-
HANDHABUNGSEINRICHTUNG FÜR LINEARE
-
UND ROTIERENDE BEWEGUNGSABLÄUFE Die Erfindung betrifft eine Handhabungseinrichtung
zur selbsttätigen Durchführung von linearen und/oder rotierenden Bewegungsabläufen
mit Anpassungsfähigkeit an unterschiedlichen Kraft-, Geschwindigkeits- und/oder
Genauigkeitsbedarf und mit pneumatischem Antrieb, wobei Einbewegungseinheiten mit
zueinander unterschiedlichen Freiheitsgraden als Bausteine eines Baukastensystems
und variabel zusammensetzbar eingerichtet sind.
-
Es sind die verschiedensten mechanischen Handhabungssysteme und Industrieroboter
bekannt, die sowohl pneumatisch, z.B. mit Druckluft, oder hydraulisch angetriAben
werden. Bei der überwiegenden Anzahl von / Konstruktionen werden die Bewegungen
in den verschiedenen
Ebenen durch Zylinder erzeugt, welche den in
Geradführungen oder in Hebelgelenken gelagerten Greifarm betätigen. Die bekannten
Handhabungseinrichtungen ermöglichen zwar hohe Arbeitsgeschwindigkeiten, haben jedoch
insofern erhebliche Nachteile, als es nicht möglich ist, allen Ansprüchen auf eine
präzise Positionierung zu entsprechen. Vielmehr liegt bei den bekannten Einrichtungen
die übliche Genauigkeit bei + 2 mm.
-
Die bekannten Einrichtungen sind in weiterer nachteiliger Weise nur
sehr begrenzt einsatzfähig, da es sich um kompliziert aufgebaute, komplexe Konstruktionen
handelt, die nur für ganz bestimmte Bewegungsabläufe und Weglängen vorgesehen sind.
-
Außerdem können meist nur relativ geringe Massen mit diesen Einrichtungen
bewegt werden. Im allgemeinen ist man von der Konzeption ausgegangen, die Handhabungseinrichtungen
möglichst vielen unterschiedlichen Einsatzfällen zugänglich zu machen, wodurch sich
im wesentlichen die Komplexität der bekannten Systeme ergibt.
-
Aus der deutsehen Offenlegungsschrift 2 301 423 ist bereits ein Handhabungsgerät
ähnlich der eingangs genannten Art bekann, bei welchem nach dem Baukastenprinzip
zusammensetzbare Einheiten in variabel kombinierbaren Stellungen zueinander zu Aggregaten
mit verschiedenen Freiheitsgraden variabel zusammensetzbar eingerichtet sind. Bs
handelt sich hierbei um mindestens eine lineare Einbewegungseinheit und mindestens
eine Rotations Elnbewegungselnhait, die so miteinander kombiniert
verwendet
werden, daß man Flächen oder Räume durchfahren kann.
-
Als Antriebselemente werden sowohl zum Drehen als auch für die linearen
Bewegungen Kolben-Zylinder-Elemente eingesetzt, insbesondere wird kein Rotationsantriebselement
verwendet. Das bekannte Gerät läßt sich nicht um 3600 drehen, weil nur eine endliche
Drehbewegung vorgesehen ist. Außerdem ist keine Selbsthemmung vorgesehen, d.h. bei
Energieausfall ist keine kontrollierte Lage gewährleistet. Ferner läßt die Genauigkeit
der Positionierung zu wünschen übrig, weil der Antrieb über Seilzug erfolgt, wodurch
insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten infolge der Elastizität des Systems
stets eine Veränderung der Endlage erfolgt.
-
Im Gegensatz zu dem Handhabungsgerät, mit welchem in der Regel stets
dieselben Bewegungen nach einem nicht variablen Programmablauf durchgeführt werden,
ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 352 945 ein Manipulator für Gußstücke
bekannt, der einen zusammengesetzten Auslegerarm umfaßt, an dessen Ende ein schwenk-
und drehbarer Greifer mit eigenen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen
Antrieben angebracht ist. Zur Steuerung des bekannten Manipulators ist ein von Hand
führbares Modell des Manipulatorarmes mit Meßwertgeber vorgesehene Dieses stets
manuell gesteuerte Gerät dient in der Regel dazu, nur einen Bewegungsablauf mit
Servounterstützung zu steuerns Ein automatischer Ablauf ist hingegen weder numerisch
noch mit einer Folgesteuerung durchführbar. in weitere-nachteiliger Weise könne
auch die erfindungsgemäß vorgesehenen Positionsgenauigkeiten
keineswegs
erreicht werden, weil die Rotationsmeßgeber nur linear den tatsächlirhßn Bewegungen
folgen.
