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Sehenkvorrichtung
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Gattung Die Erfindung betrifft eine Schwenkvorrichtung für Handhabungseinrichtungen,
z. B. für Industrieroboter, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Ritzel,
das durch mindestens ein durch Druckmitteldruck beaufschlagten, in dem Gehäuse längsverschieblich
und dichtend geführten Arbeitskolben drehangetrieben ist, wobei der Kolben mit einer
kolbenstangenförmigen, gezahnten Verlängerung mit dem Ritzel kämmt, und mit einem
dem Ritzel zugeordneten hin- und herschwenkbaren Kupplungsteil.
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Stand der Technik Schwenkvorrichtungen gemäß dem Gattungsbegriff
des Patentanspruches 1 dienen vorwiegend dazu, bei Einsatz von zwei Werkstückgreifern
den Greifmittelpunkt durch Schwenken von dem einen zum anderen Greifer zu verlagern,
ohne daß der gesamte Arm der Schwenkvorrichtung in die neue Position bewegt zu werden
braucht.
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Bekannt sind Schwenkvorrichtungen dieser Art mit beidseitig oder auch
nur einseitig in ein Ritzel eingreifenden Zahnstangen, die zumeist kolbenstangenartige
Verlängerungen eines Arbeitskolbens darstellen, der entweder einseitig oder abwechselnd
beidseitig durch Druckmitteldruck beaufschlagbar und dadurch in die eine oder andere
Richtung antreibbar ist.
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Nachteilig bei den vorbekannten Konstruktionenen ist zunächst, daß
bei fast allen Einsätzen mindestens zwei Greifeinrichtungen,' oftmals jedoch noch
zusätzlich zwischen den Greifeinrichtungen und dem Schwenkteil eine Kurzhubeinrichtung
angeordnet ist, wofür bis zu sechs Druckmittelversorgungsleitungen (Schläuche) vorgesehen
werden müssen. Bei jedem Einlegen oder Entnahmehubvorgang werden alle diese Schlauchleitungen
zweimal im Normalfalle um 180 Grad geschwenkt und verdreht.
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Hierbei kommt es oft zu Schlauchbrüchen, Leckagen und bei der Verwendung
von Hydrauliköl zu erheblichen Umfeldverschmutzungen, die z. B. in der Lebensmittelindustrie
untragbar sind.
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Neben den mechanischen und dynamischen Beanspruchungen sind die Schlauchleitungen
oftmals auch aggressiven Dämpfen und glühenden Spänen ausgesetzt, wodurch es ebenfalls
zu Beschädigungen der Schlauch leitungen kommen kann, was zu erheblichen und kostspieligen
Störungen im gesamten Verfahrensablauf führt.
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Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der
zum Stande der Technik gehörenden Konstruktionen restlos zu beseitigen und eine
Schwenkvorrichtung gemäß dem Gattung begriff des Patentanspruches 1 besonders dahingehend
zu verbessern, daß die Energieversorgung problemloser gestaltet wird.
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Losung Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen
Merkmale gelöst.
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Einige Vorteile Bei Anwendung des Erfindungsgedankens (Aufgabe und
Lösung) können Schlauchleitungen vollständig entfallen, da die Einspeisung des Druckmittels
(Druckluft oder Hydrauliköl) durch die stillstehende Ritzelachse und die Entnahme
des Druckmittels durch das schwenkbewegliche Kupplungsteil erfolgt. Sowohl an die
stillstehende Ritzelachse als auch an das schwenkbewegliche Kupplungsteil können
nachgeschaltete Vorrichtungsteile unmittelbar angeflanscht sein, so daß die bisher
aufgetretenen Probleme mit Schlauchleitungen vollständig vermieden werden können.
Dadurch eignen sich Schwenkvorrichtungen gemäß der Erfindung auch besonders zum
Einsatz überall dort, wo es auf eine absolute Sauberkeit des Umfeldes ankommt, z.
B. für die Lebensmittelindustrie.
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Weitere AusfurungsFormen ; Patentanspruch 2 ist eine besonders vorteilhafte
Aus fünrungsform der Erfindung beschrieben. Auf diese Weise lassen sich zahlreiche
Kanäle in der stillstehenden Ritzelachse vorsehen.
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Bei Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 läßt sich der Schwenkwinkel
der Vorrichtung in einfacher Weise verändern, ohne daß die Gesamtkonstruktion geändert
zu werden braucht.
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Die Ausführungsform nach Patentanspruch 4 trägt zu einer besonders
leichtgängigerl Konstruktion bei. Die reibungsmindernden oder selbstschmierenden
Einsätze können z.
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B. aus Polytetrafluoräthylen oder aus einem Stützwerkstoff mit eingelagerten
PTFE-Spänen bestehen.
