CH642296A5

CH642296A5 - Manipulator

Info

Publication number: CH642296A5
Application number: CH57180A
Authority: CH
Inventors: Johannes Jacobus Antonius Kok
Original assignee: Rueti Te Strake Bv
Priority date: 1980-01-24
Filing date: 1980-01-24
Publication date: 1984-04-13

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1. Manipulator, bestehend aus mindestens einem nach dem Baukastensystem zusammengesetzten Bewegungselement und einem Betätigungselement, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungselement aus einer Rotationseinheit (2) besteht und dass nur Bewegungselemente eines Types vorhanden sind.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationseinheit (2) zwei scheibenartige Teile (3, 4) aufweist, die eine gemeinsame Rotationsachse (8) haben und die uniforme Befestigungsstellen (20) für Abstandsstücke (22, 28) an ihren Seiten- und Stirnflächen (21, 10) aufweisen.

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teil (4) der Rotationseinheit (2) eine Innenverzahnung (16) aufweist, die mit einem vom anderen Teil (3) her angetriebenen Ritzel (14) zusammenwirkt.

4. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungsstellen (20) an den Stirnflächen (10) der scheibenartigen Teile (3, 4) Winkelstücke (34) oder Abstandsstücke (22, 28) ansteck- oder anschraubbar sind.

5. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsstücke (22, 28) eine Einheitslänge aufweisen und miteinander mittels Muffen verbindbar sind.

6. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein scheibenartiger Teil an seiner Seitenfläche (21) mindestens eine ebene, gerade Fläche (26) aufweist.

7. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsstücke (22, 28) und die Rotationseinheiten (2) mittels Bajonettverschlüssen verbindbar sind.

8. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsstücke (22, 28) und und die Rotationseinheiten (2) mittels die zylinderförmigen Seitenflächen (21) umgreifender Klemmbänder (25) verbindbar sind.

9. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbänder (25) eine Innenverzahnung (30) aufweisen.

10. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (3, 4) vorwiegend aus Kunststoff sind.

Die Erfindung betrifft einen Manipulator, bestehend aus mindestens einem nach dem Baukastensystem zusammengesetzten Bewegungselement und einem Betätigungselement.

Manipulatoren, auch Roboter oder Handhabungsgeräte genannt, kommen besonders da zum Einsatz, wo menschliche Arbeit, sei es aus wirtschaftlichen oder aus umweltbedingten Gründen, ersetzt werden soll.

Aus der DE-OS 2202 848 ist bereits ein Manipulator bekannt, der aus vier Typen von Bewegungselementen besteht, die nur bedingt und lediglich in einer bestimmten Reihenfolge zusammensetzbar sind. Hier ist es z. B. erforderlich, zuerst die vertikale Tragsäule zu errichten.

Die DE-PS 2 301 423 zeigt einen Manipulator, der zusammen mit einem Betätigungselement, aus mindestens einem Linearelement und einem Rotationselement nach dem Baukastensystem, d. h. in beliebiger Reihenfolge, zusammensetzbar sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Schaffung eines Mani pulators der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der vom
Verbraucher selber in beliebiger Reihenfolge zusammenge baut werden kann, kostengünstig herstellbar und unkom pliziert ist. Ausserdem soll nicht nur eine Punktsteuerung, sondern auch eine Bahnsteuerung auf einfache Weise zu ver wirklichen sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Weitere vor teilhafte und erfindungsgemässe Weiterbildungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Da der Manipulator nur Bewegungselemente eines Types aufweist, wird ein solches Baukastensystem unkompliziert bzw. leichter überschaubar. Durch die Konzentration auf nur einen Typ ist ein solches Baukastensystem auch sehr wirtschaftlich herstellbar. Mit drei solchen Einheiten sind alle Punkte im Raum anzufahren. Zwei zusätzliche Ein heiten ermöglichen eine translatorische Bewegung. Ein Übergreifen eines Hindernisses kann ohne weiteres erreicht werden. Der Manipulator eignet sich für eine Punktsteue rung, aber auch für eine Bahnsteuerung, z. B. wo bestimmte
Bahnen wiederholt werden müssen wie bei Lackierarbeiten usw.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Rotationseinheit mit aus einandergezogenen Verbindungs- bzw. Hilfselementen,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Einheit nach Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsge mässen Manipulators mit mehreren Rotationseinheiten und
Fig. 4 zwei durch ein Winkelelement verbundene Rotationseinheiten.