-
Der durchschrittene Weg ist daher mit einem schlechten Auflösungsvermögen
versehen, was man aber in Kauf nehmen kann, weil jede Endlage ohnehin manuell korrigiert
wird. Der bekannte Manipulator ist auch nicht mit einer Selbsthemmung ausgerüstet,
und selbst bei der Verwendung von Hydraulikzylindern kann die angefahrene Endposition
nicht eingehalten werden, weil im Laufe des Betriebes unvermeidbar Undichtigkeiten
auftreten, welche ein Nachlaufen des Hydraulikzylinders zulassen.
-
Bei Verwendung von Rotationsantrieben werden heute üblicherweise Handhabungseinrichtungen
mit Elektromotoren bestückt, so daß das Antriebs- und Bewegungssystem eine nicht
unerhebliche Masse hat und in der Regel mit größeren Auslegern und Hebelarmen arbeitet,
so daß auch hierdurch eine sehr plötzliche Abbremsung und genaue Positionierung
nidit möglich ist.
-
Meist steht man vor dem Problem konträr entgegengesetzter Forderungen,
daß nämlich schwere Gegenstände nur mit geringen Geschwindigkeiten gefahren und
gehandhabt werden können, wohingegen leichte Gegenstände das Arbeiten auch mit hoher
Geschwindigkeiten zulassen.
-
Vor dem Hintergrund dieser Schwierigkeiten ist es - ausgehend von
der eingangs bezeichneten Handhabungseinrichtung - Aufgabe Genauigkeit der Erfindung,
die Positionierge-/unabhängig von den Übertragungseinheiten
zwischen
Antrieb und Greifhand sowohl bei der Handhabung schwerer als auch leichterer Gegenstände,
d.h. die Eins tellgenauigkeitl zu vergrößern, und Sorge dafür zu treffen, daß beim
Energieausfall oder bei der Notabschaltung unter Vermeidung einer Unfallgefahr die
Greifhand in der zuletzt angefahrenen kontrollierten Lage verbleibt.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl für
die Erzeugung der linearen als auch der rotierenden Bewegung in den Einbewegungseinheiten
umsteuerbare Rotations-Druckluftmotoren vorgesehen sind, die mit Gewindespindel
und Gewindebüchse und/oder Schneckenwelle und Schneckenrad gekuppelt sind, und daß
die Einbewegungseinheit auch teilweise austauschbar ist. In vorteilhafter Weise
wtd erfindungsgemäß erstmals vorgeschlagen, einen oder mehrere Rotations-Druckluftmotoren
vorzusehen, deren Einsatz bislang nichtiibersehbare Vorteile bringt. Sowohl der
linearen als auch der Drehbewegung sind nämlich durch notwendige, zwischengeschaltete
Kupplungseinheiten Übersetzungen gegeben, welche für den durchfahrenen Weg ein hohes
Auflösungsvermögen ermöglichen. Hierdurch läßt sich die Positioniergenauigkeit erheblich
verbessern. Damit kann man auch eine variable, über eine Numerik einstellbare, präzise
Positionierung vornehmen. Durch die Verwendung des Rotationsdruckluftmotors als
Antrieb sowohl für die lineare
als auch für die rotierende Bewegung
erhält man bei einer speziellen Ausführungsform, die weiter unten noch beschrieben
wird und mit wirtschaftlich ohne weiteres vertretbarem Aufwand hergestellt wird,
eine Genauigkeitsverbesserung von 1: 5 bis etwa/1 : 10 gegenüber herkömmlichen Handhabungsgeräten.
-
Der Rotationsdruckluftmotor ist auch dem Hydraulikmotor iner mit erheblich
höheren Drehzahlen arbeitet sofern überlegen, als/man nicht ein Hydraulikaggregat
mk und entsprechend geeigneten Anschlüssen und starren Schläuchen vorsehen muß,
die infolge des rauhen Betriebes bei Beschädigung auslaufende Öllachen ergäben.
Außerdem ergibt der Druckluftmotor im Vergleich zum Hydraulikmotor und auch zum
Elektromotor eine geringere bewegte Masse. Ferner kann man den Druckluftmetor erheblich
schneller zum Stillstand bringen, ohne extra Bremsaggregate vorzusehen.
