DE2355971C3 - Programmgesteuertes Handhabungsgerät mit einem Greifer - Google Patents

Description

gerät nacheinander umzuladenden Gegenstände stets nahezu an den gleichen Ausgangsort gebracht werden, da sonst der Greifer ins Leere greift All dies führt zu einer starken Beschränkung des Anwendungsbereichs dieses Handhabungsgerätes.

Die wegabhängige Steuerung stellt auch eine große Gefahr für eine in der Nähe stehende Person dar, da diese Person vom Handhabungsgerät, dessen Greifer erst bei der vorher eingestellten Endstellung anhült, z. B. gegen eine Wand gedrückt oder sogar zu Tode gequetscht werden kann.

Ferner ist das bekannte Handhabungsgerät wegen der am Greifer befindlichen Sensoren nicht geeignet für solche Tätigkeiten, bei denen der Greifer in einen Naßbereich, einen Bereich hoher Temperaturen oder in einen Bereich gelangt, in dem eine spanabhebende Bearbeitung durchgeführt wird.

Schließlich sind derartige Handhabungsgeräte wegen des Rechenwerks und den verschiedenen Sensoren teuer in der Herstellung.

Der vorliegenden Erfindung iiegi deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Handhabungsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das neben einem einfachen Aufbau und niedrigen Gestehungskosten sowie neben einem gegen Nässe, hohe Temperaturen, Späne od. dgl. unempfindlichen Greifer die geschilderten Nachteile einer wegabhängigen Steuerung nicht aufweist, indem von dem Gedanken einer kraftempfindlichen Steuerung ausgegangen wird, die auf am Greifer von außen her einwirkende Aktionskräfte anspricht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Antrieb ein gegen eine einstellbare Kraft verschiebliches Glied enthält und daß Schaltelemente vorgesehen sind, die bei einer von der einstellbaren Kraft bestimmten, auf den Greifer einwirkenden Aktionskraft entgegen der einstellbaren Kraft erfolgenden Verschiebung des verschieblichen Gliedes ansprechen und den weiteren Programmablauf des Handhabungsgerätes steuern.

Mit Hilfe dieser Maßnahmen können innerhalb des Programmablaufs bestimmte Punkte, z. B. Werkstückaufnahme und Werkstückabgabe, krafte.npfindlich angefahren werden, so daß es beispielsweise möglich ist, den Greifer auch dann einwandfrei an ein Werkstück heranzufahren, wenn es sich nicht in der vorgesehenen Position befindet. Als die Verschiebung des elastischen Gliedes bewirkende Aktionskräfte können von außen her zum einen die Anstoßkräfte des Greifers beim Anfahren des Aufnahme- bzw. Abgabepunktes und zum anderen beliebige auf den Greifer einwirkende uner- so wünschte Kräfte, und zwar jeweils in einer oder mehreren Bewegungsachsen, auftreten. Somit vermag das Handhabungsgerät z. B. Gegenstände nebeneinander zu reihen, da der Greifer den Gegenstand stets so weit an den bereits umgeladenen Gegenstand heranführt, bis von diesem über den abzustellenden Gegenstand auf den Greifer eine letztlich das zugehörige Schaltelement betätigende Aktionskraft ausgeübt wird. Desgleichen ist das Stapeln von Gegenständen oder das Abheben eines Gegenstandes so von einem Stapel möglich. Auch eine Verletzungsgefahr von in der Nähe stehenden Personen ist ausgeschlossen, da, wenn sich eine Person im Bereich des Greiferweges befindet, der Greifer beim Anstoßen gegen die Person eine Aktionskraft auinimnU durch die das zugehörige Schaltelement betätigt wird.

Da die Auslösekraft am verschiebbaren Glied beliebig eingestellt werden kann, ist die Empfindlichkeit der Bewegungssteuerung variierbar.

Darüber hinaus stellt die Anordnung des aus dem verschieblichen Glied und dem die einstellbare Kraft hervorrufenden Kraftorgan bestehenden Sensors unmittelbar im Antrieb eine besonders kompakte und vor Naßbetrieb, hohen Temperaturen und gegen Späne geschützte Ausführung dar.

Schließlich handelt es sich bei den genannten Sensoren sozusagen um mechanische Sensoren, die gegen Störungen nicht anfällig, einfach im Aufbau und billig in der Herstellung sind.

Aus der DE-OS 21 61 336 ist die Anordnung eines elastischen Gliedes im Kraftzug-Antrieb-Greifer für eine Bewegungsachse an sich bekannt Diese Druckschrift beschreibt eine Transportvorrichtung oder ein Hebezeug, mit dessen Hilfe Steine von einem Förderband auf einen Wagen umgeladen werden können. Der Greifer ist mit Hilfe von elastischen Zwischengliedern in vertikaler Richtung aufgehängt, die mit einem elektrischen Meßfühler -jsammenwirken. Stößt der Greifer bei seiner Abwärtsbewegung gegen ein Hindernis, ruft die Verformung der elastischen Zwischenglieder ein Signal der Meßfühler hervor, wodurch die Abwärtsbewegung des Greifers zum Stillstand kommt oder in eine Aufwärtsbewegung umgeschaltet wird. Es handelt sich hier jedoch nicht um ein programmgesteuertes Gerät und das verschiebliche Glied sitzt am Greifer und nicht irn Antrieb wie beim Gegenstand der Erfindung. Ferner stellt das bewegliche Glied im bekannten Falle nur eine Überlastsicherung dar und nicht auch ein¹ Steuerelement für den Programmablauf. Diese bekannte Sicherungseinrichtung läßt sich des weiteren nur für eine vertikale Greiferbewegung verwenden, da nur in diesem Falle die Federkraft gleichgerichtet zur Schwerkraft ist. Andernfalls — bei einer Anwendung für horizontale Bewegungen — würde die Gefahr eines Verkippens des Greifers und somit eines unabsichtlichen Schaltvorganges bestehen. Auch aus Platzgründen ist es nicht möglich, das bekannte Prinzip derart auszugestalten, daß die Eini .chtung in mehreren Achsen wirksam ist In diesem Falle müßten am Greifer mehrere an Federn aufgehängte Greiferteile in den verschiedenen Achirichtungen vorhanden sein.

