DE2630857A1

DE2630857A1 - Handhabungsautomat

Info

Publication number: DE2630857A1
Application number: DE19762630857
Authority: DE
Inventors: Gerhard Braeger; Peter Paprotny; Fritz Ing Grad Streck
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1976-07-09
Publication date: 1978-01-12
Also published as: JPS5311180U; US4199294A; FR2357340A1

Description

YOLKSWÄGENWEHS

AKTIENGESELLSCHAFT

K 2191/1702-pt-hu-sa 7. Juli 1976

Handhabungsautoniat

Die Erfindung betrifft einen Handhabungsautomaten der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art. Unter einen Eandhabungsautciaaten wird im Rahmen der Erfindung eine- auch als Industrie-Roboter bezeichnete - Einrichtung verstanden, die r,-jm Bewegen von Werkzeugen in ihre Arbeitsstellung oder sum Bewegen von Werkstücken aus einer Ablageste]lung in eine Bearbeitungsstellung bzw. umgekehrt dienen_c Die Positionierung der Werkstücke bzw. Werkzeuge erfolgt dabei üblicherweise nach einem beispielsweise auf einem Lochband gespeicherten Programm.

Handhabungsautomaten des im Oberbegriff genannten Aufbaus sind an sich bekannt; in diesem Zusammenhang wird nur auf das Buch "Industrie-Roboter" von Warnecke und Schraft, 1975» Seite 261, verwiesen. Betrachtet man die zahlreichen auf dem Markt befindlichen und in dem genannten Buch behandelten Ausführungen und Konstruktionen für Industrie-Roboter, so fällt zunächst ihre Vielzahl auf_o Sie dürfte in erster Linie, wie auch eine Betrachtung der einzelnen Konstruktionen zeigt, ihre Ursache darin haben, daß in der Regel von den bei bestimmten Arbeitsgän-

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gen auftretenden Positionieraufgaben ausgegangen wird. Demgemäß sind die "bekannten Handhabungsautomaten nur "begrenzt einsetzbar "bzw. in "begrenztem Umfang an unterschiedliche Positionieraufgaben anpaßbar.

Auf der anderen Seite ist es aber schon im Hinblick auf den beträchtlichen Preis für derartige Automaten wünschenswert, nicht jeweils bei neu auftretenden Positionierungsaufgaben wieder neue komplette Handhabungsautomaten anschaffen zu müssen, die dann doch in den meisten Fällen wieder nur für diesen Positionierungsaufgaben sehr ähnliche andere Aufgaben Einsatz finden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Handhabungsautomaten der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß er unter Beibehalt wesentlicher und kostenträchtiger Bestandteile an eine große Anzahl unterschiedlicher Positionierungsaufgaben angepaßt werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht also in der bausteinartigen !Trennung des Handhabungsautomaten in einen Ständer, der auch als Turm oder Säule bezeichnet bzw. ausgebildet sein kann und der den Schwenkantrieb für den Aufsatz beinhaltet, einerseits und diesen auslegerartigen,beispielsweise verschieb- und/oder "verdrehbare Arme enthaltenden Aufsatzes andererseits. Dadurch wird es in Terbindung mit dem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung, nämlich der leicht lösbaren Trennung der wenigen mechanischen Verbindungen zwischen diesen beiden Bausteinen, möglich, ein und demselben Träger mehrere auslegeartige Aufsätze zuzuordnen, die ihrerseits für die verschiedenen Positionierungsaufgaben ausge-

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bildet sind. Diese die Aufsätze "bildenden. Bausteine enthalten dann lediglich einen oder mehrere gelenkig miteinander verbundene Arme sowie einen freien Endbereich, der mit Halterungen für die Aufnahme von Werkstücken oder Werkzeugen bestückt ist, sowie Antriebsmittel für über die beschriebene Schwenkbewegung relativ zum Ständer hinausgehende weitere Bewegungen des genannten freien Endbereichs. Dabei wird man die Lagerung für die - gegebenenfalls auch durch zwei Achsstummel gebildete dem jeweiligen Aufsatz zugeordnete Schwenkachse an dem Ständer und die Terbindung zwischen dem zumindest einen Fortsatz einerseits und dem Schwenkantrieb andererseits zweckmäßigerweise so ausbilden, daß nach Lösen von Lagerteilen für die Schwenkachse der jeweils angebaute Aufsatz gleichsam aus dem Ständer herausgehoben und ein neuer Aufsats in den Ständer hineingesetzt werden kann.