Der Manipulator 1 gemäss Fig. 3 ist eine beliebige Zu sammensetzung von Rotationseinheiten 2, die den Gegeben heiten beim Verbraucher entsprechen können. Jede Rota tionseinheit 2 weist zwei scheibenförmige Teile 3 und 4 auf, die um eine gemeinsame, von einem Bolzen 8 gebildete
Drehachse zueinander drehbar sind. Den Antrieb bildet ein elektrischer Schrittmotor 9, der an der Stirnfläche 10 des
Teiles 3 festgeschraubt ist. Der Schrittmotor 9 treibt ein Rit zel 14 an, das in einer dem Teil 3 zugekehrten Ausnehmung
15 des Teiles 4 untergebracht ist, und das mit einem Zahn kranz 16 an der zylindrischen Innenwandung der Ausneh mung 15 zusammenwirkt.

An der Stirnfläche 10 und an der Seitenfläche 21 eines je den Teiles 3, 4 ist mindestens eine Befestigungsstelle in Form einer Bohrung 20 vorgesehen, in welche ein Abstandsstück in Form eines Rohres 22 steck- oder einschraubbar ist.

Zweckmässig ist ein Bajonettverschluss. Statt die Befe stigungsstellen darstellender Bohrungen 21 können auch
Flanschverbindungen zur Anwendung kommen. Um eine universelle Austauschbarkeit bei Verwendung von Flansch verbindungen erreichen zu können, ist an der zylinderför migen Seitenfläche 21 wenigstens eine gerade, ebene Fläche
26 vorgesehen worden. Auch können an der Stirnfläche durchgehende Schwalbenschwanz-Nuten ausgefräst werden.

Vorteilhafterweise können auch die Seitenfläche umspan nende Klemmverbindungen 25 (Fig. 3), gegebenenfalls mit einer Innenverzahnung 30, angewendet werden.

Aus Festigkeitsüberlegungen sind verschiedene Typen grössen der Rotationseinheiten 2 in einem Manipulator der
Fig. 3 vereinigt. Die grösste Ausführung der Rotationsein heit 2a ist in diesem Fall mittels einer Befestigungsplatte 27 am Boden angeschraubt, kann aber auch an einer Seiten wand oder an der Decke befestigt werden. Die Rotationsein heit 2a kann aber auch, wenn die Festigkeit es zulässt, durch einen kleineren Typ, z. B. 2b oder 2c, ersetzt werden. Auch kann zuerst von einem Abstandsstück ausgegangen werden.

Somit ist die Reihenfolge der verwendeten Teile unwichtig.

Die Rotationseinheiten sind mittels Abstandsstücken,

z. B. Rohren 22, miteinander verbunden. Im System enthalten sind Rohrstücke einer Einheitslänge von verschiedenen Dicken. Dickere Rohre 28 können mittels Passstücken 29 in kleinere Bohrungen 20 eingeführt werden. Die Rohrstücke können auch mittels Muffen zu grösseren Rohrlängen zusammengesetzt werden. Es wäre ebenfalls möglich, nur die Passstücke 29 oder Anschlussflansche zu liefern, an welche dann der Verbraucher die gewünschte Rohrlänge anschweisst. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Abstandsstücke auch gebogen ausgeführt sind. Ebenfalls ist es zweckmässig, ineinanderpassende und längsverschiebbare Metallprofile auf der gewünschten Länge aufeinander zu fixieren.

Auch Winkelstücke 34 sind vorgesehen (Fig. 4), die mit den Stirnflächen zweier Rotationseinheiten 2 verbunden sind. Sie sind, wie die Abstandsstücke 22, 28, die Befestigungsplatte 27, die Passstücke 29 und Flansche, Hilfselemente.

