DE3509803A1 - Manipulating system - Google Patents

Abstract

A manipulating system has a base (11), a column (12) arranged on the base (11), an arm (13) arranged on the column, and a gripper (14) arranged on the arm (13). The base (11), column (12), arm (13) and gripper (14) are movable in or about linear axes (24', 36') and/or rotational axes (24, 30, 36, 40, 46). In order to be able to carry out as large a number of assembly and joining operations as possible at different points and in different directions with at the same time high precision of the repetitive accuracy when approaching predetermined points, the combination of the following features is provided: The column (12) is rotatably arranged about a rotational axis (24) on the base (11); the column (12) is movable in a vertical linear axis (24'); the arm (13) is rotatably arranged about a second rotational axis (30) on the column (12); and the arm (13) is movable in a second linear axis (36'). <IMAGE>

Description

Handhabungssystem Handling system

Die Erfindung betrifft ein Handhabungssystem mit einem Sockel, einem auf dem Sockel angeordneten Ständer, einem am Ständer angeordneten Arm und einem am Arm angeordneten Greifer, wobei Sockel, Ständer, Arm und Greifer in bzw. um Linearachsen und/oder Drehachsen bewegbar sind.The invention relates to a handling system with a base, a arranged on the base stand, one arranged on the stand arm and one on the arm arranged gripper, with base, stand, arm and gripper in or around linear axes and / or axes of rotation are movable.

In einem Aufsatz von Wolf u.a. "Rationalisierungsreserve in der Montage" in der DE-Z Roboter, 2/1984, Seiten 38 bis 44 sind die fünf wichtigsten Grundbauarten von Handhabungssystemen erläutert, die dort als "Montageroboter" bezeichnet werden. In der Praxis besonders bedeutsam sind Handhabungssysteme nach dem sogenannten SCARA-Prinzip, hierunter versteht man Handhabungssysteme mit horizontalem Knickarm. Bei diesen Systemen ist am freien Ende eines um eine vertikale Achse drehbaren Ständers ein erster Arm, an dessen freiem Ende ein zweiter Arm und an dessen freiem Ende gegebenenfalls wiederum ein dritter Arm angeordnet, wobei die Knickachsen der Arme horizontal verlaufen. Auf diese Weise kann durch Abknicken der mehreren Arme um die genannten Achsen und durch Drehen des Sockels ein vorbestimmter Arbeitspunkt in einem ebenfalls vorgegebenen Arbeitsraum angefahren werden.In an article by Wolf et al. "Rationalization reserve in assembly" in DE-Z robots, 2/1984, pages 38 to 44 are the five most important basic types explained by handling systems, which are referred to there as "assembly robots". Handling systems based on the so-called SCARA principle are particularly important in practice, this means handling systems with a horizontal articulated arm. With these Systems is at the free end of a stand that can be rotated about a vertical axis first arm, at its free end a second arm and at its free end if necessary again a third arm is arranged, the articulation axes of the arms running horizontally. In this way, by kinking the several arms around said axes and by rotating the base a predetermined working point in a likewise predetermined Working area are approached.

Die SCARA-Handhabungssysteme haben jedoch zwei häufig störende Nachteile: Durch die genannte Kinematik der horizontalen Knickarme sind im wesentlichen Fügebewegungen nur in einer senkrechten Richtung möglich und zum anderen sind die horizontalen Knickachsen "weich", weil ein am freien Ende des äußersten Armes erfaßtes schweres Bauteil sämtliche Knickachsen zu verdrehen sucht. Es muß daher ein erheblicher Aufwand getrieben werden, um bei unterschiedlichen Gewichten der zu handhabenden Gegenstände eine hohe Anfahrgenauigkeit für den vorbestimmten Punkt zu gewährleisten.However, the SCARA handling systems have two often disruptive disadvantages: Due to the above-mentioned kinematics of the horizontal articulated arms, there are essentially joining movements only possible in one vertical direction and on the other hand the horizontal ones Bend axes "soft" because a heavy one grasped at the free end of the outermost arm Component seeks to twist all of the articulation axes. It must therefore be a considerable effort be driven to with different weights of the objects to be handled to ensure a high approach accuracy for the predetermined point.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Handhabungssystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß beliebige Punkte im vorgegebenen Arbeitsraum schnell angefahren werden können, wobei möglichst starre Achsen verwendet werden, so daß auch bei unterschiedlichen Gewichten der handzuhabenden Gegenstände die Anfahrgenauigkeit höher ist als man dies bislang erreichen konnte.The invention is therefore based on the object of a handling system of the type mentioned to the effect that any points in the specified Workspace can be approached quickly, with the most rigid possible axles can be used, so that even with different weights of the to be handled Objects the approach accuracy is higher than it has been possible to achieve up to now.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst: - der Ständer ist um eine erste, wenigstens näherungsweise vertikale Drehachse drehbar auf dem Sockel angeordnet; - der Ständer ist in einer ersten, wenigstens näherungsweise vertikalen Linearachse verfahrbar; - der Arm ist um eine zweite Drehachse drehbar am Ständer angeordnet; - der Arm ist in einer zweiten Linearachse verfahrbar.This object is achieved by the combination of the following in the present invention Features solved: - the stand is a first, at least approximately vertical Axis of rotation rotatably arranged on the base; - the stand is in a first, at least approximately vertical linear axis movable; - the arm is around one second axis of rotation rotatably arranged on the stand; - the arm is in a second linear axis movable.

