WO2008116524A1 - Handling device - Google Patents

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WO2008116524A1
WO2008116524A1 PCT/EP2008/000890 EP2008000890W WO2008116524A1 WO 2008116524 A1 WO2008116524 A1 WO 2008116524A1 EP 2008000890 W EP2008000890 W EP 2008000890W WO 2008116524 A1 WO2008116524 A1 WO 2008116524A1
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WO
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handling
handling device
pivot axis
legs
handling part
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/000890
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gerhard Thorwart
Rainer Armbruster
Jan Thumm
Original Assignee
Festo Ag & Co. Kg
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Publication date
Application filed by Festo Ag & Co. Kg filed Critical Festo Ag & Co. Kg
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G47/00Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/74Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90Devices for picking-up and depositing articles or materials
    • B65G47/904Devices for picking-up and depositing articles or materials provided with rotary movements only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
    • B25J9/1065Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links with parallelograms
    • B25J9/107Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links with parallelograms of the froglegs type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G47/00Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/74Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90Devices for picking-up and depositing articles or materials
    • B65G47/91Devices for picking-up and depositing articles or materials incorporating pneumatic, e.g. suction, grippers
    • B65G47/915Devices for picking-up and depositing articles or materials incorporating pneumatic, e.g. suction, grippers provided with drive systems with rotary movements only

Definitions

  • the invention relates to a handling device, in particular for repositioning parts, with a handling part formed by an end effector holder or end effector, which can be displaced by a swivel arm kinematics that can be driven by a drive device along a handling path that can be varied over its course.
  • a handling device known from EP 1 464 596 A2 is used for repositioning parts, for example, in production and assembly technology. Its handling part carries a trained as a gripper end effector, with which can be taken over the repositioning parts. The handling part can be displaced along a predetermined handling path, wherein it is driven with the interposition of a Schwenkarmkinematik of a consisting of a fluid-operated rotary drive drive means.
  • the Schwenkarmkinematik includes a pivotable by the drive means about a first pivot axis pivot arm which engages the handling part, which is mounted linearly displaceable on a handling arm, which in turn is pivotally mounted about a second pivot axis.
  • the course of the handling path is predetermined by a backdrop-shaped path specification curve with which the handling part engages via a cam follower.
  • the course of the handling path can indeed be varied in the known handling device, but only with regard to the relative angular position of its linear end sections. Fundamental changes to the path can not be made. This is determined by the shape of the path specification curve, which must also be tuned in its course specifically to the structure of Schwenkarmkinematik.
  • EP 1 272 409 B1 shows a handling device with which a U-shaped handling track can be realized which has mutually parallel end sections.
  • US Pat. No. 5,725,352 and US Pat. No. 6,099,238 each disclose a transport device with two articulated arms, the inner legs of which can be driven to pivot.
  • the outer legs are mounted separately from one another and at a distance from one another on a handling part and are in engagement with one another via toothings.
  • An object of the present invention is therefore to
  • the Schwenkarmkinematik contains two each an inner leg and a hinged thereto via an intermediate joint outer leg articulated arms, wherein the intermediate joint axes are aligned parallel to each other and the two inner legs are mounted in a drive storage area such that they are around a common, parallel to the intermediate joint axes inner pivot axis are independently pivotable that Further, the two outer legs are hinged together in a spaced apart to the intermediate joints output bearing area such that they are pivotable relative to each other in a plane perpendicular to the inner pivot axis, wherein they carry the handling part in the output storage area, and that the two inner legs each having its own drive interface is assigned, via which they are independently driven by the drive means to drive pivotal movements about the inner pivot axis.
  • the course of the handling track to be traversed by the handling part can be predefined very simply by merely coordinated pivoting of the two inner legs of the articulated arms and varied as needed.
  • a mechanical path specification curve is unnecessary, the course of the handling path results solely from the angular displacement of the inner legs, both simultaneously and separately from each other are pivotable, the independent pivoting mobility opens at the same time the possibility of pivoting both opposite directions as well as in the same direction. With appropriate control even different speeds of rotation of the two inner legs can be caused.
  • the handling device can be designed so that the pivoting range of the inner leg is less than 360 °. However, a pivoting possibility of at least 360 ° or even a multiple thereof is particularly advantageous.
  • For the drive device is recommended equipment with two independently operable drive units, one of which is drivingly coupled or coupled to one inner leg and the other with the other inner leg.
  • electric drives are recommended as drive units, in particular electric motors such as servomotors or stepper motors. They should be controllable at least in terms of their angle of rotation, but it is also advisable to control the speed of their Titanitbewegun- gene.
  • an associated electronic control device can be the trajectory of the handling track as required pretend and in particular freely programmable. For example, different trajectories can be stored electronically, which can be retrieved from case to case. It is possible to provide a teach method in which the desired handling path is recorded during a programming cycle, which is then available for subsequent operations.
  • the two outer legs can be articulated in the output storage area in principle via separate outer pivot axes on the handling part. The Schwenkarmkinematik would then for example designed as Gelenkhenfeck. However, a mechanically easier controllability and design also allows a design in which the outer legs are mounted pivotably about a common outer pivot axis relative to each other.
  • this common outer pivot axis simultaneously acts as a pivot axis for the hinged to the two outer legs handling part.
  • the articulated connection between the handling part and the outer legs makes it possible to design the swing arm kinematics such that the position and orientation of the handling part is not rigidly coupled to one of the outer legs, as would be the case if the handling part were firmly attached to one of the two outer legs, for example which in principle could be the case.
  • the handling part may be formed as End binorhalter having at least one holding surface on which an end effector of any kind can be fixed, for example, a gripping device.
  • the holding surface may be oriented so that it is oriented at right angles to the inner pivot axis or in the axial direction of the inner pivot axis.
  • the handling part could also be formed directly by an end effector, to which then the outer legs can be mounted directly.
  • the former solution is much more variable because it allows easy retrofitting of the handling device for other handling purposes.
  • a particularly large work area without mutual obstruction of the various legs of the articulated arms results when the inner legs and / or the outer legs are not straight, but are curved in their longitudinal direction, wherein the concave side faces the respective other articulated arm.
  • FIG. 2 shows the handling device from FIG. 1 in a side view with a viewing direction according to arrow II
  • FIG. 3 shows the handling device of FIGS. 1 and 2 in one
  • Figure 6 shows another possible design of the handling device according to the invention in a perspective view, but without illustration of the drive device
  • Figure 7 shows the handling device of Figure 6 from another 2o angle.
  • the illustrated variants of the handling device according to the invention are equipped to reposition parts of any kind successively between different locations.
  • Such umzupositionierendes part is indicated in the drawing 5 at 2.
  • a gripping device 3 suitable design.
  • a pincer-like gripper which has pivotable or displaceable gripping jaws 4 which can be actuated electrically or by fluid force in order to hold or release the part 2 as required.
  • a gripping device 3 would be, for example, suction gripping devices or magnetic gripping devices which can hold the part 2 to be handled by negative pressure or by magnetic force.
  • the lo handling device may be equipped with another end effector instead of the gripping device 3.
  • it could be a welding tongs that can be used for spot welding.
  • the main area of application is that of relocating loose parts between 15 different bodies, in particular in the field of manufacturing and assembly technology.
  • End binder 5 is detachably attached to a hereinafter referred to as handling part 6 end effector holder, which in the operation of the
  • handling device along a handling path 7 is displaced to move the end effector 5 accordingly.
  • the course of the handling web 7 shown in FIG. 3 is only one of many possible web courses.
  • the handling device is characterized by a particularly high variability in terms of the achievable courses of the handling web 7.
  • a holding surface 8 is arranged, on which the end effector 5, in particular by a screw connection, can be fixed. If a handling device is always to be used only for a very specific task, it can also be divided into an end effector and an end effector. D shockorhalter be waived, so that then the handling part 6 is formed directly from the specifically selected end effector. It is also possible to arrange a plurality of differently oriented holding surfaces 8 on the handling part 6.
  • the handling part 6 is held by a Schwenkarmkinematik 12, which in turn is pivotally mounted on a support body 13.
  • a motor drive device 14 is arranged, which is in drive connection with the Schwenkarmki- nematik 12 and can drive them so that the handling part 6 moves along the desired handling path 7.
  • the handling web 7 lies in a handling plane 15, which coincides with the drawing plane in FIG. In practice, it will usually be aligned horizontally or vertically. The actual orientation depends on the application and on the adapted mounting position of the handling device.
  • the Schwenkarmkinematik 12 includes two in the handling level 15 juxtaposed and directed in the handling level 15, in particular away from each other, ausknickbare first and second articulated arms 16, 17.
  • Each articulated arm 16, 17 has an inner leg 16a, 17a and one over Intermediate joint 16c, 17c hinged thereto outer leg 16b, 17b.
  • the joint axes of the two intermediate joints 16c, 17c, which are referred to as intermediate joint axes 18, run parallel to one another and at right angles to the handling plane 15.
  • each inner limb 16 a, 17 a on the support body 13 is about an inner pivot axis 22 parallel to the intermediate joint axes 18 pivoted. This is a common pivot axis for both inner legs 16a, 17a.
  • the bearing is designed so that the two inner legs 16a, 17a are independently pivotable about the inner pivot axis 22.
  • the range of this pivot bearing is referred to as a drive bearing portion 23, because from there, the pivoting movement causing drive torque is introduced into the Schwenkarmkinematik 12.
  • the one inner leg 16a is seated on a first drive shaft 24 which is coaxial with the inner pivot axis 22 and which is rotatably mounted on or in the support body 13 and whose longitudinal axis coincides with the inner pivot axis 22.
  • the other inner leg 17a is carried by a second drive shaft 25, which is exemplified as the first drive shaft 24 coaxially enclosing hollow shaft and also undergoes a pivot bearing on or in the support body 13.
  • a first drive interface 26 provided on the first drive shaft 24 and via a second drive interface 27 provided on the second drive shaft 25 the inner legs 16a, 17a are in particular releasably drive-connected to the drive device 14.
  • the drive interfaces 26, 27 may in this case be designed, for example, as toothings.
  • the two inner legs 16a, 17a can be driven by the drive device 14 independently of one another to drive pivotal movements 29, 30, which are indicated by double arrows, about the inner pivot axis 22.
  • the drive device 14 can be driven independently of one another to drive pivotal movements 29, 30, which are indicated by double arrows, about the inner pivot axis 22.
  • the drive device 14 has two separate, independent of actuatable drive units 14a, 14b, of which the one, first drive unit 14a is drivingly coupled to the first drive interface 26 and the other, second drive unit 14b is drivingly coupled to the second drive interface 27.
  • this takes place in the region of the first drive interface 26 via a splined connection and in the region of the second drive interface 27 via a gearwheel connection.
  • the two drive units 14a, 14b are expediently attached to a drive side 28 of the support body 13, which is opposite to a working side 21 in whose area the Schwenkarmkinematik 12 is located.
  • the two drive shafts 24, 25 can protrude beyond the support body 13 on the working side 21 and there can be equipped with the two inner sleeves 16a, 17a.
  • the two outer legs 16b, 17b are hinged together in an output bearing area 32.
  • the articulation points can be arranged at a distance from one another on an intermediate member connecting the two outer legs 16b, 17b.
  • the embodiment shown in which there is a direct articulated connection between the two outer limbs 16b, 17b is more advantageous, with a common articulation axis designated as an outer pivot axis 33.
  • this common outer pivot axis 33 which runs parallel to the inner pivot axis 22, the outer legs 16b, 17b are pivotable relative to one another.
  • the pivoting plane therefore in turn extends at right angles to the inner pivot axis 22 and coincides with the handling plane 15 mentioned above.
  • the articulated connection to the intermediate joints 16c, 17c and to the output-bearing area 32 can be done, for example, by a respective hinge pin, which connects the mutually articulated legs pivotally with each other.
