. The features shown in the description and the drawing can be used individually or in groups in any combination according to the invention. They show:
Fig. 1 schematische Perspektivdarstellung des Systems der Handhabungsvorrichtung mit einem Kurbeltrieb gemäß der Erfindung,Fig. 1 schematic perspective view of the system of the handling device with a crank drive according to the invention,
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Fig. 2 schematische Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung, dargestellt in Ausgangsposition,Fig. 2 schematic perspective view of an embodiment of the handling device according to the invention, shown in the starting position,
Fig. 3 schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung gemäß Fig. 2 nach Durchführung der Vorwärtsbewegung undFig. 3 schematic perspective view of the handling device according to the invention according to Fig. 2 after carrying out the forward movement and
Fig. 4 schematische Darstellung der Abwicklung einer Kurventrommel einer erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung. Fig. 4 schematic representation of the development of a cam drum of a handling device according to the invention.
WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNGWAYS TO CARRY OUT THE INVENTION
Die in Fig. 1 auf ihre wesentlichen Bauteile beschränkte, stark schematisierte Handhabungsvorrichtung 10 weist ein erstes Hebelgetriebe 12 und ein zweites Hebelgetriebe 14 auf. Auf beide Hebelgetriebe 12, 14 wirkt eine über einen nicht dargestellten Elektromotor antreibbare Kurventrommel 16 mit Steuerkurvenein.The highly schematic handling device 10, which is limited to its essential components in Fig. 1, has a first lever gear 12 and a second lever gear 14. A cam drum 16 with control cams, which can be driven by an electric motor (not shown), acts on both lever gears 12, 14.
Das erste Hebelgetriebe 12 weist einen um seine Längsachse 41 drehbar gelagerten Hebel 40 auf, an dem an seinem freien Bereich ein erstes Kragelement 42 angeformt ist, das mit einer ersten Steuerkurve 18 der Kurventrommel 16 in Eingriff steht. Dabei wirkt auf das erste Hebelgetriebe 12 ein nicht näher dargestelltes Federelement ein, derart, daß das erste Kragelement 42 immer gegen die Kontur der Steuerkurve 18 gedrückt wird. Im Bereich zwischen den Drehlagern 46 des Hebels 40 istThe first lever mechanism 12 has a lever 40 which is mounted so as to be rotatable about its longitudinal axis 41 and on which a first cantilever element 42 is formed in its free area, which engages with a first control cam 18 of the cam drum 16. A spring element (not shown in detail) acts on the first lever mechanism 12 in such a way that the first cantilever element 42 is always pressed against the contour of the control cam 18. In the area between the pivot bearings 46 of the lever 40,
ein in Richtung der Längsachse 41 verschieblicher Schlitten 48 vorhanden, an den ein zweites Kragelement 44 an den Hebel 40 angeschlossen ist.a slide 48 which is displaceable in the direction of the longitudinal axis 41 is provided, to which a second cantilever element 44 is connected to the lever 40.
Das zweite Hebelgetriebe 14 weist eine Kurbel 26 und eine an die Kurbel 26 angeschlossene Schubstange 28 auf. Die KurbelThe second lever mechanism 14 has a crank 26 and a push rod 28 connected to the crank 26. The crank
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2 6 ist drehfest mit einem Drehteller 30 verbunden, der insgesamt vier auskragende drehbare Wellen 34 aufweist, die in zwei an der Kurventrommel 16 vorhandene zweite Steuerkurven 20 eingreifen. Der umfangsmäßige Verlauf der ersten Steuerkurve 18 und der zweiten Steuerkurven 20 wird weiter unten beschrieben. Der Drehteller 30 ist drehbar am Gehäuse der Vorrichtung gelagert.2 6 is connected in a rotationally fixed manner to a rotary plate 30, which has a total of four projecting rotatable shafts 34, which engage in two second control curves 20 on the cam drum 16. The circumferential course of the first control curve 18 and the second control curves 20 is described further below. The rotary plate 30 is rotatably mounted on the housing of the device.