-
Durch die Verwendung von umsteuerbaren Druckluftmotoren als Antrieb
ist es ferner möglich, sehr schnelle Bewegungen durch zuführen und infolge der mit
Druckluftmotoren erreichbaren hohen Drehzahlen kurze Taktzeiten des Gesamtsystems
zu erreichen. Es können auch große Stellkräfte eingerichtet werden, um große Massen
bwegen zu können, ohne daß die genaue Positionierung hierunter leidet. In vorteilhafter
Weise verwendet man Rotationsdruckluftmotoren mit guter Drehzahlregelbarkeit und
hohem Startmoment. Wenn letzteres gleich oder fast gleich dem Kipp- bzw. Abwürgmoment
des Motors ist, ergibt sich damit auch die gute Drehzahlregelbarkeit. Daraus resultiert
ferner eine gute Verzögerungseigenschaft des Motors, d.h. er
kann
schnell aus hohen Geschwindigkeiten auf extrem niedrige Schleichganggeschwindigkeiten
in kürzester Zeit umgesteuert werden. Für besondere Einsatzfälle, namentlich für
extrem hohe Stellkräfte, kann es unter Umständen auch sinnvoll sein, anstelle des
Druckluftmotors einen Hydraulikmotor zu verwenden. Dies stellt jedoch eine Ausnahme
dar.
-
Durch die weitere Maßnahme der Verwendung der Gewinde spindel und
Gewindebüchse und/oder Schneckenwelle und Schneckenrad erreicht man eine Selbsthemmung,
welche selbst bei Energieausfall oder bei Notabschaltung die Beibehaltung der angefahrenen
kontrollierten Position gestattet. Man braucht dann bei Wiederaufnahme des Betriebes
nicht erst manuell die IIandhabungseinrichtung erst wieder auf 0 zu stellen, sondern
kim direkt weiterfahren. Unkontrollierbares Spiel ist hierdurch weitgehend ausgeschaltet.
Die Gesamtmasse ist bei der erfindungsgemäßen Handhabungseinrichtung im wesentlichen
im Zentrum gehalten, wodurch sich geringe Massenträgheitsmomente ergebei hohen Stellgeschwindigkeien
ben, die wiederum der verbesserten Positioniergenauigkeit/zugute kommen. Das erfindungsgemäße
System ist klein und kompakt aufgebaut, und die Position kann wesentlich genauer
angedadurch fahren werden, weil der Antrieb/näher an der jeweiligen Position des
Werkstückes liegt.
-
Durch die Selbsthemmung entweder des Schneckengetriebes oder des Gewindespindelvorschubes
werden die bewegten Massen selbsttätig ohne Rückstellkräfte auf den Motor beim Abbremsen
zum Stillstand gebracht.
-
Die Positioniergenauigkeit ist deshalb erfindungsgemäß erheblich besser
als bei den bekannten Ilandhabungsgeräteri, weil das Auflösungsvermögen zwischen
der Bewegurgder Greifhand und der Steuerung groß ist. Damit kann man die Position
der Greifhand exakt steuern. Aus der Selbsthemmung ergeben sich nämlich Übersetzungsverhältnisse,
die nicht wie bei den bekannten linearen Zylinderantrieben durch die direkte Bewegungsübertraguzgentfallen;
erfindungsgemäß hingegen wird sich in der Regel ein Übersetzungsverhältnis von 1
s 50 ergeben. Bei einem Weiterlaufen des Rotationsdruckluftmotors nach dem Abschalten
von z.B. 1 mm längs des Umfanges des Motorgehäuses überträgt sich dieser Fehler
nur mit 1/50 auf die Position des Übertragungselementes, d.h. der Pinole oder des
Supportes.
-
Durch das vorgesehene Baukastensystem und die sogar teilweise Austauschbarkeit
einer Einbewegungsinheit durch die andere, d.h. Anflanschen der Motore oder Ersetzen
der Übersetzungselemente , d.h. durch Auswechseln nur weniger Elemente, kann die
Handhabungseinrichtung gemäß der Erfindung sehr variabel und jedem Bedarfsfall anpaßbar
sein. Dadurch ergibt sich eine breite Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen
Einditung, wie sie bei der Industrie bislang unbekannt war. So ist es z.B. möglich,
die einzelnen Komponenten als Antriebsaggregate für die verschiedensten Aufgaben
einzusetzen, bei denen Dreh-oder Linearbewegungen mit größeren Sellkräften erforderlich
sind, z.B. bei Preßvorgängen, als Bohrspindelvorschub, Maschinentischvorschub usw.
