DD154342A1 - Antriebsvorrichtung fuer die gelenke eines manipulators - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung fuer die Gelenke eines Manipulators, der vorwiegend bei der Handhabung geringer Massen einsetzbar ist, wie sie in der Feinwerktechnik und Optik ueblich sind. Es ist das Ziel der Erfindung, eine den vorgesehenen Anwendungsfaellen angepasste Bauweise des Antriebssystems zu erreichen. Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Antriebsvorrichtung so auszustatten, dass sie die Forderungen nach hoher Arbeitsgeschwindigkeit u. spielfreier Bewegungsuebertragung bei einem grossen Schwenkwinkel erfuellt. Erfindungsgemaess wird mittels an sich bekannter flexibler Uebertragungselemente wie z.B. Stahlbaender u. dgl. d. beidseitig gespannt u. vorzugsweise in den Armen d. Manipulators angeordnet sind, ueber in d. Gelenken d. Manipulatorarme angeordnete Treibscheiben eine Bewegungsuebertragung auf d. Gelenke bzw. zur Durchleitung der Drehbewegung ueber die Gelenke hinweg entsprechend der vom Antrieb vorgegebenen Stellgroesse vorgenommen. Die spezifische konstruktive Anordnung in den Gelenken ermoeglicht fuer geringe Handhabemassen notwendige miniaturisierte Bauweise.

Description

Titel der Erfindung

Antriebsvorrichtung für die Gelenke eines Manipulators

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für die Gelenke eines Manipulators, der vorwiegend für die Handhabung geringer Massen einsetzbar sein soll, wie sie beispielsweise in der Peinwerktechnik und Optik üblich sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Pur den Antrieb der Gelenke für Manipulatoren sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt. Bei einfachen Einlege- und Entnahmegeräten werden die Dreh- und Schwenkbewegungen häufig über Schubstangen mit Umlenkscheiben übertragen. Dabei tritt jedoch eine für viele Anwendungsfälle nachteilige Einschränkung des Schwenkwinkels entsprechend der Breite der Schubstajagen ein. In den Pällen, wo aus den verschiedensten Gründen auf Schrittmotore in den Gelenken oder Zahnrad- bzw. Schneckengetriebe verzichtet v/erden muß, finden zum Beispiel Übertragungselemente wie Ketten, Seile tu dergl. Anwendung.

In der DE - OS 26 28 734 wird z. B. ein Manipulatorann beschrieben, bei dem die Bewegungsübertragung mittels Ketten erfolgt. Durch die Verwendung von Ketten ist die Spielfreiheit des Übertragungssystems nicht immer gegeben. Aus der DE - OS 25 31 991 ist die Verwendung von Seilzügen unter Anwendung des Plaschenzugprinzips bekannt. Diese Vorrichtung ist relativ kompliziert aufgebaut und insbesondere für die Übertragung großer Drehmomente bei relativ geringer

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Arbeitsgeschwindigkeit vorgesehen. Ferner zeigt die DE - AS die Verwendung von Endlostrieben, wobei die Bewegungsübertragung von Glied zu Glied durch die Gelenke hindurch unter Anwendung von Hohlwellen erfolgt. Die Bewegungsübertragung durch die Gelenke hindurch ist jedoch nur dort möglich, wo es nicht auf eine gedrängte Bauweise ankommt. Ein v/eiterer Nachteil besteht darin, daß das Armsystem nicht austariert ist, wodurch der Antrieb größere Kräfte aufnehmen muß, was wiederum die Grenzen der für feinwerktechnisehe Anwendungsfälle üblichen Dimensionierung überschreitet.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, eine -den Bedingungen der feinwerktechnischen Fertigung angepaßte Bauweise des Antriebssystems zu erreichen.

V/esen der Erfindung

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für die Gelenke eines Manipulators zu schaffen, die die Forderungen nach hoher Arbeitsgeschwindigkeit und spielfreier Bewegungsübertragung bei einem großen Schwenkwinkel erfüllt.

- Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spannbänder mit in'einer der beiden Scheiben des jeweiligen Triebes angeordneten Spanneinrichtung gleichzeitig und beidseitig gespannt und an der anderen Scheibe des Triebes fest angelenkt sind. Dabei ist der Auslegerarm symmetrisch zwischen zwei parallel im Schwenkarm befindlichen Spannbändern angeordnet. Zur Durchleitung der Drehbewegung über das erste Gelenk hinweg findet eine in diesem Gelenk drehbar gelagerte Doppeltreibscheibe Verwendung. Bei unabhängig voneinander arbeitenden Stellantrieben können die Übertragungselemente in einem Arm untergebracht werden.

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Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung der Massen um die Schwenkachse des Armsystems, die derart erfolgt, daß sich das System im Gleichgewicht befindet. Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei translatorischem Antrieb besteht in der Unterbringung der Arbeitszylinder im Arm, wobei zwei am Schwenkarm fest verstellbare Anschläge und ein Anschlag am Anlenkpunkt des Spannbandes angebracht sind.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In den zugehörigen

Zeichnungen zeigen .