Durch die Kombination dieser Merkmale wird die zugrundeliegende Aufgabe vollkommen gelöst. Die Anordnung der ersten, vorzugsweise vertikalen Linearachse über der ersten, ebenfalls vorzugsweise vertikalen Drehachse, jedoch unter der zweiten Drehachse für den Arm hat den wesentlichen Vorteil, daß ein großer Teil des Eigengewichtes des Handhabungssystems von oben auf die erste Linearachse drückt und diese daher ständig belastet. Durch die stets einseitige Belastung, beispielsweise von Zahnflanken einer Zahnstange oder Flanken einer Spindel wird somit eine hohe Wiederholgenauigkeit beim Anfahren vorbestimmter Raumpunkte erzielt, weil die erste Linearachse zwangsläufig spielfrei arbeitet.The combination of these features creates the underlying task completely resolved. The arrangement of the first, preferably vertical, linear axis above the first, also preferably vertical axis of rotation, but below the second The axis of rotation for the arm has the significant advantage that a large part of its own weight of the handling system presses from above on the first linear axis and this therefore constantly burdened. Due to the always one-sided loading, for example from tooth flanks a toothed rack or flanks of a spindle is thus a high repeat accuracy achieved when approaching predetermined spatial points, because the first linear axis inevitably works free of play.

Durch die Kombination der ersten Linearachse, der zweiten Drehachse, und der zweiten Linearachse können "Tauchbewegungen" des Armes kinematisch dargestellt werden, was für viele Fügearbeiten von großem Vorteil ist.By combining the first linear axis, the second rotary axis, and the second linear axis can kinematically display "diving movements" of the arm which is a great advantage for a lot of joining work.

Bei einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Greifer um eine dritte Drehachse drehbar und über ein Drehgelenk am Arm angeordnet, wobei die dritte Drehachse parallal zur zweiten Linearachse verläuft und vorzugsweise mit dieser zusammenfällt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Greifer geschwenkt werden kann, was ebenfalls für viele Montagearbeiten von Vorteil ist.In a further, preferred embodiment of the invention, the Gripper rotatable about a third axis of rotation and arranged on the arm via a swivel joint, wherein the third axis of rotation runs parallel to the second linear axis and preferably coincides with this. This measure has the advantage that the gripper is pivoted can be, which is also advantageous for many assembly work.

Bei einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Greifer um eine vierte Drehachse drehbar am Arm bzw. am Drehgelenk angeordnet, wobei die vierte Drehachse senkrecht zur zweiten Linearachse verläuft.In a further, particularly preferred embodiment of the invention the gripper is arranged on the arm or swivel joint so that it can rotate about a fourth axis of rotation, wherein the fourth axis of rotation is perpendicular to the second linear axis.

Diese Maßnahme, hat insbesondere mit der davor genannten Maßnahme den Vorteil, daß Fügearbeiten in einer schräg zur Vertikalen geneigten Richtung möglich sind, wobei der Neigungswinkel von der dritten Drehachse eingestellt und die Arbeitsbewegung durch Verschwenken um die vierte Drehachse vollzogen wird.This measure has, in particular, with the measure mentioned above the advantage that joining work in a direction inclined to the vertical are possible, the angle of inclination being set by the third axis of rotation and the working movement is carried out by pivoting about the fourth axis of rotation.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Greifer um eine fünfte Drehachse drehbar. Diese fünfte Drehachse steht vorzugsweise senkrecht zur vierten Drehachse.In a further embodiment of the invention, the gripper is around a fifth axis of rotation rotatable. This fifth axis of rotation is preferably perpendicular to the fourth axis of rotation.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß in praktisch beliebiger Richtung Handhabungsarbeiten mit einer Drehbewegung ausgeführt werden können, beispielsweise Schraub- oder Bohrarbeiten Erfindungsgemäß kann der Sockel des Handhabungssystems raumfest sein, beispielsweise neben einem Montage- oder Fertigungsband. Das erfindungsgemäße Handhabungssystem ist jedoch nicht auf derartige räumlich fixierte Anwendungen beschränkt, das Handhabungssystem kann vielmehr seinerseits Teil eines kinematisch verfahrbaren Systems sein.This measure has the advantage that in practically any direction Handling work can be carried out with a rotary movement, for example Screwing or drilling work According to the invention, the base of the handling system be spatially fixed, for example next to an assembly or production line. The inventive However, the handling system is not limited to such spatially fixed applications, the handling system can in turn be part of a kinematically movable system System.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Arm am oberen freien Ende des Ständers angeordnet.In a further preferred embodiment of the invention, the Arm arranged at the upper free end of the stand.