-
Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn nur eine Einbewegungseinheit
vorgesehen ist. Man kann die Handhabungseinrichtung dann für sehr einfache Bewegungsabläufe
einsetzen, z.B. nur für die Einbewegungseinheit für Rotation bzw. je nachdem, welche
Aufgabe ansteht.
-
Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn an der Gewindebüchse
der linearen Einbewegungseinhit ein verdrehsicher geführtes Übertragungsteil entweder
als eine koaxial gelagerte Vorschubhülse oder als ein mittels Bronze- oder Kugelführungsbüchse
auf zwei Rund führungen verschieblich gelagerter Support befestigt ist. Wenn man
erfindungsgemäß zudem eine Kugelumlauf-Gewindebüchse mit dazu passender Gewindespindel
vorsieht, kann man auch auf einen schnellen Bewegungsablauf mit geringer Belastung
umrüsten, insbesondere, wenn leichtere Massen bewegt werden müssen. Dann spielt
die Selbsthemmung auch nicht die Rolle wie bei der Handhabung großer Massen, die
im Betrieb häufig eine Unfallgefahr darstellen können.
-
In vorteilhafter Weise ist die Erfindung ferner dadrch gekennzeichnet,
daß an dem Übertragungsteil eine Spieleinstell-Gewindebüchse befestigt ist, die
in Verbindung mit der Gewindebüchse axial spielfrei mit der Gewindespindel in Eingriff
steht.
-
Hier ergeben sich Einsatzmb-glichkeiten, bei denen keinerlei Axialspiel
des Supportes zulässig ist, Beim Kraftrichtungswechsel in der Gewindespindel kann
sich dann das jeweilige Übertragungsteil axial nicht mehr verändern, sondern es
folgt vielmehr durch die beiderseitige Anlage der Gewindeflanken genau dem Kraftrichtungswec'-l-sel
der Gewindespindel.
-
Bei einer weiteren anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist vorgesehen, daß ein Sicherungsgewindering belastungsfrei mit der Gewindespindel
und über einen Vorsprung im Bereich einer im Übertragungsteil angeordneten Tasche
mit diesem verdrehsicher und axial verschieblich in Verbindung steht. Zum Beispiel
kann das als Support ausgebildete Übertragungsteil hier ungefährlich auch in vertikaler
Arbeitsweise verwendet werden. Wenn z.B. die dem Abrieb unterlegene Gewindebüchse
verschlissen ist, kann der Support durch den Sicherungsgewindering nicht mehr herunterfallen,
selbst dann nicht, wenn ein größeres Gewicht an ihm befestigt ist, weil der Support
im Unfallmoment von dem Sicherungsring gehalten wird. Im Normalfall hingegen ist
der Sicherungsgewindering, ohne irgendwelchen AxialbelasturWn ausgesetzt zu sein,
durch den Vorsprung gegen Verdrehung gesichert und kann bei Drehbewegungen dei'
Gewindespindel die Axialbewegung des Supportes mitmachell. Der Sicherungsring unterliegt
also keinem Verschweiß. Ein gewisses Spiel ist zwischen dem Vorsprung und der in
dem Support angeordneten Tasche vorgesehen, so daß der Sicherungsring relativ zum
Support einen geringen Axialweg durchlaufen kann, d.h. er kann der aus den Verschleiß
der Gewindebüchse resultierenden Verstellung des Supportes zur GewindespindeJ. ohne
Belastung folgen. Da im Normalfall zwischen der Stirnseite des Sicherungsriges und
dem Befestigungsansatz am Support ein Spiel vorgesehen ist, kann ein an dem Befestigungsansatz
am Support angebrachter Kontrollendschalter als Prüfstein dafür verwendet werden,
ob die Gewindebüchse einen unzulässigen Verschleiß erlitten hat.
-
Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß ferner, wenn die Schneckenwelle
in Lagerbüchsen aufgenommen ist, die als Exzenterbüchsen ausgebildet sind. Hierdurch
kann man ebenfalls Spiel zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad einstellbar
vermeiden.
