DE2442865C3 - Vorrichtung, insbesondere Manipulator, zum raschen Bewegen und genauen Positionieren eines Laststellglieds längs eines vorgegebenen Weges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum raschen Bewegen und genauen Positionieren eines Laststellglieds längs eines vorgegebenen Weges nach Maßgabe eines Hilfsstellglieds, mit einem lastunabhängigen Hilfsstelltrieb für das Hilfsstellglied und einem lastabhängigen Nachführstelltrieb für das Laststellglied, wobei die Geschwindigkeit des Nachführstelltriebs abhängig von dem Abstand des Laststellglieds vom Hilfsstellglied gesteuert ist und bei dessen Erreichen Null wird, insbesondere auf einem Manipulator.

Vorrichtungen dieser Art verwendet man beispielsweise bei Bearbeitungs- und Manipulationsgeräten, insbesondere für programmierte Arbeitsvorgänge, z. B. für Greifer zum Handhaben von Werkstücken, Farbspritzpistolen, Schweißzangen usw. Die Positioniergenauigkeit soll — unabhängig von wechselnden Lasten — hoch sein, und zwar auch in beliebigen Zwischenstellungen zwischen den Endlagen. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist auch eine hohe Bahngeschwindigkeit erforderlich, wobei diese aber bis zu sehr geringen Geschwindigkeiten variabel sein muß.

Es sind programmierbare Handhabungsvorrichtungen bekannt bei denen der Antrieb lagegeregelt im geschlossenen Regelkreis betrieben wird. Hohe Positioniergenauigkeit läßt sich mit diesen Vorrichtungen nur bei niedriger Geschwindigkeit oder kleinen Lasten erreichen; die wirtschaftliche Einsatzmöglichkeit wird dadurch beschränkt Der hydraulische Regelantrieb hat ferner den Nachteil, daß sich die Positioniergeschwindigkeit mit der Viskosität des Drucköls und damit Abhängigkeit von der Temperatur ändert Schließlich ist die Positioniergenauigkeit stark verschleißabhängig.

Hohe Positioniergenauigkeit kann ferner erreicht werden, wenn die zwischen den Endstellungen anzufahrenden Zwischenstellungen durch einstellbare Festanschläge bestimmt werden; da die Anzahl dieser Anschläge aus technischen Gründen und Kostengründen begrenzt ist, ist der Einsatz dieser Bauart auf Arbeitsvorgänge mit einer geringen Anzahl von Zwischenstellungen beschränkt

Schließlich ist es bekannt (V. A. B a rum, A.A. B u d i η s k i j »Werkzeugmaschinen mit Programmsteuerung und programmierter Bearbeitung« Verlag »Maschinenbau«, Moskau-Leningrad, 1965, Seite 283—292 — in russischer Sprache), zur genauen Positionseinstellung eines Laststellglieds diesem ein Hilfsstellglied zuzuordnen, welches lastunabhängig in die gewünschte Position des Laststellglieds gefahren werden kann. Das Laststellglied wird dem Hilfsstellglied mit variabler Geschwindigkeit, die von dem gegenseitigen Abstand abhängig ist und bei zunehmender

Näherung gegen NhII geht, nachgeführt, Am Laststell· glied und/oder Hilfsstellglied sind zusammenwirkende Fühlerorgane vorgesehen, die an eine Lageregelung angeschlossen sind. Die lagegeregelte Einstellung eines mit unterschiedlichen Lastkräften beaufschlagten Laststellglieds ist sehr aufwendig, wobei die Einstellung des Laststellglieds in der Regel nicht lastunabhängig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Einsteligenauigkeit last- und verschleißunabhängig ist

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Laststellglied und das Hilfsstellglied mit zusammenwirkenden, mechanischen Anschlägen versehen sind, von denen derjenige des Hilfstellglieds mittels einer gestellfesten Bremse festlegbar ist, während derjenige des Nachstellglieds daran unter der Kraft des Nachführstelltriebs festsetzbar ist