  • the two inner legs 16a, 17a are between their bearings - so between one side of the inner pivot axis 22 and on the other hand, the associated intermediate joint axis 18 - expediently the same length.
  • An identical length between the associated intermediate joint axis 18 and the outer pivot axis 33 is also in the outer legs 16b, 17b, wherein the length is suitably greater than that of the inner legs 16a, 17a.
  • both the inner legs 16a, 17a and the outer legs 16b, 17b have a straight longitudinal course.
  • either the inner legs 16a, 17a or the outer legs 16b, 17b or both the inner and outer legs 16a, 17a; 16b, 17b to be arched in their longitudinal direction, wherein the concave side of the opposing articulated arm 16, 17 faces.
  • Such a curvature allows an increase of the detectable from the handling path 7 working area to the inner pivot axis 22 out because here the handling part 6 without mutual interference of the inner and outer legs 16a, 16b; 17a, 17b relatively far radially to the inner pivot axis 22 can approximate.
  • the possible working area 39 of the handling part 6 is marked by dash-dotted lines.
  • the outer boundary forms an outer circle 34, the inner boundary of a concentric inner circle 35, each with the inner pivot axis 22 as the center.
  • the outer circle 34 defines the farthest distance of the outer pivot axis 33 from the inner neren pivot axis 22 at maximum elongated articulated arms 16, 17, while the inner circle 35 defines the minimum distance between the outer pivot axis 33 and the inner pivot axis 22 at maximum kinked articulated arms 16, 17, s be the two inner legs 16a, 17a in these two positions driven by the drive device 14 in the same direction at the same speed, the handling member 6 moves on a respective handling path, which coincides with the relevant circle 34, 35.
  • FIG. 3 An intermediate position is currently shown in FIG. 3, in which the outer pivot axis 33 lies in the working region 39 20 defined between the outer circle 34 and the inner circle 35. If both inner legs 16a, 17a are swiveled in the same direction at the same speed, the handling track 7 is an intermediate circuit 36 located between the outer circle 34 and the inner circle 35.
  • both 5 inner legs 16a, 17a are pivotable in both directions of rotation and in each case by at least 360 °.
  • the handling track 7 may be a single or multiple passable circular path.
  • the feasible swivel angle can also be less than 360 °, so that 0 the working area is limited instead of circles by circular arcs.
  • each trajectory between the outer circle 34 and the inner circle 35 can be traveled, the course shown in Figure 3 is only one of virtually infinite many possible.
  • the selectable trajectory is 5 so flexible because the inner leg 16a, 17a are driven by the drive means 14 not only in the same direction, but also in opposite directions to pivotal movements, which also has the ability to hold an inner leg 16a or 17a and only the other inner leg 17a, 16a lo to pivot, and further wherein there is also the possibility to perform at simultaneous pivoting different speeds of rotation in the two inner legs 16a, 17a.
  • the radial distance of the handling part 6 from the inner pivot axis 22 is determined by the angular relative position between the two inner legs 16a, 17a. The smaller this angle, the more stretch the articulated arms 16, 17 and move the handling part 6 further outward from the inner pivot axis 22 away.
  • the two drive units 14a, 14b formed by electric drives, although 5 also fluid drives could be used both pneumatic and hydraulic nature. As with electric drives, servo drives with position control are also recommended for fluid drives.
  • the two drive units 14a, 14b each contain an electric motor designed as a servomotor, which can approach various predefinable positions and then these as long as desired.
  • the output rotational movements of the electric motors 37, which are transmitted to the inner legs 16a, 17a, are expediently controllable and, in particular, also controllable not only with respect to the angular position but also with respect to the rotational speed.
  • a rotary encoder 38 integrated into the respective drive unit 14a, 14b detects the current rotational position, from which it is possible to deduce the current position of the handling part 6.
  • the drive units 14a, 14b are expediently connected to an electronic control device 42, from which the drive signals for the drive units 14a, 14b originate and which is expediently freely programmable, so that the handling device can be used universally.
  • the handling part 6 could be rigidly attached to only one of the outer legs 16b or 17b.
  • the exemplary design is classified, in which the two outer legs 16b, 17b articulated 0 connecting outer pivot axis 33 at the same time defines the hinge axis for the pivotally supported handling part 6.
  • the outer pivot axis 33 thus acts as a common pivot axis for the mutual pivotable mounting between the handling part 6 and the two outer legs 16b, 17b.
  • a suction gripper or magnetic gripper is used whose working side 43 is oriented in the axial direction of the outer pivot axis 33, ie at right angles to the handling plane 15 (see, for example, FIG. 6). and, furthermore, if there is no need for special orientation for removing and depositing an object to be handled, the handling part 6 can be freely rotatably or pivotally mounted on the two outer legs 16b, 17b via the outer pivot axis 33. This applies, for example, for the implementation of circular disk-shaped components. For most applications, however, one will prefer a stable relative position of the handling part 6. To make this possible, both embodiments are equipped with a coupling device 44, which is supported by the Schwenkarmkinematik 12 and that when passing through a handling path 7 of the
  • the coupling device 44 includes a rigidly connected to the handling part 6, radially in the direction of the inner pivot axis 5 22 projecting guide arm 45. In the axial direction of the inner
  • the guide arm 45 projects between the two outer legs 16b, 17b.
  • Swivel axis 22 is displaceable radial direction.
  • the Ver- Sliding axis 47 intersects both the inner pivot axis 22 and the outer pivot axis 33rd
  • the pivot bearing is in particular designed so that for the two wishbones 48 a common
  • Swivel axis 52 is defined, which lies on the displacement axis 47 and parallel to the inner pivot axis 22 extends.
  • one of the two transverse links 48 is articulated on one outer leg 16b and the other on the other outer leg 17b.
  • the corresponding pivot points can be seen at 53, the joint axes defined by them are in turn parallel to the inner pivot axis 22.
  • a repositioning part 2 can thus always be accommodated and set down independently of the angular position of the swivel arm kinematics 12 taken with respect to the inner swivel axis 22 in the context of a linear radial movement with respect to the inner swivel axis 22. It makes sense the support surface 8 to be arranged so that their surface plane is oriented at right angles to the bisector 54.
  • a guide member 46 for example, a guide roller formed by a roller bearing is provided which runs in a slot formed in particular as a slot of the guide arm 45.
  • FIGS. 6 and 7 The exemplary embodiment of FIGS. 6 and 7 is equipped on the drive side, that is to say including the drive device 14 and the electronic control device 42 associated therewith, in the same way as the handling device of FIGS. 1 to 5, so that reference is made to the statements there.
  • the essential difference is limited to the design of the coupling device 44, which here supports the handling part 6 in such a way that angle changes with respect to the bisector 54 are possible when passing through a handling web 7, but instead the spatial orientation assumed with respect to the carrier body 13, independent of the swivel position the Schwenkarmkinematik 12 remains constant.
  • the support surface 8 thus changes at no time their orientation taken in space, as long as the support body 13 itself does not change its orientation.
  • the coupling device 44 is equipped with an intermediate between the support body 13 and the handling part 6 coupling gear 56. Its preferred design is explained below.
  • the coupling mechanism 56 includes an external gear axis 57 coaxial with the outer pivot axis 33, non-rotatably connected to the handling part 6. It also comprises an intermediate gear arrangement with two idler gears 58, 59, which are coaxial with one of the two intermediate joint axes 18 and rotate rotationally fixedly. are firmly connected to each other, but at the same time are freely rotatable relative to the associated inner leg 16a and outer leg 16b. Finally, there is still a support body toothing 60 fixedly arranged on the support body 13 and extending around the inner pivot axis 22. The latter retains its position on the supporting body 13 unchanged, regardless of the pivoting position of the inner legs 16a, 17a.
  • the support body toothing 60 may be realized in the manner indicated by dash-dotted lines in Figure 2. It is, for example, a toothing concentric with the inner pivot axis 22, which surrounds the first drive shaft 24 and in turn is enclosed by the second drive shaft 25. In Figures 5 and 6, it is largely covered by the one outer leg 16b.
  • a self-contained external toothed belt 63 wraps around the external gear 57 and the one intermediate gear 58.
  • a likewise self-contained internal toothed belt 64 wraps around the other intermediate gear 59 and the carrier toothing 60.
  • the swivel arm kinematics 12 is pivoted counterclockwise with respect to the inner pivot axis 22 without changing the position between the two inner legs 16a, 17a, the handling part 6, due to the coupling gear 56, rotates relative to the outer legs 16b, 17b Pivoting movement in a clockwise direction about the outer pivot axis 33, so that the spatial orientation to the support body 13 does not change overall.
  • coupling device 44 can also be realized in other ways than shown. There were only the particularly preferred embodiments explained.

Abstract

The invention relates to a handling device suitable for repositioning parts, wherein a handling part (6) which supports an end effector (5) can be displaced by a swivel arm kinematic (12) along a variable handling track (7). The swivel arm kinematic (12) has two articulated arms (16, 17), each having an inner shank (16a, 17a), and an outer shank (16b, 17b). The outer shanks (16b, 17b) support the handling part (6), and the inner shanks (16a, 17a) can be independently swiveled by means of a drive unit (14).

Description

Handhabungsgerät handling device
Die Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät, insbesondere zum Umpositionieren von Teilen, mit einem von einem Endeffektorhalter oder Endeffektor gebildeten Handhabungsteil, das durch eine mittels einer Antriebseinrichtung antreibbare Schwenkarmkinematik entlang einer in ihrem Verlauf variierbaren Handhabungsbahn verlagerbar ist .The invention relates to a handling device, in particular for repositioning parts, with a handling part formed by an end effector holder or end effector, which can be displaced by a swivel arm kinematics that can be driven by a drive device along a handling path that can be varied over its course.
Ein aus der EP 1 464 596 A2 bekanntes Handhabungsgerät wird zum Umpositionieren von Teilen beispielsweise in der Ferti- gungs- und Montagetechnik eingesetzt. Sein Handhabungsteil trägt einen als Greifer ausgebildeten Endeffektor, mit dem sich die umzupositionierenden Teile ergreifen lassen. Das Handhabungsteil kann entlang einer vorgegebenen Handhabungs- bahn verlagert werden, wobei es unter Zwischenschaltung einer Schwenkarmkinematik von einer aus einem fluidbetätigten Dreh- antrieb bestehenden Antriebseinrichtung angetrieben wird. Die Schwenkarmkinematik enthält einen durch die Antriebseinrichtung um eine erste Schwenkachse verschwenkbaren Schwenkarm, der an dem Handhabungsteil angreift, welches linear verschiebbar an einem Handhabungsarm gelagert ist, der seiner- seits um eine zweite Schwenkachse verschwenkbar gelagert ist. Der Verlauf der Handhabungsbahn wird durch eine kulissenför- mige Bahnvorgabekurve vorgegeben, mit der das Handhabungsteil über einen Kurvenfolger in Eingriff steht. Der Verlauf der Handhabungsbahn ist bei dem bekannten Handhabungsgerät zwar variierbar, allerdings nur hinsichtlich der relativen Winkellage seiner linearen Endabschnitte. Grundsätzliche Änderungen am Bahnverlauf können nicht durchgeführt werden. Dieser ist durch die Formgebung der Bahnvorgabekurve festgelegt, die zudem in ihrem Verlauf speziell auf die Struktur der Schwenkarmkinematik abgestimmt sein muss.A handling device known from EP 1 464 596 A2 is used for repositioning parts, for example, in production and assembly technology. Its handling part carries a trained as a gripper end effector, with which can be taken over the repositioning parts. The handling part can be displaced along a predetermined handling path, wherein it is driven with the interposition of a Schwenkarmkinematik of a consisting of a fluid-operated rotary drive drive means. The Schwenkarmkinematik includes a pivotable by the drive means about a first pivot axis pivot arm which engages the handling part, which is mounted linearly displaceable on a handling arm, which in turn is pivotally mounted about a second pivot axis. The course of the handling path is predetermined by a backdrop-shaped path specification curve with which the handling part engages via a cam follower. The course of the handling path can indeed be varied in the known handling device, but only with regard to the relative angular position of its linear end sections. Fundamental changes to the path can not be made. This is determined by the shape of the path specification curve, which must also be tuned in its course specifically to the structure of Schwenkarmkinematik.