Die Schubstange 28 wirkt auf einen entlang einer zweiten Achse 24 längs verschieblich gelagerten Schlitten 32 ein. Die zweite Achse 24 ist parallel zur Achse 41 des Hebels 40 angeordnet. Auf dem Schlitten 32 ist ein in Richtung einer ersten Achse 22 längs verschieblich gelagertes Tragelement 36 für den nicht dargestellten Greifer vorhanden. Die erste Achse 22 steht senkrecht zur zweiten Achse 24 und zur Achse 41. Das Tragelement 36 ist in seinem oberen Endbereich gelenkig an das zweite Kragelement 44 des ersten Hebelgetriebes 12 angeschlossen. The push rod 28 acts on a slide 32 that is mounted so that it can move longitudinally along a second axis 24. The second axis 24 is arranged parallel to the axis 41 of the lever 40. On the slide 32 there is a support element 36 that is mounted so that it can move longitudinally in the direction of a first axis 22 for the gripper (not shown). The first axis 22 is perpendicular to the second axis 24 and to the axis 41. The support element 36 is connected in an articulated manner in its upper end region to the second cantilever element 44 of the first lever gear 12.
Im allgemeinen hat der Greifer derartiger Handhabungsvorrichtungen folgenden Bewegungsablauf durchzuführen, der in Fig. 1 schematisch durch die Pfeile angegeben ist. Ausgehend von einer Ausgangsposition P wird der Greifer abgesenkt zur Aufnahmeposition A. Dort nimmt er ein Werkstück auf und wird wieder zur Ausgangsposition P angehoben. Diese Bewegungen erfolgen parallel zur ersten Achse 22. Daran anschließend führt der Greifer eine Vorwärtsbewegung in Richtung der zweiten Achse 24 aus. Nach Erreichen einer vorderen Position V führt der Greifer wiederum eine Ab- und Aufwärtsbewegung parallel zur ersten Achse 22 aus, wobei sich dazwischen der Greifer öffnet und das Werkstück freigibt. Daran anschließend wird der Greifer in einer Rückwärtsbewegung parallel zur zweiten Achse 24 in die Ausgangsposition A verfahren. Dieser Zyklus wiederholt sich für jeden Arbeitszyklus, wobei mit der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung Taktzeiten von bis zu Einhundert Arbeitstakten pro Minute erzielt werden können.In general, the gripper of such handling devices has to carry out the following movement sequence, which is shown schematically by the arrows in Fig. 1. Starting from a starting position P, the gripper is lowered to the receiving position A. There it picks up a workpiece and is raised again to the starting position P. These movements take place parallel to the first axis 22. The gripper then carries out a forward movement in the direction of the second axis 24. After reaching a forward position V, the gripper again carries out a downward and upward movement parallel to the first axis 22, with the gripper opening in between and releasing the workpiece. The gripper is then moved in a backward movement parallel to the second axis 24 to the starting position A. This cycle is repeated for each work cycle, whereby cycle times of up to one hundred work cycles per minute can be achieved with the handling device according to the invention.
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Die Information, zu welchem Zeitpunkt und mit welchem Hubweg die jeweiligen Bewegungen durchzuführen sind, sind in den Steu€;rkurven 18, 20 in Verbindung mit dem ersten Hebelgetriebe 12 und dem zweiten Hebelgetriebe 14 gespeichert.The information as to when and with which stroke the respective movements are to be carried out is stored in the control curves 18, 20 in connection with the first lever gear 12 and the second lever gear 14.