-
Günstig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die lineare Einbewegungseinheit
an einem Flanschgehäuse befestigt ist, wel-oder Wälzlager ches mittels Bunddüchsen/im
Gehäuse über einen Zwischenring mittels Kontermuttern axial spielfrei eingestellt
ist. Auch diese Maßnahme richtet sich auf die Einstellung eines möglichst geringen
Axialspieles und damit der Verbesserung der Positionierfähigkeit.
-
Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die
Gehäuse Befestigungseinrichtungen (Flanschgehäuse bzw.
-
Schlitz) für die Bewegung begrenzende Endschalter auf. Insbeandere
für einfache Arbeitsabläufe, die nur selten gemindert werden müsssen, sind einfache
Steuerungen über die Endschalter und oinstellbaren Endanschläge für alle Bausteine
vorges ehen.
-
VorteiLhaft iht es gemäß der Erfindung ferner, wenn am rückwärtigen
Wellendende des Antriebsmotors oder an einem Wellenzapfeii am gegenüberliegenden
Encie der Sclmeckellwelle bzw. an der Gewindespindel ein Drehimpulsgeber angekuppelt
ist. Dieser dient der genauen numerischen Positionierung und der Erhöhung des Auflösungsvermögens
des von den bewegten Massen durchlaufenen Weges.
-
Anstelle der Endschalter kann man auch miteinander kombinierte Rotations-
und Linearbewegungsbausteine entsprechend dem Anwendungsfall sowohl mit EinzeSsteuerbausteinen
als auch mit kombinierten numerischen Steuerungen und Programmsteuerungen ausrüsten.
Die Bausteine zur Erzeugung der linearen oder rotierenden Bewegung können in Kombination
und auch einzeln eingesetzt werden. hierdurch ist es möglich, komplizierte Bewegungsabläufe
oder häufig erforderliche Veränderun des Arbeitsablaufes vorzusehen, wobei für numerische
Steuerungen ggf. Loch-oder Magnetbandprogrammsteuerungen eingesetzt werden können.
-
Bei allen Steuerungsbausteinen, sowohl für Dreh- als auch Linearbewegungen,
sind deshalb in vorteilhtter Weise die oben erwähnten direkten Kopplungen mit der
Gewindespindel, der Schneckenwelle oder dem rückwärtigen Wellenende des jeweiligen
Antriebsmotors über Drehimpulsgeber vorgesehen. Hiermit ist eine so hohe Auflösung
der Wege in Impulse pro spezifischem Stellweg möglich, daß es lediglich von der
Ausführung und damit den Kosten der numerischen Steuerung abhängt, jeder Genauigkeitsanforderung
der Positionierung zu entsprechen.
-
Man erkennt, daß die Handhabungseinrichtung gemäß der Erfindung einen
sehr breiten Anwendungsbereich bietet und durch das Baukastensystem Aufgaben erfüllt
werden, für die man bislag keine wirtschaftlich vertretbaren Geräte hatte.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Ainwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
im Zusammenhang
mit den Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine spezielle
Ausführungsform einer Antriebseinheit einer Handhabungseinrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Rotationsantriebseinheit, Fig. 2A eine Schnittansicht
entlang der Linie A-A in Fig. 2, Fig. 3 eine Schnittansicht der Linearantriebseinheit,
Fig. 4 eine Ansicht von oben auf eine weitere andere Ausführungsform einer Linearantriebseinrichtung
für hohe Belastungen, Fig. 4B eine Teilschnittansicht durch die Längsachse der in
Fig. 4 gezeigten Einheit entlang der Linie B-B der Fig. 4, Fig. 4C eine Seitenansicht
entlang der Linie 0-0 in Fig. 4, Fig. 4D eine Teilschnittansicht entlang der Linie
D-D in Fig. 4C, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform
einer Handhabungseinrichtung für eine vertikale Linearbewegung und eine Rotationsbewegung
in horizontaler Ebene in schematischer Darstellung und Fig. 6 eine zweite AusfUhrunK
form einer Handhabungseinrichtung gemäß der Erfindung für eine horizontale Linearbewegung
und eine Rotationsbewegung in vertikaler Ebene, ebenfalls in schematischer perspektivischer
Darstellung.
-
Für die Drehbewegungseinheit ist ein Rotationsdruckluftmotor 5 und
für die lineare Bewegungsantriebseinheit ein Rotationsdruckluftmotor 18 vorgesehen.