Schließlich sind auch zu anderem Zwecke dienende Antriebe bekannt, die ein gegen eine einstellbare Kraft verschiebliches Glied z. B. in Gestalt einer Wanderschnecke enthalten, das bei einer entsprechenden Aktionskraft entgegen der einstellbaren Kraft bewegt wird und dabei einen Endschalter betätigt (DE-PS 5 72 040). Es handelt sich hier jedoch um reine Überlastsicherungen und nicht um programmgesteuerte Handhabungsgeräte mit einer Sensorsteuerung, bei der das verschiebliche Glied als Steuerelement für den Programmablauf verendet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht eines Handhabungsgerätes, bei dem eine Säulenhälfte weggenommen ist,

Fig,2 die Vorderansicht des Handhabungsgerätes gemäß F ig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie Hi-III in F i g. 1 einer ersten Ausführungsform für den Antrieb einer Schwenkbewegung,

F i g. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in F i g. 3, F i g. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in F i g. 3,

F i g. 6 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie VI-VI in F i g. 7 einer zweiten Ausführungsform für den

Antrieb einer Schwenkbewegung,

F i g. 7 eine Draufsicht der zweiten Ausführungsform gemäß F i g. 6,

Fig.8 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform für den Antrieb einer Linearbewegung, s

F i g. 9 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie IX-IX in Fig. 10 einer zweiten Ausführungsform für den Antrieb einer Linearbewegung,

F i g. 10 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie X-X in F i g. 9.

Die F i g. 1 und 2 zeigen die Vorder- bzw. Seitenansicht eines Handhabungsgerätes. Auf einem Untergestell 1 ist eine Säule 2, die aus zwei Säulenhälften 2a, 2b bestehen kann, drehbar angeordnet, wobei die Drehbewegung von einem ersten Motor 9 angetrieben wird. An der Säule 2 ist parallel zu deren Längsachse 3 ein Kreuzschlitten 4 in der Höhe verstellbar geführt. Hierzu dient eine Führung 5, wobei an jeder Säulenhälfte 2a, 2b cific SüiCiic Führung angeordnet Sein kann, SGWiC CiuC Kreuzschlittenspindel 6, die durch eine nicht dargestellte, mit dem Kreuzschlitten 4 verbundene Gewindemutter geführt ist und von einem zweiten Motor 7, der am Obergestell 8 angeordnet ist, angetrieben wird. Der Kreuzschlitten 4 iträgt einen rechtwinklig zur Längsachse 3 der Säule 2 verlaufenden Ausleger 10, an dem ein 2; Spindellager 11 befestigt ist, in dem eine Auslegerspindel 12 drehbar gelagert ist, die durch eine Gewindebohrung im Kreuzschlitten 4 geführt ist und mittels eines dritten Motors 13 drehbar ist, wobei eine Drehbewegung der Auslcg'Tspindel 12 den Ausleger 10 in Richtung seiner Achse verschiebt. In einer Längsbohrung des Auslegers 10 verläuft ein Greiferrohr 14, das einerseits über eine Kupplung 15 mit einem vierten Motor 16 und andererseits mit einem Greifer 17 verbunden ist. Bei eingerückter Kupplung 15 kann das Greiferrohr 14 und mit diesem der Greifer 17 gedreht werden, während bsi Hus^erücktsr Kuⁿⁿlun^o 15 ein nuf den Greifer 17 ausgeübtes Drehmoment diesen frei um seine Längsachse drehen kann. Der Greifer 17 ist an dem Greiferrohr 14 an einer zur Achse des Greiferrohres senkrecht verlaufenden Drehachse 18 angelenkt Der Greifer 17 kann also insgesamt sowohl um die Längsachse 3 der Säule 2 gedreht, als auch an der Säule 2 in der Höhe verschoben werden, wobei außerdem die Länge des Dreharmes variiert werden kann und der Greifer selbst um zwei seiner Achsen drehbar ist. Der Greifer kann infolge seiner vielen Bewegungsmöglichkeiten die verschiedensten Tätigkeiten ausführen, wobei der Programmablauf der Tätigkeiten automatisch gesteuert wird. Die Schaltinformationen werden dadurch erhalten, ddü dann, wenn von einem Widerstand eine bestimmte Aktionskraft auf den Greifer ausgeübt wird, diese Information auf ein Schaltelement übertragen wird, wodurch eine nachfolgende Greiferbewegung in Gang gesetzt wird. Diese Übertragung der Information, daß auf den Greifer eine bestimmte Aktionskraft ausgeübt wird, auf das Schaltelement kann auf verschiedene Weise, wie unten beschrieben werden wird, erfolgen. Dadurch, daß der Greifer kraftempfindlich reagiert kann der Greifer nicht nur aufeinanderfolgende Bewegungen mit gleichbleibender Weglänge ausführen, der Greifer kann vielmehr ohne äußeren Eingriff auch Bewegungen der unterschiedlichsten Weglängen zurücklegen. Bestimmend für die Weglänge ist !ediglich, daß der Greifer gegen einen Widerstand « stößt