Die Auf- und Abbewegung wird durch das erste Hebelgetriebe 12 bewirkt. Das entlang der ersten Steuerkurve 18 geführte Kragelement 42 wird infolge der Kontur ersten Steuerkurve 18 nach oben bzw. nach unten verdreht, was eine Verdrehung des Hebels 40 um seine Längsachse 41 zur Folge hat, was wiederum eine Verdrehung des zweiten Kragelementes 44 zur Folge hat. Das Tragelement 36 für den Greifer ist an dieses zweite Kragelement 44 gelenkig angeschlossen, so daß dessen Drehung um die Längsachse 41 eine Auf- bzw. Abbewegung des Tragelementes 36 und damit des Greifers ermöglicht. Die Vor- bzw. Rückwärtsbewegung in Richtung der zweiten Achse 24 wird durch das zweite Hebelgetriebe 14 in Verbindung mit den zweiten Steuerkurven 20 bewirkt. Der Drehteller 30 ist hierbei in den zweiten Steuerkurven 20 so geführt, daß bei einer Umdrehung der Kurventrommel 16 sich der Drehteller 30 um 180° (Grad) verdreht, was zur Folge hat, daß das Tragelement 36 und damit der Greifer von der Ausgangsposition P in Richtung der zweiten Achse 24 zur vorderen Position V dadurch verschoben wird, daß die Drehbewegung des Drehtellers 30 über die Kurbel 2 6 und die Schubstange 28 in eine Längsbewegung umgesetzt wird.The up and down movement is caused by the first lever gear 12. The cantilever element 42 guided along the first control curve 18 is rotated upwards or downwards due to the contour of the first control curve 18, which results in a rotation of the lever 40 about its longitudinal axis 41, which in turn results in a rotation of the second cantilever element 44. The support element 36 for the gripper is connected in an articulated manner to this second cantilever element 44, so that its rotation about the longitudinal axis 41 enables an up or down movement of the support element 36 and thus of the gripper. The forward or backward movement in the direction of the second axis 24 is caused by the second lever gear 14 in conjunction with the second control curves 20. The rotary table 30 is guided in the second control curves 20 in such a way that when the cam drum 16 rotates, the rotary table 30 rotates by 180° (degrees), which results in the support element 36 and thus the gripper being displaced from the starting position P in the direction of the second axis 24 to the front position V by converting the rotary movement of the rotary table 30 into a longitudinal movement via the crank 26 and the push rod 28.
Erfindungswesentlich ist hierbei, daß die Steuerkurve lediglich die Hälfte der Information für den gesamten Bewegungsablauf eines Arbeitstaktes aufweisen, wobei die Bewegungsumkehr für die Bewegung in Richtung der zweiten Achse (Vor- bzw. Rückbewegung) dadurch umgesetzt wird, daß das zweite Hebelgetriebe als Kurbeltrieb mit Kurbel 26 und Schubstange 28 ausgebildet ist und die jeweilige Vor- bzw. Rückbewegung von Totpunkten des Kurbeltriebs erfolgt.What is essential to the invention here is that the control cam only contains half of the information for the entire movement sequence of a working cycle, whereby the reversal of movement for the movement in the direction of the second axis (forward or backward movement) is implemented by the second lever mechanism being designed as a crank drive with crank 26 and push rod 28 and the respective forward or backward movement taking place from dead points of the crank drive.
14. Juni 1994 .I....* ·..··..· ." ·*14 June 1994 .I....* ·..··..· ." ·*
In den Fig. 2 und 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung 10 dargestellt. Auf die Darstellung des Greifers selbst und der Steuerleitungen für den Greifer wurde verzichtet. In einem Gehäuse 50 ist die Kurventrommel 16 untergebracht, die unterseitig einen nicht dargestellten umlaufenden Zahnkranz aufweist, wobei die Kurventrommel 16 über einen nicht dargestellten Elektromotor direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung eines Vorgeleges, angetrieben wird.An embodiment of the handling device 10 according to the invention is shown in Figs. 2 and 3. The gripper itself and the control lines for the gripper have been omitted. The cam drum 16 is housed in a housing 50 and has a rotating gear ring (not shown) on the underside, the cam drum 16 being driven directly, i.e. without the interposition of a gear train, by an electric motor (not shown).
Die Längsverschieblichkeit des Schlittens 32 wird dadurch gewährleistet, daß dieser rollengelagert an einer Führungsschiene 52 vorhanden ist, welche Führungsschiene 52 eine Längsachse aufweist, die der zweiten Achse 24 entspricht.The longitudinal displaceability of the carriage 32 is ensured by the fact that it is provided with roller bearings on a guide rail 52, which guide rail 52 has a longitudinal axis that corresponds to the second axis 24.
Der erste Hebel 40 ist ebenfalls als Führungsschiene ausgebildet, auf dem der Schlitten 48 mittels Rollenlagerung in Richtung der Achse 41 längs verschieblich gelagert ist.The first lever 40 is also designed as a guide rail on which the carriage 48 is mounted so as to be longitudinally displaceable in the direction of the axis 41 by means of roller bearings.
