DE3641660A1 - Apparatus for the automatic manipulation of working devices - Google Patents

Abstract

The invention concerns an apparatus for the automatic manipulation of working devices and the like, in particular for lacquering, coating, sandblasting and deburring, comprising a base frame and supporting arms which are arranged thereon and can be pivoted about at least two different axes, driven by step motors, the working device being arranged on one of the supporting arms. In the case of such an apparatus, it should be achieved that the force transmission between the drive motors and the working device takes place as far as possible free from loss and play. This is achieved according to the invention in that at least one supporting arm (3, 8) is assigned a guide element (14, 24, 40), running approximately in the form of a circle or segment of a circle concentrically to the swivelling axis (5, 6, 9) of said supporting arm, for a toothed belt (16, 28, 41), whose ends (21, 22, 29, 30, 42, 43) are fixed to the guideway (27) of the guide element (14, 24, 40), and which loops around the guide element (14, 24, 40) and the drive gear (18, 31, 44) of a step motor (20, 32, 45). <IMAGE>

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Manipulation von Bearbeitungseinrichtungen und dgl., insbesondere zum Lackieren, Beschichten, Sandstrahlen und Entgraten, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a device for automatic manipulation of processing equipment and the like, in particular for painting, coating, Sandblasting and deburring, according to the generic term of claim 1.

Derartige Vorrichtungen werden in der Regel als Roboter bezeichnet. Zahlreiche solche Vorrichtungen sind so ausgelegt, daß die zugehörige Elektronik ein Arbeiten nach dem sogenannten "Teach and Repeat"-Verfahren ermöglicht. Dies bedeutet, daß in einem Teach-Modus ein bestimmter Bewegungsablauf durch eine Bedienungsperson manuell vorgegeben und aufgezeichnet wird, wobei dieser Bewegungsablauf im Repeat-Modus wiedergegeben wird. Hierfür eignen sich insbesondere als Antrieb Schrittmotoren, da bei diesen Motoren eine definierte Bewegung über einen bestimmten Winkelbereich durch eine bestimmte Impulszahl relativ einfach vorgegeben werden kann, und wobei darüber hinaus der impulsartige Betrieb sich gut mit einer digitalen Abspeicherung und Wiedergabe der entsprechenden Signale kombinieren läßt.Such devices are usually called robots designated. Numerous such devices are designed so that the associated electronics work according to the so-called "teach and repeat" procedure enables. This means that in a teach mode a certain sequence of movements by an operator is manually specified and recorded, this sequence of movements is reproduced in repeat mode becomes. Are particularly suitable as a drive for this Stepper motors, as these motors have a defined one Movement over a certain angular range a certain number of pulses is relatively simple  can be, and in addition, the impulsive Operation well with digital storage and combine playback of the corresponding signals leaves.

Von wesentlicher Bedeutung für eine exakte Aufnahme und Reproduzierbarkeit ist es, daß die Übertragungseinrichtungen zwischen den eigentlichen Schrittmotoren und den letzlich anzutreibenden Trägerarmen bzw. der jeweiligen Bearbeitungseinrichtung leichtgängig und gleichwohl möglichst spielfrei sind. Dabei ist dieses Kriterium insbesondere dann besonders schwer realisierbar, wenn innerhalb des Kraftübertragungsmechanismus längere Hebelarme verbunden mit einer nicht vernachlässigbaren Massenträgheit auftreten.Essential for accurate recording and reproducibility is that the transmission facilities between the actual stepper motors and the support arms to be ultimately driven or the respective processing device smoothly and are still as free of play as possible. Here this criterion is particularly special difficult to achieve if within the power transmission mechanism longer lever arms connected with a non-negligible inertia.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit vertretbarem Kostenaufwand eine für zahlreiche Einsatzzwecke hinreichend exakte und leichtgängige Übertragung von Bewegungen der Bearbeitungseinrichtung auf die Aufnahmeeinrichtungen und ungekehrt von den antreibenden Schrittmotoren auf die Bearbeitungseinrichtung möglich ist.Proceeding from this, the object of the invention based on a device of the aforementioned Art so designed that with reasonable cost one sufficient for numerous purposes exact and smooth transmission of movements the processing device on the receiving devices and reversed from the driving stepper motors on the processing device is possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Durch das Vorsehen eines kreisförmigen bzw. kreisabschnittsförmigen Führungselements mit einem dieses umschlingenden Zugelement ist es möglich, die Antriebskraft des Schrittmotors, welche über ein Antriebs-Element auf das Zugelement übertragen wird, mit einem relativ großen Hebelarm bei gleichzeitiger sehr definierter Führung der angreifenden Kraft zu übertragen. This problem is solved by the characteristic Part of claim 1. By providing a circular or circular section-shaped guide element with a traction element that wraps around it possible, the driving force of the stepper motor, which transferred to the tension element via a drive element is, with a relatively large lever arm at the same time very defined leadership of the attacking force transferred to.  