Diese Maßnahme gewährleistet in besonderem Maße, daß die erste, vorzugsweise vertikale Linearachse ständig belastet ist, wie dies weiter oben bereits erläutert wurde.This measure ensures in particular that the first, preferably vertical linear axis is constantly loaded, as already explained above became.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Arm in der Ausgangsstellung symmetrisch zu der ersten, vertikalen Linearachse angeordnet.In a further embodiment of the invention, the arm is in the Starting position arranged symmetrically to the first, vertical linear axis.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die erste und die zweite Drehachse, ebenso wie die erste Linearachse vollkommen symmetrisch belastet sind und ein Anfahren eines gewünschten Raumpunktes aus dieser Mittelstellung besonders schnell erfolgen kann.This measure has the advantage that the first and the second axis of rotation, just like the first linear axis are loaded completely symmetrically and a start-up of a desired point in space from this central position can take place particularly quickly can.

Ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Arm mit einem zur zweiten Drehachse koaxialen Zahnrad oder Zahnkranz versehen ist, das mit einem im Ständer angeordneten Antriebszahnrad kämmt und daß die Übersetzung dieser beiden Zahnräder mindestens 5:1 ist.Another preferred embodiment of the invention is thereby characterized in that the arm with a coaxial to the second axis of rotation gear or Gear rim is provided, the one with a drive gear arranged in the stand meshes and that the translation of these two gears is at least 5: 1.

Diese Maßnahme hat den besonders bedeutsamen Vorteil, daß auch die zweite Drehachse, die die Lage des Zahnrades bzw.This measure has the particularly significant advantage that the second axis of rotation, which determines the position of the gear or

Zahnkranzes bestimmt, weitgehend starr ist, weil durch die hohe Übersetzung vom Zahnrad auf das Antriebszahnrad eine Eigenverstellung des Handhabungssystems um die zweite Drehachse so gut wie gar nicht möglich ist, selbst wenn der Arm extrem seitlich ausgefahren und an seinem freien Ende mit einem schweren Gegenstand belastet ist.The ring gear is determined to be largely rigid because of the high gear ratio from the gear to the drive gear, the handling system can adjust itself around the second axis of rotation is as good as impossible, even if the arm is extreme extended to the side and loaded with a heavy object at its free end is.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Arm in der zweiten Linearachse mittels einer Kugelspindel verfahrbar.In a further embodiment of the invention the arm is in the second linear axis can be moved by means of a ball spindle.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine für übliche Anwendungen praktisch spielfreie Bewegung des Armes in der zweiten Linearachse möglich ist, selbst wenn bei nach oben bzw.This measure has the advantage that one is practical for normal applications backlash-free movement of the arm in the second linear axis is possible, even if at up or

nach unten geneigtem Arm (infolge Drehung um die zweite Drehachse) die Belastung im Arm wechselt.arm tilted downwards (due to rotation around the second axis of rotation) the load in the arm changes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind verschiedene Antriebseinheiten vorgesehen, um das Verfahren in den Linearachsen bzw. das Drehen um die Drehachsen zu bewerkstelligen.In a further embodiment of the invention, there are various drive units provided to the process in the linear axes or the rotation around the axes of rotation to accomplish.