Dies führt letztlich dazu, dass für unterschiedliche Handhabungsaufgaben bisher in der Regel auch unterschiedlich konzi- pierte Handhabungsgeräte zum Einsatz kommen. So zeigt beispielsweise die EP 1 272 409 Bl ein Handhabungsgerät, mit dem sich eine U-förmige Handhabungsbahn verwirklichen lässt, die über zueinander parallele Endabschnitte verfügt .This ultimately leads to the fact that for different handling tasks hitherto also differently designed handling devices are used. For example, EP 1 272 409 B1 shows a handling device with which a U-shaped handling track can be realized which has mutually parallel end sections.
Die US 5,725,352 und die US 6,099,238 offenbaren jeweils eine Transporteinrichtung mit zwei Knickarmen, deren Innenschenkel zu einer Schwenkbewegung antreibbar sind. Die Außenschenkel sind getrennt voneinander und mit Abstand zueinander an einem Handhabungsteil gelagert und stehen über Verzahnungen in gegenseitigem Eingriff.US Pat. No. 5,725,352 and US Pat. No. 6,099,238 each disclose a transport device with two articulated arms, the inner legs of which can be driven to pivot. The outer legs are mounted separately from one another and at a distance from one another on a handling part and are in engagement with one another via toothings.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin,An object of the present invention is therefore to
Maßnahmen vorzuschlagen, mit denen sich unterschiedliche Verläufe einer Handhabungsbahn einfacher realisieren lassen.To propose measures with which different courses of a handling track can be realized more easily.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Schwenkarmkinematik zwei je einen Innenschenkel und einen über ein Zwischengelenk daran angelenkten Außenschenkel aufweisende Knickarme enthält, wobei die Zwischengelenkachsen parallel zueinander ausgerichtet sind und die beiden Innenschenkel in einem Antriebs-Lagerbereich derart gelagert sind, dass sie um eine gemeinsame, zu den Zwischengelenkachsen parallele innere Schwenkachse unabhängig voneinander verschwenkbar sind, dass ferner die beiden Außenschenkel in einem zu den Zwischengelenken beabstandeten Abtriebs-Lagerbereich derart gelenkig miteinander verbunden sind, dass sie in einer zu der inneren Schwenkachse rechtwinkeligen Ebene relativ zueinander verschwenkbar sind, wobei sie in dem Abtriebs-Lagerbereich das Handhabungsteil tragen, und dass den beiden Innenschenkeln jeweils eine eigene Antriebsschnittstelle zugeordnet ist, über die sie durch die Antriebseinrichtung unabhängig voneinander zu Antriebsschwenkbewegungen um die innere Schwenkachse antreibbar sind.To solve this problem, it is provided that the Schwenkarmkinematik contains two each an inner leg and a hinged thereto via an intermediate joint outer leg articulated arms, wherein the intermediate joint axes are aligned parallel to each other and the two inner legs are mounted in a drive storage area such that they are around a common, parallel to the intermediate joint axes inner pivot axis are independently pivotable that Further, the two outer legs are hinged together in a spaced apart to the intermediate joints output bearing area such that they are pivotable relative to each other in a plane perpendicular to the inner pivot axis, wherein they carry the handling part in the output storage area, and that the two inner legs each having its own drive interface is assigned, via which they are independently driven by the drive means to drive pivotal movements about the inner pivot axis.
Auf diese Weise lässt sich der Verlauf der von dem Handhabungsteil zu durchlaufenden Handhabungsbahn sehr einfach durch lediglich aufeinander abgestimmtes Verschwenken der beiden Innenschenkel der Knickarme vorgeben und nach Bedarf variieren. Eine mechanische Bahnvorgabekurve ist entbehrlich, der Verlauf der Handhabungsbahn resultiert allein aus der winkelmäßigen Verlagerung der Innenschenkel, die sowohl gleichzeitig als auch getrennt voneinander verschwenkbar sind, wobei die voneinander unabhängige Schwenkbeweglichkeit bei gleichzeitigem Verschwenken die Möglichkeit zu sowohl gegensinnigen als auch gleichsinnigen Schwenkbewegungen eröffnet. Bei entsprechender Ansteuerung können sogar unterschiedliche Schwenkgeschwindigkeiten der beiden Innenschenkel hervorgerufen werden.In this way, the course of the handling track to be traversed by the handling part can be predefined very simply by merely coordinated pivoting of the two inner legs of the articulated arms and varied as needed. A mechanical path specification curve is unnecessary, the course of the handling path results solely from the angular displacement of the inner legs, both simultaneously and separately from each other are pivotable, the independent pivoting mobility opens at the same time the possibility of pivoting both opposite directions as well as in the same direction. With appropriate control even different speeds of rotation of the two inner legs can be caused.
Bei einer besonders vorteilhaften Auslegung der Schwenkarmkinematik führt das Handhabungsteil bei gegensinnigen, gleichschnellen Schwenkbewegungen der beiden Innenschenkel eine Linearbewegung in bezüglich der inneren Schwenkachse radialer Richtung nach außen oder innen aus. Gleichsinnige Schwenkbe- wegungen mit gleicher Geschwindigkeit verlagern das Handhabungsteil auf einer Kreisbahn. Kombinationen dieser Schwenkbewegungen erlauben die Realisierung praktisch beliebiger Bahnprofile innerhalb eines Bereiches zwischen einem inneren und einem äußeren Kreisbogen, deren Lage durch die mechanische Auslegung der Schenkel der Knickarme vorgegeben ist .In a particularly advantageous design of the Schwenkarmkinematik performs the handling part in opposite directions, the same speed swivel movements of the two inner legs a linear movement in respect of the inner pivot axis radial direction outwards or inwards. Simultaneous swivel movements at the same speed displace the handling part on a circular path. Combinations of these pivotal movements allow the realization of virtually any Web profiles within a range between an inner and an outer arc whose position is determined by the mechanical design of the legs of the articulated arms.
Das Handhabungsgerät kann so ausgelegt werden, dass der Schwenkbereich der Innenschenkel weniger als 360° beträgt. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Schwenkmöglichkeit von wenigstens 360° oder auch einem Mehrfachen davon.The handling device can be designed so that the pivoting range of the inner leg is less than 360 °. However, a pivoting possibility of at least 360 ° or even a multiple thereof is particularly advantageous.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Particularly advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Für die Antriebseinrichtung empfiehlt sich eine Ausstattung mit zwei unabhängig voneinander betreibbaren Antriebseinheiten, von denen die eine mit dem einen Innenschenkel und die andere mit dem anderen Innenschenkel antriebsmäßig koppelbar oder gekoppelt ist.For the drive device is recommended equipment with two independently operable drive units, one of which is drivingly coupled or coupled to one inner leg and the other with the other inner leg.
Als Antriebseinheiten empfehlen sich vor allem Elektroantrie- be, insbesondere Elektromotoren wie Servomotoren oder Schrittmotoren. Sie sollten zumindest hinsichtlich ihres Drehwinkels steuerbar sein, empfehlenswert ist aber auch eine Steuerbarkeit der Geschwindigkeit ihrer Ausgangsdrehbewegun- gen. Mittels einer zugeordneten elektronischen Steuereinrichtung lässt sich der Bahnverlauf der Handhabungsbahn nach Bedarf vorgeben und insbesondere auch frei programmieren. Beispielsweise können unterschiedliche Bahnverläufe elektronisch hinterlegt sein, die sich von Fall zu Fall abrufen lassen. Man kann ein Teach-Verfahren vorsehen, bei dem man während eines Programmierzyklus die gewünschte Handhabungsbahn aufnimmt, die dann für nachfolgende Arbeitsvorgänge zur Verfügung steht . Die beiden Außenschenkel können in dem Abtriebs-Lagerbereich prinzipiell über gesonderte äußere Schwenkachsen an dem Handhabungsteil angelenkt sein. Die Schwenkarmkinematik wäre dann beispielsweise als Gelenkfünfeck konzipiert. Eine mechanisch leichtere Beherrschbarkeit und auch Auslegung ermöglicht allerdings eine Bauform, bei der die Außenschenkel um eine gemeinsame äußere Schwenkachse relativ zueinander verschwenkbar gelagert sind.Above all, electric drives are recommended as drive units, in particular electric motors such as servomotors or stepper motors. They should be controllable at least in terms of their angle of rotation, but it is also advisable to control the speed of their Ausgangsdrehbewegun- gene. By means of an associated electronic control device can be the trajectory of the handling track as required pretend and in particular freely programmable. For example, different trajectories can be stored electronically, which can be retrieved from case to case. It is possible to provide a teach method in which the desired handling path is recorded during a programming cycle, which is then available for subsequent operations. The two outer legs can be articulated in the output storage area in principle via separate outer pivot axes on the handling part. The Schwenkarmkinematik would then for example designed as Gelenkfünfeck. However, a mechanically easier controllability and design also allows a design in which the outer legs are mounted pivotably about a common outer pivot axis relative to each other.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn diese gemeinsame äußere Schwenkachse gleichzeitig als Schwenkachse für das an den beiden Außenschenkeln angelenkte Handhabungsteil fungiert . Die gelenkige Verbindung zwischen Handhabungsteil und Außenschenkeln ermöglicht eine Auslegung der Schwenkarmkinematik dahingehend, dass die Position und Ausrichtung des Handha- bungsteils nicht starr mit einem der Außenschenkel gekoppelt ist, wie dies der Fall wäre, wenn das Handhabungsteil beispielsweise an einem der beiden Außenschenkel fest angebracht wäre, was prinzipiell auch der Fall sein könnte.It is advantageous if this common outer pivot axis simultaneously acts as a pivot axis for the hinged to the two outer legs handling part. The articulated connection between the handling part and the outer legs makes it possible to design the swing arm kinematics such that the position and orientation of the handling part is not rigidly coupled to one of the outer legs, as would be the case if the handling part were firmly attached to one of the two outer legs, for example which in principle could be the case.
Bei schwenkbeweglicher Lagerung des Handhabungsteils an den Außenschenkeln empfiehlt sich allerdings das zusätzliche Vorsehen einer Koppeleinrichtung, die die Schwenkposition des Handhabungsteils stets klar definiert. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn ein Endeffektor stets eine bestimmte Ausrichtung einnehmen soll, was beispielsweise für einen me- chanischen Greifer zutrifft, der umzupositionierende Teile richtungsabhängig ergreifen und absetzen soll. Es gibt aber durchaus Anwendungen, bei denen die Koppeleinrichtung entbehrlich ist, beispielsweise wenn kreisscheibenfδrmige Elemente in der Achsrichtung der äußeren Schwenkachse zu erfas- sen sind und es bei deren Aufnahme und Abgabe nicht auf eine spezielle Orientierung ankommt. Für die Koppeleinrichtung sind verschiedene Realisierungsformen denkbar. Beispielsweise ist eine dahingehende Auslegung möglich, dass das Handhabungsteil stets eine Schwenkposition einnimmt, die bezüglich der zwischen den beiden Außenschen- kein verlaufenden Winkelhalbierenden konstant bleibt .However, in pivotable mounting of the handling part on the outer legs, the additional provision of a coupling device which always clearly defines the pivot position of the handling part is recommended. This is particularly useful when an end effector should always assume a certain orientation, which applies, for example, to a mechanical gripper which is intended to grip and set parts to be repositioned depending on the direction. However, there are applications in which the coupling device is dispensable, for example, when kreisscheibenfδrmige elements are to be detected in the axial direction of the outer pivot axis and it does not depend on a specific orientation in their recording and delivery. Different embodiments are conceivable for the coupling device. For example, a pertinent interpretation is possible that the handling part always assumes a pivotal position, which remains constant with respect to the bisecting line extending between the two Außenschen-.