Vorteilhafterweise wird das Zugelement als Zahnriemen und das Antriebs-Element als Antriebszahnrad realisiert, wenngleich darüber hinaus zahlreiche andere Antriebsverbidungen, wie z. B. Lochbänder, Knotenbänder, Ketten und dgl. mit entsprechenden Antriebselementen denkbar sind. Der Einfachheit halber wird im nachfolgenden stets von Zahnriemen und Antriebszahnrädern gesprochen, wenngleich sich die Erfindung auch auf andere gleichwirkende Übertragungstechniken bezieht.The tension element is advantageously used as a toothed belt and realized the drive element as a drive gear, albeit numerous other drive connections, such as B. perforated bands, knot bands, chains and the like. Conceivable with corresponding drive elements are. For the sake of simplicity, the following is always spoken of toothed belts and drive gears, although the invention also applies to other equivalent ones Relates to transmission techniques.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 stellt sicher, daß der Zahnriemen über einen größtmöglichen Winkelbereich an dem Führungselement anliegt, so daß ein überflüssiges Spiel vermieden wird.The embodiment according to claim 2 ensures that the timing belt over the largest possible angular range abuts the guide element so that a unnecessary play is avoided.

Grundsätzlich sind zwei Realisierungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Antriebsverbindung denkbar. Das Führungselement kann fest mit dem zugehörigen Trägerarm verbunden und der Schrittmotor gemäß Anspruch 3 relativ zu dem schwenkbaren Tragarm ortsfest sein. Eine andere Möglichkeit gemäß Anspruch 4 besteht darin, daß das Führungselement relativ zu dem schwenkbaren Trägerarm ortsfest und der Schrittmotor an dem Trägerarm angeordnet ist.There are basically two possible ways of realizing this the drive connection according to the invention conceivable. The guide element can be fixed to the associated one Carrier arm connected and the stepper motor according to claim 3 stationary relative to the pivotable support arm be. Another possibility according to claim 4 in that the guide element relative to the pivotable Carrier arm stationary and the stepper motor on the Carrier arm is arranged.

Diese Ausgestaltung bietet sich, wie gemäß Anspruch 5 vorgesehen, insbesondere in der Ausführung an, daß das Führungselement fest mit dem Grundgestell verbunden ist.This configuration is available, as in claim 5 provided, in particular in the execution of that the guide element is firmly connected to the base frame is.

Eine besonders saubere und gleichzeitig geschützte Führung des Zahnriemens wird durch die Ausgestaltung des Führungselements gemäß Anspruch 6 erreicht. A particularly clean and protected at the same time The timing belt is guided by the design of the guide element according to claim 6.  

Ein gemäß Anspruch 7 ausgestattetes und angeordnetes Kugellager fängt auch größere, in diesem Bereich bei stärkerer Beanspruchung gegebenenfalls auftretende Kippmomente unter Vermeidung von Spiel auf, ohne daß unzulässig hohe Reibungskräfte entstehen.An equipped and arranged according to claim 7 Ball bearings also catches larger ones in this area in the case of heavy use, any that may occur Tipping moments while avoiding backlash without that impermissibly high frictional forces arise.

Bevorzugt wird das Kugellager etwa entsprechend Anspruch 8 dimensioniert.The ball bearing is preferably approximately according to claim 8 dimensioned.

Durch die gemäß Anspruch 9 vorgesehene Federanordnung wird erreicht, daß die auftretenden Schwerkraftkomponenten im Ruhezustand weitgehend kompensiert werden, so daß durch die Schrittmotoren im wesentlichen lediglich Reibungskräfte überwunden werden müssen. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Federn kann eine derartige Einstellung für unterschiedlich ausgestaltete Vorrichtungen erreicht werden.By the spring arrangement provided according to claim 9 it is achieved that the occurring gravitational components are largely compensated in the idle state, so that essentially only by the stepper motors Frictional forces must be overcome. By the springs can be dimensioned accordingly such a setting for differently designed Devices can be reached.

Die Ausgestaltungen nach Anspruch 10 und 11 sind insbesondere bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Lackieren von Bedeutung, da durch die dabei entstehenden Dämpfe aus Sicherheitsgründen dafür Sorge getragen werden muß, daß diese Dämpfe mit Funken aufgrund des elektrischen Antriebes in Kontakt kommen.The configurations according to claims 10 and 11 are especially when using an inventive Device for painting important because the resulting vapors for safety reasons care must be taken to ensure that these vapors with sparks due to the electric drive in Come in contact.

