<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gewindeausgleichsvorrichtung für den Führungsarm einer Handhabungseinrichtung mit einem Kraftspeicher zwischen dem Führungsarm und einem Sockel, auf dem der Führungsarm um eine horizontale Drehachse schwenkverstellbar gehalten ist.
Da der Greifer- oder Haltekopf des Führungsarmes einer Handhabungseinrichtung nicht nur in mehreren Achsen bewegt werden muss, sondern auch zu betätigende Greifer-oder Spannwerkzeuge aufweist, was entsprechende Lagerungen und Antriebe verlangt, ist mit vergleichsweise grossen Gewichten für den Führungsarm zu rechnen, insbesondere wenn dieser Führungsarm zusätzlich gelenkig unterteilt ist. Das Eigengewicht des Führungsarmes bedingt ein Gewichtsmoment, das beim Verschwenken des Führungsarmes um seine horizontale Drehachse durch den Schwenkantrieb überwunden werden muss, wenn nicht für einen Gewichtsausgleich gesorgt wird. Um den Führungsarm genau positionieren zu können, wird daher im allgemeinen ein Gewichtsausgleich vorgesehen. Im einfachsten Fall besteht ein solcher Gewichtsausgleich aus einem entsprechenden Gegengewicht.
Dieses Gegengewicht schränkt aber die Bewegungsfreiheit des Führungsarmes erheblich ein, so dass vorgeschlagen wurde (DE-OS 2226407), an Stelle des Gegengewichtes einen Luftzylinder zwischen dem Führungsarm und dem Sockel anzulenken. Nachteilig bei einem solchen Luftzylinder ist wieder, dass der mögliche Schwenkwinkel des Führungsarmes durch die Hublänge des Zylinders begrenzt wird. Ausserdem sind ein zusätzlicher Luftdruckanschluss und eine aufwendige Steuerung erforderlich, um einen weitgehenden Gewichtsausgleich sicherzustellen.
Für den axial verschiebbar in einer schwenkbaren Führung gelagerten Führungsarm einer Handhabungseinrichtung ist schliesslich eine Gewichtsausgleichsvorrichtung bekanntgeworden (DD-PS Nr. 214513), bei der eine Feder mit ihrem einen Ende an einem die Führung tragenden Sockel und mit ihrem andern Ende an einem Widerlager angelenkt ist, das in einer Kulisse der Führung für den Führungsarm gegensinnig zum Führungsarm verstellt werden kann, so dass ein vom Verstellweg des Widerlagers gegenüber der Führung abhängiges Drehmoment auf die Führung ausgeübt wird, das dem Gewichtsmoment entgegenwirkt. Durch den Verlauf der Kulisse kann dabei das Ausgleichsmoment dem Gewichtsmoment weitgehend angepasst werden.
Diese bekannte Konstruktion ist für den Gewichtsausgleich eines axial verschiebbaren Führungsarmes gedacht und kann daher die bei einem lediglich schwenkbar gelagerten Führungsarm auftretenden Schwierigkeiten eines Gewichtsausgleiches hinsichtlich der Einschränkung der Bewegungsfreiheit des Führungsarmes und des einfachen Konstruktionsaufbaues nicht lösen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Gewichtsausgleichsvorrichtung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass mit einfachen Mitteln ein selbständiger Gewichtsausgleich möglich wird, ohne die Bewegungsfreiheit des Führungsarmes der Handhabungseinrichtung zu beeinträchtigen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Kraftspeicher in an sich bekannter Weise aus wenigstens einer Feder besteht, die zwischen zwei an je einem Kurbelzapfen abgestützten Widerlagern eingespannt ist, und dass einer der Kurbelzapfen dem Führungsarm und der andere Kurbelzapfen einem Zahnrad oder Zahnsegment zugeordnet sind, das um eine zur Drehachse des Führungsarmes parallele Achse drehbar am Sockel gelagert ist und mit einem zur Drehachse des Führungsarmes koaxialen, mit dem Führungsarm antriebsverbundenen Triebling kämmt.
Durch das Vorsehen einer Feder als Kraftspeicher kann bei einer entsprechenden Anpassung der Federcharakteristik an die jeweiligen Verhältnisse ein einfacher Gewichtsausgleich geschaffen werden, wenn für einen ausreichenden Federweg gesorgt wird. Um den Platzbedarf klein zu halten, sind die Widerlager für die Feder an zwei Kurbelzapfen abgestützt, die bei einer Verschwenkung des Führungsarmes gegensinnig bewegt werden, so dass der Kurbelradius vergleichsweise klein ausfallen kann. Zu diesem Zweck muss der dem Sockel zugeordnete Kurbelzapfen in Abhängigkeit von der Schwenkverstellung des Führungsarmes angetrieben werden, was über einen zur Drehachse des Führungsarmes koaxialen Triebling erfolgt, der mit dem Führungsarm drehfest verbunden ist und mit einem am Sockel drehbar gelagerten Zahnrad oder Zahnsegment kämmt, auf dem der Kurbelzapfen angeordnet ist.