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Wird eine Ausführungsform nach Patentanspruch 5 und 6 gewählt, so
läßt sich die Vorrichtung in jeder Endlage erschütterungsfrei abbremsen, wobei auch
verhältnismäßig große Massen rasch bewegt werden können.
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In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch -an zwei Ausführungsbeispielen
veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie 1 - I der Fig.
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2;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der
Fig.
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1; Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig.
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1 und Fig. 4 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 2, allerdings
bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Gehäuse bezeichnet, das bei beiden
Ausführungsformen endseitig durch Schraubdeckel 2 bzw. 3 druckmitteldicht verschlossen
ist.
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Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 sind zwei Schraubdeckel
2 und 3 mit je einer Gewindedurchgangs-.
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bohrung 4 bzw. 5 für den Anschluß nicht dargestellter Druckmittelleitungen
versehen, während bei der Ausführungsforn nach Fig. 4 lediglich die beiden Schraubdeckel
3 mit solchen Geuiindedurchgangsbohungen 6 und 7, und zwar ebenfalls zum Anschluß
nicht dargestellter Druckmittelversorgungsleitung, versehen sind.
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In dem Gehäuse 1 ist bei der Ausführungsform-nach den Figuren 1 bis
3 ein Arbeitskolben 8 längsverschieblich und dichtend in einem Zylinder 9 geführt.
Der Arbeitskolben 8 ist vorwiegend als Doppelkolben mit zwei Kolbenteilen 10 und
11 ausgeführt, die durch Dichtungen 12 bzw. 13 im Arbeitszylinder 9 abgedichtet
sind. Die beiden Kolbenteile 10 und 11 sind durch eine Kolbenstange 14 einstückig
miteinander verbunden, die von einer Gewindebohrung 15 durchsetzt
ist,
in der zwei Stoßdämpfer 16 angeordnet sind, die von dem Kolben 8 in beiden Richtungen,
also sowohl in Richtung A als auch in Richtung B mitgenommen werden und in der einen
Endstellung mit dem Dämpferteil 17 gegen den Schraubdeckel 2 und in der anderen
Endstellung, also -bei Bewegung in Richtung B mit seinem Dämpferteil 18 gegen den
Schraubdeckel 3 anschlagen und die Bewegung des Kolbens 8 bis zum Stillstand verzögern.
An der in Fig. 2 oberen Seite ist der Kolbenstange 14 eine reibungsmindernde Auflage
19, z. B. aus PTFE, zugeordnet.
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In dem durch die Kolbenteile 10 und 11 und die Kolbenstange 14 gebildeten
trapezförmigem Raum 20 ist teilsweise ein Ritzel 21 angeordnet, das mit einer an
der auf der dem Ritzel 21 gegenüberliegenden Seite der Kolbenstange 14 befindlichen
Zahnstange 22 kämmt, die einstückig mit der Kolbenstange 14 ausgebildet ist. Die
Drehachse des Ritzels 21 verläuft orthogonal zur Längsachse der Kolbenstange 14.
Das Ritzel 21 ist im Gehäuse 1 über Nadellager 23 und 24 und stirnseitig über Nadellager
25 an einem Flansch 26 einer Ritzelachse 27, die mit dem Flansch 26 materialmäßig
einstückig ausgebildet ist, drehbeweglich gelagert. Auf der dem Flansch 26 gegenüberliegenden
Stirnseite ist die Ritzelachse 27 gegen eine durch einen Sicherungsring 28 festgelegten
Scheibe 29 ebenfalls über Nadellager 30 gelagert.
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Die Ritzelachse 27 ragt auf ihrer dem Flansch 26 gegenüberliegenden
Seite aus dem Gehäuse 1 heraus. Auf diesem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Endabschnitt
ist das Ritzel 21
mit einem flanschförmigen Kupplungsteil 31 versehen,
das (Fig. 3) z.B. in der Ansicht A (Fig. 1) rechteckförmig gestaltet ist und mehrere
Gewindebohrungen 32 zum Anflanschen eines nicht dargestellten, nachgeschalteten
Vorrichtungsteils aufweist. Von diesen Gewindebohrungen 32 wurde nur eine mit einem
Bezugszeichen versehen. An sich ist die Anzahl der hier vorgesehenen Bohrungen beliebig
und kann je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen gewählt werden.
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Mit den Bezugszeichen 33, 34, 35, 36 und 37 sind Dichtungen bezeichnet,
die die zylindrische Ritzelachse 27 gegenüber dem Ritzel 21 druckmitteldicht abdichten.
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Fig. 1 zeigt noch eine Befestigungsschraube zum Befestigen des Flansches
26 am Gehäuse 1. In Umfangsrichtung können mehrere solcher Befestigungsschrauben
vorgesehen sein.