Durch die Ausführungsform nach Anspruch 12 wird erreicht, daß die radial außenliegenden Massen wesentlich vermindert werden, da die für den Antrieb vorgesehenen Schrittmotoren praktisch unmittelbar im Bereich der Schwenkachse angeordnet werden können. Hierdurch ist eine wesentliche Reduktion des Trägheitsmoments und damit eine Verbesserung der dynamischen Eigenschaften verbunden. The embodiment according to claim 12 achieves that the radially outer masses are significantly reduced as the ones intended for the drive Stepper motors practically immediately in the area of Pivot axis can be arranged. Hereby is a significant reduction in the moment of inertia and thus an improvement in the dynamic properties connected.  

Die Ausbildung der Zugelemente als Stahlseile gemäß Anspruch 13 ermöglicht eine Winkelumlenkung in wechselnden, aufeinanderfolgenden Ebenen, ohne daß hierdurch eine Linearbewegung parallel zur Längsachse der Zugelemente ausgelöst würde, wenn die Umlenk-Anlagebereiche in sich selbst verschwenkt werden.The design of the tension elements as steel cables according to Claim 13 enables an angular deflection in changing, successive levels without this a linear movement parallel to the longitudinal axis of the tension elements would be triggered if the deflection plant areas be pivoted in itself.

Anspruch 14 gibt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Führungselemente an, wobei dann die Antriebsverbindung am einfachsten gemäß Anspruch 15 hergestellt wird. Statt einer Umschlingung um 180° kann auch eine Umschlingung um 540° vorgesehen sein, wobei dann die Nutrolle als Doppelrolle ausgebildet ist und die parallel zueinander liegenden Nuten eine Verbindungsöffnung für das Zugelement aufweisen.Claim 14 gives a particularly advantageous embodiment of the guide elements, then the drive connection easiest manufactured according to claim 15 becomes. Instead of wrapping around 180 ° can also a loop around 540 ° can be provided, whereby then the grooved roll is designed as a double roll and the parallel grooves one Have connection opening for the tension element.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 16 macht es möglich, die Bearbeitungseinrichtung, insbesondere z. B. eine Spritzpistole, besonders frei schwenkbar nach allen Seiten anzuordnen und die Drehachse durch den Schwerpunkt der Bearbeitungseinrichtung gehen zu lassen.The embodiment according to claim 16 makes it possible the processing device, in particular z. Legs Spray gun, particularly freely swiveling after all Arrange sides and the axis of rotation through the center of gravity to let the processing device go.

Die Antriebsverbindung nach Anspruch 17 eignet sich besonders als Antrieb für den sich im wesentlichen vertikal erstreckenden zweiten Tragarm,, wobei durch die vorgesehene Gelenkverbindung die lineare Bewegung des Schlittens in eine Schwenkbewegung umgesetzt wird, welche durch den den Schlitten antreibenden Schrittmotor schnell und exakt gesteuert werden kann.The drive connection according to claim 17 is suitable especially as a drive for the essentially vertically extending second support arm, being through the intended articulated connection the linear movement of the carriage converted into a swivel movement which is driven by the Stepper motor can be controlled quickly and precisely.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Further features, advantages and details of the invention result from the following description a preferred embodiment with reference to the drawing. Show:  

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Spritz- Roboter, Fig. 1 is a side view of an embodiment of a device according to the invention as spraying robot,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of the device according to Fig. 1,

Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer abggewandelten Ausführungsform, Fig. 3 is a Fig. 1 of an embodiment abggewandelten,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Schwenklagerung der Bearbeitungseinrichtung, Fig. 4 is a sectional view of the pivot bearing of the processing device,

Fig. 5 eine gegenüber der Darstellung in Fig. 4 um 90° gedrehte Ansicht und Fig. 5 is a view rotated by 90 ° compared to the representation in Fig. 4 and

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Umlenkanordnung für die Zugelemente. Fig. 6 is a schematic representation of the deflection arrangement for the tension elements.

Ein in der Zeichnung dargestellter Roboter zum Spritzen von Farben umfaßt ein Grundgestell 1, welches mit Standbeinen 2 versehen ist.A robot shown in the drawing for spraying paints comprises a base frame 1 which is provided with legs 2 .

An dem Grundgestell ist ein vertikaler Tragarm 3 an einem Drehteller 4 um eine horizontale Schwenkachse 5 schwenkbar gelagert, wobei der Drehteller 4 wiederum um eine vertikale Schwenkachse 6 schwenkbar an dem Grundgestell 1 gelagert ist.On the base frame, a vertical support arm 3 is mounted on a turntable 4 so that it can pivot about a horizontal pivot axis 5 , the turntable 4 in turn being mounted on the base frame 1 so that it can pivot about a vertical pivot axis 6 .