Wird der Führungsarm von einem Antrieb verschwenkt, so wird nicht nur der dem Führungsarm zugeordnete Kurbelzapfen verdreht, sondern auch der andere Kurbelzapfen, so dass die Feder zwischen den an diesen Kurbelzapfen abgestützten Widerlagern
<Desc/Clms Page number 2>
gespannt wird. Diese Federspannung bedingt ein Drehmoment, das dem Gewichtsmoment des Füh- rungsarmes entgegenwirkt und dieses Gewichtsmoment bei einer entsprechenden Federwahl aus- gleicht. Da einerseits die Kurbelradien auf Grund dieser Konstruktion klein gehalten werden können und anderseits die Gewichtsausgleichsvorrichtung seitlich neben der Drehachse für den
Führungsarm am Sockel angebracht werden kann, wird die Bewegung des Führungsarmes durch die Gewichtsausgleichsvorrichtung nicht behindert.
Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn der dem Führungsarm zu- geordnete Kurbelzapfen auf dem Triebling vorgesehen ist, weil in diesem Fall die Bewegung des dem Führungsarm zugeordneten Kurbelzapfens nicht durch den Sockel beeinträchtigt ist und der Kurbelradius beliebig klein gewählt werden kann.
Um bei einem Verschwenken des Führungsarmes über seine Gleichgewichtsstellung hinaus die damit verbundene Umkehrung des Gewichtsmoments des Führungsarmes in einfacher Weise berücksichtigen zu können, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung die Verbindungsgerade der beiden Kurbelzapfen in der Gleichgewichtsstellung des Führungsarmes die Kurbelachsen schneiden. In der Gleichgewichtsstellung des Führungsarmes wird also eine Totpunktlage erreicht, aus der nach beiden Seiten ein entsprechendes Gegenmoment aufgebaut wird. Obwohl grundsätzlich auch Zugfedern für den Kraftspeicher eingesetzt werden können, ergeben sich Konstruktionsvorteile, wenn Druckfedern Verwendung finden.
Die Verwendung von Druckfedern bedingt, dass sich die Kurbelzapfen in der der Gleichgewichtsstellung des Führungsarmes entsprechenden Totpunktlage auf den voneinander abgekehrten Seiten der Kurbelachsen befinden.
Damit symmetrische Verhältnisse geschaffen werden können, kann der Kurbelradius der beiden Kurbelzapfen gleich gross sein und der Teilkreisdurchmesser des Trieblings dem des mit dem Triebling kämmenden Zahnrades oder-segments entsprechen. Die Verstellung der beiden Kurbelzapfen erfolgt bei einer solchen Ausbildung symmetrisch zu einer Symmetrieebene zwischen den beiden Kurbelachsen.
Das Aufbringen eines ausreichenden Gegenmoments über die Federkraft der Gewichtsausgleichsvorrichtung wird durch das Vorsehen von zwei Federn erleichtert. Um diese beiden Federn gleichmässig belasten zu können, können die Widerlager als drehbar auf den Kurbelzapfen gelagerte Druckbalken ausgebildet sein, zwischen denen die beiden Druckfedern symmetrisch zu den Kurbelzapfen eingespannt sind. Zur Führung dieser beiden Druckfedern können zwischen den Druckbalken Führungsstangen vorgesehen werden, die jedoch die gegensinnige Bewegung der beiden Druckbalken nicht behindern dürfen. Zu diesem Zweck können die Führungsstangen auf einem der Druckbalken befestigt werden und den andern Druckbalken verschiebbar durchsetzen.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. l eine Handhabungsvorrichtung mit einer erfindungsgemässen Gewichtsausgleichsvorrichtung für den Führungsarm in einer schematischen Seitenansicht, Fig. 2 eine Stirnansicht der Gewichtsausgleichsvorrichtung in einem grösseren Massstab und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.
Die in Fig. l dargestellte Handhabungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Gestell --1--, auf dem ein Sockel --2-- um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist, und einem Führungsarm --3--, der über eine horizontale Drehachse mit dem Sockel --2-- verbunden ist.
Dieser Führungsarm --3-- ist gelenkig unterteilt und trägt einen Greiferkopf --4-- mit einer nicht näher dargestellten Spanneinrichtung, wobei die Bewegung des Greiferkopfes --4-- und der Spanneinrichtung über Antriebe --5-- erfolgt, die an dem angelenkten Teil --6-- des Führungsarmes - befestigt sind. Das Gewicht des Führungsarmes --3-- ist daher erheblich und bedingt einen Gewichtsausgleich. Zu diesem Zweck ist eine Gewichtsausgleichsvorrichtung-7-vorge- sehen, die seitlich neben der Drehachse des Führungsarmes --3-- am Sockel --2-- angeordnet ist. Diese Gewichtsausgleichsvorrichtung --7-- weist zwei Federn --8-- auf, die zwischen zwei Widerlagern --9-- eingespannt sind.