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Mit den Bezugszeichen 38 und 39 sind Druckmittelanschlußbohrungen
bezeichnet, mit denen nicht dargestellte Druckmittelzuführleitungen verbunden sein
können. Diese Druckmittelanschlußöffnungen 38 und 39 münden in Kanäle 40 bz-w. 41,
die sich in der Ritzelachse 27 erstrecken. Außerdem sind weitere Kanäle 42 und 43
vorgesehen, die ebenfalls in der Ritzelachse 27 angeordnet sind und zu anderen,
aus Fig. 1 nicht ersichtlichen Druckmittelanschlußöffnungen führen. Die Anzahl der
Kanäle und Druckmittelanschlußbohrungen kann im. Rahmen des technisch Möglichen
an sich beliebig sein. Die Kanäle 40 bis 43 stehen mit an der
Peripherie
der Ritzelachse 27 eingearbeiteten, umlaufenden Ringkanälen 44, 45, 46 und 47 in
druckmittelleitender Verbindung. Diese Ringkanäle 44 bis 47 sind jeweils zwischen
aufeinanderfolgenden Dichtungen angeordnet.
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An diese Ringkanäle 44 bis 47 sind jeweils Kanäle angeschlossen,
die durch das umlaufende Ritzel 21 herangeführt sind und die an der Stirnseite oder
seitlich des flanschförmigen Kupplungsteils 31 ausmünden. Von diesen Kanälen sind
in Fig. 1 zur klareren Übersicht lediglich die beiden Kanäle 48 und 49 gezeigt worden.
Dabei wurde an der Ausmündungsstelle der Kanal 48 zum direkten Anflanschen mit einem
Gegenkanal ohne Schlauchzwischenstück dargestellt, während der Kanal 49 an seiner
Ausmündung an dem flanschförmigen Kupplungsteil 31 mit einem Gewinde dargestellt
worden ist, um darzulegen, daß sowohl die unmittelbare, d. h. die schlauchlose,
als auch die mit Schläuchen arbeitenden Kupplung an diesen Ausmündungsöffnungen
möglich ist.
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Man erkennt somit, daß die Energie durch die stillstehende Ritzelachse
27 herangeführt und über das umlaufende bzw..
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hin- und herschwingende Ritzel 21 abgeführt wird. Selbstverständlich
ist auch eine umgekehrte Fließrichtung des Druckmediums möglich.
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Der zu Fig. 1 gehörige Schnitt gemäß Fig. 2 macht deutlich, daß Kanäle
in der Ritzelachse 27 über sichelförmige Aus-I nchmungen 50 und Anschlußkanäle 51
an den betreffenden
Ringkanal angeschlossen sein können.
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Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform
nach den Figuren 1 bis 3 lediglich durch zwei auf diametral gegenüberliegenden Seiten
des Ritzels 21 angeordnete Arbeitskolben, die jeweils nur einseitig, vom Druckmitteldruck
beaufschlagt werden. Die Zurückführung erfolgt über das Ritzel 21. Für Teile gleicher
Funktion wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Mit dem Bezugszeichen 52 wurde ein Gewinde bezeichnet.
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Durch mehr oder weniger weites Einschrauben der Schraubdeckel 2 läßt
sich der Schwenkwinkel feinfühlig verändern.
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Die in der Beschreibung und in den Patentansprüchen beschriebenen
sowie in der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in
beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Literaturverzeichnis DE-OS 30 43 687 DE-OS 29 44 540 DE-OS 29 04
377 DE-OS 28 54 359 GB-PS 20 75 893 JP-A2 1 26 668-76 JP-A2 1 38 271-79 DE-Z: VDJ-Z
1977, Nr. 14, Juli, S. 714 DE-Z Z w F 1982,2 S. 75-81 DE-Z MM 88, 1982, 23, S. 649-650
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse 2 Schraubdeckel 3 4 Gewindebohrung 5 6 7 II 8 Arbeitskolben 9 Zylinder
10 Kolbenteil 11 1? 12 Dichtung 13 14 Kolbenstange 15 Gewindebohrung 16 Stoßdämpfer
17 Dämpferteil 18 11 19 reibungsmindernde Auflage, Auflagekörper 20 trapezförmiger
Raum 21 Ritzel 22 Zahnstange 23 Nadellager 24 25 26 Flansch 27 Ritzelachse
28
Sicherungsring 29 Scheibe 30 Nadellager 31 Kupplungsteil 32 Gewindebohrung 33 Dichtung
34 Iv 35 36 " 37 " 38 Druckmittelanschlußbohrung 39 40 Kanal 41 II 42 43 44 Ringkanal
45 46 lt 47 48 Kanal 49 " 50 sichelförmige Ausnehmung 51 Anschlußkanal 52 Gewinde
A Ansichtrichtung B Bewegungsrichtung
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