An dieser Stelle sei aber darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht notwendigerweise einen senkrechten Aufbau des Handhabungsautomaten erfordert, sondern daß der Ständer mit seinem dem Aufsatz abgekehrten Ende beispielsweise auch auf einer schrägen Grandplatte oder einem schrägen Gerüst befestigt sein kann.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale werden in folgenden anhand der figürlich dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben und erläutert. Dabei zeigt Figur 1 in Seitenansicht eine erfindungsgemäß ausgebildete Säule, während die Figuren und 3 die entsprechende Ausbildung verschiedener Aufsätze sowie einen kompletten Handhabungsautomaten wiedergeben. Figur 4 schließlich zeigt eine andere Eupplungsmöglichkeit zwischen dem Aufsatz und dem Schwenkantrieb.

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Betrachtet man zunächst Figur 1, so besteht der allgemein Eilt bezeichnete Ständer in diesem Ausführungsbeispiel aus dem ortsfest oder linear verfahrbar angeordneten Sockel 2 und den gemäß den Pfeilen 3 um die in diesem !Fall senkrechte Ständerachse 4 drehbaren Bestandteil 5, der - vergleiche auch Figur 3 starr zwei parallel zueinander verlaufende Seitenwände 6 und trägt. Wie insbesondere Figur 5 erkennen läßt, sind diese Saitenwände in geeigneter Form mit versteifenden Hippen versehen, Die Seitenwände 6 und 7 besitzen in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegende obere Endflächen 8 und S, die mit halbschalenfönaigen Aufnahmen 10 und 11 für die Schwenkachse versehen sind, die dem jeweils eingesetzten Aufsatz, der in den Figuren 2 und 3 allgemein mit 12 bezeichnet ist, zugeordnet ist. Die Schwenkachse ist dort generell mit 13 bezeichnet j sie ist in diesem Fall durch, zwei Achsstunsel gebildet, die an den Fortsätzen 14 und 15 des Aufsatzes 12 befestigt sind. Die hier etwa dreieckförmigen Fortsätze 14 uncL 15 tauchen in den Ständer 1 ein bis in den Bereich des Schwenkantriebs für die Schwenkung des Aufsatzes 12 um die genannte Schwenkachse 13· Der Schwenkantrieb ist, wie insbesondere Figur 1 erkennen läßt, in dem Ständer 1 angeordnet, so daß er auch bei einer größeren mit dem Ständer 1 verbindbaren Anzahl von Aufnahmen nur einmal vorhanden zu sein braucht. In diesem Ausführungsbeispiel enthält der Schwenkantrieb außer dem Motor 16, der beispielsweise ein Scheibenläufermotor ist, die von dem Motor gedrehte Spindel 17 und die auf der Spindel laufende Spindelmutter 18, die mit zwei Achsbolzen 19 und 20 auf einander gegenüberliegenden Seiten versehen ist. Diese Achsbolzen verlaufen in der Betriebsstellung parallel zur Schwenkachse 13 bzw. zur gemeinsamen Achse der beiden Aufnahmen 10 und 11. Wie Figur 3 erkennen läßt, weisen die Seitenwände 6 und J des Ständers 1 Ausnehmungen 21 und 22 zum Einsetzen und Entfernen der Achsbolzen 19 und 20 auf. ¥ach dem Einsetzen

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werden die Achsbolzen 19 "und 20 durch Stifte 25 und 24 an den in den Figuren unteren Enden der dreieckförmigen Fortsätze 14 und 15 arretiert.