Die Positioniergenauigkeit des Laststellglieds hängt allein von der genauen Positionierung des Anschlags des Hilfsstellglieds ab. Ein lastabhängiger Verschleiß der Anschlagflächen ist nicht zu befürchten, ^co daß ein Verschleiß der lastabhängig beanspruchten Teile der Vorrichtung nicht zu einem Nachlassen der Einsteligenauigkeit führt Auch die Größe der Last als solche kann die Einstellgenauigkeit nicht beeinflussen, weil der Anschlag des Hilfsstellglieds am Gehäuse verriegelt ist und daher der Last nicht nachgeben kann. Auch die Kraft des Nachführstelltriebs, mit der das Laststellglied gegen den Anschlag gepreßt wird, ist größer als die Last Im Vergleich mit Vorrichtungen, bei denen die Position des Laststellglieds gegenüber derjenigen der Hilfsstellglieds durch Lageregelung kontrolliert wird, ist die Genauigkeit wesentlich höher. Dabei sind die Kosten ungleich geringer, weil der Regelungsaufwand auf denjenigen der abstandsabhängigen Nachführgeschwindigkeit reduziert ist

Im allgemeinen verlangt man von einer solchen Vorrichtung, daß sie unterschiedslos in beiden Richtungen des vorgegebenen Wegs arbeiten kann. Um diese trotz der zusammenwirkenden mechanischen Anschläge bewerkstelligen zu können, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die beiden Anschläge je mit zwei entgegengerichteten Anschlagflächen versehen sind, von denen die des einen Anschlages einander zugewendet sind und den anderen Anschlag, der zwei voneinander abgewendete Anschlagflächen aufweist, mit Abstand einschließen, wobei der Hilfsstelltrieb so eingerichtet ist, daß das Hilfsstellglied jeweils mit der der Nachführrichtung entgegengerichteten Anschlagflache in der gewünschten Position festsetzbar ist. Der eine Anschlag ist somit mit einem gewissen Spiel in dem anderen gefesselt Dies verlangt eine dem Hilfsstelltrieb genau folgende Nachfahrbewegung, die man zweckmäßigerweise durch sine Regeleinrichtung erreicht, mittels der die Nachführgeschwindigkeit stufenlos in Abhängigkeit von dem Abstand des einander nachlaufenden Paares von Anschlagflächen regelbar ist Der Laststelltrieb folgt dann synchron dem Hilfsstelltrieb. Der Hauptteil des Weges kann mit beliebiger, von dem Programm des Hilfsstelltriebs vorgegebener, ggf. hoher Geschwindigkeit zurückgelegt werden. Wenn das Hilfsstellglied die gewünschte Position erreicht hat und sich die einander nachlaufenden Anschlagflächen nähern, wird die Nachführgeschwindigkeit gesenkt. Schließlich erreichen sich die Anschlagflächen mit geringer Geschwindigkeit

Die erfindungsgemäöe Vorrichtung läßt sich sowohl

für Winkelbewegungen als auch für lineare Bewegungen ausfuhren.

Für Handhabungsgeräte, die Bewegungen in unterschiedlichen Raumrichuingen ausführen sollen, kann man mehrere Vorrichtungen hintereinander schalten.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Darin zeigt

F i g, 1 eine Vorrichtung zur Ausführung von Drehbewegungen im Längsschnitt

F i g. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Linien-Ader F ig. 1,

F i g. 3 eine Vorrichtung zur Ausführung von linearen Verschiebungen, teilweise im Längsschnitt, is Fig.4 ein Diagramm des Geschwindigkeitsverlaufes des Stellgliedes in Abhängigkeit von der Anschlagstellung und Bewegungsrichtung und

F i g. 5 eine Handhabungsvorrichtung, bestehend aus einer Verdrehungs- und zwei Verschiebungsvorrichtungen.