Anhand der F i g. 3 bis 5 wird nun beschrieben, wie beim Anstoßen des Greifers bei einer Schwenkbewegung um die Längsachse 3 der Säule 2 gegen einen Widerstand diese Information sozusagen verarbeitet und zu einem Schaltelement 30 bzw. 30a weitergeleitet werden kann. Die Fig. 3 zeigt das Untergestell 1 in einer Schnittdarstellung gemäß der Linie Hl·!!! in Fig. 1. In dem Untergestell 1 ist ein Schneckenrad 19 drehbar gelagert, mit dem die Säule drehfest verbunden ist. Hierzu ist auch aus F i g. 5 zu erkennen, daß das Schneckenrad 19 auf einen Drehteller 90 aufgekeilt ist, der im Untergestell 1 drehbar gelagert und auf den die nicht dargestellte Säule aufgesetzt ist. Die Drehung des Drehtellers 90 mit der Säule erfolgt um die feststehende Achse 91. Das Schneckenrad 19 kann mittels einer Wanderschnecke 20 angetrieben werden, die ihrerseits von dem ersten Motor 9 angetrieben wird. Dabei ist die Wanderschnecke 20 einerseits auf die Antriebswelle 21 des Motors 9 aufgekeilt, wozu die Keilverbindung 22 dient, und andererseits auf einem im Untergestell 1 drehbaren, jedoch axial unverschicbüchcn Drehbolzen 28 aufgekeilt. Die Wanderschnecke 20 ist also axial verschieblich gelagert, wobei sie in ihrer jeweiligen Stellung von Schraubenfedern 23 gehalten wird. Die einstellbare Kraft, mit der die Wanderschnecke in Stellung gehalten wird, kann auch auf andere Weise erzeugt werden, z. B. mittels nicht dargestellter Kolben-Zylinder-Kombinationen. Die Sch.ratibeniedern 23 stützen sich einerseits an einem ortsfesten Widerlager 24 und andererseits an einer mit der Wanderschnecke 20 verschiebbaren Druckfläche 25 ab. Dabei ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Druckfläche Z5 an einer auf der Wanderschnecke drehbar gelagerten Hülse 26 angeordnet, deren ckr Schraubenfeder 23 abgewandtes axiales Ende gegen einen Absatz der Wanderschnecke unter Zwischenschalten eines Kugellagers 27 drehbar ist. Die Wanderschnecke 20 wird also beidseitig von einer einstellbaren Kraft in ihrer Mittelstellung gehalten, in der sie nach Einschalten des ersten Motors 9 das Schneckenrad 19 und somit die Säule in Drehung versetzt. Stößt nun der die Drehbewegung der Säule mitmachende Greifer gegen einen Widerstand, so treibt bei einer von der Federkraft der Spiralfeder 23 bestimmten, auf den Greifer ausgeübten Aktionskraft die Wanderschnecke 20 nicht mehr das Schneckenrad 19 an, sondern die Wanderschnecke 20 bewegt sich in axialer Richtung gegen die einstellbare Federkraft 1st die Drehrichtung des Schneckenrades z. B. gemäß Pfeil 28a. so bewegt sich be einer bestimmten auf den Greifer ausgeübten Aktionskraft die Wanderschnecke 20 gemäß Pfeil 29 nach rechts. Bei umgekehrter Drehrichtung des Schneckenrades 19 bewegt sich die Wanderschnecke ,a die umgekehrte Richtung. Durch die Bewegung der Wanderschnecke wird nun ein Schaltelement 30 bzw. 30a je nach Bewegungsrichtung betätigt das den Programmablauf der vorgesehenen aufeinanderfolgenden Funktionen steuert Man hat also zwei sich relativ zueinander bewegende Teile, das Schneckenrad 19 und die Wanderschnecke 20, von denen dann die Wanderschnecke sich axial bewegt und das Schneckenrad feststeht, wenn das von der Wanderschnecke zur Drehung des Schneckenrades aufzubringende Drehmoment so groß ist, daß die Federkraft der Schraubenfedern 23 nicht mehr ausreicht, die Wanderschnecke in ihrer Mittelstellung zu halten, so daß sich die Wanderschnecke sozusagen an dem Schneckenrad vorbeischraubt. Zur Dämpfung der axialen Bewegung der Wanderschnecke ist, wie F i g. 4 zeigt die einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in F i g. 3 dargestellt, ein Stoß-

dämpfer vorgesehen. Dieser Stoßdämpfer enthalt einen entsprechend den beiden einander entgegengesetzt gerichteten Bewegmgsrichtungen der Wanderschnecke beidseitig beaufschlagbaren Kolben 31, der ortsfest gelagert ist. indem die beiden Kolbenstangen 32, 33 am Untergestell 1 abgestützt sind. Der Stoßdampfer enthält ferner .-inen parallel zur Wanderschnecke 20 angeordneten Dampfungszylinder 34. dessen beide Abschlußdeckel 35, 36 über jeweils einen Ringfortsatz 92 mit der Wanderschnecke in axialer Richtung kraftfohlüssig und dabei drehfrei verbunden sind, leder Ringfortsatz 92 umschließt die Wanderschnecke und liegt dabei mit einem axialen F.ndc am Boden 'der Hülse 26 an. In die b \Jen jeweils von einem Abschlußdeckel und dem Kolben begrenzten Druekraume mündet jeweils eine Druckmediumleitiing mit einer Drosselstelle 37, 18. Bewegt sich nun die Wanderschnecke und mit dieser der Diimpfungv/yl'"'.!*¹'" 34 ι B. nach rechts, so wird durch die Verdrängung des Druckmediums im rechten Druckraum eine Dämpfung der Bewegung der Wanderschnecke erreicht.