Bei einer Variante der Erfindung ist eine erste Antriebseinheit am Sockel zum Verdrehen des Ständer um die erste Drehachse vorgesehen. Bei einer anderen Variante ist eine davon getrennte, zweite Antriebseinheit am Ständer zum Verfahren des Ständers um die erste Linearachse und zum Verdrehen des Armes um die zweite Drehachse vorgesehen. Bei einer dritten Variante ist, davon weiter unabhängig, eine dritte Antriebseinheit am Arm zum Verfahren des Armes in der zweiten Linearachse und gegebenenfalls zum Verdrehen des Drehgelenkes bzw. des Greifers um die dritte, vierte und fünfte Drehachse vorgesehen.In a variant of the invention, a first drive unit is on Socket provided for rotating the stand about the first axis of rotation. With another The variant is a separate, second drive unit on the stand for moving of Stand around the first linear axis and for rotating the arm around the second axis of rotation intended. In a third variant, further independently of this, there is a third Drive unit on the arm for moving the arm in the second linear axis and, if necessary to rotate the swivel joint or the gripper by the third, fourth and fifth Axis of rotation provided.

Durch die Aufteilung der Antriebseinheiten wird eine wesentliche Vereinfachung des Aufbaues des Handhabungssystems erzielt, weil eine Kraftübertragung von einer zentralen Antriebseinheit über die unterschiedlichen Achsen hinweg nicht nötig ist sondern die Antriebseinheiten nur noch zentral mit Energie und Steuersignalen versorgt werden müssen.The division of the drive units is a significant simplification the structure of the handling system achieved because a power transmission from a central drive unit across the different axes is not necessary Instead, the drive units are only supplied centrally with energy and control signals Need to become.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages emerge from the description and the attached Drawing.

Ausführungsbeispiele der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und werden in nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Handhabungssystems; Fig. 2 und 3 eine schematisierte Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Handhabungssystems in zwei unterschiedlichen Arbeitsstellungen.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. They show: FIG. 1 a perspective view of a practical embodiment of an inventive Handling system; FIGS. 2 and 3 show a schematic representation of that shown in FIG Handling system in two different working positions.

In den Figuren bezeichnet 10 insgesamt ein Handhabungssystem, wie es gelegentlich auch als "Montageroboter" bezeichnet wird. Das Handhabungssystem 10 steht auf einem raumfesten oder ebenfalls verfahrbaren Sockel 11. Auf dem Sockel 11 ist, in vorzugsweise vertikaler Ausrichtung, ein Ständer 12 angeordnet, der an seinem oberen, freien Ende einen Arm 13 trägt. An einem freien Ende des Armes 13 ist ein Greifer 14 angeordnet.In the figures, 10 denotes as a whole a handling system, such as it is sometimes referred to as an "assembly robot". The handling system 10 stands on a fixed or also movable base 11. On the base 11, a stand 12 is arranged, preferably in a vertical orientation, which is attached to its upper, free end carries an arm 13. At a free end of the arm 13 a gripper 14 is arranged.

Das Handhabungssystem 10 kann in an sich bekannter Weise mit elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Energie angetrieben werden, wobei eine an sich bekannte Steuerung zum Anfahren definierter Raumpunkte in einem bestimmten Arbeitsraum des Handhabungssystems 10 dient. Der Einsatzbereich des Handhabungssystems 10 liegt bei Montage-bzw.The handling system 10 can be used in a manner known per se with electrical, hydraulic or pneumatic energy are driven, with one per se known control for approaching defined spatial points in a specific work area of the handling system 10 is used. The area of application of the handling system 10 is for assembly or

Fügearbeiten, wozu der Greifer 14 für jeden neuen Arbeitsgang mit einem bestimmten Werkzeug bestückt wird. Hierzu kann eine Schnellwechselvorrichtung für den Greifer 14 vorgesehen sein, die einen automatischen Wechsel des Werkzeugs bzw. Greifers ermöglicht. Die Steuerung des Handhabungssystems 10 und die Schnellwechselvorrichtung für den Greifer 14 sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht näher dargestellt.Joining work, including the gripper 14 for each new operation is equipped with a specific tool. A quick-change device can be used for this purpose be provided for the gripper 14, the automatic change of the tool or gripper allows. The control of the handling system 10 and the quick-change device for the gripper 14 are not shown in more detail in the context of the present invention.