Andererseits wäre auch eine Auslegung dahingehend denkbar, dass die räumliche Orientierung des Handhabungsteils unabhängig von der Schwenkposition der Schwenkarmkinematik stets die gleiche bleibt .On the other hand, an interpretation to the effect would be conceivable that the spatial orientation of the handling part always remains the same regardless of the pivot position of the Schwenkarmkinematik.
Stets kann das Handhabungsteil als Endeffektorhalter ausgebildet sein, der mindestens eine Haltefläche aufweist, an der ein Endeffektor beliebiger Art fixierbar ist, beispielsweise eine GreifVorrichtung. Die Haltefläche kann insbesondere so ausgerichtet sein, dass sie rechtwinkelig zu der inneren Schwenkachse oder in der Achsrichtung der inneren Schwenkachse orientiert ist.Always, the handling part may be formed as Endeffektorhalter having at least one holding surface on which an end effector of any kind can be fixed, for example, a gripping device. In particular, the holding surface may be oriented so that it is oriented at right angles to the inner pivot axis or in the axial direction of the inner pivot axis.
Prinzipiell könnte das Handhabungsteil auch unmittelbar von einem Endeffektor gebildet sein, an dem dann die Außenschenkel direkt angebracht sein können. Die erstgenannte Lösung ist jedoch wesentlich variabler, weil sie eine leichte Umrüstung des Handhabungsgerätes für andere Handhabungszwecke ermöglicht .In principle, the handling part could also be formed directly by an end effector, to which then the outer legs can be mounted directly. However, the former solution is much more variable because it allows easy retrofitting of the handling device for other handling purposes.
Ein besonders großer Arbeitsbereich ohne gegenseitige Behinderung der diversen Schenkel der Knickarme ergibt sich, wenn die Innenschenkel und/oder die Außenschenkel nicht geradlinig verlaufen, sondern in ihrer Längsrichtung gewölbt sind, wobei die konkave Seite dem jeweils anderen Knickarm zugewandt ist.A particularly large work area without mutual obstruction of the various legs of the articulated arms results when the inner legs and / or the outer legs are not straight, but are curved in their longitudinal direction, wherein the concave side faces the respective other articulated arm.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: Figur 1 eine mögliche erste Bauform des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes in perspektivischer Darstellung,The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show: 1 shows a possible first design of the handling device according to the invention in a perspective view,
Figur 2 das Handhabungsgerät aus Figur 1 in einer Seitenansicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil II,FIG. 2 shows the handling device from FIG. 1 in a side view with a viewing direction according to arrow II,
5 Figur 3 das Handhabungsgerät der Figuren 1 und 2 in einerFIG. 3 shows the handling device of FIGS. 1 and 2 in one
Draufsicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil III, wobei strichpunktiert verschiedene mögliche Verläufe der Handhabungsbahn eingezeichnet und gestrichelt verschiedene mögliche Stellungen der Schwenkarmkinema- lo tik angedeutet sind,Top view in the direction of view according to arrow III, with dash-dotted lines showing various possible courses of the handling track and with dashed lines indicating various possible positions of the swing arm kinematics,
Figuren 4 und 5FIGS. 4 and 5
Draufsichten des Handhabungsgerätes der Figuren 1 bis 3 mit Momentaufnahmen der Schwenkarmkinematik in unterschiedlichen Stellungen,Plan views of the handling device of Figures 1 to 3 with snapshots of Schwenkarmkinematik in different positions,
i5 Figur 6 eine weitere mögliche Bauform des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes in perspektivischer Darstellung, allerdings ohne Abbildung der Antriebseinrichtung, undFigure 6 shows another possible design of the handling device according to the invention in a perspective view, but without illustration of the drive device, and
Figur 7 das Handhabungsgerät aus Figur 6 aus einem anderen 2o Blickwinkel.Figure 7 shows the handling device of Figure 6 from another 2o angle.
Die abgebildeten Varianten des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes sind ausgestattet, um Teile beliebiger Art aufeinanderfolgend zwischen unterschiedlichen Örtlichkeiten umzuposi- tionieren. Ein solches umzupositionierendes Teil ist in der 5 Zeichnung bei 2 angedeutet .The illustrated variants of the handling device according to the invention are equipped to reposition parts of any kind successively between different locations. Such umzupositionierendes part is indicated in the drawing 5 at 2.
Während des Umpositioniervorganges ist das Teil 2 von einer GreifVorrichtung 3 geeigneter Bauart gehalten. Exemplarisch ist ein zangenartiger Greifer vorhanden, der über verschwenkbare oder verschiebbare Greifbacken 4 verfügt, die sich e- lektrisch oder durch Fluidkraft betätigen lassen, um das Teil 2 nach Bedarf festzuhalten oder loszulassen. Weitere mögliche 5 Ausführungsformen für eine GreifVorrichtung 3 wären beispielsweise Sauggreifvorrichtungen oder Magnetgreifvorrichtungen, die das handzuhabende Teil 2 durch Unterdruck oder durch Magnetkraft halten können.During the Umpositioniervorganges the part 2 is held by a gripping device 3 suitable design. exemplary a pincer-like gripper is provided which has pivotable or displaceable gripping jaws 4 which can be actuated electrically or by fluid force in order to hold or release the part 2 as required. Further possible embodiments for a gripping device 3 would be, for example, suction gripping devices or magnetic gripping devices which can hold the part 2 to be handled by negative pressure or by magnetic force.
Entsprechend der auszuführenden Handhabungsaufgabe kann das lo Handhabungsgerät anstelle der Greifvorrichtung 3 auch mit einem anderen Endeffektor ausgestattet sein. Beispielsweise könnte es sich um eine zum Punktschweißen einsetzbare Schweißzange handeln. Das hauptsächliche Einsatzgebiet ist allerdings dasjenige des Verlagerns von losen Teilen zwischen i5 unterschiedlichen Stellen, insbesondere auf dem Sektor der Fertigungs- und Montagetechnik.According to the handling task to be performed, the lo handling device may be equipped with another end effector instead of the gripping device 3. For example, it could be a welding tongs that can be used for spot welding. The main area of application, however, is that of relocating loose parts between 15 different bodies, in particular in the field of manufacturing and assembly technology.
Der exemplarisch als Greifvorrichtung 3 ausgeführte Endeffektor 5 ist lösbar an einem im Folgenden als Handhabungsteil 6 bezeichneten Endeffektorhalter angebracht, der im Betrieb desThe exemplary designed as a gripping device 3 Endeffektor 5 is detachably attached to a hereinafter referred to as handling part 6 end effector holder, which in the operation of the
20 Handhabungsgerätes entlang einer Handhabungsbahn 7 verlagerbar ist, um den Endeffektor 5 entsprechend zu verfahren. Der in Figur 3 eingezeichnete Verlauf der Handhabungsbahn 7 ist dabei nur einer von vielen möglichen Bahnverläufen. Das Handhabungsgerät zeichnet sich durch eine besonders hohe Variabi- 5 lität hinsichtlich der realisierbaren Verläufe der Handhabungsbahn 7 aus .20 handling device along a handling path 7 is displaced to move the end effector 5 accordingly. The course of the handling web 7 shown in FIG. 3 is only one of many possible web courses. The handling device is characterized by a particularly high variability in terms of the achievable courses of the handling web 7.
An dem Handhabungsteil 6 ist eine Haltefläche 8 angeordnet, an der der Endeffektor 5, insbesondere durch eine Schraubverbindung, festlegbar ist. Soll ein Handhabungsgerät stets nur o für eine ganz spezifische Aufgabe eingesetzt werden, kann auch auf die Unterteilung in einen Endeffektor und einen En- deffektorhalter verzichtet werden, sodass dann das Handhabungsteil 6 unmittelbar von dem spezifisch gewählten Endeffektor gebildet wird. Es können auch mehrere, unterschiedlich ausgerichtete Halteflächen 8 an dem Handhabungsteil 6 ange- ordnet sein.At the handling part 6, a holding surface 8 is arranged, on which the end effector 5, in particular by a screw connection, can be fixed. If a handling device is always to be used only for a very specific task, it can also be divided into an end effector and an end effector. Deffektorhalter be waived, so that then the handling part 6 is formed directly from the specifically selected end effector. It is also possible to arrange a plurality of differently oriented holding surfaces 8 on the handling part 6.
Das Handhabungsteil 6 wird von einer Schwenkarmkinematik 12 gehalten, die ihrerseits an einem Tragkörper 13 schwenkbeweglich angebracht ist. An dem Tragkörper 13 ist eine motorische Antriebseinrichtung 14 angeordnet, die mit der Schwenkarmki- nematik 12 in Antriebsverbindung steht und diese so antreiben kann, dass sich das Handhabungsteil 6 entlang der gewünschten Handhabungsbahn 7 bewegt .The handling part 6 is held by a Schwenkarmkinematik 12, which in turn is pivotally mounted on a support body 13. On the support body 13, a motor drive device 14 is arranged, which is in drive connection with the Schwenkarmki- nematik 12 and can drive them so that the handling part 6 moves along the desired handling path 7.
Die Handhabungsbahn 7 liegt in einer Handhabungsebene 15, die in Figur 3 mit der Zeichenebene zusammenfällt . In der Praxis wird sie meist horizontal oder vertikal ausgerichtet sein. Die tatsächliche Ausrichtung hängt vom Anwendungsfall ab und von der darauf abgestimmten Einbaulage des Handhabungsgerätes.The handling web 7 lies in a handling plane 15, which coincides with the drawing plane in FIG. In practice, it will usually be aligned horizontally or vertically. The actual orientation depends on the application and on the adapted mounting position of the handling device.
Die Schwenkarmkinematik 12 enthält zwei in der Handhabungs- ebene 15 nebeneinander angeordnete und in der Handhabungsebene 15, insbesondere voneinander weg gerichtet, ausknickbare erste- und zweite Knickarme 16, 17. Jeder Knickarm 16, 17 verfügt über einen Innenschenkel 16a, 17a und einen über ein Zwischengelenk 16c, 17c daran angelenkten Außenschenkel 16b, 17b. Die als Zwischengelenkachsen 18 bezeichneten Gelenkachsen der beiden Zwischengelenke 16c, 17c verlaufen parallel zueinander und rechtwinkelig zu der Handhabungsebene 15.The Schwenkarmkinematik 12 includes two in the handling level 15 juxtaposed and directed in the handling level 15, in particular away from each other, ausknickbare first and second articulated arms 16, 17. Each articulated arm 16, 17 has an inner leg 16a, 17a and one over Intermediate joint 16c, 17c hinged thereto outer leg 16b, 17b. The joint axes of the two intermediate joints 16c, 17c, which are referred to as intermediate joint axes 18, run parallel to one another and at right angles to the handling plane 15.
Mit Abstand zu seinem Zwischengelenk 16c, 17c ist jeder Innenschenkel 16a, 17a an dem Tragkörper 13 um eine zu den Zwi- schengelenkachsen 18 parallele innere Schwenkachse 22 verschwenkbar gelagert. Es handelt sich hier um eine gemeinsame Schwenkachse für beide Innenschenkel 16a, 17a. Die Lagerung ist so ausgeführt, dass die beiden Innenschenkel 16a, 17a unabhängig voneinander um die innere Schwenkachse 22 verschwenkbar sind. Der Bereich dieser Schwenklagerung sei als Antriebs-Lagerbereich 23 bezeichnet, weil von dort aus das die Schwenkbewegung hervorrufende Antriebsdrehmoment in die Schwenkarmkinematik 12 eingeleitet wird.At a distance from its intermediate joint 16 c, 17 c, each inner limb 16 a, 17 a on the support body 13 is about an inner pivot axis 22 parallel to the intermediate joint axes 18 pivoted. This is a common pivot axis for both inner legs 16a, 17a. The bearing is designed so that the two inner legs 16a, 17a are independently pivotable about the inner pivot axis 22. The range of this pivot bearing is referred to as a drive bearing portion 23, because from there, the pivoting movement causing drive torque is introduced into the Schwenkarmkinematik 12.