Eine weiicfe Möglichkeit der Weitergabe der Information, daß der Greifer bei einer Schwenkbewegung um die Längsachse 3 der Säule 2 gegen einen Widerstand stößt, an ein Schaltelement ist in den F i g. 6 und 7 dargestellt. Die Fig. 6 zeigt im Querschnitt eine Schwenkunterlage 93 mit einer Schwenkachse 39. Die nicht dargestellte Säule ist mit der Schwenkunterlage 93 drehfest verbunden, so daß eine Drehung der Schwenkunter' ge 93 auch eine Drehung der Säule bewirkt. Die Schwenkunterlage 93 ist in bezug auf ein ortsfestes Lager 44 koaxial zu diesem drehbar, wobei es sich bei dem dargestellten ortsfesten Lager 44 um ein innen verzahntes Zahnrad handelt, man kann jedoch auch ein außen verzahntes Zahnrad vorsehen. Das ortsfeste Lager 44 ist mit einem Untergestell la fest verbunden. Auf der Schwenkunterlage 93 ist ein Drehschemel 45 befestigt, der mit dem Motor 9«? drehfest verbunden ist. Die Antriebswelle 43 des Motors 9.) greift durch eine öffnung in der Schwenkunterlage 93 und trägt ein Antriebszahnrad 40, das mit dem innen verzahnten Lager 44 in Eingriff steht. Die Antriebsachse 43 ist mittels eines Kugellagers 48 über einen Einsatz 42 um die Schemelachse 41 drehbar an der Schwenkunterlage 93 gelagert. Ein weiteres Kugellager 47 zwischen dem Drehschemel 45 und dem Einsatz 42 bewirkt, daß der Drehschemel 45 zusammen mit dem Motor 9a ebenfalls um die Schemelachse 41 drehbar ist. Des weiteren besitzt der Drehschemel 45 eine Nase 49, auf die parallel zur Schwenkunterlage zwei Kolbenstangen 50, 51 einwirken, deren Längsachsen in Richtung der Schwenkbewegung verlaufen. Die Kolbenstangen 50 und 51 sind jeweils mit einem Kolben 50a bzw. 51a verbunden, der in einem auf der Schwenkunterlage 93 fest angebrachten Zylinder 52 bzw. 53 beweglich geführt ist.

Die Kolben 50a und 51a sind über Druckleitungen 54 bzw. 55 mit Druck beaufschlagbar. Der Nase 49 sind noch zwei Schaltelemente 56, 57 zugeordnet, die von einem mit der Schwenkunterlage fest verbundenen Halter 94 gehalten werden. Diese Ausführungsform gemäß den F i g. 6 und 7 funktioniert folgendermaßen:

Kann sich der Greifer unbehindert drehen und somit auch die Säule sowie die Schwenkunterlage, & h. wirkt auf den Greifer kein der Schwenkbewegung entgegengerichteter Widerstand, so dreht der Motor 9a d^:e Antriebswelle 43 sowie das Antriebszahnrad 40, das mit seinem Umfang an der Verzahnung des feststehenden Zahnrades 44 abrollt. Die Antriebswelle 43 sowie das Antriebszahnrad 40 drehen sich also sowohl um sich selbst, also um die Schemelarhse 41, als auch um die Schwenkachse 39. Der Drehschemel 45 sowie der drehfest mit ihm verbundene Motor 9a dagegen drehen sich nur um die Schwenkachse 39 und nicht urr die Schemelachse 41, da der Drehschemel gegen eine Eigendrehung von den Kolbenstangen 50 und 51 mit einer einstellbaren Kraft gehalten wird. Erreicht nun das von der Antriebswelle 43 aufzubringende Drehmoment für das Drehen der Schwenkunterlage infolge einer gegen den Greifer wirkenden Akttionskraft einen von der einstellbaren Kraft bestimmten Wert, so vermögen die beiden Kolbenstangen 50, 51, von denen auf den Drehschemel 45 ein dem von der Antriebswelle 43 auf den Drehschemel ausgeübten Drehmoment entgegengerichtetes Drehmoment ausgeübt wird, die Nase 49 nicht mehr in ihrer Mittelstellung zu halten, so daß sich der Drehschemel 45 um die Schemelachse 41 dreht, wobei je nach Drehrichtung das Schaltelement 56 oder das Schaltelement 57 betätigt wird, wodurch eine nachfolgende Greiferbewegung in Gang gesetzt wird. Die Funktionsweise dieser Ausführungsform läßt auch sich so verstehen, daß eine auf den Greifer wirkende Aktionskraft die Drehbewegung der Schwenkunterlage 93 sozusagen bremst, wodurch die Antriebswelle 43 bei genügend großer Aktionskraft festgehalten wird, so daß sich nicht mehr die Antriebswelle dreht und der Motor stillsteht, sondern die Antriebswelle stillsteht und sich der Motor um die Antriebswelle dreht, wobei die Drehung des Motors sowie des mit ihm drehfest verbundenen Drehschemels gegen die einstellbare Kraft der Kolbenstangen 50 und 51 erfolgt. Selbstverständlich kann die einstellbare Kraft auf die Nase 49 auch von anderen Krafterzeugungsorganen als den dargestellten Kolben-Zylinder-Kombinationen erzeugt werden, z. B. von Federn. Der suchen beschriebene Antrieb ist leicht von außen zugänglich.