In Fig. 1 erkennt man, daß am Sockel 11 eine erste Antriebseinheit 20, beispielsweise ein Elektromotor oder dergleichen, angeordnet ist. An der Oberseite des Sockels 11 befindet sich ein Zahnkranz 21, auf dem der Ständer 12 gelagert ist. Der Ständer 12 besteht aus einem Unterteil 22 und einem Oberteil 23, die gegeneinander verfahrbar sind. Der Ständer 12 ist damit um eine erste, vorzugsweise vertikale Drehachse 24 drehbar und in einer ersten, ebenfalls vorzugsweise vertikalen Linearachse 24' verfahrbar. Die erste Drehachse 24 und die erste Linearachse 24' fallen bevorzugt zusammen. Die Drehbewegung ist in den Figuren mit einem Doppelpfeil 25 und die Linearbewegung mit einem Doppelpfeil 26 angedeutet.In Fig. 1 it can be seen that the base 11 has a first drive unit 20, for example an electric motor or the like, is arranged. At the top the base 11 is a ring gear 21 on which the stand 12 is mounted. The stand 12 consists of a lower part 22 and an upper part 23, which are opposed to one another are movable. The stand 12 is thus around a first, preferably vertical Rotation axis 24 rotatable and in a first, likewise preferably vertical, linear axis 24 'movable. The first axis of rotation 24 and the first linear axis 24 'are preferred together. The rotary movement is indicated by a double arrow in the figures 25 and the linear movement indicated by a double arrow 26.

Am freien Ende des Ständers 12 ist der Arm 13 angeordnet und dort um eine zweite, vorzugsweise horizontale Drehachse 30 in Richtung eines Doppelpfeiles 31 verdrehbar.At the free end of the stand 12, the arm 13 is arranged and there about a second, preferably horizontal axis of rotation 30 in the direction of a double arrow 31 rotatable.

Wie man in den Fig. 2 und 3 erkennen kann, ist der Arm 13 mit einem großen Zahnrad 32 bzw. Zahnkranz versehen, während sich im Oberteil 23 des Ständers 12 ein Antriebszahnrad 33 befindet, das mit dem Zahnrad 32 kämmt und beispielsweise von einer zweiten Antriebseinheit 27 angetrieben ist, die am Unterteil 22 des Ständers 12 angeordnet und mit diesem verdrehbar ist.As can be seen in FIGS. 2 and 3, the arm 13 is provided with a large gear 32 or ring gear provided, while in the upper part 23 of the stand 12 is a drive gear 33 which meshes with the gear 32 and for example is driven by a second drive unit 27 on the lower part 22 of the stand 12 is arranged and rotatable with this.

Die Übersetzung der Zahnräder 32/33 ist sehr groß, sie beträgt vorzugsweise mehr als 5:1.The translation of the gears 32/33 is very large, it is preferably more than 5: 1.

Mit dem Zahnrad 32 ist eine Basis 34 fest verbunden, auf der der Arm 13 in einer zweiten Linearachse 36' verfahrbar ist und zwar in Richtung eines Doppelpfeiles 37. Hierzu dient eine in Fig. 1 gezeigte dritte Antriebseinheit 35 an einem freien Ende des Armes 13. Zum Verfahren des Armes 13 in der zweiten Linearachse 36' ist vorzugsweise eine in Fig. 3 angedeutete Kugelspindel 42 vorgesehen, die besonders spielarm arbeitet.With the gear 32, a base 34 is fixedly connected, on which the arm 13 can be moved in a second linear axis 36 'in the direction of a double arrow 37. For this purpose, a third drive unit 35 shown in FIG. 1 is used on a free one End of the arm 13. To move the arm 13 in the second linear axis 36 ' preferably a ball screw 42 indicated in FIG. 3 is provided, which is particularly works with little play.

An dem von der dritten Antriebseinheit 35 abgewandten freien Ende des Armes 13 befindet sich vorzugsweise ein Kopfstück bzw. Drehgelenk 39, das eine dritte Drehachse 36 definiert und eine Verdrehung in Richtung eines Doppelpfeiles 38 erlaubt. Die dritte Drehachse 36 fällt bevorzugt mit der zweiten Linearachse 36' zusammen.At the free end facing away from the third drive unit 35 of the arm 13 is preferably a head piece or swivel 39, the one third axis of rotation 36 is defined and a twist in the direction of a Double arrow 38 allowed. The third axis of rotation 36 preferably coincides with the second Linear axis 36 'together.

Das Drehgelenk 39 bzw., bei manchen Ausführungsbeispielen der Erfindung, der Arm 13 selbst trägt den eigentlichen Greifer 14, der zum einen um eine vierte Drehachse 40 in Richtung eines Doppelpfeiles 41 verschwenkbar ist, wobei die vierte Drehachse 40 vorzugsweise zur zweiten Linearachse 76' bzw. der dritten Drehachse 36senkrecht steht.The swivel joint 39 or, in some exemplary embodiments of the invention, the arm 13 itself carries the actual gripper 14, on the one hand by a fourth Axis of rotation 40 is pivotable in the direction of a double arrow 41, the fourth Axis of rotation 40 preferably to the second linear axis 76 'or the third axis of rotation 36 stands vertically.

