DE2340092C3 - Antriebsvorrichtung zur Drehung und Längsverschiebung einer Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zur Drehung und Längsverschiebung einer Betätigungsvorfichtung mit einer senkrecht auf einem Grundteil befeitigten, ortsfesten, hohlen Stütze, in der eine rotierbare, fm ihrem unteren Ende durch eine Antriebseinrichtung tngetriebene Welle eingesetzt ist, und die am äußeren Cmfang drehbare und längsverschiebbare Gleit- und (drehlager zur Halterung der Betätigungsvorrichtung Aufweist, sowie mit einer zweiten Antriebseinrichtung.

Aus der FR-PS 13 20 156 ist eine derartige Antriebs-Vorrichtung bekannt. Allerdings lassen sich bei dieser bekannten Antriebsvorrichtung die Drehbewegung und <iie Längsverschiebung nicht unabhängig voneinander durchführen. Vielmehr treibt die rotierende Welle über fin Gewinde eine Haube an, deren Bewegungsablauf llurch eine in die Haube eingelassene Nut und einen Ortsfesten, in der Nut geführten Stift derart gesteuert Wird, daß zuerst eine Vertikalverschiebung und anschließend eine Drehung mit überlagerter geringerer Vertikalverschiebung durchgeführt wird. Auf Grund dieses durch die Form der Führungsnut genau festgelegten Bewegungsablaufes eignet sich diese bekannte Antriebsvorrichtung nur für ganz spezielle Verwendungszwecke, so z. B. zum Anheben und Aufsetzen eines schweren Gefäßverschlusses. Dagegen ist eine derartige Vorrichtung für unterschiedliche Hebe- und Transportvorgänge nicht geeignet, bei denen z. B. Gegenstände in unterschiedlich hohe Fächer transportiert und abgelegt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung und einer zusätzlichen, von der Drehbewegung unabhängigen Längsverschiebung anzugeben, bei der die Reaktionskraft, die während des Betriebs der Betätigungsvorrichtung erzeugt wird, die Achse der rotierenden Welle kreuz t-

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß eine Stange parallel zur rotierenden Welle außerhalb der ortsfesten, hohlen Stütze vorgesehen und gemeinsam mit der rotierenden Welle drehbar ist, daß ein Überira-

,o gungsgüed zwischen der Stange und den Lagern zur Abstützung der Drehungen der Stange an den Lagern vorgesehen und mit den Lagern längsverschiebbar ist, und daß die zweite Antriebseinrichtung zur von der Drehbewegung unabhängigen Verschiebung der Lager längs der ortsfesten Stütze vorgesehen ist.

Eine weitere Ausbildungsform ist durch die im Kennzeichen des Unteranspruches angeführten Merkmale gekennzeichnet

Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die beiden Antriebseinrichtungen für die Drehbewegung und für die axiale Längsverschiebung voneinander unabhängig sind, wodurch die Betätigungseinrichtung in vertikaler Richtung und in einer horizontalen Drehbewegung im wesentlichen beliebig verstellbar ist Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Betätigungsvorrichtung mittels Gleit- und Drehlager nur auf der ortsfesten Stütze und nicht auf der rotierenden Welle und auch nicht auf der rotierenden Welle und der hohlen Stütze gelagert ist Dadurch läßt sich die rotie-

vj rende Welle bei einer relativ großen freien Länge verhältnismäßig dünn bemessen. Die ortsfeste hohle Stütze zur Aufnahme der Lager der Betätigungsvorrichtung kann dagegen so stark bemessen werden, daß durch die Betätigungsvorrichtung ausgeübte BeIastungsmomente keine Krümmung der ortsfesten hohlen Stütze hervorrufen. Außerdem wird durch eine genügend starke ortsfeste Stütze die Trägheit des rotierenden Antriebs und der rotierenden Welle nicht erhöht die Einstellgenauigkeit also nicht verschlechtert.

Ferner läßt sich die Betätigungsvorrichtung über einen Winkel von 360° in eine bevorzugte Umlaufposition drehen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es

ze'ß¹

F ι g. 1 eine vertikale, von der Seite gesehene

Schnittansicht eines Teils eines Ausführungsbeispiels einer Dreh-Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

F ι g. 2 einen vergrößerten vertikalen Schnitt einer Lagcreinheit der Dreh-Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung,

F! g. 3 eine vergrößerte Draufsicht einer Betätigungsvorrichtung, und

F ι g. 4 eine vertikale, von der Seite gesehene Schnittansicht eines Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels der Dreh-Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Es wird nun auf die F i g. 1 bis 3 bezug genommen und ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das die Dreh-Antriebsvorrichtung enthält und bei einem Industrie-Roboter bzw. Automaten angewendet wird. In F i g. 1 ist ein Industrie-Roboter 10 gezeigt, der eine vorbeslimmte Anzahl von Gegenständen die nacheinander von bestimmten Positionen der zuzuführenden Gegen-

jtände zugeliefert werden, zu den Fächern transportieren und ablegen kann, die fortschreitend veränderliche Höhen aufweisen.