Beispielhaft sitzt der eine Innenschenkel 16a an einer zu der inneren Schwenkachse 22 koaxialen ersten Antriebswelle 24, die an oder in dem Tragkörper 13 drehgelagert ist und deren Längsachse mit der inneren Schwenkachse 22 zusammenfällt. Der andere Innenschenkel 17a ist von einer zweiten Antriebswelle 25 getragen, die beispielhaft als die erste Antriebswelle 24 koaxial umschließende Hohlwelle ausgebildet ist und ebenfalls eine Drehlagerung an oder in dem Tragkörper 13 erfährt . Über eine an der ersten Antriebswelle 24 vorgesehene erste Antriebsschnittstelle 26 sowie über eine an der zweiten Antriebswelle 25 vorgesehene zweite Antriebsschnittstelle 27 stehen die Innenschenkel 16a, 17a insbesondere lösbar mit der Antriebseinrichtung 14 in Antriebsverbindung. Die Antriebsschnittstellen 26, 27 können hierbei beispielsweise als Verzahnungen ausgeführt sein.By way of example, the one inner leg 16a is seated on a first drive shaft 24 which is coaxial with the inner pivot axis 22 and which is rotatably mounted on or in the support body 13 and whose longitudinal axis coincides with the inner pivot axis 22. The other inner leg 17a is carried by a second drive shaft 25, which is exemplified as the first drive shaft 24 coaxially enclosing hollow shaft and also undergoes a pivot bearing on or in the support body 13. Via a first drive interface 26 provided on the first drive shaft 24 and via a second drive interface 27 provided on the second drive shaft 25, the inner legs 16a, 17a are in particular releasably drive-connected to the drive device 14. The drive interfaces 26, 27 may in this case be designed, for example, as toothings.
Über die beiden Antriebsschnittstellen 26, 27 können die bei- den Innenschenkel 16a, 17a durch die Antriebseinrichtung 14 unabhängig voneinander zu durch Doppelpfeile verdeutlichten Antriebsschwenkbewegungen 29, 30 um die innere Schwenkachse 22 angetrieben werden. Es liegt also antriebsseitig keine Zwangskopplung zwischen diesen beiden Komponenten vor.By means of the two drive interfaces 26, 27, the two inner legs 16a, 17a can be driven by the drive device 14 independently of one another to drive pivotal movements 29, 30, which are indicated by double arrows, about the inner pivot axis 22. Thus, there is no forced coupling between these two components on the drive side.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Antriebseinrichtung 14 über zwei gesonderte, unabhängig von- einander betätigbare Antriebseinheiten 14a, 14b verfügt, von denen die eine, erste Antriebseinheit 14a mit der ersten Antriebsschnittstelle 26 und die andere, zweite Antriebseinheit 14b mit der zweiten Antriebsschnittstelle 27 antriebsmäßig gekoppelt ist. Beispielhaft erfolgt dies im Bereich der ersten Antriebsschnittstelle 26 über eine Keilverbindung und im Bereich der zweiten Antriebsschnittstelle 27 über eine Zahnradverbindung .In this context, it is particularly advantageous if the drive device 14 has two separate, independent of actuatable drive units 14a, 14b, of which the one, first drive unit 14a is drivingly coupled to the first drive interface 26 and the other, second drive unit 14b is drivingly coupled to the second drive interface 27. By way of example, this takes place in the region of the first drive interface 26 via a splined connection and in the region of the second drive interface 27 via a gearwheel connection.
Die beiden Antriebseinheiten 14a, 14b sind zweckmäßigerweise an eine Antriebsseite 28 des Tragkörpers 13 angebaut, die einer Arbeitsseite 21 entgegengesetzt ist, in deren Bereich sich die Schwenkarmkinematik 12 befindet . Die beiden Antriebswellen 24, 25 können an der Arbeitsseite 21 über den Tragkörper 13 hinausragen und dort mit den beiden Innenschen- kein 16a, 17a bestückt sein.The two drive units 14a, 14b are expediently attached to a drive side 28 of the support body 13, which is opposite to a working side 21 in whose area the Schwenkarmkinematik 12 is located. The two drive shafts 24, 25 can protrude beyond the support body 13 on the working side 21 and there can be equipped with the two inner sleeves 16a, 17a.
Mit Abstand zu ihren Zwischengelenken 16c, 17c sind die beiden Außenschenkel 16b, 17b in einem Abtriebs-Lagerbereich 32 gelenkig miteinander verbunden. Die Gelenkstellen können hierbei prinzipiell beabstandet zueinander an einem die bei- den Außenschenkel 16b, 17b verbindenden Zwischenglied angeordnet sein. Vorteilhafter ist jedoch die gezeigte Ausführungsform, bei der eine unmittelbare Gelenkverbindung zwischen den beiden Außenschenkeln 16b, 17b vorliegt, mit einer als äußere Schwenkachse 33 bezeichneten gemeinsamen Gelenk- achse. Bezüglich dieser gemeinsamen äußeren Schwenkachse 33, die zu der inneren Schwenkachse 22 parallel verläuft, sind die Außenschenkel 16b, 17b relativ zueinander verschwenkbar. Die Schwenkebene erstreckt sich also wiederum rechtwinkelig zu der inneren Schwenkachse 22 und fällt mit der oben erwähn- ten Handhabungsebene 15 zusammen. Die gelenkige Verbindung an den Zwischengelenken 16c, 17c sowie an dem Abtriebs-Lagerbereich 32 kann beispielsweise durch je einen Gelenkbolzen geschehen, der die aneinander angelenkten Schenkel schwenkbeweglich miteinander verbindet.At a distance from their intermediate joints 16c, 17c, the two outer legs 16b, 17b are hinged together in an output bearing area 32. In principle, the articulation points can be arranged at a distance from one another on an intermediate member connecting the two outer legs 16b, 17b. However, the embodiment shown in which there is a direct articulated connection between the two outer limbs 16b, 17b is more advantageous, with a common articulation axis designated as an outer pivot axis 33. With respect to this common outer pivot axis 33, which runs parallel to the inner pivot axis 22, the outer legs 16b, 17b are pivotable relative to one another. The pivoting plane therefore in turn extends at right angles to the inner pivot axis 22 and coincides with the handling plane 15 mentioned above. The articulated connection to the intermediate joints 16c, 17c and to the output-bearing area 32 can be done, for example, by a respective hinge pin, which connects the mutually articulated legs pivotally with each other.
Die beiden Innenschenkel 16a, 17a sind zwischen ihren Lagerstellen - also zwischen einerseits der inneren Schwenkachse 22 und andererseits der zugeordneten Zwischengelenkachse 18 - zweckmäßigerweise gleichlang ausgebildet. Eine untereinander gleiche Länge zwischen der zugeordneten Zwischengelenkachse 18 und der äußeren Schwenkachse 33 liegt auch bei den Außenschenkeln 16b, 17b vor, wobei deren Länge zweckmäßigerweise größer ist als diejenige der Innenschenkel 16a, 17a.The two inner legs 16a, 17a are between their bearings - so between one side of the inner pivot axis 22 and on the other hand, the associated intermediate joint axis 18 - expediently the same length. An identical length between the associated intermediate joint axis 18 and the outer pivot axis 33 is also in the outer legs 16b, 17b, wherein the length is suitably greater than that of the inner legs 16a, 17a.
Bei beiden Ausführungsbeispielen haben sowohl die Innenschenkel 16a, 17a als auch die Außenschenkel 16b, 17b einen gerad- linigen Längsverlauf. Wie in Figur 5 strichpunktiert angedeutet ist, können entweder die Innenschenkel 16a, 17a oder die Außenschenkel 16b, 17b oder sowohl die Innen- und Außenschenkel 16a, 17a; 16b, 17b in ihrer Längsrichtung gewölbt sein, wobei die konkave Seite dem jeweils gegenüberliegenden Knick- arm 16, 17 zugewandt ist. Eine derartige Wölbung ermöglicht eine Vergrößerung des von der Handhabungsbahn 7 erfassbaren Arbeitsbereiches zur inneren Schwenkachse 22 hin, weil sich hier das Handhabungsteil 6 ohne gegenseitige Behinderung der Innen- und Außenschenkel 16a, 16b; 17a, 17b relativ weit ra- dial an die innere Schwenkachse 22 annähern lässt.In both exemplary embodiments, both the inner legs 16a, 17a and the outer legs 16b, 17b have a straight longitudinal course. As indicated in phantom in FIG. 5, either the inner legs 16a, 17a or the outer legs 16b, 17b or both the inner and outer legs 16a, 17a; 16b, 17b to be arched in their longitudinal direction, wherein the concave side of the opposing articulated arm 16, 17 faces. Such a curvature allows an increase of the detectable from the handling path 7 working area to the inner pivot axis 22 out because here the handling part 6 without mutual interference of the inner and outer legs 16a, 16b; 17a, 17b relatively far radially to the inner pivot axis 22 can approximate.
In Figur 3 ist der mögliche Arbeitsbereich 39 des Handhabungsteils 6 strichpunktiert markiert. Die äußere Grenze bildet ein äußerer Kreis 34, die innere Grenze ein hierzu konzentrischer innerer Kreis 35, mit jeweils der inneren Schwenkachse 22 als Zentrum. Der äußere Kreis 34 definiert den weitesten Abstand der äußeren Schwenkachse 33 von der in- neren Schwenkachse 22 bei maximal gestreckten Knickarmen 16, 17, während der innere Kreis 35 den minimalen Abstand zwischen der äußeren Schwenkachse 33 und der inneren Schwenkachse 22 bei maximal abgeknickten Knickarmen 16, 17 definiert, s Werden die beiden Innenschenkel 16a, 17a in diesen beiden Positionen durch die Antriebseinrichtung 14 gleichsinnig mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben, verlagert sich das Handhabungsteil 6 auf je einer Handhabungsbahn, die mit dem betreffenden Kreis 34, 35 zusammenfällt.In Figure 3, the possible working area 39 of the handling part 6 is marked by dash-dotted lines. The outer boundary forms an outer circle 34, the inner boundary of a concentric inner circle 35, each with the inner pivot axis 22 as the center. The outer circle 34 defines the farthest distance of the outer pivot axis 33 from the inner neren pivot axis 22 at maximum elongated articulated arms 16, 17, while the inner circle 35 defines the minimum distance between the outer pivot axis 33 and the inner pivot axis 22 at maximum kinked articulated arms 16, 17, s be the two inner legs 16a, 17a in these two positions driven by the drive device 14 in the same direction at the same speed, the handling member 6 moves on a respective handling path, which coincides with the relevant circle 34, 35.
lo In Figur 3 ist die Konfiguration der Knickarme 16, 17, die eingenommen wird, wenn sich die äußere Schwenkachse 33 auf dem äußeren oder inneren Kreis 34, 35 befindet, gestrichelt bei 16', 17'; 16", 17 '' angedeutet. Die Figuren 4 und 5 zeigen ergänzend andere Schwenkstellungen der Knickarme 16, 17 i5 bezüglich der inneren Schwenkachse 22 mit unterschiedlich starker Abknickung.In Figure 3, the configuration of the articulated arms 16, 17 taken when the outer pivot axis 33 is on the outer or inner circle 34, 35 is dashed at 16 ', 17'; 16 ', 17' 'are additionally indicated in FIGS. 4 and 5 show in addition other pivoting positions of the articulated arms 16, 17 with respect to the inner pivot axis 22 with different degrees of bending.