Das Arbeitsende des Greifers 14 wird von einer Zange 45, beispielsweise einem pneumatisch angetriebenen Spanner, gebildet, der um eine fünfte Drehachse 46 in Richtung eines Doppelpfeiles 47 verdrehbar ist. Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 fällt die fünfte Drehachse 46 mit der zweiten Linearachse 36' und der dritten Drehachse 36 zusammen, weil die Zange 45 mit dem Arm 19 fluchtet (Verstellwinkel Null in der vierten Drehachse 40), dies muß jedoch keineswegs immer so sein, wie die Fig. 1 und 3 deutlich zeigen, wenn nämlich der Greifer 14 um die vierte Drehachse 40 verschwenkt wird.The working end of the gripper 14 is a pair of pliers 45, for example a pneumatically driven tensioner, formed around a fifth axis of rotation 46 can be rotated in the direction of a double arrow 47. When presented in accordance with 2, the fifth axis of rotation 46 coincides with the second linear axis 36 'and the third Axis of rotation 36 together because the tongs 45 are aligned with the arm 19 (adjustment angle Zero in the fourth axis of rotation 40), but this need by no means always be the same as 1 and 3 clearly show when namely the gripper 14 about the fourth axis of rotation 40 is pivoted.

Die Wirkungsweise des Handhabungssystems 10 ist wie folgt: Vermittels der ersten Antriebseinheit 20 kann der Ständer 12 um die erste Drehachse 24 verdreht werden, vorzugsweise in einem Bereich von 280". Das Verfahren des Ständers 12 in der ersten Linearachse 24' kann entweder mittels der ersten Antriebseinheit 20 oder der zweiten Antriebseinheit 27 erfolgen, der Hub beträgt vorzugsweise 100 mm.The operation of the handling system 10 is as follows: Mediating of the first drive unit 20, the stator 12 can be rotated about the first axis of rotation 24 , preferably in a range of 280 ". The procedure of the stand 12 in the first linear axis 24 'can either by means of the first drive unit 20 or the second drive unit 27 take place, the stroke is preferably 100 mm.

Die zweite Antriebseinheit 27 kann das Antriebszahnrad 33 betätigen, wodurch das Zahnrad 32 und damit der gesamte Arm 13 mit Greifer 14 um die zweite Drehachse 30 geneigt wird. Der Neigungsbereich beträgt vorzugsweise 60C nach unten und 60C nach oben, jeweils gerechnet aus der in Fig. 2 gezeigten horizontalen Ausgangsstellung.The second drive unit 27 can operate the drive gear 33, whereby the gear 32 and thus the entire arm 13 with gripper 14 around the second Axis of rotation 30 is inclined. The range of inclination is preferably 60C downwards and 60C upwards, each calculated from the horizontal starting position shown in FIG.

Die Ausgangsstellung des Armes 13 in der zweiten Linearachse 36' ist in Fig. 2 gezeigt. Man erkennt, daß in diesem Falle der Arm 13 symmetrisch zur ersten Linearachse 24' angeordnet ist, so daß der Unterbau des Handhabungssystems 10, insbesondere die Teile 22 und 23 des Ständers 12 symmetrisch belastet sind.The starting position of the arm 13 in the second linear axis 36 'is shown in fig. It can be seen that in this case the arm 13 is symmetrical to the first Linear axis 24 'is arranged so that the substructure of the handling system 10, in particular the parts 22 and 23 of the stand 12 are loaded symmetrically.

Mittels der dritten Antriebseinheit 35 kann nun der Arm 13 in der zweiten Linearachse 36' verfahren werden und zwar vorzugsweise in einem Bereich von 150 mm Verstellweg. Der Neigungswinkel der zweiten Linearachse 36' hängt dabei von der Verdrehung um die zweite Drehachse 30 ab. Fig. 3 zeigt das Handhabungssystem 10 in einer extrem nach links unten um die zweite Drehachse 30 geneigten Position mit maximal nach vorne entlang der zweiten Linearachse 36' ausgefahrenem Arm 13.By means of the third drive unit 35, the arm 13 can now be in the second linear axis 36 'are moved, preferably in one area of 150 mm adjustment path. The angle of inclination of the second linear axis 36 'depends here from the rotation about the second axis of rotation 30. Fig. 3 shows the handling system 10 in a position inclined extremely down to the left about the second axis of rotation 30 with the arm 13 extended to the front along the second linear axis 36 ′ to the maximum.