Mit dem freien oberen Ende 7 des vertikalen Tragarms 3 ist ein horizontaler Tragarm 8 um eine Schwenkachse 9 schwenkbar verbunden. Am Ende des Tragarms 8 ist eine Bearbeitungseinrichtung 10, im Ausführungsbeispiel eine Spritzeinrichtung, um eine vertikale Schwenkachse 11 schwenkbar gelagert. Der Antrieb der Schwenkbewegung erfolgt über einen Schrittmotor 12. With the free upper end 7 of the vertical support arm 3 , a horizontal support arm 8 is pivotally connected about a pivot axis 9 . At the end of the support arm 8 , a processing device 10 , in the exemplary embodiment a spray device, is mounted so as to be pivotable about a vertical pivot axis 11 . The pivoting movement is driven by a stepper motor 12 .

Zur Erzielung möglichst geringer Trägheitsmomente sind die beweglichen Teile, insbesondere die Tragarme 3 und 8 aus Aluminium hergestellt.To achieve the lowest possible moments of inertia, the moving parts, in particular the support arms 3 and 8, are made of aluminum.

Die Schwenkbewegung um die vertikale Schwenkachse 6 wird mittels eines Lagers bewerkstelligt, welches als Kugellager 13 mit relativ großem Durchmesser ausgebildet ist. Der Durchmesser des Kugellagers 13 beträgt etwa 1/3 der Länge des horizontalen Tragarms 8. Mit dem Kugellager 13 verbunden ist ein erstes Führungselement 14, welches durch ein kreisförmiges, nach außen offenes U-Profil aus Aluminium gebildet ist. Der U-Boden dieses Führungselements 14 bildet eine Führungsbahn 15 für einen Zahnriemen 16, welcher durch zwei Andrück- und Umlenkrollen 17, 18 umgelenkt und in definierten Kontakt mit dem Antriebszahnrad 19 eines an dem Grundgestell 1 ortsfest angebrachten Schrittmotors 20 gebracht wird. Über diesen Schrittmotor 20 bzw. über den Zahnriemen 16 wird also der Drehteller 4 über das einen Teil des Drehtellers 4 bildende Führungselement 14 angetrieben. Die Enden 21, 22 des Zahnriemens 16 sind, wie im einzelnen nicht dargestellt, mit dem Führungselement 14 verbunden. Im einzelnen ebenfalls nicht dargestellt ist die Verbindung zwischen Führungselement 14 und Kugellager 13 bzw. zwischen Kugellager 13 und Grundgestell 1.The pivoting movement about the vertical pivot axis 6 is accomplished by means of a bearing which is designed as a ball bearing 13 with a relatively large diameter. The diameter of the ball bearing 13 is approximately 1/3 the length of the horizontal support arm 8 . Connected to the ball bearing 13 is a first guide element 14 , which is formed by a circular, U-profile made of aluminum that is open to the outside. The U-bottom of this guide element 14 forms a guide track 15 for a toothed belt 16 , which is deflected by two pressure and deflection rollers 17 , 18 and brought into defined contact with the drive gear 19 of a stepping motor 20 fixedly attached to the base frame 1 . The rotary plate 4 is thus driven via this stepping motor 20 or via the toothed belt 16 via the guide element 14 forming part of the rotary plate 4 . The ends 21 , 22 of the toothed belt 16 are, as not shown in detail, connected to the guide element 14 . Also not shown in detail is the connection between guide element 14 and ball bearing 13 or between ball bearing 13 and base frame 1 .

Mit dem Führungselement 14 verbunden ist ein horizontales Schwenklager 23, welches die horizontale Schwenkachse 5 bildet. Die Einzelheiten dieser Verbindung sind in der Zeichnung nicht dargestellt. An dem Schwenklager 23 ist der vertikale Tragarm 3 schwenkbar gelagert. Mit dem Drehteller 4 ist weiterhin ein zweites Führungselement 24 über Streben 25, 26 verbunden. A horizontal pivot bearing 23 , which forms the horizontal pivot axis 5, is connected to the guide element 14 . The details of this connection are not shown in the drawing. The vertical support arm 3 is pivotally mounted on the pivot bearing 23 . A second guide element 24 is also connected to the turntable 4 via struts 25 , 26 .