Aktuell ist in Figur 3 eine Zwischenstellung gezeigt, bei der die äußere Schwenkachse 33 in dem zwischen dem äußeren Kreis 34 und dem inneren Kreis 35 definierten Arbeitsbereich 39 20 liegt. Werden hier beide Innenschenkel 16a, 17a mit gleicher Geschwindigkeit gleichsinnig verschwenkt, ergibt sich als Handhabungsbahn 7 ein zwischen dem äußeren Kreis 34 und dem inneren Kreis 35 liegender Zwischenkreis 36.An intermediate position is currently shown in FIG. 3, in which the outer pivot axis 33 lies in the working region 39 20 defined between the outer circle 34 and the inner circle 35. If both inner legs 16a, 17a are swiveled in the same direction at the same speed, the handling track 7 is an intermediate circuit 36 located between the outer circle 34 and the inner circle 35.
Es ist bei den Ausführungsbeispielen von Vorteil, dass beide 5 Innenschenkel 16a, 17a in beiden Drehrichtungen verschwenkbar sind und hierbei auch jeweils um mindestens 360°. Auf diese Weise kann die Handhabungsbahn 7 eine ein- oder mehrfach durchfahrbare Kreisbahn sein. Allerdings können die realisierbaren Schwenkwinkel auch kleiner als 360° sein, sodass 0 der Arbeitsbereich anstelle von Kreisen durch Kreisbögen begrenzt wird. Als Handhabungsbahn 7 kann jeder Bahnverlauf zwischen dem äußeren Kreis 34 und dem inneren Kreis 35 abgefahren werden, wobei der in Figur 3 gezeigte Verlauf nur einer von praktisch unendlich vielen möglichen ist. Der wählbare Bahnverlauf ist 5 deshalb so flexibel, weil die Innenschenkel 16a, 17a durch die Antriebseinrichtung 14 nicht nur gleichsinnig, sondern auch gegensinnig zu Schwenkbewegungen antreibbar sind, wobei auch die Möglichkeit besteht, einen Innenschenkel 16a oder 17a festzuhalten und nur den anderen Innenschenkel 17a, 16a lo zu verschwenken, und wobei ferner auch die Möglichkeit besteht, bei gleichzeitigem Verschwenken unterschiedliche Schwenkgeschwindigkeiten bei den beiden Innenschenkeln 16a, 17a durchzuführen.It is in the embodiments of advantage that both 5 inner legs 16a, 17a are pivotable in both directions of rotation and in each case by at least 360 °. In this way, the handling track 7 may be a single or multiple passable circular path. However, the feasible swivel angle can also be less than 360 °, so that 0 the working area is limited instead of circles by circular arcs. As a handling trajectory 7, each trajectory between the outer circle 34 and the inner circle 35 can be traveled, the course shown in Figure 3 is only one of virtually infinite many possible. The selectable trajectory is 5 so flexible because the inner leg 16a, 17a are driven by the drive means 14 not only in the same direction, but also in opposite directions to pivotal movements, which also has the ability to hold an inner leg 16a or 17a and only the other inner leg 17a, 16a lo to pivot, and further wherein there is also the possibility to perform at simultaneous pivoting different speeds of rotation in the two inner legs 16a, 17a.
Der radiale Abstand des Handhabungsteils 6 von der inneren i5 Schwenkachse 22 wird durch die winkelmäßige Relativposition zwischen den beiden Innenschenkeln 16a, 17a bestimmt. Je kleiner dieser Winkel ist, desto mehr strecken sich die Knickarme 16, 17 und verlagern das Handhabungsteil 6 weiter nach außen von der inneren Schwenkachse 22 weg.The radial distance of the handling part 6 from the inner pivot axis 22 is determined by the angular relative position between the two inner legs 16a, 17a. The smaller this angle, the more stretch the articulated arms 16, 17 and move the handling part 6 further outward from the inner pivot axis 22 away.
20 Die schon erwähnte, voneinander unabhängige Betriebsweise der beiden Antriebseinheiten 14a, 14b schafft eine hohe Variabilität bei der Vorgabe der vom Handhabungsteil 6 zu durchlaufenden Handhabungsbahn 7. Exemplarisch sind die beiden Antriebseinheiten 14a, 14b von Elektroantrieben gebildet, wobei 5 allerdings auch Fluidantriebe einsetzbar wären, sowohl pneumatischer als auch hydraulischer Natur. Wie bei den Elektroantrieben empfehlen sich auch bei den Fluidantrieben Servoantriebe mit Positionsregelung.The already mentioned, mutually independent operation of the two drive units 14a, 14b creates a high variability in the specification of the handling part 6 to be traversed by the handling path 7. As an example, the two drive units 14a, 14b formed by electric drives, although 5 also fluid drives could be used both pneumatic and hydraulic nature. As with electric drives, servo drives with position control are also recommended for fluid drives.
Beispielhaft enthalten die beiden Antriebseinheiten 14a, 14b o je einen als Servomotor ausgeführten Elektromotor, der verschiedene vorgebbare Positionen anfahren kann und diese dann so lange wie gewünscht beibehält . Die Ausgangsdrehbewegungen der Elektromotoren 37, die auf die Innenschenkel 16a, 17a ü- bertragen werden, sind dabei zweckmäßigerweise nicht nur hinsichtlich der Winkelposition, sondern auch hinsichtlich der s Drehgeschwindigkeit steuerbar und insbesondere auch regelbar. Ein in die jeweilige Antriebseinheit 14a, 14b integrierter Drehgeber 38 erfasst die aktuelle Drehposition, woraus sich auf die aktuelle Position des Handhabungsteils 6 schließen lässt. Für die Auswertung der Messdaten sind die Antriebsein- lo heiten 14a, 14b zweckmäßigerweise an eine elektronische Steuereinrichtung 42 angeschlossen, von der auch die Antriebssignale für die Antriebseinheiten 14a, 14b stammen und die zweckmäßigerweise frei programmierbar ausgebildet ist, sodass sich das Handhabungsgerät universell einsetzen lässt.By way of example, the two drive units 14a, 14b each contain an electric motor designed as a servomotor, which can approach various predefinable positions and then these as long as desired. The output rotational movements of the electric motors 37, which are transmitted to the inner legs 16a, 17a, are expediently controllable and, in particular, also controllable not only with respect to the angular position but also with respect to the rotational speed. A rotary encoder 38 integrated into the respective drive unit 14a, 14b detects the current rotational position, from which it is possible to deduce the current position of the handling part 6. For the evaluation of the measured data, the drive units 14a, 14b are expediently connected to an electronic control device 42, from which the drive signals for the drive units 14a, 14b originate and which is expediently freely programmable, so that the handling device can be used universally.
i5 Anstelle von Servomotoren können auch einen geringeren technischen Aufwand verursachende Schrittmotoren eingesetzt werden. Vor allem wenn eine hohe Dynamik in den Bewegungen gewünscht ist, empfiehlt sich allerdings der Einsatz von Servomotoren.i5 Instead of servo motors and stepper motors causing less technical effort can be used. Especially when a high dynamic in the movements is desired, however, the use of servomotors is recommended.
20 Prinzipiell könnte das Handhabungsteil 6 starr an lediglich einem der Außenschenkel 16b oder 17b angebracht sein. Um bei der räumlichen Orientierung des Handhabungsteils 6 jedoch von der momentanen Position der Außenschenkel 16b, 17b unabhängiger zu sein, empfiehlt sich eine bezüglich beiden Außenschen- 5 kein 16b, 17b gelenkige Lagerung des Handhabungsteils 6, derart, dass es prinzipiell bezüglich jedem der Außenschenkel 16b, 17b in der Handhabungsebene 15 verschwenkbar ist. Als besonders vorteilhaft wird die beispielhafte Bauform eingestuft, bei der die die beiden Außenschenkel 16b, 17b gelenkig 0 verbindende äußere Schwenkachse 33 gleichzeitig die Gelenkachse für das schwenkbeweglich getragene Handhabungsteil 6 definiert. Die äußere Schwenkachse 33 fungiert also als ge- meinsame Schwenkachse für die gegenseitige schwenkbewegliche Lagerung zwischen dem Handhabungsteil 6 und den beiden Außenschenkel 16b, 17b.In principle, the handling part 6 could be rigidly attached to only one of the outer legs 16b or 17b. However, in order to be more independent of the instantaneous position of the outer legs 16b, 17b in the spatial orientation of the handling part 6, it is advisable to mount the handling part 6 in an articulated manner with respect to both outer legs 16b, 17b in such a way that, in principle, with respect to each of the outer legs 16b , 17b in the handling plane 15 is pivotable. Particularly advantageous is the exemplary design is classified, in which the two outer legs 16b, 17b articulated 0 connecting outer pivot axis 33 at the same time defines the hinge axis for the pivotally supported handling part 6. The outer pivot axis 33 thus acts as a common pivot axis for the mutual pivotable mounting between the handling part 6 and the two outer legs 16b, 17b.
Kommt als Endeffektor 5 wie bei dem Ausführungsbeispiel der 5 Figuren 6 und 7 beispielsweise ein Sauggreifer oder Magnet- greifer zum Einsatz, dessen Arbeitsseite 43 in der Achsrichtung der äußeren Schwenkachse 33 orientiert ist, also rechtwinkelig zu der Handhabungsebene 15 (siehe zum Beispiel Figur 6) , und bedarf es ferner zum Entnehmen und Ablegen eines lo handzuhabenden Gegenstandes keiner speziellen Orientierung, kann das Handhabungsteil 6 über die äußere Schwenkachse 33 frei dreh- bzw. schwenkbeweglich an beiden Außenschenkeln 16b, 17b gelagert sein. Dies gilt beispielsweise für das Umsetzen kreisscheibenförmiger Bauteile. Für die meisten Anwen- i5 düngen wird man jedoch eine stabile Relativposition des Handhabungsteils 6 vorziehen. Um dies zu ermöglichen, sind beide Ausführungsbeispiele mit einer Koppeleinrichtung 44 ausgestattet, die von der Schwenkarmkinematik 12 getragen ist und die die beim Durchlaufen einer Handhabungsbahn 7 von demAs end effector 5, as in the exemplary embodiment of FIGS. 6 and 7, a suction gripper or magnetic gripper is used whose working side 43 is oriented in the axial direction of the outer pivot axis 33, ie at right angles to the handling plane 15 (see, for example, FIG. 6). and, furthermore, if there is no need for special orientation for removing and depositing an object to be handled, the handling part 6 can be freely rotatably or pivotally mounted on the two outer legs 16b, 17b via the outer pivot axis 33. This applies, for example, for the implementation of circular disk-shaped components. For most applications, however, one will prefer a stable relative position of the handling part 6. To make this possible, both embodiments are equipped with a coupling device 44, which is supported by the Schwenkarmkinematik 12 and that when passing through a handling path 7 of the
20 Handhabungsteil 6 winkelmäßig bezüglich der äußeren Schwenkachse 33 eingenommene Relativposition definiert vorgibt.20 handling part 6 angularly defined relative to the outer pivot axis 33 assumed relative position.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 enthält die Koppeleinrichtung 44 einen starr mit dem Handhabungsteil 6 verbundenen, radial in Richtung zu der inneren Schwenkachse 5 22 ragenden Führungsarm 45. In Achsrichtung der innerenIn the embodiment of Figures 1 to 5, the coupling device 44 includes a rigidly connected to the handling part 6, radially in the direction of the inner pivot axis 5 22 projecting guide arm 45. In the axial direction of the inner
Schwenkachse 22 betrachtet, also in einer Draufsicht gemäß Figur 3, ragt der Führungsarm 45 zwischen die beiden Außenschenkel 16b, 17b.Viewed pivot axis 22, ie in a plan view according to Figure 3, the guide arm 45 projects between the two outer legs 16b, 17b.