Man erkennt, daß auch bei der Extremstellung gemäß Fig. 3 die Kräfte im Ständer 12 im wesentlichen vertikal verlaufen, so daß die Hubeinrichtung in der ersten Linearachse 24' immer in einer Richtung, nämlich von oben, belastet wird.It can be seen that even in the extreme position according to FIG. 3, the forces extend substantially vertically in the stand 12, so that the lifting device in the first linear axis 24 'is always loaded in one direction, namely from above.

Dies führt bei einer Zahnstange oder bei einer Spindel zu einer stets gleichartigen Belastung auf eine Flanke und damit zu einer absoluten Spielfreiheit.In the case of a rack or a spindle, this always leads to one similar load on one flank and thus absolute freedom from play.

Demgegenüber ist die Belastung innerhalb des Armes 13 vom Neigungswinkel der zweiten Linearachse 36' abhängig, beispielsweise verläuft sie in der einen Extremstellung gemäß Fig. 3 auf den Greifer 14 zu, während sie bei einer entgegengesetzt geneigten Extremstellung vom Greifer 14 weg verlaufen würde. Aus diesem Grunde verwendet man bevorzugt zum Verfahren des Armes 13 in der zweiten Linearachse 36' die Kugelspindel 42, die zwar aufwendiger als eine normale Spindel oder eine Zahnstange ist, jedoch praktisch spielfrei arbeitet.In contrast, the load within the arm 13 is at the angle of inclination the second linear axis 36 'dependent, for example it runs in one extreme position according to FIG. 3 to the gripper 14, while it is inclined in the opposite direction Extreme position from the gripper 14 would run away. For this reason one uses preferred for moving the arm 13 in the second linear axis 36 'is the ball screw 42, which is more complex than a normal spindle or rack, however works practically free of play.

Die weiteren Achsen des Handhabungssystems 10 im Bereich des Greifers 14 werden vorzugsweise ebenfalls über die dritte Antriebseinheit 35 angetrieben.The other axes of the handling system 10 in the area of the gripper 14 are preferably also driven via the third drive unit 35.

In der dritten Drehachse 36 kann, sofern vorgesehen, das Drehgelenk 79 ebenfalls um vorzugsweise 280° verdreht werden.In the third axis of rotation 36, if provided, the swivel joint 79 can also be rotated by preferably 280 °.

Über die vierte Drehachse 40 ist der Neigungswinkel des Greifers 14 in einem Bereich von vorzugsweise 1500 in beide Richtungen aus der Grundstellung gemäß Fig. 2 verdrehbar.The angle of inclination of the gripper 14 is determined by the fourth axis of rotation 40 in a range of preferably 1500 in both directions from the basic position according to FIG. 2 rotatable.

Schließlich kann der Greifer 14 in der fünften Drehachse 46 vorzugsweise noch in einem Winkelbereich von 350" um den durch die vierte Drehachse 40 angefahrenen Schwenkwinkel verdreht werden.Finally, the gripper 14 can preferably be in the fifth axis of rotation 46 still in an angular range of 350 "around that approached by the fourth axis of rotation 40 Swivel angle are rotated.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Handhabungssystems 10 mit den vorstehend genannten Parametern hat man bei einem Werkstückgewicht von einem Kilopgramm eine Wiederholgenauigkeit für sämtliche Anfahrpunkte innerhalb des Arbeitsbereiches von + oder - 0,1 mm erreichen können.In a practical embodiment of an inventive Handling system 10 with the parameters mentioned above one has at one Workpiece weight of one kilo gram a repeat accuracy for all approach points within the working range of + or - 0.1 mm.

Claims (13)