Eine hohle ortsfeste Säule oder eine Stütze 11 wird durch einen Träger 13 auf einer Bodenfläche 12 in einer <; senkrechten Position fixiert gehalten, derart, daß ihr unteres Ende einen Abstand von der Bodenfläche 12 hat. In die ortsfeste Stütze 11 ist eine rotierende Welle 16 eingesetzt, welche Tragarme 14 und 15 aufweist, die am oberen bzw. unteren Ende befestigt sind, und die Stütze wird durch Radiallager 45a und 456 drehbar gehalten. Die Arme 14 und 15 sind an einer Stange 17 festgemacht, die parallel zur ortsfesten Stütze 11 angeordnet ist. Ein Ritzel 18 am Basisteil des Armes 15 wird durch eine Zahnstange 19 gedreht, die durch eine Antriebsquelle (nicht gezeigt), beispielsweise einen Antriebszylinder, verschoben wird.

Etwa in der Mitte ist die ortsfeste Stütze 11 mit einer Lagereinrichtung 20 versehen, die in Lezug auf die Stütze 11 nach oben und unten verschiebbar bzw. bewegbar ist Wie im vergrößerten Maßstab in F i g. 2 gezeigt ist, enthäh die Lagereinrichtung 20 im allgemeinen ein Gleitlager 21 und ein Drehlager 22 zylindrischer Form. Das Gleitlager 21 setzt sich zusammen aus halben Teilen 21a und 210, die mit einer Schraube 23 verbunden sind. Im unteren Teil der unteren Hälfte 216 des Gleitlagers ist ein Keil 25 durch eine Schraube 26 und eine Mutter 27 befestigt, und dieser Keil greift im eine Keilnut 24 ein, die in axialer Richtung am Umfang der ortsfesten Stütze 11 vorgesehen ist. Das Gleitlager 21 wird folglich während seiner Aufwärts- und Abwärts-Gleitbewegung durch den Keil 25 und die Keilnut 24 geführt, und es bewegt sich nach oben und unten, ohne eine Drehbewegung auszuführen. Zwischen der unteren Hälfte 216 und der Stütze 11 ist ein Lager 28 vo-gesehen, das eine freie Aufwärts- und Abwiirts-Gleitbewegung ermöglicht.

Zwischen dem Drehlager 22 und der ortsfesten Stütze 11 sind Lager 29a und 29b vorgesehen, die eine Aufwärts- und Abwärts-Gleitbewegung und eine Drehbewegung der rotierenden Welle gestatten. I:m Drehlager 22 ist ein mittlerer Druck-Lagerring 30 in der oberen Hälfte 21a des Gleitlagers eingebettet, und er ist mit einem tragenden Ring 35 an der Unterseite verbunden. Drucklagerplatten 31a und 31 b sind im Gleitlager 21 gegenüber dem zentralen Ring 30 vorgesehen. Zwischen dem zentralen Ring 30 und den Drucklagerplatten 31a und 31 b sind ferner Kugeln 32a und 326 vorgesehen. Ein kleiner Spielraum ist zwischen dem unteren Ende des Drehlagers 22 und der Oberseite des halben Teils des Gleitlagers 216 ausgebildet.

Auf diese Weise kann das Drehlager 22 nach oben und unten in bezug auf die ortsfeste Stütze 11 zusammen mit dem Lager 21 verschoben werden, und ferner kann es sich relativ zum Gleitlagei 21 und der ortsfesten Stütze 11 drehen.

Ein zweistufiger Antriebszylinder 34 für eine Aufwärts- und Abwärtsbetätigung ist mit seinem unteren Ende schwenkbar mit dem Träger 13 verbunden. Das eine Ende einer Kolbenstange 35 des Zylinders 34 ist mit einem Stößel 36 verbunden, der wiederum mit der unteren Hälfte 216 des Gleitlagers vermittels eines Stiftes 37 schwenkbar verbunden ist.