In den bis jetzt beschriebenen F i g. 3 bis 7 ist die in den F i g. 1 und 2 enthaltene Säule, sowie der Ausleger 10 und der Greifer 17 bewußt nicht eingezeichnet. Die bis jetzt beschriebenen Beispiele können nämlich nicht nur zum Drehen einer mit einem Greifer über einen Ausleger verbundenen Säule dienen, mit den beschriebenen Antrieben läßt sich nämlich auch jede andere Drehbewegung des Greifers erreichen, so z. B. die Drehbewegung des Greiferrohres 14 zusammen mit dem Greifer 17 um ihre gemeinsame Achse, wozu auf der Schwenkunterlage 93 bzw. dem Schneckenrad 19 nur das Greiferrohr 14 mit seinem dem Greiferrohr ab_b*ewandten Ende anzubringen ist. Mit den beschriebenen Schwenkantrieben läßt sich also je nach den Erfordernissen und der Art des Handhabungsgerätes jede erdenkliche Schwenk- oder Drehbewegung eines Greifers antreiben, in jedem Falle ist es nur notwendig, daß der Antrieb für die Dreh- oder Schwenkbewegung des Greifers ein gegen eine einstellbare Kraft verschiebliches Glied enthält, das bei einer von der einstellbaren Kraft bestimmten auf den Greifer wirkenden Aktionskraft entgegen der einstellbaren Kraft bewegt wird, wodurch ein Schaltelement betätigt wird, das den Programmablauf der Greifertätigkeiten weiterschaltet.

Die F i g. 8 zeigt in einer schematischen Schnittdarsteüung, wie eine auf den Greifer entgegen einer Linearbewegung wirkende Aktionskraft auf ein Schaltelement übertragen werden kann. Ein Motor 7a treibt ein Antriebszahnrad 94 an, das mit einem Antriebszahn-

rad 95 in Eingriff steht. Dieses Abtriebszahnrad 95 ist auf eine Trägerhülse 96 aufgekeilt, die in axialer Richtung unbeweglich gelagert ist. Die Trägerhülse 96 wiederum ist auf eine Spindel 97 aufgekeilt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 und F i g. 2 dargestellten Kreuzschlittenspindel 6 entspricht. Oberhalb der Trägerhülse % ist an der Spindel 97 eine zur Trägerhülst 96 hin offene, die Spindel umschließende weitere Hülse 98 befestigt, deren Innenwandung zusammen mit der Spindel einen Ringraum 99 begrenzt, in dem sich eine Feder 100 einerseits am geschlossenen Stirnende 101 der Hülse 98 und andererseits an der Trägerhülse 96 abstützt. Die Spindel 97 ist zusammen mit der Hülse 98 in axialer Richtung in der Trägerhülse 96 verschiebbar. Die Hülse 98 weist zwei Vorsprünge 102 bzw. 103 auf, denen jeweils ein Schaltelement 104 bzw. 105 zugeordnet ist. Alle bis jetzt aufgeführten Teile können sich im Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 8

In dciT* !Π defl F ι 2 ^l '»«^ ^ ^orrfeetelllen Ci\\arar>ciM\ Ä

entsprechenden Obergestell 8a befinden. Die Spindel 97 ist an der Unterseite des Obergestells 8a aus diesem herausgeführt und durchdringt eine Gewindemutter 106, die an dem gestrichelt eingezeichneten Kreuzschlitten 10a befestigt ist. Durch Einschalten des Motors 7a wird also die Trägerhülse 96 in Drehung versetzt, die die Spindel 97 dreht, wodurch der Kreuzschlitten 10.i und mit diesem der Greifer in der Höhe verstellt wird. Fährt nun der Kreuzschlitten 10a nach unten und stößt gegen einen Widerstand, so bleibt der Kreuzschlitten 10a stehen und die Spindel 97 schraubt sich in der Gewindemutter 106 zusammen mit der Hülse 98 nach oben, wodurch der Vorsprung 102 das Schaltelement 104 betätigt, das den weiteren Programmablauf steuert. Fällt das Schaltelement 104 aus irgendeinem Grund aus, so betätigt der Vorsprung 103 das als Sicherungsschalter dienende Schaltelement 105, das das Handhabungsgerät abschaltet.

Die Kraft der Feder 100 wirkt beim gezeigten Ausführungsbeispiel in Richtung der Verschiebebewegung der Spindel 97. Dies hat den Grund, daß auf die Spindel 97 nicht nur die Kraft der Feder 100 wirkt, sondern auch das Gewichi des Kreuzschlittens 10a mit dem Ausleger und dem Greifer. Daher ist die insgesamt auf die Spindel wirkende einstellbare Kraft nicht gleich der Federkraft, sondern gleich der Differenz zwischen dem Gewicht des Kreuzschlittens und der Federkraft, wobei diese Differenz nach unten in Richtung der Schwerkraft, also entgegen der Verschiebebewegung der Spindel 97, gerichtet ist wenn das Gewicht des Kreuzschlitten entsprechend groß ist Erreicht also eine von unten gegen den Greifer gerichtete Aktionskraft den Wert der Differenz zwischen dem Gewicht des Kreuzschlittens mit den zu ihm gehörenden Teilen und der Federkraft so bewegt sich der Kreuzschlitten nicht länger nach unten, sondern die Spindel 97 entgegen der infolge der veränderbaren Federkraft einstellbaren genannten Differenzkraft nach oben, wodurch das Schaltelement 104 betätigt wird. Macht ,man die einstellbare Kraft also die Differenzkraft genügend klein, indem man die Federkraft entsprechend groß macht so kann das Handhabungsgerät z. B. zum Stapeln von zerbrechlichen Gegenständen, wie Gläsern, verwendet werden, da in diesem Falle schon eine geringe Aktionskraft auf den Greifer genügt um die Spindel 97 nach oben gehen zu lassen. Als wehere Einzelheit ist in Fig.8 schematisch eine Sicherheitsbremseinrichtung 107 dargestellt die bei stillstehendem Kreuzschlitten die Trägerhüise 96 festhält wobei diese Sicherheitsbremseinrichtung 107 den Zweck hat, eine ungewollte Abwärtsbewegung des Kreuzschlittens 10a infolge seiner Schwerkraft unter Durchdrehen der Spindel 97 sowie der mit ihr drehfest verbundenen Teile zu vermeiden. Ist eine Abwärtsgeschwindigkeit des Kreuzschlittens vorgesehen, die so groß ist. daß das Gewicht des Kreuzschlittens infolge der auftretenden Trägheitskräfte sehr klein ist oder daß die Trägheitskräfte das Ruhegewicht des Kreuzschlittens sogar

ίο überwiegen, so muß die soeben beschriebene Ausführungsform insofern abgeändert werden, als dann auf die Spindel eine in Richtung der Schwerkraft gerichtete Kraft ausgeübt werden muß, dami'. die einstellbare resultierende Kräftedifferenz zwischen dem Gewicht des Greifers und der mit ihm bewegten Teile und der veränderbaren Federkraft wieder nach unten, also entgegen der Verschieberichtung der Spindel 97 gerichtet ist. Selbstverständlich kann die Federkraft durch eine andere veränderbar? K.r?.f· ersetzt werden.