Die Druckluftmotoren haben Luftanschlüsse 1, 2 bzw. 3 und ls für Rechts- bzw. Linkslauf.
-
An einem Maschinengrundgestell 27 ist ein Gehäuse 12 für die Rotationsantriebseinheit
62 befestigt. Der Druckluftmotor 5 treibt über eine Schnecke 23 das Schneckenrad
13 zur Erzeugung einer Drehbewegung an. Eine Flanschhülse 21 ist über eine Paßfeder
19 formschlüssig mit dem Schneckenrad 13 verbunden und oder Wälzlagern in den Bundbuchsen
11 und im Gehäuse 12eingestellt Mittels Kontermuttern 8, 9 wird über die Zwischenhülse
78 die Flanschhülse 21 axial spielfrei eingestellt. Die Flanschhülse 21 hat in der
Darstellung der Fig. 1 unten eine Schulter, gegen welche das Schneckenrad 13 über
Mutter 10 und eine Zwischenhülse axial festgespannt wird.
-
Für einfache, nichivariable Bewegungsabläufe sind am Flanschgehäuse
7 nicht dargestellte einstellbare Anschläge mit Endschaltern zur Begrenzung der
Drehbewegung in beiden Richtungen vorgesehen. Das Gehäuse 7 ist strichpunktiert
gezeigt, weil es je nach dem Anwendungsfall notwendig ist oder auch weggelassen
werden kann. Es dient z.B. als Schutz gegen in die Spannmuttern und Hülsen eindringenden
Schmutz oder Staub, der im rauhen Betrieb häufig die Gefahr einer mechanischen Beschädigung
bildet. Dieser Schutz kann bei einigen Ausführungsformen auch durch einen Faltenbalg
ersetzt sein. Wenn jedoch das Aufschlagen
von harten Gegenständen
zu befürchten ist, also die Gefahr gegen eine mechanische Beschädigung ausgeschaltet
werden soll, wird das Flanschgehäuse 7 in der in strichpunktierten Linien in Fig.
1 gezeigten Weise aufgesetzt. An ihm befinden sich dann Endanschläge, Endanschlagventile
oder auch -schalter, um die Bewegungsgrenzen vorzusehen. In dem mit einem Schlitz
29 versehenem Gehäuse 25 ist drehbar die Gewinde spindel 15 angeordnet und mittels
einer Kupplung 17 am Rotations-Druckluftmotor 18 angeflanscht. Zwischen der Gewirdespindel
15 und der Vorschubhülse oder Pinole 32 ist an letzterer eine Flanschmutter, Kugelumlaufbüchse
oder Gewindebüchse 16 angebracht. An ihrem oberen freien Ende befindet sich das
Befestigungsgewinde 6 für den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Greifarm.
-
Bei der Drehbewegung der Gewindespindel 15 wandert die Gewindebüchse
16 mit der Pinole 32 längs einer Nut, über eine Paßfeder an der Flanschhülse 25
gemäß Fig. 1 nach oben bzw. unten. Damit sind lineare Bewegungen über den Motor
18 und Drehbewegungen über den Motor 5 möglich.
-
In Fig. 2 ist die Einbewegungseinheit für den Drehantrieb separat
dargestellt. Auch hier erkennt man wieder die Flanschhülse 21 mit ihrer Längsnut
20, welche über die Paßfeder 19 das Schneckenrad 13 im Gehäuse 12 hält.
-
Die-Schnittansicht entlang der Linie A-A durch die Darstelin Fig.
-
lung/2 ist in Fig. 2A gezeigt, aus welcher auch die Lage der Schnecke
23 in den Lagerbüchsen 24, 26 und ihr Kämmeingriff mit dem Schneckenrad 13 ersichtlich
sind.
-
In Fig. 3 ist die Einbewegungseinheit für die lineare Bewegung separat
dargestellt. Der Antriebsmotor 18 ist wieder über die Kupplung 17 mit der Gewinde
spindel 15 verbunden, welche bei Drehung über die Gewindebüchse 16 die Pinole 32
nach oben bzw. unten bewegt. Hier ist die Flanschhülse durch ein Lagergehäuse 76
ersetzt. Dieses ist zum Zwecke der universellen Verwendung der Linearvorschubeinheit
bei dieser alternativen Ausführungsform mit einem über Rippen am Lagergehäuse 76
befestigten Fußflansch 77 zur Befestigung an der Befestigungsfläche 30 ausgeführt,
die z.B. ein Ständer sein kann. Ein weiterer, unten in der Darstellung der Fig.