Der in Fig. 3 dargestellte Manipulator kann mit Hilfe der Rotationseinheiten 2a (Drehachse in Z-Richtung), 2b (Drehachse in X-Richtung), 2c (Drehachse in X-Richtung) alle Punkte im Raum anfahren. Mit den zwei zusätzlichen Rotationseinheiten 2d und 2e kann eine translatorische Bewegung ausgeführt werden. Über eine weitere Rotationseinheit 2f ist ein Greifer 35 mit der Rotationseinheit 2e verbunden. Die Rotationseinheit 2f und der Greifer 35 sind miteinander integriert und bilden zusammen ein Betätigungselement. Wenn weitere Freiheitsgrade am Greifer verlangt werden, können, eventuell mit dem Greifer integriert, ein Satz von drei kleiner dimensionierten, rechtwinklig zueinanderstehenden und miteinander betriebsverbundenen Rotationseinheiten vorgesehen werden.

Auch können zwei miteinander verbundene, rechtwinklig zueinander wirkende Längsverschiebe-Elemente als Feinpositionier-Elemente zum Justieren mit einem oder mehreren Rotationselementen zu einer Greifer-Einheit zusammengefasst werden.

Bereits mit einer Rotationseinheit und einem Betätigungselement ist die einfachste Ausführung eines Manipulators gegeben. Hinzufügen von weiteren Einheiten gleichen Typs machen das Baukastensystem immer vielseitiger.

Für schwere Ausführungen können Lager, z. B. Nadellager, zwischen den Berührungsflächen der Teile 3, 4 vorgesehen sein.

Die Drehung einer Rotationseinheit bezüglich eines Abstandsstückes wäre technisch lösbar, ist aber kostspielig und unnötig.

Es kann eine bekannte Art einer Steuerung der Antriebe und eine Wegmessung eingesetzt werden. Es wird hier darauf verzichtet, weiter hierauf einzugehen. Statt eines Schrittmotors können hydraulische oder pneumatische Antriebe verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Manipulator, bestehend aus mindestens einem nach dem Baukastensystem zusammengesetzten Bewegungselement und einem Betätigungselement, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungselement aus einer Rotationseinheit (2) besteht und dass nur Bewegungselemente eines Types vorhanden sind.
2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationseinheit (2) zwei scheibenartige Teile (3, 4) aufweist, die eine gemeinsame Rotationsachse (8) haben und die uniforme Befestigungsstellen (20) für Abstandsstücke (22, 28) an ihren Seiten- und Stirnflächen (21, 10) aufweisen.
3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teil (4) der Rotationseinheit (2) eine Innenverzahnung (16) aufweist, die mit einem vom anderen Teil (3) her angetriebenen Ritzel (14) zusammenwirkt.
4. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungsstellen (20) an den Stirnflächen (10) der scheibenartigen Teile (3, 4) Winkelstücke (34) oder Abstandsstücke (22, 28) ansteck- oder anschraubbar sind.
5. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsstücke (22, 28) eine Einheitslänge aufweisen und miteinander mittels Muffen verbindbar sind.
6. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein scheibenartiger Teil an seiner Seitenfläche (21) mindestens eine ebene, gerade Fläche (26) aufweist.
7. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsstücke (22, 28) und die Rotationseinheiten (2) mittels Bajonettverschlüssen verbindbar sind.
8. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsstücke (22, 28) und und die Rotationseinheiten (2) mittels die zylinderförmigen Seitenflächen (21) umgreifender Klemmbänder (25) verbindbar sind.
9. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbänder (25) eine Innenverzahnung (30) aufweisen.
10. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (3, 4) vorwiegend aus Kunststoff sind.

Die Erfindung betrifft einen Manipulator, bestehend aus mindestens einem nach dem Baukastensystem zusammengesetzten Bewegungselement und einem Betätigungselement.

Manipulatoren, auch Roboter oder Handhabungsgeräte genannt, kommen besonders da zum Einsatz, wo menschliche Arbeit, sei es aus wirtschaftlichen oder aus umweltbedingten Gründen, ersetzt werden soll.

Aus der DE-OS 2202 848 ist bereits ein Manipulator bekannt, der aus vier Typen von Bewegungselementen besteht, die nur bedingt und lediglich in einer bestimmten Reihenfolge zusammensetzbar sind. Hier ist es z. B. erforderlich, zuerst die vertikale Tragsäule zu errichten.