;>o Eine andere Möglichkeit für einen Antrieb für eine Linearbewegung des Greifers, der ein gegen eine einstellbare Kraft verschiebliches Glied enthält, ist in den F i g. 9 und 10 dargestellt. Wiederum sei der Greifer an einem Kreuzschlitten 106 angebracht, der in der Höhe verstellbar ist. Von einem am Kreuzschlitten 106 angebrachten Motor 108 wird ein Antriebszahnrad 109 angetrieben, das mit einer vertikal an der Säule des Handhabungsgerätes angebrachten Zahnstange 110 in Eingriff steht Auf die ubere Partie 111 der Zahnstange UO wirkt eine Kolbenstange 112 eines in einem an der Säule befestigten Zylinder 113 geführten Kolbens 114 ein. Die Druckbeaufschlagung des Kolbens 114 ist veränderbar. Wieder ist die einstellbare, auf das bewegliche Glied, d. h. in diesem Falle auf die Zahnstange 110, einwirkende Kraft, entgegen der die Zahnstange beim Anstoßen des Greifers gegen einen Widerstand bewegt wird, gleich der resultierenden, aus der Schwerkraft des Kreuzschlittens 106 und der mit ihm bewegten Teile und der von der Kolbenstange 112 auf die Zahnstange UO ausgeübten Kraft. Bei dieser Ausführungsform ist eine Druckbeaufsch'igung des Kolbens von oben nur dann notwendig, wenn der Kreuzschlitten sehr schnell nach unten bewegt wird, wenn also, wie schon erwähnt das Gewicht des Kreuzschlittens und der mitbewegten Teile nahezu aufgehoben ist, während bei langsamer Abwärtsbewegung des Kreuzschlittens 106 der Kolben unbeaufschlagt bleibt Hat der Greifer einen langen vertikalen Weg zurückzulegen, so läßt man aus Zeitersparnisgründen den Kreuzschlitten zunächst schnell nach unten fahren bei von oben beaufschlagtem Kolben 114, wonach, wenn der Kreuzschlitten in die Nähe seiner Endstellung gelangt die Geschwindigkeit des Kreuzschlittens verlangsamt wird, wobei gleichzeitig die Druckbeaufschlagung des Kolbens 114 aufgehoben wird, da sich die Zahnstange 110 sonst erst bei einer so großen auf den Greifer wirkenden Aktionskraft nach oben bewegt daß der vom Greifer angestoßene Gegenstand vom Greifer zerstört werden kann. Bewegt sich die Zahnstange 110 nach oben, so betätigt zunächst ein erster Vorsprung 115 ein den Programmablauf steuerndes Schaltelement 116, während bei Ausfall des Schaltelementes 116 ein zweiter Vorsprung 117 das als Sicherheitsschalter dienende Schaltelement 118 betätigt das das Handhabungsgerät abschaltet

Man kann sich leicht vorstellen, daß die soeben beschriebenen Antriebe nicht nur für eine lineare Vertikal- sondern auch für eine Horizontalbewegung

des Greifers geeignet sind und entsprechend einfach abgeändert werden können, wobei z. B. bei dem A'jsführungsbüipiel gemäß Fig.8 nur die auf die "t.ügerhülse 96 wirkende Federkraft in der Richtung umzukehren ist, da bei einer Horizontalbewegun₆· die Schwerkraft keine Rolle spielt. Somit läßt sich auch ein einem der in den Fig.8 bis 10 dargestellten Antriebe entsprechender Antrieb für die horizontale Linearbewegung des Auslegers im Kreuzschlitten verwenden.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Handhabungsgerät wird der Ausleger 10 im Kreuzschlitten 4 in seiner vollen Länge axial verschoben, wenn der Greifer 17 horizontal bewegt wird. Daraus ergibt sich, daß beim Bewegen des Greifers in Richtung auf die Säule 2 zu, das dem Greifer abgewandte Ende des Auslegers sich von der Säule weg bewegt. Um das Handhabungsgerät herum muß also ein Raum freigehalten werden, der das Ausfahren des Molorendes des Auslegers iö vom Kreuzscriiiiien weg cünugiiühi. Es ist nun bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform vorgesehen, daß der Ausleger teleskopartig ausgebildet ist, d. h., daß das dem Greifer abgewandte Ende des Auslegers feststehend ist und nur das Greiferende des Auslegers axial verschieblich ist. Bei dieser Ausführungsform tritt daher beim Bewegen des Greifers auf die Säule zu kein Platzbedarf für das im Greifer abgewandte Ende des Auslegers auf, so daß das Handhabungsgerät mit dieser Seite nahe an andere Gegenstände z. B. Werkzeugmasc* inen, gestellt werden kar.n.