Diese Fortsätze sind mit augenförmigen Aufnahmen 25 und 26 versehen, die die eingebauten Achsbolzen 19 und 20 umschließen. Dadurch erfolgt bei Yerschiebebewegungen der SpindelHutter 18 eine Schwenkung des jeweils eingesetzten Aufsatzes 12 um seine Schwenkachse 15; diese Bewegung wird durch die Pfeile 27 angedeutet. Da hierbei eine - wenn auch geringe - Höhenbewegung der Aufnahme 25 und 26 auftritt, ist der Sehwenkantrieb 16, 17» 18 um die weitere Schwenkachse 28 schwenkbar an dem Ständer 1 festgelegt, so daß sein in den Figuren 1 und 2 rechts von der weiteren Schwenkachse 28 liegender Bereich bei den durch die Pfeilanordnung 29 angedeuteten Yerschiebebewegungen der Spindelmutter 18 Bewegungen nach oben bzw. unten ausführen kann.

Die Verbindung des jeweils in Arbeitsstellung befindlichen Aufsatzes- 12 mit seinem Schwenkantrieb 16, 17» 18 ist also .leicht aufbebbar. Das Entsprechende gilt für die Lagerung der Schwenkachse 15: Ist sie in die Aufnahmen 10 und 11 eingesetzt, so werden brückenartige Teile 50 und 51 aufgeschraubt, wodurch eine geschlossene Lagerschale für die Schwenkachse 15 gebildet wird. Abgesehen von der Herstellung bzw. Aufhebung elektrischer und/oder hydraulischer und/oder pneumatischer Verbindungen brauchen zu einem Austausch der Aufsätze also nur die leicht lösbaren Verbindungen an der Spindelmutter und am Lager für die Schwenkachse aufgehoben und wieder hergestellt zu werden.

In den Figuren 2 und 5 ist ein derartiger Austausch dadurch angedeutet, daß auch weitere Aufsätze 52 und 55 explosionsartig dargestellt sind. Man erkennt ohne weiteres ihre die jeweilige

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Schwenkachse bildenden Achsstummel oder Spurzapfen 54 "bzw. 35 und ihr-3 in den Bereich des Ständers 1 im eingebauten Zustand hineinragenden Fortsätze 36 bzw. 37 mit den augenförmigen Lagern 38 "bzw. 39 für die an der Spindelmutter 18 angreifenden Achsbolsen 19 und 20.

Abgesehen von diesen Gemeinsamkeiten aller mit dem Ständer 1 zu verbindenden Aufsätze können sie aber völlig unterschiedlich gestaltet sein. So handelt es sich bei dem Aufsatz 33 um einen Knickarm-Baustein mit den durch die verschiedenen Pfeilanordntmgen angedeuteten Bewegungsmöglichkeiten seines in Figur 2 rechten freien Endes, das zur Aufnahme eines Werkzeugs ausgerüstet ist. Dagegen ist der Aufsatz 32 eine linear verfahrbare Einheit, die allerdings auch eine Drehbewegung ihres mit Greifern axisge rüste ten rechten freien Endes zuläßt. Die in den Figuren 2 und 3 gerade mit dem Ständer 1 verbimdene Einheit 12 enthält an ihrem in Figur 2 rechten Ende eine dreiachsige Getriebekombination mit den durch Pfeile angedeuteten Schwenkmöglichkeiten; außerdem ist auch eine Linearbewegung möglich.

Die Verbindung zwischen den Fortsätzen 14 und 15 einerseits und der Spindelmutter 18 andererseits kann auch in einer Weise erfolgen, die eine schwenkbare Lagerung des Schwenkantriebs 16, 17, 18 um seine Schwenkachse 28 überflüssig macht. In diesem Falle finden nicht augenförmige Aufnahmen 25 und 26 für die Achsbolzen 19 und 20 Einsatz, sondern die Fortsätze I4 und 15 - und demgemäß auch die Fortsätze 36 und 37 d-^e^ weiteren Aufsätze - sind mit nach unten offenen, schlitz- oder U-förmigen Aufnahmen versehen, also etwa gabelartig axisgebildet. Derartige Aufnahmen gestatten relative Höhenbewegungen zwischen den Fortsätzen einerseits und den Achsbolzen andererseits.