Das Hilfsstellglied deir VerdreL^igsvorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einer Anschiagscheibe 1, die axial beweglich auf einer Nabe 29 sitzt die ihrerseits koaxial auf einer Welle 7 drehbar ist die in dem Gestell oder Gehäuse 44 gelagert ist Der Hilfsstelltrieb wird von e'aem Servomotor 3 gebildet Ein Zahnrad 5 auf der Antriebswelle des Servomotors 3 greift spielfrei in eine Verzahnung 6 der Anschlagscheibe 1 ein, die ihre Drehbewegung über eine Paßfeder 30 auf die Nabe 29 überträgt

Das Laststellglied besteht aus der Welle 7 und einer mit ihr über eine Paßfeder 34 axial beweglich aber drehfest beweglich verbundenen Stellscheibe 8. Der Nachführstellbetrieb wird von einem Nachführmotor 9 gebildet dessen Zahnrad 10 in eine Verzahnung 11 am Umfang der Stellscheibe 8 eingreift

Die Welle 7 ist mit Hilfe von Wälzlagern 33 im Gehäuse 12 drehbar gelagert und trägt als Beispiel für ein Arbeitsgerät ein Joch 2 mit Doppelgreifern 78a mit einem Werkstück 77a

Hydraulisch betätigte Bremszylinder 13 und 14 bestehen aus einem inneren und einem äußeren Metallfaltenbalg und sind verdrehfest und druckdicht mit dem Gehäuse 12 verbunden. Stirnseitig sind der innere und äußere Metallfaltenbalg miteinander ebenfalls druckdicht verbunden und mit Reibbelägen 15 bzw. 16 belegt die der Stirnseite der Stellscheibe 8 bzw. der Anschlagscheibe 1 gegenüberstehen. Im drucklosen Zustand besteht zwischen dem Reibbelag 15 und der Anschlagscheibe 1 bzw. zwischen dem Reibbelag 16 und der Stellscheibe 8 ein Luftspalt. Ein Bremsring 24, gegen den die Anschlagscheibe 1 vermittelst der Bremszylinder 13 bzw. die Stellscheibe 8 vermittelst der Bremszylinder 14 beim Bremsen gedrückt werden kann, ist koaxial zur Welle 7 angeordnet und fest mit dem Gehäuse 12 verbunden. Die Rückstellung nach dem Bremsen wird bei der Anschlagscheibe 1 durch eine Tellerfeder 31 bewirkt, die zwischen einem auf der Nabe 29 befindlichen Sicherungsring 32 und der Anschlagscheibe 1 mit Vorspannung angeordnet ist. Die Rückstellung der Stellseheibe 8 wird entsprechend durch eine zweite Tellerfeder 35 bewirkt die mit Vorspannung zwischen einem Bund der Welle 7 und der Stellscheibe 8 angeordnet ist

Die Anschlagsrheibe 1 greift mit einem eine AbstandslUcke bildenden Anschlag 20 in die Bahn eines anderen Anschlages 19, der fest mit der Stellscheibe 8 verbunden ist. Bei Drehung des Stellgliedes 2 im

Uhrzeigersinn gemäß Fig.2 (positive Drehrichtung) steht der Anschlag 19 einer Anschlagfläche 18 des Anschlages 20 gegenüber; bei entgegengesetzter Drehrichtung (negative Drehrichtung) wirkt der Anschlag 19 mit einer anderen Anschlagfläche 17 des Anschlages 20 zusammen.