Ebenfalls nicht dargestellt ist eine weitere Ausführungsform, die aber leicht verständlich ist. Dieses Handhabungsgerät enthält eine Unterlage, z. B. die in F i g. 1 gezeigte Unterlage 120, auf der das Untergestell 1 sowie die übrigen Teile des Handhabungsgerätes verschiebbar angeordnet sind. Hierzu kann die Unterlage z. 5. aus Schienen bestehen und der Antrieb für die Verschiebebewegung ein gegen eine einstellbare Kraft verschiebliches Glied enthalten, so daß auch bei dieser Verschiebebewegung beim Wirken einer Aktionskraft auf den Greifer diese Information auf das bewegliche Glied übertragen wird, wodurch ein diesem beweglichen Glied zugeordnetes Schaltelement betätigt wird.

Das Handhabungsgerät bildet eine in sich geschlossene Einheit, d. h. in ihm sind sämtliche hydraulischen und elektrischen Versorgungseinrichtungen enthalten, bis auf eine elektrische Versorgungsleitung, die vom Handhabungsgerät ausgehend nur in eine Netzsteckdose einzustecken ist, um das Handhabungsgerät betriebsbereit zu machen. Das Handhabungsgerät ist also bis auf die Netzzuleitung sozusagen autark. Dabei befinden sich die elektrischen und hydraulischen Versorgungseinrichtungen in der Säule 2 und/oder im Obergestell 8. Dies hat zur Folge, daß im Untergestell 1 nur elektrische und hydraulische Zuleitungen zu den im Untergestell befindlichen Geräten vorhanden sind und keine raumaufwendigen Versorgungseinrichtungen, so daß das Untergestell 1 in der Höhe flach baut, so daß der Ausleger sehr weit nach unten fahren kann und der Greifer ohne zusätzlichen Aufwand Gegenstände vom Boden aufheben kann. In Fig.5, die eine Ausführungsform für das Untergestell im Querschnitt zeigt, und zwar das Untergestell gemäß den F i g. 3 und 4 ist dargestellt, wie die hydraulischen und elektrischen Zuleitungen im Untergestell verlaufen können. Wie schon erwähnt, dreht sich um die feststehende Achse 91 der Drehteller 90, mit dem die Säule drehfest verbunden ist. Der Drehteller 90 wird von dem Schneckenrad 19

to angetrieben, das auf den Drehteller 90 ζ. Β. aufgekeilt ist. Die dem Motor 9 zugeordneten drei hydraulischen Zuleitungen 121,122,123, die in F i g. 3 nur schematisch eingezeichnet sind, verlaufen jede vom Motor 9 kommend zunächst im Hohlraum 124 des Untergestells 1, wonach sie einen flanschartigen Ansatz 125 der feststehenden Achse 91 in radialer Richtung und die feststehende Achse in axialer Richtung durchdringen, wobei die in der feststehenden Achse 91 verlaufenden Zülcitungsabschnittc aus Bohrungen i26, 127, 128 bestehen. Jede der drei Bohrungen 126,127,128 mündet in einen ihr zugeordneten Ringkanal 129, 130, 131 am Drehteller 90, von dem aus eine Leitung, z. B. aus dem Ringkanal 129 die Leitung 132, in die Säule zu den hydraulischen Versorgungseinrichtungen führt. Die alektrischen Zuleitungen z. B. zu den im Untergestell vorhandenen Schaltelementen 30, 30a (siehe Fig.3) verlaufen in der axialen Mittelbohrung 133 sowie in der sich an diese in radialer Richtung anschließenden Radialbohrung 134. Wie die F i g. 5 also zeigt, kann das Untergestell sehr flach gebaut sein.

Insgesamt ergibt sich, daß dadurch, daß beim neuen Handhabungsgerät die Greiferbewegung nicht wegabhängig sondern kraftabhängig gesteuert wird, die Nachteile der bekannten Handhabungsgeräte beseitigt werden, so z. B. auch der Nachteil, daß Voraussetzung für ein befriedigendes Arbeiten der bekannten Handhabungsgeräte ist, daß ζ, B„ wenn mit dem Handhabungsgerät nacheinander roh bearbeitete Werkstücke in das Backenfutter einer Werkzeugmaschine eingespannt werden sollen, sämtliche Werkstücke exakt die gleichen Abmessungen besitzen. Dies ist jedoch in der Praxis nie der Fall, so daß, selbst wenn es sich um an sich gleiche Rohlinge handelt, der Greiferweg für einen Rohling zu kurz und für einen anderen Rohling zu lang ist, was dazu führt, daß die verschiedenen Rohlinge in die Werkzeugmaschine unterschiedlich eingespannt werden, wodurch die Endmaße der nacheinander bearbeiteten Werkstükke verschieden sind. Es kann bei Verwendung eines bisherigen Handhabungsgerätes, nicht jedoch bei Verwendung des neuen Handhabungsgerätes, auch passieren, daß das Backenfutter der Werkzeugmaschine oder das Werkstück dadurch zersört wird, daß bei zu lang eingestellter Weglänge bzw. bei einem Rohling mit zu kleinen Abmessungen dieser Rohling von dem Handhabungsgerät mit Gewalt in das Backenfutter eingedrückt wird, eben weil bei den bekannten Handhabungsgeräten der Greifer sich stets über eine vorher eingestellte Weglänge bewegt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche: Handhabungsgerät abschaltender Sicherheitsschalterist.

1. Programmgesteuertes Handhabungsgerät mit einem Greifer, der in mehreren, mit je einem Antrieb versehenen Achsen bewegbar ist, wobei die einzelnen Bewegungen sensorisch gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Antrieb ein gegen eine einstellbare Kraft veischiebliches Glied enthält und daß Schaltelemente vorgesehen sind, die bei einer von der einstellbaren Kraft bestimmten, auf den Greifer einwirkenden Aktionskraft entgegen der einstellbaren Kraft erfolgenden Verschiebung des verschieblichen Gliedes ansprechen und den weiteren Programmablauf des Handhabungsgerätes steuern.