3 gezeigter Flansch am Lagergehäuse 76 sorgt für die Befestigung an einer Fläche
35, z.B. einem Maschinenständer oder einem Support, wie er in Fig. 4 mit 47 bezeichnet
ist.
-
In den Fig. 4 bis 4 D ist eine andere Ausführungsform zur Handhabung
sehr schwerer Werkstücke für große Stellkräfte gezeigt. Die hier gezeigte Vorschubeinheit
setzt sich aus den Rundführungen 40, 43 mit darauf alternativ in Bronzebüchsen 41
oder Kugelführungsbüchsen gelagertem Support 47 zusammen.
-
Der Antrieb dieser Linearvorschubeinheit erfolgt über den RotaUons-Druckluftmotor
18 und die Spindel 15 über die Gewindebüchse
16 (Fig. 1in), wodurch
der Support 47 vor- und zurückbewegbar ist.
-
In Fig. IlC gezeigte Befestigungsansätze 34 lagern die Gewindespindel
15 und die Rundführungen 40 und 43, deren Halterung in Fig. 4D über die Bronzebüchsen
41 erfolgt.
-
Für Einsatzfälle, bei denen keinerlei Axialspiel des Supportes 47
zulässig ist, kann dieses Spiel durch entsprechende Einstellung einer Gewindebüchse
49 über Schrauben 50 erfolgen, dc ebenfalls in einen Befestigungsansatz 34 hineinragt
und im Inneren die Gewindespindel 15 aufnimmt. Wenn nämlich die Kraft auf die außen
mit Gewinde versehene Spindel 16 ständig in axialer Richtung wechselt, d.h. bei
ständiger Hin- und Herbewegung, ergibt sich automatisch in der Gewindebüchse 16,
deren mutternseitiges Innengewinde zum Außengewinde der Spindel 16 sowohl axial
als auch radial Luft hat, eine Positionsverschiebung zwischen dem Support 47 und
der Gewindespindel 16.
-
Über die Schraube 50, welche durch die Gewindebüchse 49 und durch
den Support 47 hindurchgeht bzw. in letzteren eingeschraubt ist, kann die Gewindebüchse
49 in genaue Einstell-Lage zum Support 47 gebracht werden. Dann kommen nämlich die
radialen Anlageflächen des Innengewindes der Gewindebüchse 49 an den gegenüberliegenden
Flanken der Gewindegänge der Gewindespindel 15 gegendber-der Gewindebüchse 16 zur
Anlage. Hierdurch kann der Support 47 seine axiale Richtung beim Kraftwechsel in
der Gewindespindel 15 nicht mehr verändern. Er folgt
vielmehr durch
die beiderseitige Anlage der Gewindeflanken genau dem Kraftrichtungswechsel der
Gewindespindel 15.
-
Bei vertikaler Arbeitsweise hat man sich die Einheit gemäß Fig. 4
B z.B. so angebracht vorzustellen, daß der Druckluftmotor 18 oben angeordnet ist
und die Gewindespindel 15 von diesem nach unten ragt. Bei dieser vertikalen Arbeitsweise
und bei hohen Belastungen, wenn z.B. schwere Massen am Support 47 befestigt sind,
wird ein Sicherungsgewindering 48 mit einem Vorsprung 53 eingesetzt, welcher in
eine Tasche 52 auf der Unterseite des Supports hineinragt. Wenn z.B. die Gewindebüchse
16, welche als alleiniges Element den ganzen Support 47 mit seinem Gewicht haltert,
verschlissen ist, kann dieser nunmehr nicht herunterfallen, weil dieses durch den
Sicherungsgewindering 48 verhindert wird. Geht man von dem Normalfall aus, bei welchem
die Gewindebüchse 49 nicht vorgesehen ist, so hängt der Support lediglich an der
Gewindebüchse 16.