Zur Messung des Drehwinkelverhältnisses zwischen dem Laststellglied und dem Hilfsstellglied ist ein Nachführfühler 4 vorgesehen, dessen Gehäuse durch eine Gewindemutter 28 mit der Nabe 29 der Anschlagscheibe I und dessen Welle 25 durch einen Gewindestift 26 mit der Welle 7 der Stellscheibe 8 verbunden ist. Das Gehäuse enthält zwei Widerstandsbahnen 27,67, mit denen zwei mit der Welle verbundene Schleifer zusammenwirken. Dem Nachführfühler kann somit ein die Stellungsdifferenz repräsentierendes Signal entnommen werden, das dem Steuerungsblock 50 zugeführt ist wobei die den beiden Widerstandsbahnen entstammenden Signale den beiden unterschiedlichen Nachführrichtungen zugeordnet sind. Die Geschwindigkeit des Nachführmotors 9 wird durch in dem Steuerungsblock 50 enthaltene Regeleinrichtungen in Abhängigkeit von der jeweiligen Slellungsdifferenz zwischen Hilfs- und Nachführstelltrieb, dem Winke! »a« zwischen den jeweils zusammenwirkenden Anschlagflächen (F i g. 2), proportional zum Widerstandswert der für die entsprechende Drehrichtung aktiven Wider Standsbahn 27 oder 67 gesteuert. Durch einen Widerstands- bzw. Geschwindigkeitsverlauf entsprechend dem Diagramm in Fig.4, in welchem die Nachführgeschwindigkeit ν über der Winkeldifferenz a aufgetragen ist, wird sichergestellt, daß' sich der Anschlag 19, je nach Drehrichtung, den Anschlagflächen 17 bzw. 18 mit abnehmender Geschwindigkeit nähert. Der Widerstandsverlauf über den Winkel kann, jede Bewegungsrichtung für sich, durch Annahme einer entsprechenden Funktion und durch Veränderung der Charakteristik der Widerstände 27 bzw. 67 in bekannter Weise (z. B. auch durch Beschälten von Anzapfungen) ausgelegt und damit an besondere Bedingungen (z. B. Einfluß der Schwerkraft beim Heben und Senken) angepaßt werden. Die durch das Signal des Nachführfühlers vorgegebene Soll-Nachführgeschwindigkeit wird in dem Steuerblock 50 mit der von einem Tachogenerator 36 am Nachführmotor festgestellten Ist-Nachführgeschwindigkeit verglichen. Aus dem Vergleich entwickelt der Steuerblock das Steuersignal für den Nachführmotor.

Außer als Drehwiderstand in einer elektrischen Regelschaltung mit oder ohne Verstärkung kann der Nachführfühler 4 auch als digitaler Impulsgeber mit der entsprechenden Ansteuerung für den Nachführmotor 9 ausgebildet sein.

Falls der Nachführmotor 9 hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden soll, wird der Nachführfühler 4 entsprechend in der Form vom pneumatischen oder hydraulischen Drossel- bzw. Mengenregelventilen ausgebildet wobei für jede Bewegungsrichtung ein Ventil vorgesehen ist Rückschlagventile in der Leitung zum Nachführmotor 9 verhindern dabei eine gegenseitige Beeinflussung. Der Steuerungsblock ist über ein übergeordnetes Steuerprogramm für die Steuerung der ganzen Vorrichtung mit den parallel geschalteten Steuerungen anderer Bewegungsvorrichtungen verknüpft Das übergeordnete Sieuerprograirirn wirkt mit Rückmeldung auf die Steuerungen der einzelnen parallel geschalteten Bewegungsvorrichtungen und verknüpft die Vorrichtung außerdem über externe Ein- und Ausgänge mit anderen Fabrikationsanlagen, z. B. anderen Arbeitsmaschinen in einer Kette.

Für den Hilfsstelltrieb werden die Sollposition, die Richtung und die Größe der Geschwindigkeit sowie Start und Stopp durch das Programm im Steuerblock 50 vorgegeben. Die Beeinflussung des Hilfsstelltriebes erfolgt über einen Geber für den Servomotor 3 und ein Steuerventil für die Bremse 13.

Für den Nachfuhrstellbetrieb wird lediglich der Start-

bzw. Stoppbefehl vom Steuerungsblock 50 ausgegeben, während seine Geschwindigkeitssteuerung durch den Nachführfühler 4, der Hilfs- und Nachführstelltrieb auch befehlsmäßig miteinander verbindet, dem Nachführstelltrieb direkt zugeordnet ist. Die Beeinflussung des Nachführstelltriebes erfolgt über den Tachogenerator 36 als Geber für den Nachführmotor 9 und über ein Steuerventil für die Bremse 14. Dies zeigt deutlich den größeren regeltechnischen Aufwand für den mit geringer Leistung betriebenen Hilfsstelltrieb bzw. den geringeren regeltechnischen Aufwand für den mit großer Leistung betriebenen Nachführstelltrieb.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 arbeitet in folgender Weise: Nach Darstellung der Fig.2 befindet sich das Laststellglied 2 mit dem Anschlag 19 auf dem Wege von einer Einstellung zur nächstfolgenden, wobei die Winke'differenz zwischen dem Laststellglied und dem Hilfsstellglied die Größe »a« hat. Der Servomotor 3 ist durch die Ansteuerungsvorrichtung mit programmier-