An dem Führungsarm 45 greift ein Führungselement 46 an, das 0 relativ zu dem Führungsarm 45 in bezüglich der innerenOn the guide arm 45 engages a guide member 46, the 0 relative to the guide arm 45 in respect to the inner
Schwenkachse 22 radialer Richtung verschiebbar ist. Die Ver- schiebeachse 47 schneidet sowohl die innere Schwenkachse 22 als auch die äußere Schwenkachse 33.Swivel axis 22 is displaceable radial direction. The Ver- Sliding axis 47 intersects both the inner pivot axis 22 and the outer pivot axis 33rd
An dem Führungselement 46 sind zwei Querlenker 48 verschwenkbar gelagert. Die Schwenklagerung ist insbesondere so ausge- führt, dass für die beiden Querlenker 48 eine gemeinsameOn the guide member 46, two wishbone 48 are pivotally mounted. The pivot bearing is in particular designed so that for the two wishbones 48 a common
Schwenkachse 52 definiert ist, die auf der Verschiebeachse 47 liegt und parallel zu der inneren Schwenkachse 22 verläuft.Swivel axis 52 is defined, which lies on the displacement axis 47 and parallel to the inner pivot axis 22 extends.
Von den beiden Querlenkern 48 ist des Weiteren der eine an dem einen Außenschenkel 16b und der andere an dem anderen Au- ßenschenkel 17b angelenkt . Die entsprechenden Gelenkstellen sind bei 53 ersichtlich, die von ihnen definierten Gelenkachsen sind wiederum parallel zu der inneren Schwenkachse 22.Furthermore, one of the two transverse links 48 is articulated on one outer leg 16b and the other on the other outer leg 17b. The corresponding pivot points can be seen at 53, the joint axes defined by them are in turn parallel to the inner pivot axis 22.
Auf diese Weise liegt ein Gelenkviereck vor, dessen Gelenke durch die äußere Schwenkachse 33, die gemeinsame Schwenkachse 52 der Querlenker 48 und die beiden Gelenkstellen 53 definiert ist. Diese Konstellation hat zur Folge, dass das Handhabungsteil 6 stets derart bezüglich der Außenschenkel 16b, 17b abgestützt ist, dass eine relativ zu der zwischen den beiden Außenschenkeln 16b, 17b verlaufenden Winkelhalbieren- den 54 eingenommene Schwenkbewegung konstant bleibt, und zwar unabhängig von den zwischen den beiden Außenschenkeln 16b, 17b beim Abknicken oder Strecken der Knickarme 16, 17 auftretenden Winkeländerungen. Die oben erwähnte Verschiebeachse 47 liegt auf der Winkelhalbierenden 54.In this way, there is a four-bar linkage whose joints by the outer pivot axis 33, the common pivot axis 52 of the control arm 48 and the two hinge points 53 is defined. This constellation has the consequence that the handling part 6 is always supported with respect to the outer legs 16b, 17b in such a way that a pivoting movement assumed relative to the angular bisector 54 extending between the two outer legs 16b, 17b remains constant, independently of that between the two two outer legs 16b, 17b when kinking or stretching the articulated arms 16, 17 occurring angle changes. The above-mentioned displacement axis 47 lies on the bisector 54.
Ein umzupositionierendes Teil 2 kann somit unabhängig von der bezüglich der inneren Schwenkachse 22 eingenommenen Winkelposition der Schwenkarmkinematik 12 stets im Rahmen einer linearen, bezüglich der inneren Schwenkachse 22 radialen Bewegung aufgenommen und abgesetzt werden. Hierbei bietet es sich an, die Haltefläche 8 so anzuordnen, dass ihre Flächenebene rechtwinkelig zu der Winkelhalbierenden 54 orientiert ist.A repositioning part 2 can thus always be accommodated and set down independently of the angular position of the swivel arm kinematics 12 taken with respect to the inner swivel axis 22 in the context of a linear radial movement with respect to the inner swivel axis 22. It makes sense the support surface 8 to be arranged so that their surface plane is oriented at right angles to the bisector 54.
Als Führungselement 46 ist beispielsweise eine von einem Wälzlager gebildete Führungsrolle vorgesehen, die in einem insbesondere als Schlitz ausgebildeten Langloch des Führungsarmes 45 läuft.As a guide member 46, for example, a guide roller formed by a roller bearing is provided which runs in a slot formed in particular as a slot of the guide arm 45.
Das Ausführungsbeispiel der Figuren 6 und 7 ist antriebssei- tig, also einschließlich der Antriebseinrichtung 14 und der dieser zugeordneten elektronischen Steuereinrichtung 42, in gleicher Weise wie das Handhabungsgerät der Figuren 1 bis 5 ausgestattet, sodass insofern auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird. Der wesentliche Unterschied beschränkt sich auf die Ausbildung der Koppeleinrichtung 44, die hier das Handhabungsteil 6 derart abstützt, dass beim Durchlaufen ei- ner Handhabungsbahn 7 Winkeländerungen bezüglich der Winkelhalbierenden 54 möglich sind, stattdessen aber die bezüglich des Tragkörpers 13 eingenommene räumliche Orientierung unabhängig von der Schwenkposition der Schwenkarmkinematik 12 konstant bleibt. Die Haltefläche 8 ändert also zu keiner Zeit ihre im Raum eingenommene Ausrichtung, solange nicht der Tragkörper 13 selbst seine Orientierung ändert.The exemplary embodiment of FIGS. 6 and 7 is equipped on the drive side, that is to say including the drive device 14 and the electronic control device 42 associated therewith, in the same way as the handling device of FIGS. 1 to 5, so that reference is made to the statements there. The essential difference is limited to the design of the coupling device 44, which here supports the handling part 6 in such a way that angle changes with respect to the bisector 54 are possible when passing through a handling web 7, but instead the spatial orientation assumed with respect to the carrier body 13, independent of the swivel position the Schwenkarmkinematik 12 remains constant. The support surface 8 thus changes at no time their orientation taken in space, as long as the support body 13 itself does not change its orientation.
Um dies zu realisieren, ist die Koppeleinrichtung 44 mit einem zwischen den Tragkörper 13 und das Handhabungsteil 6 zwischengeschalteten Koppelgetriebe 56 ausgestattet. Dessen be- vorzugte Bauform wird nachstehend erläutert .To realize this, the coupling device 44 is equipped with an intermediate between the support body 13 and the handling part 6 coupling gear 56. Its preferred design is explained below.
Das Koppelgetriebe 56 enthält ein mit der äußeren Schwenkachse 33 gleichachsiges, drehfest mit dem Handhabungsteil 6 verbundenes Außenzahnrad 57. Ferner umfasst es eine Zwischen- zahnradanordnung mit zwei zu einer der beiden Zwischengelenk- achsen 18 gleichachsigen Zwischenzahnrädern 58, 59, die dreh- fest miteinander verbunden sind, zugleich aber bezüglich des zugeordneten Innenschenkels 16a und Außenschenkels 16b frei drehbeweglich sind. Schließlich ist noch eine fest an dem Tragkörper 13 angeordnete, sich um die innere Schwenkachse 22 herum erstreckende Tragkörperverzahnung 60 vorhanden. Letztere behält unabhängig von der Schwenkposition der Innenschenkel 16a, 17a ihre Lage am Tragkörper 13 unverändert bei.The coupling mechanism 56 includes an external gear axis 57 coaxial with the outer pivot axis 33, non-rotatably connected to the handling part 6. It also comprises an intermediate gear arrangement with two idler gears 58, 59, which are coaxial with one of the two intermediate joint axes 18 and rotate rotationally fixedly. are firmly connected to each other, but at the same time are freely rotatable relative to the associated inner leg 16a and outer leg 16b. Finally, there is still a support body toothing 60 fixedly arranged on the support body 13 and extending around the inner pivot axis 22. The latter retains its position on the supporting body 13 unchanged, regardless of the pivoting position of the inner legs 16a, 17a.
Die Tragkörperverzahnung 60 kann in der in Figur 2 strichpunktiert angedeuteten Weise realisiert sein. Es handelt sich beispielsweise um eine zu der inneren Schwenkachse 22 konzentrische Verzahnung, die die erste Antriebswelle 24 umschließt und ihrerseits von der zweiten Antriebswelle 25 umschlossen ist. In den Figuren 5 und 6 ist sie größtenteils von dem einen Außenschenkel 16b überdeckt.The support body toothing 60 may be realized in the manner indicated by dash-dotted lines in Figure 2. It is, for example, a toothing concentric with the inner pivot axis 22, which surrounds the first drive shaft 24 and in turn is enclosed by the second drive shaft 25. In Figures 5 and 6, it is largely covered by the one outer leg 16b.
Ein in sich geschlossener Außenzahnriemen 63 umschlingt das Außenzahnrad 57 und das eine Zwischenzahnrad 58. Ein ebenfalls in sich geschlossener Innenzahnriemen 64 umschlingt das andere Zwischenzahnrad 59 und die Tragkörperverzahnung 60.A self-contained external toothed belt 63 wraps around the external gear 57 and the one intermediate gear 58. A likewise self-contained internal toothed belt 64 wraps around the other intermediate gear 59 and the carrier toothing 60.
Wird beispielsweise die Schwenkarmkinematik 12 ohne Verände- rung der zwischen den beiden Innenschenkeln 16a, 17a eingenommenen Relativposition bezüglich der inneren Schwenkachse 22 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, führt das Handhabungsteil 6, bedingt durch das Koppelgetriebe 56, relativ zu den Außenschenkeln 16b, 17b eine Dreh- beziehungsweise Schwenkbe- wegung im Uhrzeigersinn um die äußere Schwenkachse 33 aus, sodass sich die räumliche Ausrichtung zum Tragkörper 13 insgesamt nicht ändert .If, for example, the swivel arm kinematics 12 is pivoted counterclockwise with respect to the inner pivot axis 22 without changing the position between the two inner legs 16a, 17a, the handling part 6, due to the coupling gear 56, rotates relative to the outer legs 16b, 17b Pivoting movement in a clockwise direction about the outer pivot axis 33, so that the spatial orientation to the support body 13 does not change overall.
Es versteht sich, dass die Koppeleinrichtung 44 auch in anderer Weise als abgebildet realisiert werden kann. Es wurden lediglich die besonders bevorzugten Ausführungsformen erläutert. It is understood that the coupling device 44 can also be realized in other ways than shown. There were only the particularly preferred embodiments explained.

Claims

Ansprüche claims
1. Handhabungsgerät, insbesondere zum Umpositionieren von Teilen, mit einem von einem Endeffektorhalter oder Endeffektor gebildeten Handhabungsteil (6) , das durch eine mittels einer Antriebseinrichtung (14) antreibbare Schwenkarmkinema- 5 tik (12) entlang einer in ihrem Verlauf variierbaren Handhabungsbahn (7) verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkarmkinematik (12) zwei je einen Innenschenkel (16a, 17a) und einen über ein Zwischengelenk (16c, 17c) daran angelenkten Außenschenkel (16b, 17b) aufweisende Knickarme lo (16, 17) enthält, wobei die Zwischengelenkachsen (18) parallel zueinander ausgerichtet sind und die beiden Innenschenkel (16a, 17a) in einem Antriebs-Lagerbereich (23) mit Abstand zu den Zwischengelenken (16c, 17c) derart gelagert sind, dass sie um eine gemeinsame, zu den Zwischengelenkachsen (18) pa- i5 rallele innere Schwenkachse (22) unabhängig voneinander verschwenkbar sind, dass ferner die beiden Außenschenkel (16b, 17b) in einem zu den Zwischengelenken (16c, 17c) beabstandeten Abtriebs-Lagerbereich (32) derart gelenkig miteinander verbunden sind, dass sie in einer zu der inneren1. Handling device, in particular for repositioning parts, with a handling part (6) formed by an end effector holder or end effector which can be driven by a swiveling arm kinematics device (14) which can be driven by means of a drive device (14) along a handling path (7) which can be varied over its course. displaceable, characterized in that the Schwenkarmkinematik (12) two each an inner leg (16a, 17a) and via an intermediate joint (16c, 17c) hinged thereto outer leg (16b, 17b) having articulated arms lo (16, 17), wherein the intermediate joint axes (18) are aligned parallel to one another and the two inner limbs (16a, 17a) are mounted in a drive bearing region (23) at a distance from the intermediate joints (16c, 17c) in such a way that they move about a common axis to the intermediate joint axes (16). 18) pa- i5 rallele inner pivot axis (22) are independently pivotable that further, the two outer legs (16 b, 17 b) in one to the intermediate articulated (16c, 17c) spaced output bearing area (32) are hinged together so that they are in one to the inner
20 Schwenkachse (22) rechtwinkeligen Ebene relativ zueinander verschwenkbar sind, wobei sie in dem Abtriebs-Lagerbereich (32) das Handhabungsteil (6) tragen, und dass den beiden Innenschenkeln (16a, 17a) jeweils eine eigene Antriebsschnittstelle (26, 27) zugeordnet ist, über die sie durch die An- 5 triebseinrichtung (14) unabhängig voneinander zu Antriebs- Schwenkbewegungen um die innere Schwenkachse (22) antreibbar sind.20 pivot axis (22) perpendicular plane can be pivoted relative to each other, wherein they in the output bearing area (32) carry the handling part (6), and that the two inner legs (16a, 17a) each have their own drive interface (26, 27) is associated through which they are driven independently by the drive 5 (14) Pivoting movements about the inner pivot axis (22) are drivable.