Fig.: Ij die Anordnung der Spannbänder Fig.:2 : die komplette Antriebsvorrichtung Fig.: 3: die horizontale Anordnung an einem Manipulator Fig.: 4: die Anordnung der Aufnahme- und Ablageplätze vor

dem Werkzeugmaschinentisch Fig.: 5: die Anordnung der Aufnahme- und Ablageplätze

rechts und links neben dem V/erkzeugmaschinentisch Fig.: 6: die Antriebsvorrichtung in horizontalem Betrieb bei Verwendung von pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylindern in der Seitenansicht

Fig.: 7: die Antriebsvorrichtung nach Fig. 6 in der Draufsicht. Die in der Fig. 1 und 2 dargestellte Antriebsvorrichtung wird mit der beispielsweisen Anwendung von flexiblen Stahlbändern als Übertragungselement beschrieben. Andere flexible Übertragungselemente, wie z. B. Stahlflachseile, Fieberriemen und dgl. sind ebenfalls anwendbar. Spannbänder 4, 10 und 11 v/erden mittels Spanneinrichtungen 3 beidseitig gespannt und an Anlenkpunkten fest angelenkt, v/ie beispielsweise durch den Anlenkpunkt β dargestellt. Damit wird jede vom Antrieb 1 gestellte Winkelbewegung exakt übertragen. Es ist ein Schwenkwinkel von unwesentlich weniger als 180° für jedes Gelenk gegeben.

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Über zwei getrennte Antriebe 1 erfolgt die Bev/egungsübertragung mittels der parallel im Schwenkarm 16 des Manipulators geführten Spannbänder 4 und 10 über die Treibscheibe 2 auf die Scheibe 5 bzw. über die Treibscheibe 7 auf die Doppeltreibscheibe An dem Ende des Schwenkarmes 16 ist eine Achse 8 drehbar gelagert. Sie ist mit der Scheibe 5 und dem ersten Auslegerarm 13 des Manipulators fest verbunden und bildet so das Gelenk 25 des Auslegerarmes 13. Ein im Gelenk 25 eingebauter Reibungsdämpfer 14 sorgt für einen flatterfreien Betrieb. Die Doppeltreibscheibe 9 ist drehbar auf der Achse 8 gelagert. Sie führt eine Überholbewegung aus, welche vom Spannband über eine Scheibe 27 auf ein im Auslegerarm 13 gelagertes Gelenk 12 übertragen wird.

Die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vielgestaltig. Es ist sowohl der Einsatz an einem vertikal arbeitenden Manipulator (nicht dargestellt) als auch an einem horizontal arbeitenden Manipulator (Fig. 3) durch Anbau in der Schwenkachse 15 möglich. In horizontaler Arbeitsweise ist der Manipulator an einem Einlegegerät 17 zur Beschickung von Werkzeugmaschinen vielgestaltig anwendbar. Dabei ist die Aufspannlage des Werkzeuges 18 auf dem Pressentisch 19 beliebig, die Aufnahme- und Ablegeplätze der Werkstücke können an einem beliebigen Punkt innerhalb des Arbeitsbereiches des Manipulators rechts, links und vor dem Werkzeugmaschinentisch angebracht werden (Pig. 4). Dabei kann an einer Seite des Pressentisches die Einlege- und an der anderen Seite die Entnahmevorrichtung angeordnet sein (Pig. 5). Eine Hubeinrichtung 21 übernimmt die vertikale Positionierung im Werkzeug 18 bzw. am Ablegeplatz 20. Eine v/eitere Variante im horizontalen Betrieb, z. B. beim Beschicken von Pressen, stellt die Umstellung auf translatorischen -Antrieb durch die Verwendung von pneumatischen bzw. hydraulischen Arbeitszylindern 22, 23 entsprechend Pig. 6 und 7 dar, deren Position durch Einstellung der am Schwenkarm fest verstellbaren Anschläge 24 und einem Anschlag am Anlenkpunkt 2β des Spannbandes 4 bestimmt wird.

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In vertikaler Arbeitsweise kann die Vorrichtung an einem Industrieroboter wahlweise mit einem vorgesetzten Arbeitskopf oder einem Mehrfachgreifkopf Anwendung finden. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt in der spielfreien Bewegungsübertragung auf die einzelnen Gelenke sowie in der verringerten Masse gegenüber üblichen Manipulatoren, wo Antriebsmotore und - getriebe an den Gelenkachsen liegen«

Claims (4)

1. 2ος ο ^ j &

   Erfindungsanspruch

   1. Antriebsvorrichtung für die Gelenke eines Manipulators, deren Antrieb über flexible Übertragungselemente wie

   z. B. Stahlbänder, Stahlflachseile, Fieberriemen u. dgl. erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannbänder (4; 10; 11) mit in einer der beiden Scheiben (2; 5 bzw.

   7; 9 oder 9; 27) des jeweiligen Triebes befindlichen Spanneinrichtung (3) gleichzeitig und beidseitig gespannt und an der anderen Scheibe des Triebes fest angelenkt sind und daß zwischen zwei parallel im Schwenkarm (16) befindlichen Spannbändern (4; 10) ein Auslegerarm (13) befestigt ist und zur Durchleitung der Drehbewegung über ein Gelenk (25) hinweg eine in diesem Gelenk drehbar gelagerte schmale Doppeltreibscheibe (8) angeordnet ist.
2. 2. Antriebsvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei unabhängig voneinander arbeitenden Stellantrieben die Übertragungselemente in einem Arm untergebracht sind'.
3. 3. Antriebsvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebe (1) so angeordnet sind, daß sie zu den um die Schwenkachse (15) des Armsystems sich drehenden Massen ein Gegengewicht darstellen.
4. 4. Antriebsvorricht ung nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei translatorischem Antrieb die Arbeitszylinder (22; 23) direkt im Arm eingearbeitet sind und daß zwei am Schwenkarm (16) fest verstellbare Anschläge (24) ..und ein Anschlag am Anlenkpunkt (26) des Spannbandes angeordnet sind.

   Hierzu..,j2_Seiten Zeichnungen