jo barem Geschwindigkeits- und Zeitverhalten im Steuerungsblock 50 eingeschaltet. Die Drehrichtung des Motors 3 ermittelt die Ansteuerungsvorrichtung aus der Lage und der Reihenfolge der aufeinanderfolgenden Einstellungen. Die Ermittlung der Istwerte zur Regelung

ij der Geschwindigkeit und der Lage des Servomotors 3 bzw. der Anschlagscheibe 1 erfolgt in diesem Beispiel über einen Wegzuwachsfühler 23 in Form eines bekannten Inkrement- oder Impulsgeber. Aus seiner Impulszahl wird die Lage und aus seiner Impulsfrequenz

Ad wird die Geschwindigkeit von der Ansteuerungsvorrichtung ermittelt und der Servomotor 3 entsprechend dem programmierten Geschwindigkeits-Zeit-Verhalten geregelt. Bei Annäherung an die Sollposition wird die Geschwindigkeit des Servomotors 3 bis zum Stillstand bei Erreichen derselben reduziert

Bei Erreichen dieser Sollposition oder bei Störungen wird das Steuerventil des Bremszylinders 13 stromlos und durch eine Feder zurückgestellt so daß der Bremszylinder 13 mit einem unter Oberdruck stehen dem Medium beaufschlagt wird Der Oberdruck ^uewirkt eine axiale Ausdehnung des Bremszylinders 13. Dabei legt sich der Reibbelag 15 an die Anschlagscheibe 1 und preßt diese gegen den Bremsring 24. Der Oberdruck ist so zu wählen, daß das hierbei auftretende Bremsmo ment ein Vielfaches des größten, am Laststellglied 2 vom Motor 9 erzeugten Drehmomentes ist

Der Überdruck wird erzeugt in einer Hydraulik-Einrichtung, die zweckmäßigerweise in einem Block 37 zusammengefaßt und am Sockel der Vorrichtung befestigt ist, wie in F i g. 5 dargestellt Sie umfaßt einen Druckspeicher, dessen Kapazität so bemessen ist daß beim Abstellen der Vorrichtung oder Ausfall der Elektrizitätsversorgung die Bremszylinder sämtlicher Bewegungselemente der Vorrichtung bei ausreichen dem Druck gefüllt werden und überdies eine Leckölre- serve vorhanden ist

Die gestellfesten Bremsen zum Festlegen des Hilfsstellglieds bzw. des Laststellglieds sind gleichzeitig

als Sicherungseinrichtungen für den Fall eines Energieausfalls ausgebildet, indem sie nämlich im energielosen Zustand selbsttätig die Bremsstellung einnehmen. Beispielsweise können durch Federn rückstellbare Steuerventile derart vorgesehen sein, daß sie im energielosen Zustand den Weg für ein gespeichertes Druckmedium zur Betätigung der Bremselemente freigeben.