In dem obigen Drehlager 22 ist ein Arm 39 vorgesehen, der eine Führung 38 aufweist, die einen U-förmigen Querschnitt hat. Die Führung 38 greift mit ihrem U-förmigen Querschnitt in die Stange 17 ein und ist nach oben und unten verschiebbar bzw. bewegbar. Ein eine Betätigungsvonichtur;g 40 bildender zweistufiger Antriebszylinder 41 ist an dem Drehlager 22 diametral gegenüber der Seite mit dem Arm 39 festgemacht. Eine Greifvorrichtung 43 ist am vorderen Ende der Kolbenstange 42 des AntrielbszyHnders 41 vorgesehen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung mit der obigen Konstruktion wird nun erläutert:

Zunächst kann während der Umdrehung der Betätigungsvorrichtung 40 die Zahnstange 19 durch die Betätigung der oben beschriebenen Antriebsquelle verschoben werden, und das Ritzel 18 wird gedreht Die rotierende Welle 16 und die Arme 14 und 15 drehen sich gemeinsam bzw. einheitlich mit dem Ritzel 18, wodurch die Stange 17 um die rotierende Welle 16 herumgedreht wird. Infolge der Drehbewegung der Stange 17 erhält das Drehlager 22 eine Drehkraft über die Führung 38 und den Arm 39, und es dreht sich um die fixierte Stütze U. Die Betätigungsvorrichtung 40, bestehend aus dem zweistufigen Antriebszylinder 41 und die Greifvorrichtung 43 können sich demzufolge um die rotierende Welle 1(5 rund um die ortsfeste Stütze 11 gemeinsam mit dem Drehlager 22 drehen.

Das Gewicht der Betätigungsvorrichtung 40 wird durch das Drucklager des Gleitlagers 21 und den Zylinder K4 getragen. Dk ortsfeste Stütze 11 weist eine solche Konstruktion auf, daß sie sich nicht drehen kann, sondern lediglich die Umdrehung der Betätigungsvorrichtung 40 zu führen vermag. Es ist daher zum Drehen der Betätigungsvorrichtung 40 kein großes Drehmoment erforderlich, sondern es genügt eine Antriebsquelle mit einer kleinen Ausgangsleistung. Da das Trägheitsvermögen des rotierenden Teils klein ist, kann die Betätigungsvorrichtung 40 einen Anhaltevorgang genau an einer vorbestimmten Position durchführen, wenn die Umdrehung angehalten wird.

Während der Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Betätigungsvorrichtung 40 arbeitet der Antriebszylinder 34, wobei seine Kolbenstange 35 ausfährt oder sich zurückzieht. Auf Grund dieses Vorganges wird die Lagervorrichtung 20 in den Lagern 29a, 296 und 28 so geführt, daß sie sich entlang dem Umfang der fixierten Stütze 11 in axialer Richtung bewegt.

Das Drehlager 22 kann sich nach oben und unten relativ zu der ortsfesten Stütze 11 verschieben und in bezug auf das Gleitlager 21 so drehen, daß wenn die rotierende Welle 16, wie oben beschrieben wurde, gedreht wird, die Betätig»ngsvorrichtung 40 auf Grund der Bewegung der Stange 17 in Umlauf gesetzt wird, und diese kann sich nach oben und unten zusammen mit der Lagereinrichtung 20 verschieben.

Nach der obigen Umdrehung und Aufwärts- und Abwärtsbewegung, die entweder einzeln oder in Kombination stattfinden können, kann der Antriebszylinder 41 d^r Betätigungsvorrichtung 40 in Funktion treten, und die Kolbenstange 42 kann ausfahren oder sich zurückziehen, so daß die Greifvorrichtung oder Finger 43 gemäß der Zeichnung entweder nach links oder rechts vestellt werden und eine vorbestimmte Position erreichen können. Zu diesem Zeitpunkt tritt der Zylinder der Greifvorrichtung 43 in Funktion, um diese zusammenzuführen oder auseinanderzubewegen, um die überführten Gegenstände zu erfassen oder ihre Halterung freizugeben.

Während des Betriebs des Antriebszylinders 41 zu diesem Zeitpunkt kann die verlängerte Linie der Reaktionskraft, die in einer Richtung umgekehrt zur Betätigungsrichtung der Kolbenstange 42 erzeugt wird, die Mitte der rotierenden Welle 16 kreuzen. Durch die

Reaktionskraft entsteht dann keine Kräfteüberlagerung, die auf die rotierende Welle 16 einwirken könnte. Selbst, wenn der Antriebszylinder 41 in Betrieb ist, wird keine unerwünschte Kraft auf die rotierende Welle 16 ausgeübt.