-
Durch den in die Tasche 52 hineinragenden Zapfen 53 wird der Sicherungsgewindering
48 gegen Verdrehen gesichert und kann bei Drehbewegungen der Gewindespindel 15 die
Axialbewegung des Supportes 47 mitmachen, ohne jedoch dabei irgendwelchen Axialbelastupn
ausgesetzt zu sein. Dadurch tritt an diesem Sicherungsgewindering 48 keinerlei Verschleiß
auf. Währenddessen kann der Sicherungsring 48 in Relation zu dem Support 47 eine
Axialbewegung in dem Maße durchführen, wie derZapfen 53 in der Tasche 52 sich axial
bewegen kann. Der aus dem Verschleiß der Gewindebüchse 16 resultierenden Verstellung
des
Supportes 47 zur Gewinde spindel 15 kann der Sicherungsring 48 also ohne Belastung
folgen. Im Unfallmoment, wenn das Gewinde in der Gewindebüchse 16 so weit verschlissen
ist, daß es durchbricht, kommt der Sicherungsring 48 mit seiner dem Befestigungsansatz
34 gegenüberliegenden Stirnfläche am Befestigungsansatz 34 mit dem Support 47 zur
Anlage und verhindert dessen Absinken.
-
Beim Bewegen der Gewindespindel 15 nach einem solchen Unfall in der
einen Richtung läßt sich der Support 47 ohne weiteres zum Motor 18 hin nach oben
zurückbewegen. Nach unten hingegen wird er von dem Sicherungsring 48 gehalten.
-
-lage des Bringt man nun einen Endschalterzur Kontrolle der hd/Suppoits
an, (nicht dargestellt), so kann dieser als Kontrollendschalter für die Anzeige
des Gewindeverschleißes in der Gewindebüchse 16 dienen. Bei Überschreiten einer
gewissen Verschleißschwelle könnte der Kontrollendschalter z.B. die Maschine abschalten,
so daß ein weiterer Betrieb nicht mehr möglich ist.
-
Bei allen erfindungsgemäßen Einbewegungseinheiten, sowohl für Dreh-
als auch für Linearbewegungen, sind entweder direkt mit der Gewindespindel 15, der
Schneckenwelle 23 oder dem rückwärtigen Wellenende des jeweiligen Antriebsmotors
5, 18 Drehimpulsgebe zu 2 angekuppelt, mit denen eine derart hohe Auflösung der
Wege in Impulse pro spezifischem Stellweg möglich ist,
daß es lediglich
von der Ausführung einer entsprechend verwendeten numerischen Steuerung abhängt,
die Positionierung beliebig genau zu gestalten.
-
In Fig. 5 ist schematisch und perspektivisch die Gesamtansicht einer
Handhabungseinrichtung gemäß der Erfindung mit Linear- und Drehbewegungsantriebseinheit
gezeigt. Die Handhabungseinrichtung gemäß Fig. 5 führt eine vertikale Linear-und
eine horizontale Drehbewegung aus, während die gemäß Fig. 6 eine horizontale Linearbewegung
und eine Drehbewegung in vertikaler Ebene ausführt. Beide Ausführungsformen bestehen
jeweils aus einem Linearbewegungsteil 61 gemäß Fig. 3 und einer Drehbewegungseinheit
62 gemäß Fig. 2, die jeweils in Gehäuse 27 eingebaut sind und mit Einfach- 55 oder
Doppelgreifarmen 58 bestückt sind. Die Pfeile 56-59, 57-60, 66-73 und 67-72 kennzeichnen
die Bewegungsrichtungen der Greifarme 55 bzw. 58.
-
In konsequenter weiterer Anwendung des BQukastenprinzips sind auch
die Steuerungsbausteinegestaltet. Auch hier ist es aus Kostengründen erforderlich,
sowohl für einfache als auch für komplizierte Arbeitsabläufe jeweils nur den unbedingt
erforderlichen Aufwand zu treiben. Je nach Anforderungen an Arbeitsgeschwindigkeit
und Positioniergenauigkeit bzw. Bewegungsablauf können mittels pneumatischer oder
elektronischer Einzelsteuerungsbausteine 54, 64 sowohl einzeln als auch in in Kolbinationen
die pneumatisch-mechanischen Arbeitseinheiten gesteuert
werden.
Nur für schwierige Arbeitsabläufe werden komplettc numerische Steuerungen 65 zur
Steuerung desc;Arbeitsablaufes eingesetzt, bei denen jedoch ebenfalls technisch
die gleichen Elemente wie bei den Einzelsteuerungen 54, 64 Verwendung finden. Diese
Steuerungen sind so gestaltet, daß bei häufigen Änderungen des Arbeitsablaufes entweder
Loch- oder Magnetband-Programmsteuerungen in die numerischen Steuereinheiten einbezogen
werden.
-
L e e r s e i t e