Der elekt-isch wirkende Nachführmutur <4 wird ebenfalls durch den oben genannten Steuerungsblock 50 geschaltet. Durch Vergleichen der Zählinhalte der erreichten Position mit der als nächstes anzufahrenden Position erm ttelt die Steuerung die Drehrichuing und Hie unterschiedliche Ansteuerung der Brems-Steuervcnti'c

Ist der Abstand der aufeinanderfolgenden Einstellungen kleiner cder gleich dem Winkel »a«, so wird, erst nachdem die Anschlagscheibe 1 die neue Position erreicht hat, der Bremszylinder l4 durch Einschalten des zugehörigen Steuerventils drucklos und der Nachführmotor 9 m'! der entsprechenden Drehrichtung eingeschaltet. Nach dem Hochfahren unter Last wird seine Geschwindigkeit durch den Nachführfühler 4 in Abhängigkeit von der Stellung des Anschlages 19 zur jeweiligen Anschlagfläche 17 bzw. 18 gesteuert. Der Anschlag 19 wird mit sehr kleiner Geschwindigkeit an die der Drehrichtung entsprechende Fläche 17 bzw. 18 gebracht und dort kraftschlüssig durch den Nachführmotor 9 gehalten. Um Positionsungenauigkeiten durch ein mögliches Rückprallen zu vermeiden, wird durch ein in tier Steuerung enthaltenes Zeitrelais erst nach Ablauf einer kurzen Zeit das Steuerventil des Bremszylinders 14 stromlos geschaltet und dieses durch eine Feder zurückgestel.t, so daß der Bremszylinder 14 mit der Druckleitung 44 verbunden und mit dem unter Überdruck stehenden Medium beaufschlagt wird. Der Überdruck bewirkt eine axiale Ausdehnung des Bremszylinders 14. Dabei legt sich der Reibbelag 16 an die Stellscheibe 8 und preßt diese an den Bremsring 24. Die Positionierung ist damit abgeschlossen und der Nachführmotor 9 wird abgeschaltet.

Ist der Abitand der aufeinander folgenden Zwischenstellungen größer als der Winkel »a«, so werden die Bremszylinder 13 und 14 durch gleichzeitiges Einschalten der zugehörigen Steuerventile drucklos, und der Servomotor 3 und Nachführmotor 9 gleichsinnig und gleichzeitig eingeschaltet.

Nach dem Anlaufen bewegt sich der Servomotor 3 mit der programmierten Geschwindigkeit. Der Nachführmotor !> wird nach dem Hochlaufen durch den Nachführfühler 4 geschwindigkeitsmäßig mit dem Servomotor 3 synchronisiert. Bei Annäherung an die Sollposition <vird die Geschwindigkeit des Servomotors 3 bis zum Stillstand bei Erreichen derselben reduziert und die Anschlagscheibe 1, wie bereits beschrieben, festgesetzt Die Geschwindigkeitssteuerung des Nachführmotors 9 durch das Geschwindigkeitssteuerteil 4 ist zeitlich so ausgelegt, (Diagramm Fig.4), daß die Anschlagscheibe 1 bereits festgesetzt ist, bevor der Anschlag 19 der Stellscheibe 8 auf die der Drehrichtung entsprechende Anschlagfläche 17 bzw. 18 trifft. Der Positioniervorgang wird durch Festsetzen des Laststellgliedes 7,8 durch die Bremszylinder 14 abgeschlossen.

Das Hilfsstellglied der Verschiebungsvorrichtung gemäß F i g. 2 besteht aus einer Anschlagstange 41. Der Hilfsstelltrieb wird von einem Servomotor 3' gebildet Ein Zahnrad 5' auf der Antriebswelle des Servomotors 3' greift spielfrei in eine Verzahnung 46 der Anschlagstange 41 ein. Das Laststellglied besteht aus der Stellstange 42. Der Nachführslelltrieb wird von einem Nachführmotor 9' gebildet. Ein Zahnrad 10' auf der Antriebswelle des Nachftihrmotors 9' greift in eine Verzahnung 51 der Stellstange 42. Die Anschlagstange

41 und die Stellstange 42 sind parallel zueinander verschiebbar im Gehäuse 12' gelagert. Die Stellstange

42 trägt als Beispiel für ein Arbeitsgerät ein Joch 2' mit einem Doppelgreifer 78b mit einem Werkstück 776.

in Bremskolben 53 und 54 sind abgedichtet in Bohrungen des Gehäuses 12' aufgenommen und wirken beim Bremsen derart in senkrechter Richtung auf die Anschlagstange 41 bzw. die Stellstangc 42, daß diese gegen ihre Führungen im Gehäuse 12' gedrückt werden.