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Eine andere, ebenfalls schwenkfeste Lagerung des dort mit 40 bezeichneten Schwenkantriebs für den Aufsatz 41 zeigt Figur 4-· Der wiederum im Ständer 42 angeordnete und daher nur einmal erforderliche Schwenkantrieb enthält außer dem Scheibenläufermotor 43> dem Zyklogetriebe 44 und der Schnecke 45 das Zahnrad i\.G, das in Richtung nach oben freiliegt. Dar zumindest eine Fortsatz des Aufsatzes 41 ist als Zahnsegment 47 ausgebildet, dessen Achse mit der Schwenkachse 48 für den Aufsatz 41 zusammenfällt. Die Schwenkachse 48 ist in der bereits anhand der Figuren 1 bis 3 erläuterten Weise mittels brückenartiger Teile, von denen nur das mit 49 bezeichnete in Figur 4 erkennbar ist, lösbar an Seitenwänden des Ständers 42 befestigt. Beim Einsetzen des Aufsatzes 41 i^. Figur 4 von oben her so, daß die Schwenkachse 43 in die Aufnahmen in den Seitenwänden des Ständers 42 hineingleitet, erfolgt automatisch ein Eingriff des Zahnsegments 47 in äas Sahnrad 46. Auch hier kann also mit wenigen Handgriffen ein Austausch des Aufsatzes 4I gegen einen anderen Aufsatz vorgenommen werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgenäSen Trennung von Säule und Aufsatz 3owie der erfindungsgesäß^-n leichten Lösbarkeit der wenigen Verbindungen zwischen diesen besteht in der Wartungsfreundlichkeit. Beim Auftreten von Stöningen ist es leicht möglich, durch diese einfache Trennung der beiden Bausteine die Störungsursache festzustellen und zu beheben. Ist einer der beiden Bausteine unbrauchbar geworden₅ kann dennoch der andere weiter verwendet werden.

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Claims

A Έ SPRÜCHE

Handhabungsautoiaat mit einem Ständer zum Tragen eines um eine quer zu dem Ständer verlaufende Schwenkachse mittels eines Schwenkantriebs schwenkbaren auslegerartigen Aufsatzes, der einen zum Halten eines Werkstücks und/oder eines Werkzeugs eingerichteten freien Endbereich besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb (16,17,18) im Ständer (i) angeordnet ist und dieser (i) sowie der Aufsatz (12) selbständige Baugruppen bilden, die mechanisch nur über lösbare Lagerteile (30,31) an Ständer (1) für die Schwenkachse (13) sowie eine lösbare Verbindung (19j20) zwischen zumindest einem in den Ständer (1) eintauchenden !Fortsatz (6,7) an dem Aufsatz (1) einerseits und dem Schwenkantrieb (16,17) andererseits gekoppelt sind.
2. Handhabungsautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (1) zwei in gleicher Höhe endende und dort mit fluchtenden Aufnahmen (1O,11) für die Schwenkachse (13) versehene Seitenwände (6,7) besitzt, und daß den Aufnahmen (1O,11) sie zu Lagerschalen ergänzende, an den Seitenwänden (6,7) lösbar befestigbare brückenartige Teile (30,31) zugeordnet sind.
3. Handhabungsautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb (40) ein in Richtung auf den Aufsatz (41) freiliegendes Zahnrad (46) enthält und der Fortsatz (41) durch ein mit dem Zahnrad kämmendes Zahnsegment (47) gebildet ist, dessen Achse mit der Schwenkachse (48) zusammenfällt.

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ORIGINAL IHBPECTED
4. Handhabungsautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrie"b eine auf einer Spindel (17) laufende Spindelmutter (18) mit parallel zu der Schwenkachse (13) verlaufenden Achsbolzen (19?2O) enthält, denen Aufnahmen (25,26) an jeweils einem Fortsatz (14,15) ^an dem Aufsatz (12) zugeordnet sind.
5· Handhabungsautomat nach Anspruch 4* dadurch gekennzeichnet, daß die Achsbolsen (19₅2O) in Richtung ihrer Achse lösbar bzw. montierbar sind.
6. Handhabungsautomat, nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (25,26) an den Fortsätzen (14>15) augenförmig sind und die Spindel (17) im Bereich eines ihrer Enden um eine zu der Schwenkachse (1J) parallele weitere Schwenkachse (23) schwenkbar gelagert ist,

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