Das Führungselement 24 ist kreisabschnittsförmig geformt und weist im Querschnitt ein U-Profil auf, wobei die U-Schenkel 25, 26 den als Führungsbahn dienenden U-Boden 27 begrenzen. Längs der so gebildeten Führungsbahn verläuft ein Zahnriemen 28, dessen Enden 29, 30 an dem Führungselement 24 festgelegt sind. Der Zahnriemen 28 umschlingt das Antriebszahnrad 31 eines Schrittmotors 32, wobei das Antriebszahnrad wiederum flankiert wird von zwei Andrück- und Umlenkrollen 33, 34.The guide element 24 is shaped in the form of a circular section and has a U-profile in cross section, the U-legs 25 , 26 delimiting the U-base 27 serving as a guide track. A toothed belt 28 runs along the guideway thus formed, the ends 29 , 30 of which are fixed to the guiding element 24 . The toothed belt 28 wraps around the drive gear 31 of a stepper motor 32 , the drive gear being in turn flanked by two pressure and deflection rollers 33 , 34 .

Der Schrittmotor 32 ebenso wie die Rollen 33, 34 sind an einem Ansatz 35 des Tragarms 3 angeordnet, so daß beim Inbetriebsetzen des Schrittmotors 32 dessen Antriebszahnrad 31 an dem Zahnriemen 28 entlangläuft. Dadurch daß der Zahnriemen 28 mit dem mit dem Drehteller 4 fest verbundenen Führungselement 24 seinerseits verbunden ist, wird der Tragarm 3 durch den längs des Zahnriemens 28 ablaufenden Schrittmotor 32 verschwenkt. Der Schwenklagerbereich wird abgedeckt durch einen Faltenbalg 36.The stepping motor 32 as well as the rollers 33 , 34 are arranged on a shoulder 35 of the support arm 3 , so that when the stepping motor 32 is started up, its drive gear 31 runs along the toothed belt 28 . Characterized in that the toothed belt 28 is in turn connected to the guide element 24 firmly connected to the turntable 4 , the support arm 3 is pivoted by the stepping motor 32 running along the toothed belt 28 . The swivel bearing area is covered by a bellows 36 .

Das obere Ende 7 des Tragarms 3 ist U-förmig ausgebildet, wobei zwischen den U-Schenkeln 37, 37′ eine Schwenklagerwelle 38 angeordnet ist. Diese bildet die Schwenkachse 9 für den an der Welle 38 angeordneten horizontalen Tragarms 8. Mit dem hinteren Ende 39 des Tragarms 8 ist ein Führungselement 40 fest verbunden. Das Führungselement 40 ist wiederum als U-Profil ausgebildet, wobei die so gebildete Führungsbahn von einem Zahnriemen 41 umschlungen wird, dessen Enden 42, 43 an dem Führungselement 40 befestigt sind. Weiterhin umschlingt der Zahnriemen 41 das Antriebszahnrad 44 eines Schrittmotors 45 im Zusammenwirken mit zwei Andrück- und Umlenkrollen 46 und 47. Wird der Schrittmotor in Betrieb gesetzt, erfolgt eine Antriebskraftübertragung über den Zahnriemen 41 und die Enden 42, 43 auf das Führungselement 40, so daß der Tragarm 8 um die Achse 9 verschwenkt wird.The upper end 7 of the support arm 3 is U-shaped, a pivot bearing shaft 38 being arranged between the U legs 37 , 37 ' . This forms the pivot axis 9 for the horizontal support arm 8 arranged on the shaft 38 . A guide element 40 is firmly connected to the rear end 39 of the support arm 8 . The guide element 40 is in turn designed as a U-profile, the guide track thus formed being wrapped around by a toothed belt 41 , the ends 42 , 43 of which are fastened to the guide element 40 . In addition, the toothed belt 41 loops around the drive gear 44 of a stepping motor 45 in cooperation with two pressure and deflection rollers 46 and 47 . If the stepper motor is put into operation, a drive force is transmitted via the toothed belt 41 and the ends 42 , 43 to the guide element 40 , so that the support arm 8 is pivoted about the axis 9 .

Am vorderen Ende 48 des Tragarms 8 ist die Bearbeitungseinrichtung 10 angeordnet, welche um die Schwenkachse 11 mittels des Schrittmotors 12, wie lediglich schematisch dargestellt, verschwenkbar ist.At the front end 48 of the support arm 8 , the processing device 10 is arranged, which can be pivoted about the pivot axis 11 by means of the stepping motor 12 , as shown only schematically.

Sämtlichen Schrittmotoren 12, 20, 32, 45 sind Inkrementalgeber zugeordnet, wobei lediglich die Geber 49 und 50 in der Zeichnung zu sehen sind.All stepper motors 12 , 20 , 32 , 45 are assigned incremental encoders, only encoders 49 and 50 being shown in the drawing.

Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau wird erreicht, daß die Kraftübertragung gleichermaßen leicht und präzise erfolgt, so daß der mit Hilfe der Inkrementalgeber erfaßte, manuell durchgeführte Bewegungsablauf bei der Wiedergabe exakt reproduziert werden kann.The structure described above achieves that the power transmission is equally light and is done precisely, so that with the help of the incremental encoder recorded, manually executed movement sequence can be reproduced exactly during playback.

Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform weist besonders niedrige Trägheitsmomente auf, da die zu beschleunigenden Massen sämtliche sehr nahe an der jeweiligen Schwenkachse angeordnet sind.The embodiment shown in FIGS. 3 to 5 has particularly low moments of inertia, since the masses to be accelerated are all arranged very close to the respective pivot axis.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, dient zum Antrieb des zweiten Tragarms 3 ein an dem Grundgestell 1 befestigter, im einzelnen nicht dargestellter Schrittmotor 80. Dieser treibt über einen Riemenantrieb 51 oder eine ähnliche Antriebsverbindung einen im einzelnen ebenfalls nicht dargestellten Schlitten 52 längs einer schräg zu der Grundplatte 53 des Grundgestells 1 verlaufenden Bahn an. Der Schlitten 52 ist mit einem Verbindungshebel 54 versehen, welcher mit einem gabelförmigen Ansatz 55 des Tragarms 3 über beidseitige Gelenke 56 verbunden ist, so daß bei einer Linearbewegung des Schlittens 52 in Richtung nach rechts oben in Fig. 3 die Gelenke 56 längs der Bahn 57 bewegt werden und damit der Tragarm 3 verschwenkt wird.As can be seen in particular from FIG. 3, a stepping motor 80, which is fastened to the base frame 1 and is not shown in detail, is used to drive the second support arm 3 . Via a belt drive 51 or a similar drive connection, this drives a carriage 52, likewise not shown in detail, along a path which runs obliquely to the base plate 53 of the base frame 1 . The carriage 52 is provided with a connecting lever 54 , which is connected to a fork-shaped extension 55 of the support arm 3 by means of joints 56 on both sides, so that when the carriage 52 moves linearly in the direction to the top right in FIG. 3, the joints 56 along the path 57 are moved and thus the support arm 3 is pivoted.

Bei dieser Ausführungsform wird der Schrittmotor 45 bei der praktischen Realisierung zur Verminderung der Trägerheitsmomente um die Schwingachse 5 vorzugsweise im Bereich dieser Schwenkachse angeordnet.In this embodiment, the stepper motor 45 is preferably arranged in the region of this pivot axis in the practical implementation to reduce the moments of inertia about the oscillation axis 5 .

Der Antrieb der Bearbeitungseinrichtung 10 ist insbesondere in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Hierzu dienen Schrittmotoren 58 und 59, welche im Bereich der Schwenkachse 5 des Tragarms 3 an diesem angeordnet sind. An den Schrittmotoren 58, 59 sind im Detail nicht dargestellte Führungselemente 60, 61 angeordnet, welche als Nutrollen ausgebildet sind. Diese Nutrollen werden von Zugelementen 62, 63 umschlungen, wobei die Zugelemente 62, 63 jeweils wenigstens punktförmig mit den Nutrollen 60, 61 verbunden sind, so daß Drehbewegungen der Schrittmotoren 58, 59 bzw. der Nutrollen 60, 61 auf die Zugelemente 62, 63 schlupffrei übertragen werden.The drive of the processing device 10 is shown in particular in FIGS. 4 and 5. Stepper motors 58 and 59 , which are arranged on the support arm 3 in the region of the pivot axis 5, serve this purpose. Guide elements 60 , 61 ( not shown in detail) are arranged on the stepper motors 58 , 59 and are designed as grooved rollers. These grooving rollers are wrapped in traction elements 62 , 63 , the traction elements 62 , 63 each being connected at least point-wise to the grooving rollers 60 , 61 , so that rotational movements of the stepping motors 58 , 59 or grooving rollers 60 , 61 on the traction elements 62 , 63 are slip-free be transmitted.

Die Zugelemente 62, 63 werden, wie aus der schematischen Darstellung nach Fig. 2 ersichtlich, jeweils über Rollenpaare 78, 79 umgelenkt. Die Rollen 78 sind an dem Tragarm 3 und die Rollen 79 an dem Tragarm 8 gelagert. In Fig. 6 ist lediglich die Umlenkung des hin- und herführenden Teils des Zugelements 63 dargestellt. Die Umlenkung des Zugelements 62 erfolgt durch eine parallel angeordnete entsprechende Umlenkrollen- Anordnung. As can be seen from the schematic illustration in FIG. 2, the tension elements 62 , 63 are each deflected via pairs of rollers 78 , 79 . The rollers 78 are mounted on the support arm 3 and the rollers 79 on the support arm 8 . In Fig. 6, only the deflection of the back and forth part of the tension element 63 is shown. The deflection of the tension element 62 takes place by means of a corresponding deflection roller arrangement arranged in parallel.