ι s Stirnseitig sind die Kolben 53 und 54 mit Reibbelägen 55 und 56 belegt. Im drucklosen Zustand besteht zwischen dem Reibbelag 55 und der Anschlagstange 41 bzw. zwischen dem Reibbelag 56 und der Stellstange 42 ein Luftspalt,

durch eine nicht

gezeigte Druckfeder. Die Anschlagstange 41 umfaßt mit Anschlägen 60 einen Anschlag 59 der Stellstange 42. Bei Bewegung der Stellstange 42 nach unten (positive Bewegungsrichtung) berührt der Anschlag 59 eine Anschlagfläche 18', bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung (negative Bewegungsrichtung) berührt der Anschlag 59 eine Anlagefläche 17'. Der Nachführfühler 4' ist einerseits mit dem Anschlagteil 59 der Stcllstangc 42 und andererseits mit der Anschlagstange 41 verbunden und steuert je nach Bewegungsrichtung der

jo Stellstange 42 in Abhängigkeit von dem Abstand b die Geschwindigkeit des Nachführmotors 9', über einen Steuerblock 50' und einen nicht gezeigten Tachogenerator am Nachführmotor 9'.

Der Geschwindigkeitsverlauf kann für jede Bcwe-

i=> gungsrichtung den Erfordernissen entsprechend beliebig ausgelegt werden, z. B. durch Annahme einer Funktion wie in Diagramm F i g. 4 und entsprechende Gestaltung des Nachführfühlers.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise:

Die Stellstange 42 befindet sich nach Darstellung der Fig. 3 auf dem Weg von einer Einstellung zur nächstfolgenden. Der Servomotor 3' ist durch die Ansteuerungsvorrichtung des Steuerblockes 50' mit programmierbarem Geschwindigkeits- und Zeitvcrhalten eingeschaltet. Bei Annäherung an die Sollposition wird die Geschwindigkeit des Servomotors 3' bis zum Stillstand reduziert.

Bei Erreichen dieser Sollposition oder bei Störungen wird der Bremszylinder 53 mit einem unter Überdruck stehendem Medium beaufschlagt. Dabei legt sich der Reibbelag 55 an die Anschlagstange 41 und preßt diese gegen die Führungsfläche des Gehäuses. Der Überdruck ist so gewählt, daß die Bremskraft ein Vielfaches der größten an der Stellstange 42 auftretenden Kraft ist.

Der Nachführmotor 9' wird durch den Steuerblock 50' ebenfalls eingeschaltet. Seine Steuerung und die der Bremse 54 erfolgt analog dem zuvor erläuterten

Beispiel.

In F i g. 5 ist dargestellt, wie eine Verdrehungsvorrichtung 80 und zwei Verschiebungsvorrichtungen 79 und 79' zu einer Handhabungsvorrichtung mechanisch und energetisch miteinander verbunden sind.

Die Verdrehungsvorrichtung ist in diesem Falle auf dem Hallenboden einer Fabrik-Anlage aufgebaut und trägt die Verschiebungsvorrichtung 79, die ihrerseits die Verschiebungsvorrichtung 79' trägt, so daß der Raum um die Maschine nach Zylinderkoordinaten erfaßt werden kann. Hierbei sind die Bewegungsvorrichtungen

so verbunden, d;iB die erste Verschiebungsvotrichtung 79 an dem Laststellglied der Verdrehungsvorrichtung 80 und die zweite Verschiebungsvorrichtung 79' an dem Laststellglied der ersten Verschiebungsvorrichtung 79 angeordnet ist. Die zweite Verschiebungsvorrichtung 79' trägt als Arbeitsgerät einen Greifer 78, der ein Werkstück 77 handhabt. Verbinclungsleitungen 81