Auf Grund der obigen Umdrehung, der Aufwäts- und Abwärtsbewegung oder der Verstellung von links nach rechts ist daher eine verwickelte selbsttätige Arbeitsweise möglich, und diese Arbeitsvorgänge werden in einer solchen Art und Weise genau passend aufeinander abgestimmt bzw. kombiniert, daß die z. B. in der Zuführposition in einer vorbestimmten Höhenstellung platzierten Gegenstände auf jedes Fach der übertragenen Fächer oder Regale mit fortschreitend verschiede nen Höhen gefördert und abgelegt werden können.

In den obigen Ausführungsbeispielen benötigt man ferner den Keil 25 und die Keilnut 24 nicht zwangläufig, und diese können, falls erwünscht, auch weggelassen werden.

F i g.4 zeigt einen teilweise aufgeschnittenen vertikalen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Dreh-Antriebsvorrichtung. In F i g. 4 werden für die gleichen Teile in F i g. 1 die gleichen Bezugszeichen verwendet und eine detaillierte Beschreibung derselben wird weggelassen.

Der Unterschied der Dreh-Antriebsvorrichtung 50 dieses Ausführungsbeispiels gegenüber der Dreh-Antriebsvorrichtung 10 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels besteht darin, daß eine Stange 51 an Stelle der Stange 17 verwendet wird, die sich zwischen den Armen 14 und 15 erstreckt und an diesem bei der Vorrichtung 10 festgemacht ist.

Das obere Ende der Stange 51 ist an dem Arm 14 festgemacht, und ihr unteres Ende erstreckt sich in eine Position, in der die Führung 38 noch in Eingriff mit der Stange 51 steht, und zwar selbst dann, wenn sich wenigstens die Betätigungsvorrichtung 40 in ihrer untersten Lage befindet. Die Stange 51 weist jedoch keinen Teil auf, der sich weiter nach unten erstrecken würde. Die

ίο Stange 51 kann daher in einer Höhe oder mit einer Länge ausgeführt sein, die etwa die Hälfte der Höhe bzw. Länge der Stange 10 beträgt. Auf die Stange 51, die keinen Arm 15, wie beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat, wird daher eine Drehkraft lediglieh über den Arm 14 übertragen, während sich die Welle 16 dreht.

Das untere Ende der Stange 51 erreicht nicht die Höhenlage des Antriebszylinders 34, so daß die Stange 51 während ihrer Drehung nicht behindert wird durch den Zylinder 34. Die Stange 51 und die Betätigungsvorrichtung 40 können sich demzufolge freidrehen, ohne daß sie durch den Zylinder 34 behindert werden, und zwar in einem bevorzugten Winkelbereich, der kleiner als 360° ist und mehr als 360° betragen kann.

Es ist kein rotierender Körper rund um den Träger 13 vorhanden. Die Abdeckung (nicht gezeigt), die über dem Träger hängt, braucht keine öffnung für den rotierenden Körper (Stange) aufzuweisen, sondern sie kann die Teile, einschließlich des Trägers 13, der Zahnstange 19 und des Ritzels 18 praktisch vollständig einschließen

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: ^'

1. Antriebsvorrichtung zur Drehung und Längsverschiebung einer Betätigungsvorrichtung mit einer senkrecht auf einem Grundteil befestigten, ortsfesten, hohlen Stütze, in der eine rotierbare, an ihrem unteren Ende durch eine Antriebseinrichtung angetriebene Welle eingesetzt ist und die am äußeren Umfang drehbare und längsverschiebbare Gleit- und Drehlager zur Halterung der Betätigungsvorrichtung aufweist, sowie mit einer zweiten Antriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stange (17) parallel zur rotierenden Welle (16) außerhalb der ortsfesten, hohlen StiJtze (11) vorgesehen und gemeinsam mit der rotierenden Welle drehbar ist, daß ein Übertragungsglied (38,39) zwischen der Stange und den Lagern (21,22) zur Abstützung der Drehbewegungen der Stange an den Lagern vorgesehen und mit den Lagern längsverschiebbar ist, und daß die zweite Antriebseinrichtung (34, 35) zur von der Drehung unabhängigen Verschiebung der Lager längs der ortsfesten Stütze vorgesehen ist

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Antriebseinrichtung einen Antriebszylinder (34) enthält in dem eine mit den Gleit- und Drehlagern (21,22) verbundene Kolbenstange (35) verschiebbar ist, die bei ihrer Verschiebung die Lager (21, 22) längs der ortsfesten Stütze (11) verschiebt.