2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Antriebseinrichtung (14) ausgestattet ist,2. Handling device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a drive device (14),
5 die zwei unabhängig voneinander betätigbare Antriebseinheiten (14a, 14b) aufweist, die jeweils mit einer der beiden Antriebsschnittstellen (26, 27) antriebsmäßig verbunden sind.5, the two independently operable drive units (14a, 14b) which are each drivingly connected to one of the two drive interfaces (26, 27).
3. Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebseinheiten (14a, 14b) als Elektroan- lo triebe ausgebildet sind.3. Handling device according to claim 2, characterized in that the two drive units (14a, 14b) are designed as electric locomotives.
4. Handhabungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroantriebe jeweils einen Elektromotor (37) aufweisen, dessen Ausgangsdrehbewegungen zumindest hinsichtlich des Drehwinkels und zweckmäßigerweise auch hinsichtlich der i5 Drehgeschwindigkeit steuerbar sind.4. Handling device according to claim 3, characterized in that the electric drives each having an electric motor (37), whose output rotational movements are controllable at least in terms of the angle of rotation and expediently also with respect to the i5 rotational speed.
5. Handhabungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren als Servomotoren oder als Schrittmotoren ausgebildet sind.5. Handling device according to claim 4, characterized in that the electric motors are designed as servomotors or stepping motors.
6. Handhabungsgerät nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekenn- 20 zeichnet, dass jedem Elektromotor (37) ein Drehgeber (38) zugeordnet ist.6. Handling device according to claim 4 or 5, characterized marked records 20 that each electric motor (37) is associated with a rotary encoder (38).
7. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung (42) zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung (14) . 57. Handling device according to one of claims 1 to 6, characterized by an electronic control device (42) for controlling the drive means (14). 5
8. Handhabungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (42) hinsichtlich der gewünschten Handhabungsbahn (7) frei programmierbar ausgebildet ist.8. Handling device according to claim 7, characterized in that the electronic control device (42) with respect the desired handling path (7) is freely programmable.
9. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Außenschenkel (16b,9. Handling device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the two outer legs (16 b,
5 17b) in dem Abtriebs-Lagerbereich (32) derart gelagert sind, dass sie dort um eine gemeinsame, zu der inneren Schwenkachse (22) parallele äußere Schwenkachse (33) relativ zueinander verschwenkbar sind.5 17b) are mounted in the output bearing area (32) in such a way that they are pivotable relative to one another about a common outer pivot axis (33) parallel to the inner pivot axis (22).
10. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da- lo durch gekennzeichnet, dass das Handhabungsteil (6) derart gelenkig mit den beiden Außenschenkeln (16b, 17b) verbunden ist, dass es relativ zu jedem Außenschenkel (16b, 17b) in einer zu der inneren Schwenkachse (22) rechtwinkeligen Ebene verschwenkbar ist .10. Handling device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the handling part (6) is pivotally connected to the two outer limbs (16b, 17b) in such a way that it is movable relative to each outer limb (16b, 17b) to the inner pivot axis (22) is pivotable perpendicular plane.
i5 11. Handhabungsgerät nach Anspruch 10 in Verbindung mit Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Handhabungsteil (6) an den beiden Außenschenkeln (16b, 17b) bezüglich diesen um die als gemeinsame Schwenkachse fungierende äußere Schwenkachse (33) verschwenkbar gelagert ist.i5 11. Handling device according to claim 10 in conjunction with claim 9, characterized in that the handling part (6) on the two outer legs (16b, 17b) with respect to these acting as a common pivot axis outer pivot axis (33) is pivotally mounted.
20 12. Handhabungsgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem bezüglich den Außenschenkeln (16b, 17b) verschwenkbaren Handhabungsteil (6) eine von der Schwenkarmkinematik (12) getragene Koppeleinrichtung (44) angreift, die die beim Durchlaufen der Handhabungsbahn (7) von 5 dem Handhabungsteil (6) relativ zu den Außenschenkeln (16b, 17b) eingenommene Schwenkposition definiert vorgibt.20 12. Handling device according to claim 10 or 11, characterized in that with respect to the outer limbs (16b, 17b) pivotable handling part (6) one of the Schwenkarmkinematik (12) carried coupling device (44) engages, which when passing through the handling path ( 7) defined by 5 the handling part (6) relative to the outer legs (16b, 17b) assumed pivot position.
13. Handhabungsgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (44) das Handhabungsteil (6) derart bezüglich den beiden Außenschenkeln (16b, 17b) ab- stützt, dass die relativ zu der zwischen den beiden Außenschenkeln (16b, 17b) verlaufenden Winkelhalbierenden (54) eingenommene Schwenkposition des Handhabungsteils (6) unabhängig von zwischen den beiden Außenschenkeln (16b, 17b) auf- 5 tretenden Winkeländerungen konstant bleibt .13. Handling device according to claim 12, characterized in that the coupling device (44) in such a way with respect to the two outer legs (16b, 17b) the handling part (6). supports that the relative to the between the two outer legs (16b, 17b) extending bisecting line (54) assumed pivot position of the handling part (6) regardless of between the two outer legs (16b, 17b) occurring 5 occurring angle changes remains constant.
14. Handhabungsgerät nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (44) einen von dem Handhabungsteil (6) wegragenden Führungsarm (45) enthält, an dem ein Führungselement (46) in bezüglich der inneren Schwenkach- lo se (22) radialer Richtung verschiebbar gelagert ist, an dem zwei Querlenker (48) angelenkt sind, von denen der eine außerdem an dem einen Außenschenkel (16b) und der andere außerdem an dem anderen Außenschenkel (17b) gelenkig gelagert ist.14. Handling device according to claim 13, characterized in that the coupling device (44) contains a guide arm (45) projecting away from the handling part (6), on which a guide element (46) in radial direction relative to the inner pivot axis (22) is slidably mounted, on which two wishbones (48) are hinged, of which one is also articulated on one outer leg (16b) and the other also on the other outer leg (17b).
15. Handhabungsgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich- i5 net, dass sich der Führungsarm (45) in der Richtung der Winkelhalbierenden (54) erstreckt.15. Handling device according to claim 14, characterized marked i5 net, that extends the guide arm (45) in the direction of the bisecting line (54).
16. Handhabungsgerät nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (46) eine in einem Langloch des Führungsarmes (45) laufende Führungsrolle ent-16. Handling device according to claim 14 or 15, characterized in that the guide element (46) in a slot of the guide arm (45) running guide role corresponding
20 hält.20 stops.
17. Handhabungsgerät nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schwenkachse (22) ortsfest bezüglich eines Tragkörpers (13) angeordnet ist, wobei die Koppeleinrichtung (44) das Handhabungsteil (6) derart abstützt, dass des- 5 sen bezüglich des Tragkörpers (13) eingenommene räumliche O- rientierung unabhängig von der Position der Schwenkarmkinematik (12) konstant bleibt.17. Handling device according to claim 12, characterized in that the inner pivot axis (22) is stationary with respect to a support body (13) is arranged, wherein the coupling device (44) supports the handling part (6) such that des sen-5 relative to the supporting body ( 13), regardless of the position of the swivel arm kinematics (12), the spatial orientation remains constant.
18. Handhabungsgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (44) ein zwischen den Trag- körper (13) und das Handhabungsteil (6) zwischengeschaltetes Koppelgetriebe (56) enthält.18. Handling device according to claim 17, characterized in that the coupling device (44) a between the support body (13) and the handling part (6) interposed coupling gear (56).
19. Handhabungsgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe (56) einen von einem Innenschen-19. Handling device according to claim 18, characterized in that the coupling gear (56) one of a Innenschen-
5 kel (16a) getragenen Innenzahnriemen (64) und einen von dem daran angelenkten Außenschenkel (16b) getragenen Außenzahn- riemen (63) enthält, die beide mit einer mit der zugeordneten Zwischengelenkachse (18) gleichachsigen und relativ zu den beiden Schenkeln (16a, 16b) verdrehbaren Zwischenzahnradan- lo Ordnung (58, 59) derart in Eingriff stehen, dass sie antriebsmäßig miteinander verbunden sind, wobei der Innenzahnriemen (64) andererseits mit einer bezüglich des Tragkörpers (13) fest angeordneten Tragkörperverzahnung (60) in Eingriff steht und der Außenzahnriemen (63) mit einem fest an i5 dem Handhabungsteil (6) angeordneten Außenzahnrad.16b) and an outer toothed belt (63) carried by the outer leg (16b) hinged thereto, both coaxial with one associated with the intermediate hinge axis (18) and relative to the two legs (16a, 16b); 16b) are engageable with each other such that the inner toothed belt (64) is engaged with a support body gear (60) fixedly arranged with respect to the support body (13) External toothed belt (63) with a fixed to i5 the handling part (6) outer gear.
20. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Handhabungsteil (6) als Endeffektorhalter ausgebildet ist und mindestens eine zum Anbringen eines Endeffektors (5) geeignete Haltefläche (8) auf-20. Handling device according to one of claims 1 to 19, characterized in that the handling part (6) is designed as Endeffektorhalter and at least one for attaching an end effector (5) suitable holding surface (8)
20 weist.20 points.
21. Handhabungsgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltefläche (8) in der Achsrichtung der inneren Schwenkachse (22) oder in einer zu der inneren Schwenkachse (22) radialen Richtung orientiert ist. 521. Handling device according to claim 20, characterized in that the holding surface (8) is oriented in the axial direction of the inner pivot axis (22) or in a radial direction to the inner pivot axis (22). 5
22. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschenkel (16a, 17a) und/oder die Außenschenkel (16b, 17b) in ihrer Längsrichtung gewölbt sind, wobei die konkave Seite dem jeweils gegenüberliegenden Knickarm (16, 17) zugewandt ist. 22. Handling device according to one of claims 1 to 21, characterized in that the inner legs (16a, 17a) and / or the outer legs (16b, 17b) are curved in their longitudinal direction, wherein the concave side of each opposing articulated arm (16, 17 ) is facing.
23. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits die Innenschenkel (16a, 17a) und andererseits die Außenschenkel (16b, 17b) zwischen ihren Lagerstellen (22, 33, 16c, 17c) untereinander gleich- s lang ausgebildet sind.23. Handling device according to one of claims 1 to 22, characterized in that on the one hand, the inner legs (16a, 17a) and on the other hand, the outer legs (16b, 17b) between their bearing points (22, 33, 16c, 17c) formed gleichse long with each other are.
24. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Endeffektor (5) als GreifVorrichtung ausgebildet ist. 24. Handling device according to one of claims 1 to 23, characterized in that the end effector (5) is designed as a gripping device.
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