Am Vorderende des Tragarms 8 ist für das Zugelement 63 eine weitere Umlenkrolle 65 angeordnet, welche als Doppelnutrolle ausgebildet ist und dementsprechend in der Lage ist, sowohl den hinführenden als auch den zurückführenden Teil des als Stahlseil ausgebildeten Zugelements 63 umzulenken. Im weiteren Verlauf durchsetzt das Zugelement 63 eine Hohlwelle 66 und umschlingt eine Führungselement 67 in Form einer Doppelnutrolle um 540°, wobei in der Mitte des Umschlingungsbereiches eine feste Verbindung zwischen dem Stahlseil und dem Führungselement 67 hergestellt ist, welche in der Zeichnung im einzelnen nicht dargestellt ist.At the front end of the support arm 8 , a further deflection roller 65 is arranged for the tension element 63 , which is designed as a double groove roller and is accordingly able to deflect both the leading and the returning part of the tension element 63 designed as a steel cable. In the further course, the tension element 63 passes through a hollow shaft 66 and loops around a guide element 67 in the form of a double groove pulley by 540 °, a fixed connection being made in the middle of the looping area between the steel cable and the guide element 67 , which is not shown in the drawing in detail is.

Das Führungselement 67 sitzt auf einer in einer U-förmigen Gabel 68 gelagerten Welle 69, welche eine entsprechende Schwenkachse definiert. Parallel zu dieser Schwenkachse ist die Bearbeitungseinrichtung 10 mittels einer Welle 70 schwenkbar gelagert.The guide element 67 is seated on a shaft 69 which is mounted in a U-shaped fork 68 and which defines a corresponding pivot axis. Parallel to this pivot axis, the processing device 10 is pivotably mounted by means of a shaft 70 .

Ansätze 71, 72 der Wellen 69 bzw. 70 stehen nach außen seitlich über die U-förmige Lagerung 68 hervor und nehmen einen Zahnriemen 73 antreibende Räder 74, 75 auf. Durch die Anordnung der Bearbeitungseinrichtung 10 in der Gabel 68 und deren vorstehend beschriebenen Antrieb wird eine besonders gute Bewegungsfreiheit erzielt.Lugs 71 , 72 of the shafts 69 and 70 protrude laterally outwards via the U-shaped bearing 68 and take up wheels 74 , 75 driving a toothed belt 73 . The arrangement of the processing device 10 in the fork 68 and the drive described above results in particularly good freedom of movement.

Das Zugelement 62 umschlingt Nuten 76 der Hohlwelle 66, welche in einer zweiten, mit dem Tragarm 8 verbundenen Hohlwelle 77 schwenkbar um die Schwenkachse 11 gelagert ist. Auch das Zugelement 62 ist punktförmig mit der Hohlwelle 76 verbunden.The tension element 62 wraps around grooves 76 of the hollow shaft 66 , which is pivotably mounted about the pivot axis 11 in a second hollow shaft 77 connected to the support arm 8 . The tension element 62 is also connected point-wise to the hollow shaft 76 .

Claims (17)