Die Widerlager --9-- selbst sind an Kurbelzapfen --10, 11-abgestützt, von denen der dem Führungsarm --3-- zugeordnete Kurbelzapfen --10-- an einem Triebling --12-- befestigt ist, der koaxial zur Drehachse des Führungsarmes --3-- im Sockel --2-- gelagert und über einen Anschlussflansch --13-- dreh fest mit dem Führungsarm --3-- verbunden ist. Dieser Triebling --12--, dessen Verzahnung --14-- nur über einen halben Umfangsbereich
<Desc/Clms Page number 3>
reicht, kämmt mit einem Zahnsegment --15--, das den andern Kurbelzapfen --11-- trägt und mit seiner zur Drehachse des Führungsarmes parallelen Achse --16-- ebenfalls am Sockel --2-- gelagert ist.
Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Verbindungsgerade zwischen den Kurbelzapfen --10 und 11-- die Kurbelachsen in der Gleichgewichtsstellung des Führungsarmes --3-schneidet. Dadurch wird eine Totpunktlage erhalten, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Unabhängig davon, in welcher Richtung der Führungsarm --3-- aus seiner Gleichgewichtsstellung herausgedreht wird, werden die beiden Federn --8-- bei einer Verdrehung des Führungsarmes --3-- über die Kurbelzapfen --10 und 11-- gespannt, wobei sich die Federn --8-- mit dem Widerlager --9-- entsprechend der Kurbelzapfenbewegung auch seitlich verlagern, wie dies durch die strichpunktiert angedeutete Drehstellung der Fig. 2 entnommen werden kann.
Die zusätzliche Federspannung ergibt ein Drehmoment, das dem Gewichtsmoment des Führungsarmes-3-entgegenwirkt. Dieses Gewichtsmoment kann daher bei einer entsprechenden Federdimensionierung weitgehend ausgeglichen werden.
Um die beiden symmetrisch zu den Kurbelzapfen --10 und 11-- angeordneten Federn --8--, die aus Tellerfederpaketen zusammengesetzt sind, gleichmässig zu belasten, sind die Widerlager --9-- als Druckbalken --17-- ausgebildet, die drehbar auf den Kurbelzapfen --10 und 11-- abgestützt sind. Zur Führung der Federn --8-- sind jeweils Führungsstangen --18-- vorgesehen, die mit dem auf dem Kurbelzapfen --11-- abgestützten Druckbalken --17-- zugfest verbunden sind und den andern Druckbalken --17-- in einer Gleitbuchse --19-- verschiebbar durchsetzen, so dass die gegensinnige Bewegung der Druckbalken --17-- beim Verschwenken des Führungsarmes-3nicht behindert wird.
Die Kurbelzapfen --10 und 11-- halten die beiden Federn --8-- unter einer gewünschten Vorspannung, die beim Montieren der Druckbalken --17-- erreicht wird. Die Druckbalken werden vor dem Aufstecken auf die Kurbelzapfen --10 und 11-- über eine Hilfseinrichtung unter Vorspannung der Federn --8-- auf ein dem Abstand der Kurbelzapfen --10 und 11-- entsprechendes Mass zusammengedrückt und in dieser Stellung durch Zuganker gehalten, die in Bohrungen --20-- der Druckbalken --17-- eingesetzt werden. Nach dem Montieren der Druckbalken --17-- auf den Kurbelzapfen --10 und 11-- können diese Zuganker wieder entfernt werden. Die Länge der Führungs- stangen --18-- muss für das Montieren der Federn --8-- an die Länge der unbelasteten Federn angepasst sein.
Nach dem Aufbringen der erwünschten Vorspannung ist diese Führungsstangenlänge nicht mehr erforderlich. Damit die Führungsstangen --18-- nach der Montage des Kraftspeichers nicht in einer behindernden Art über den oberen Druckbalken --17-- vorragen, können sie zweiteilig ausgeführt werden, so dass der überstehende Teil nach der Montage abgenommen werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gewichtsausgleichsvorrichtung für den Führungsarm einer Handhabungseinrichtung mit einem Kraftspeicher zwischen dem Führungsarm und einem Sockel, auf dem der Führungsarm um eine horizontale Drehachse schwenkverstellbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher in an sich bekannter Weise aus wenigstens einer Feder (8) besteht, die zwischen zwei an je einem Kurbelzapfen (10,11) abgestützten Widerlagern (9) eingespannt ist, und dass einer der Kurbelzapfen (10,11) dem Führungsarm (3) und der andere Kurbelzapfen (11) einem Zahnrad oder Zahnsegment (15) zugeordnet sind, das um eine zur Drehachse des Führungsarmes (3) parallele Achse (16) drehbar am Sockel (2) gelagert ist und mit einem zur Drehachse des Führungsarmes (3) koaxialen, mit dem Führungsarm (3) antriebsverbundenen Triebling (12) kämmt.