10

führen vom Steuerungsblock 50 zur Verdrehungsvorrichtung 80 und von dort zu den Verschiebungsvorrichtungen 79 und 79'. Vom an der Verdrehungsvorrichtung 80 befestigten Hydraulikblock 37 führen Druckleitungen 44 zu den Bewegungsvorrichtungen und Ablaufleitungen 49 zurück.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung, insbesondere Manipulator, zum rüschen Bewegen und genauen Positionieren eines Laststellglieds längs eines vorgegebenen Weges nach Maßgabe eines Hilfsstellgliedes mit einem !astunabhängigen Hilfsstelltrieb für das Hilfsstellglied und einem lastabhängigen Nachführstelltrieb für das Laststellglied, wobei die Geschwindigkeit des Nachführstelltriebs abhängig von dem Abstand des Laststellglieds vom Hilfsstellglied gesteuert ist und bei dessen Erreichen Null wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Laststellglied (2,7,8; 2', 42) und das Hilfsstellglied (1; 41) mit zusammenwir- \s kenden mechanischen Anschlägen (19, 20; 59, 60) versehen sind, von denen derjenige (20; 60) des Hilfsstellglieds mittels einer gestellfesten Bremse (13,24; 53) festlegbar ist, während derjenige (19;59) des Last<-tellglieds daran unter der Kraft des Nachführsiilltriebs (8; 9') festsetzbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschläge (19,20,59,60) je mit zwei entgegengerichteten Anschlagflächen versehen sind, von denen die (17,18,17', 18') des einen Anschlags (20, 60) einander zugewendet sind und den anderen Anschlag (19, 59), der voneinander abgewendete Anschlagflächen aufweist, mit Abstand einschließt, wobei der Hilfsstelltrieb so eingerichtet ist, daß das Hilfsstellglied (1,41) jeweils mit der der Nachführrichtung entgegengerichteten Anschlagfläche in der gewünschten Position festsetzbar ist

3. Vorrichtung nad> Anspr.,ch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung für die stufenlose Regelung der Nachführge· ihwindigkeit in Ab- hängigkeit von dem Abstand (a, b) des einander nachlaufenden Paars von Anschlagflächen vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Laststellglied (2, 7, 8, 2', 42) mit einer gestellfesten Bremse (14, 24; 54) versehen ist, die derart gesteuert ist, daß sie verzögert nach dem Erreichen der gewünschten Stellung eingreift

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Ausführung von Drehbewegungen eine Verdrehungsvorrichtung (80) aufweist, die eine in axialer Richtung feste, drehbare Welle (7) umfaßt, auf der eine mit ihre drehfest verbundene, den Anschlag (19) für das Laststellglied (2) tragende Stellscheibe (8) in axialer Richtung bewegliche angebracht ist, die von einem Nachführmotor (9) antreibbar ist, und auf welcher Welle (7) eine nabenähnliche Buchse (29) drehbar angebracht ist, mit der eine die Anschläge (20) tragende Anschlagscheibe (1) drehfest aber axial beweglich verbunden ist, wobei diese Scheibe (1) von einem Servomotor (3) antreibbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrehungselement (80) einen Bremsring (24) aufweist, der koaxial zur Welle (7) μ zwischen der Anschlagscheibe (1) und der Stellseheibe (8) angeordnet und fest mit dem Gehäuse (12) verbunden ist, und daß Einrichtungen (13, 14) zum Pressen dieser Scheiben gegen den Bremsring (24) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Ausführung linearer Bewegungen eine Verschiebungsvorrichtung (79,79') aufweist, die in sich zueinander parallel erstreckenden Führungen des Gehäuses (12') eine längsverschiebbar gelagerte, die Anschläge (60) tragende Anschlagstange (41) und eine den in die Anschläge (60) eingreifenden Anschlag (59) sowie das Laststellglied bildende, längsverschiebbar gelagerte Stellstange (42) aufweist, wobei die Anschlagstang« (41) von einem Servomotor (3') und die Stellstange (42) von einem Nachführn, otor (9') bewegbar sind,

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dieser Vorrichtungen mit unterschiedlicher Richtung des vorgegebenen Wegs aneinandergereiht sind.