2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der einstellbaren Kraft mindestens ein Federglied, ζ. Β. eine Schraubender (23,100), vorgesehen ist.

3. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der einstellbaren Kraft ein Kolben (50a, 51a, 114) bzw. eine mit dem Kolben verbundene Kolbenstange (50,51,112) vorgesehen ist

4. Handhabungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei eh^cm Antrieb für eine Vertikalbewegung die Richtung der einstellbaren Kraft umschaltbar ist

5. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (17) zum Ausführen einer Schwenkbewegung mit einem Schneckenrad (19) ir drehf. vter Verbindung steht, an dem eine von eimm Motor (9) angetriebene Wanderschnecke (20) als ■■ -.rschiebliches Glied angreift.

6. Handhabungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Wanderschnecke (20) ein Stoßdämpfer angreift.

7. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (17) zum Ausführen einer Schwenkbewegung mit einer Schwenkunterlage (93) in drehfester Verbindung steht, auf der ein zusammen mit der Schwenkunterlage (93) um deren Schwenkachse (39) schwenkbarer, mit einem Motor {9a) drehfest verbundener Drehschemel (45) als verschiebbares Glied befestigt ist.

8. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (17) zum Ausführen einer Linearbewegung mit einer Gewindemutter (106) in fester Verbindung steht, die auf einer Antriebsspindel (97) als verschiebbares Glied sitzt.

9. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (17) zum Ausführen einer Linearbewegung mit einem von einem Motor (108) angetriebenen Antriebszahnrad (109) in Verbindung steht, das in eine Zahnstange (110) als verschiebbares Glied eingreift.

10. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem verschieblichen Glied zwei Schaltelemente (102,103 bzw. 116, 118) zugeordnet sind, die in Bewegungsrichtung des verschieblichen Gliedes gesehen hintereinander angeordnet sind und von denen das erste Schaltelement (102 bzw. 116) den Programmablauf des Handhabungsgerätes steuert, während das zweite Schaltelement (103, 118) ein das

Die Erfindung bezieht sich auf ein programmgesteuertes Handhabungsgerät mit einem Greifer, der in mehreren, mit je einem Antrieb versehenen Achsen bewegbar ist, wobei die einzelnen Bewegungen sensorisch gesteuert sind

Ein derartiges Handhabungsgerät ist aus der US-PS 37 70 140 bekannt Dieses Handhabungsgerät wird mit Hilfe eines programmierbaren Rechners und mit kapazitiven, induktiven oder fotoelektrischen Sensoren gesteuert, die entlang den ihnen zugeordneten Achsen reihenartig angeordnet sind. Der Greifer des Handhabungsgerätes führt mit Hilfe des jeweils eingegebenen Programms und der Sensoren einen vorbestimmten Wegablauf aus. Außer den genannten Sensoren sind weitere Sensoren am Greifer vorhanden, die einen nicht exakt an die im Programm enthaltene Stelle liegenden Gegenstand erfühlen und somit Ortstoleranzen ausgleichen, indem sie in die drei Raumrichtungen weisen und die genaue Lage des zu ergreifenden Gegenstandes orten. Eine genaue Plazierung des jeweiligen Gegenstandes ist also zwi.; nicht erforderlich, dieser muß sich jedoch in unmittelbarer Nähe des durch das Programm vorgegebenen Ortes befinden, da nur dann die am Greifer vorhandenen Sensoren wirksam werden können. Man erhält somit eine im wesentlichen wegabhängige Steuerung, wobei lediglich geringe Ortstoleranzen am Ort des zu ergreifenden Gegenstandes mit Hilfe der weiteren Sensoren ausgeglichen werden. Dazuhin sind die weiteren Sensoren am Greifer nur beim Ergreifen des jeweiligen Gegenstandes wirksam, während die jeweilige Endstellung des Greifers, in der dieser den Gegenstand absetzt oder losläßt, durch das Programm exakt vorbestimntt ist Ows bringt verschiedene Nachteile mit sich. So ist es z. B. nicht möglich, verschiedene Gegenstände aufeinanderzustapeln, da in diesem Falle der vom Greifer an sich zurückzulegende Weg sich mit jedem aufgestapelten Gegenstand ändert Ebenso unmöglich ist es, Gegenstände nebeneinander zu reihen, da auch hierbei eine Wegänderung auftritt Wollte man diese Tätigkeiten mit dem bekannten Handhabungsgerät ausführen, müßte man nach jedem Arbeitsgang einen Eingriff in das Schaltwerk vornehmen, was umständlich und zeitraubend ist. Des weiteren

so kann es beim Umladen eines Oegenstandes geschehen, daß sich an dem der vorherbestimmten Endstellung des Greifers entsprechenden Ort aus irgend einem Grunde bereits ein anderer Gegenstand befindet, so daß als Folge davon, daß der Greifer trotzdem mit voller Kraft bis in seine Endstellung bewegt wird, eine Beschädigungsgefahr für die Gegenstände oder sogar für das Handhabungsgerät besteht. Ferner kann im Falle des Umladens von empfindlichen oder zerbrechlichen Gegenständen z. B. aus Glas, die jeweils nicht exakt die gleichen Abmessungen besitzen, was z. B. bei nur roh bearbeiteten Gegenständen fast immer der Fall ist, der Greifer die Gegenstände dadurch beschädigen oder zerstören, daß er sie nach dem Umladen nicht den jeweiligen Abmessungen des Gegenstandes entsprechend sondern entsprechend seiner vorherbestimmten Weglänge z. B. auf eine Unterlage aufsetzt. Da die weiteren Sensoren am Greifer nur Ortstoleranzen ausgleichen, müssen außerdem die vom Handhabtings-