Die DE-PS 2 301 423 zeigt einen Manipulator, der zusammen mit einem Betätigungselement, aus mindestens einem Linearelement und einem Rotationselement nach dem Baukastensystem, d. h. in beliebiger Reihenfolge, zusammensetzbar sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Schaffung eines Mani pulators der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der vom Verbraucher selber in beliebiger Reihenfolge zusammenge baut werden kann, kostengünstig herstellbar und unkom pliziert ist. Ausserdem soll nicht nur eine Punktsteuerung, sondern auch eine Bahnsteuerung auf einfache Weise zu ver wirklichen sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Weitere vor teilhafte und erfindungsgemässe Weiterbildungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Da der Manipulator nur Bewegungselemente eines Types aufweist, wird ein solches Baukastensystem unkompliziert bzw. leichter überschaubar. Durch die Konzentration auf nur einen Typ ist ein solches Baukastensystem auch sehr wirtschaftlich herstellbar. Mit drei solchen Einheiten sind alle Punkte im Raum anzufahren. Zwei zusätzliche Ein heiten ermöglichen eine translatorische Bewegung. Ein Übergreifen eines Hindernisses kann ohne weiteres erreicht werden. Der Manipulator eignet sich für eine Punktsteue rung, aber auch für eine Bahnsteuerung, z. B. wo bestimmte Bahnen wiederholt werden müssen wie bei Lackierarbeiten usw.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine Rotationseinheit mit aus einandergezogenen Verbindungs- bzw. Hilfselementen, Fig. 2 eine Seitenansicht der Einheit nach Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsge mässen Manipulators mit mehreren Rotationseinheiten und Fig. 4 zwei durch ein Winkelelement verbundene Rotationseinheiten.

Der Manipulator 1 gemäss Fig. 3 ist eine beliebige Zu sammensetzung von Rotationseinheiten 2, die den Gegeben heiten beim Verbraucher entsprechen können. Jede Rota tionseinheit 2 weist zwei scheibenförmige Teile 3 und 4 auf, die um eine gemeinsame, von einem Bolzen 8 gebildete Drehachse zueinander drehbar sind. Den Antrieb bildet ein elektrischer Schrittmotor 9, der an der Stirnfläche 10 des Teiles 3 festgeschraubt ist. Der Schrittmotor 9 treibt ein Rit zel 14 an, das in einer dem Teil 3 zugekehrten Ausnehmung 15 des Teiles 4 untergebracht ist, und das mit einem Zahn kranz 16 an der zylindrischen Innenwandung der Ausneh mung 15 zusammenwirkt.

An der Stirnfläche 10 und an der Seitenfläche 21 eines je den Teiles 3, 4 ist mindestens eine Befestigungsstelle in Form einer Bohrung 20 vorgesehen, in welche ein Abstandsstück in Form eines Rohres 22 steck- oder einschraubbar ist.

Zweckmässig ist ein Bajonettverschluss. Statt die Befe stigungsstellen darstellender Bohrungen 21 können auch Flanschverbindungen zur Anwendung kommen. Um eine universelle Austauschbarkeit bei Verwendung von Flansch verbindungen erreichen zu können, ist an der zylinderför migen Seitenfläche 21 wenigstens eine gerade, ebene Fläche 26 vorgesehen worden. Auch können an der Stirnfläche durchgehende Schwalbenschwanz-Nuten ausgefräst werden.

Vorteilhafterweise können auch die Seitenfläche umspan nende Klemmverbindungen 25 (Fig. 3), gegebenenfalls mit einer Innenverzahnung 30, angewendet werden.

Aus Festigkeitsüberlegungen sind verschiedene Typen grössen der Rotationseinheiten 2 in einem Manipulator der Fig. 3 vereinigt. Die grösste Ausführung der Rotationsein heit 2a ist in diesem Fall mittels einer Befestigungsplatte 27 am Boden angeschraubt, kann aber auch an einer Seiten wand oder an der Decke befestigt werden. Die Rotationsein heit 2a kann aber auch, wenn die Festigkeit es zulässt, durch einen kleineren Typ, z. B. 2b oder 2c, ersetzt werden. Auch kann zuerst von einem Abstandsstück ausgegangen werden.

Somit ist die Reihenfolge der verwendeten Teile unwichtig. **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.