Das in Richtung der ersten Achse 22 längs verschiebliche Tragelement 3 6 für den Greifer ist im Bereich des Schlittens 32 selbst als Führungsschiene ausgebildet, welche zwischen an dem Schlitten 32 vorhandenen Rollen längs verschieblich geführt ist.The support element 36 for the gripper, which can be moved longitudinally in the direction of the first axis 22, is designed in the area of the carriage 32 itself as a guide rail, which is guided longitudinally displaceably between rollers present on the carriage 32.
Das erste Kragelement 42 kann gemäß Fig. 1 auch in der gestrichtelt dargestellten Position vorhanden sein, so daß in einer Draufsicht auf die Kurventrommel 16 gesehen der Eingriffsbereich des ersten Hebelgetriebes 12 und des zweiten Hebelgetriebes 14 um 90° (Grad) gegeneinander versetzt vorhanden sind. Dadurch läßt sich ein kompakter Aufbau der Handhabungsvorrichtung verwirklichen.The first cantilever element 42 can also be present in the position shown in dashed lines according to Fig. 1, so that in a plan view of the cam drum 16 the engagement area of the first lever gear 12 and the second lever gear 14 are offset from one another by 90° (degrees). This allows a compact design of the handling device to be achieved.
WEI-104gDEWEI-104gDE
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Die Kurbel 26 ist gemäß den Fig. 2 und 3 hinsichtlich ihrer Kurbellänge an dem Drehteller 30 variabel einstellbar. Es ist nämlich eine Ausnehmung 56 vorhanden ist, innerhalb derer die Kurbel 26 verschoben und anschließend fixiert werden kann.According to Fig. 2 and 3, the crank 26 is variably adjustable in terms of its crank length on the rotary plate 30. Namely, there is a recess 56 within which the crank 26 can be moved and then fixed.
In Fig. 4 ist schematisch der zeitliche Verlauf des Einwirkens der Steuerkurven 18, 20 auf das erste Kragelement 42 bzw. den Drehteller 30 und damit dem ersten Hebelgetriebe 12 bzw. dem zweiten Hebelgetriebe 14 während einer Umdrehung der Kurventrommel 16 schematisch dargestellt. Darüber ist anhand der Positionsangaben gemäß Fig. 1 angegeben, welche Bewegung im jeweiligen Zeitintervall von dem Greifarm durchgeführt wird. Unterhalb der Steuerkurve 18 ist in der Periode von 0 bis &pgr; ein Bereich 58 einer Freifräsung vorhanden. Das Kragelement 42 wird mittels einer Feder an die Kontur der Steuerkurve 18 gedrückt. Die Wellen 34 des Drehtellers 30 kommen während der Durchführung der Drehbewegung (Bereich &pgr;-2&pgr;) zeitweise mit den Steuerkurven 20 außer Eingriff, wobei jedoch durch den Verlauf der Steuerkurven 20 gewährleistet ist, daß immer zwei Wellen mit den Steuerkurven 20 in Eingriff stehen. Aus Fig. 4 ist deutlich erkennbar ist, daß die Steuerkurven lediglich die halbe Information für den Bewegungsablauf eines gesamten Arbeitszyklusses gespeichert haben und das Umsetzen auf einen vollständigen Arbeitszyklus durch die doppelte Drehzahl und das Umkehren der Vor- in eine Rückwärtsbewegung und umgekehrt durch einen Kurbeltrieb umgesetzt wird.In Fig. 4, the temporal progression of the action of the control cams 18, 20 on the first cantilever element 42 or the rotary table 30 and thus the first lever gear 12 or the second lever gear 14 during one revolution of the cam drum 16 is schematically shown. In addition, the position information according to Fig. 1 indicates which movement is carried out by the gripping arm in the respective time interval. Below the control cam 18, in the period from 0 to π, there is an area 58 of a milled recess. The cantilever element 42 is pressed against the contour of the control cam 18 by means of a spring. The shafts 34 of the rotary table 30 temporarily disengage from the control cams 20 during the execution of the rotary movement (range π-2π), whereby the progression of the control cams 20 ensures that two shafts are always engaged with the control cams 20. From Fig. 4 it is clearly visible that the control cams only store half the information for the movement sequence of an entire working cycle and that the conversion to a complete working cycle by doubling the speed and reversing the forward movement into a backward movement and vice versa is implemented by a crank drive.
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14. Juni 1994WEI-I(MgDE
14 June 1994
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