Patentansprüche 1. Handhabungssystem mit einem Sockel (11), einem auf dem Sockel (11) angeordneten Ständer (12), einem am Ständer angeordneten Arm (13) und einem am Arm (13) angeordneten Greifer (14), wobei Sockel (11), Ständer (12), Arm (13) und Greifer (14) in bzw. um Linearachsen (24', 36') und/oder Drehachsen (24, 30, 36, 40, 46) bewegbar sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmaler - der Ständer (12) ist um eine erste, wenigstens näherungsweise vertikale Drehachse (24) drehbar auf dem Sockel (11) angeordnet; - der Ständer (12) ist in einer ersten, wenigstens näherungsweise vertikalen Linearachse (24') verfahrbar; - der Arm (13) ist um eine zweite Drehachse (30) drehbar am Ständer (12) angeordnet; - der Arm (13) ist in einer zweiten Linearachse (36') verfahrbar. Claims 1. Handling system with a base (11), a stand (12) arranged on the base (11), an arm arranged on the stand (13) and a gripper (14) arranged on the arm (13), with a base (11), stand (12), arm (13) and gripper (14) in or around linear axes (24 ', 36') and / or axes of rotation (24, 30, 36, 40, 46) are movable, characterized by the combination of the following Features - the stand (12) is about a first, at least approximately vertical Axis of rotation (24) rotatably arranged on the base (11); - the stand (12) is in a first, at least approximately vertical linear axis (24 ') movable; - The arm (13) is arranged on the stand (12) so as to be rotatable about a second axis of rotation (30); - The arm (13) can be moved in a second linear axis (36 '). 2. Handhabungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer 14 um eine dritte Drehachse (36) drehbar über ein Drehgelenk (39) am Arm (13) angeordnet ist, wobei die dritte Drehachse (36) parallel zur zweiten Linearachse (36') verläuft und vorzugsweise mit dieser zusammenfällt.2. Handling system according to claim 1, characterized in that the gripper 14 can be rotated about a third axis of rotation (36) via a swivel joint (39) on the Arm (13) is arranged, the third axis of rotation (36) parallel to the second linear axis (36 ') runs and preferably coincides with this. 3. Handhabungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (14) um eine vierte Drehachse (40) drehbar am Arm (13) bzw. am Drehgelenk (39) angeordnet ist, wobei die vierte Drehachse (40) senkrecht zur zweiten Linearachse (36') verläuft.3. Handling system according to claim 1 or 2, characterized in that that the gripper (14) is rotatable about a fourth axis of rotation (40) on the arm (13) or on the swivel joint (39) is arranged, the fourth axis of rotation (40) perpendicular to the second linear axis (36 ') runs. 4. Handhabungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (14) um eine fünfte Drehachse (46) drehbar ist.4. Handling system according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the gripper (14) is rotatable about a fifth axis of rotation (46). 5. Handhabungssystem nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Drehachse (46) senkrecht zur vierten Drehachse (40) steht.5. Handling system according to claim 3 and 4, characterized in that that the fifth axis of rotation (46) is perpendicular to the fourth axis of rotation (40). 6. Handhabungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (11) raumfest ist.6. Handling system according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the base (11) is fixed in space. 7. Handhabungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) am oberen freien Ende des Ständers (12) angeordnet ist.7. Handling system according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the arm (13) is arranged at the upper free end of the stand (12). 8. Handhabungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) in der Ausgangsstellung symmetrisch zu der ersten, vertikalen Linearachse (24') angeordnet ist.8. Handling system according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the arm (13) in the starting position is symmetrical to the first, vertical linear axis (24 ') is arranged. 9. Handhabungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) mit einem zur zweiten Drehachse (30) koaxialen Zahnrad (32) versehen ist, das mit einem im Ständer (12) angeordneten Antriebszahnrad (33) kämmt und daß die Übersetzung dieser beiden Zahnräder (32, 33) mindestens 5:1 ist.9. Handling system according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the arm (13) is provided with a toothed wheel (32) which is coaxial with the second axis of rotation (30) is which meshes with a drive gear (33) arranged in the stator (12) and that the translation of these two gears (32, 33) is at least 5: 1. 10. Handhabungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) in der zweiten Linearachse (36') mittels einer Kugelspindel (42) verfahrbar ist.10. Handling system according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the arm (13) in the second linear axis (36 ') by means of a ball spindle (42) is movable. 11. Handhabungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Antriebseinheit (20) am Sockel (11) zum Verdrehen des Ständers (12) um die erste Drehachse (24) vorgesehen ist.11. Handling system according to one of claims 1 to 10, characterized in that that a first drive unit (20) on the base (11) for rotating the stand (12) is provided around the first axis of rotation (24). 12. Handhabungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Antriebseinheit (27) am Ständer (12) zum Verfahren des Ständers (12) um die erste Linearachse (24') und zum Verdrehen des Armes (13) um die zweite Drehachse (30) vorgesehen ist.12. Handling system according to one of claims 1 to 11, characterized in that that a second drive unit (27) on the stand (12) for moving the stand (12) around the first linear axis (24 ') and for rotating the arm (13) around the second Rotation axis (30) is provided. 13. Handhabungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Antriebseinheit (35) am Arm (13) zum Verfahren des Armes (13) in der zweiten Linearachse (36') und gegebenenfalls zum Verdrehen des Drehgelenkes (39) bzw. des Greifers (14) um die dritte, vierte und fünfte Drehachse (36, 40, 46) vorgesehen ist.13. Handling system according to one of claims 1 to 12, characterized in that that a third drive unit (35) on the arm (13) for moving the arm (13) in the second linear axis (36 ') and, if necessary, to rotate the swivel joint (39) or the gripper (14) around the third, fourth and fifth axis of rotation (36, 40, 46) is provided.