1. Vorrichtung zur automatischen Manipulation von Bearbeitungseinrichtungen und dgl., insbesondere zum Lackieren, Beschichten, Sandstrahlen und Entgraten, umfassend ein Grundgestell und daran angeordnete, um wenigsten zwei verschiedene Achsen durch Schrittmotoren angetrieben schwenkbare Tragarme, wobei die Bearbeitungseinrichtung an einem der Tragarme angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem Tragarm (3, 8) ein konzentrisch zu seiner Schwenkachse (5, 6, 9) etwa kreis- bzw. kreisabschnittsförmig verlaufendes Führungselement (14, 24, 40) für ein flexibles Zugelement (Zahnriemen 16, 28, 41) zugeordnet ist, dessen Enden (21, 22, 29, 30, 42, 43) an der Führungsbahn (27) des Führungselements (14, 24, 40) befestigt sind, und der mit dem Führungselement (14, 24,- 40) und mit dem Antriebs-Element (19, 31, 44) eines Schrittmotors (20, 32, 45) in Eingriff steht. 1. Device for the automatic manipulation of processing devices and the like, in particular for painting, coating, sandblasting and deburring, comprising a base frame and supporting arms arranged thereon which can be pivoted about at least two different axes and driven by stepping motors, the processing device being arranged on one of the supporting arms, characterized in that at least one support arm ( 3 , 8 ) has a guide element ( 14 , 24 , 40 ) which runs concentrically with respect to its pivot axis ( 5 , 6 , 9 ) for a flexible tension element (toothed belt 16 , 28 , 41 ) is assigned, the ends ( 21 , 22 , 29 , 30 , 42 , 43 ) of which are fastened to the guide track ( 27 ) of the guide element ( 14 , 24 , 40 ), and which is connected to the guide element ( 14 , 24 , - 40 ) and is in engagement with the drive element ( 19 , 31 , 44 ) of a stepping motor ( 20 , 32 , 45 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Antriebs-Zahnrads (19, 31, 44) im Einlaufbereich des Zahnriemens (16, 28, 41) zwei Andrück- und Umlenkrollen (17, 18 bzw. 33, 34 bzw. 46, 47) angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that on both sides of the drive gear ( 19 , 31 , 44 ) in the inlet area of the toothed belt ( 16 , 28 , 41 ) two pressure and deflection rollers ( 17 , 18 or 33 , 34 or 46 , 47 ) are arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (24) fest mit dem Tragarm (3) verbunden und der Schrittmotor (32) mit dem zugehörigen schwenkbaren Tragarm (3) verbunden ist.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the guide element ( 24 ) is fixedly connected to the support arm ( 3 ) and the stepper motor ( 32 ) is connected to the associated pivotable support arm ( 3 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (40) mit dem schwenkbaren Tragarm (8) verbunden und der Schrittmotor (45) relativ zu diesem ortsfest ist.4. The device according to claim 1, characterized in that the guide element ( 40 ) with the pivotable support arm ( 8 ) is connected and the stepper motor ( 45 ) is stationary relative to this. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (24) mit einer Drehplatte (4) fest verbunden ist.5. The device according to claim 1, characterized in that the guide element ( 24 ) with a rotary plate ( 4 ) is fixedly connected. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (14, 24, 40) durch ein nach außen offenes U-Profil gebildet sind.6. The device according to claim 1, characterized in that the guide elements ( 14 , 24 , 40 ) are formed by an outwardly open U-profile. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schwenkbewegung um eine vertikale Schwenkachse (6) an dem Grundgestell (1) ein Kugellager (13) vorgesehen ist, dessen Durchmesser in etwa dem des zugehörigen Führungselements (14) entspricht.7. The device according to claim 1, characterized in that for the pivoting movement about a vertical pivot axis ( 6 ) on the base frame ( 1 ) a ball bearing ( 13 ) is provided, the diameter of which corresponds approximately to that of the associated guide element ( 14 ). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kugellagers etwa 1/3 der Länge des die Bearbeitungseinrichtung (10) tragenden Tragarms (8) beträgt. 8. The device according to claim 7, characterized in that the diameter of the ball bearing is approximately 1/3 of the length of the support arm ( 8 ) carrying the processing device ( 10 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine die horizontale Schwenkachse (5) bildende Welle (23) von einer Schraubenfeder umschlungen wird, deren eines Ende mit der Welle (23) fest verbunden ist und deren anderes Ende sich an dem Grundgestell (1) abstützt.9. The device according to claim 1, characterized in that at least one of the horizontal pivot axis ( 5 ) forming shaft ( 23 ) is wrapped by a coil spring, one end of which is fixedly connected to the shaft ( 23 ) and the other end of which is on the base frame ( 1 ) supports. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren, Geber, Zuleitungen und Klemmen fremdbelüftet sind.10. The device according to claim 1, characterized in that that the motors, encoders, supply lines and terminals are ventilated are. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Belüftungsgehäuse individuell druck- und/oder temperaturkontrolliert sind.11. The device according to claim 10, characterized in that that the respective ventilation housing individually are pressure and / or temperature controlled. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am vorderen Ende eines ersten, mit einem zweiten Tragarm (3) um eine horizontale Achse (64) schwenkbar verbundenen Tragarms (8) angeordnete Bearbeitungseinrichtung (10) derart um wenigstens zwei Achsen (11, 69) schwenkbar angetrieben ist, daß die antreibenden Schrittmotoren (58, 59) an dem zweiten Tragarm (3) angeordnet sind und mit der Bearbeitungseinrichtung (10) über Zugelemente (62, 63) in Antriebsverbindung stehen.12. The apparatus according to claim 1, characterized in that the at the front end of a first, with a second support arm ( 3 ) about a horizontal axis ( 64 ) pivotally connected support arm ( 8 ) arranged processing device ( 10 ) such at least two axes ( 11th , 69 ) is pivotably driven so that the driving stepper motors ( 58 , 59 ) are arranged on the second support arm ( 3 ) and are in drive connection with the processing device ( 10 ) via tension elements ( 62 , 63 ). 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (62, 63) Stahlseile sind, welche über Umlenkrollen (65, 78, 79) geführt sind.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the tension elements ( 62 , 63 ) are steel cables which are guided over deflection rollers ( 65 , 78 , 79 ). 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (60, 61, 67, 77) als von den Zugelementen (62, 63) in einem Umfangswinkelbereich von wenigstens 180° umschlungene Nutrollen ausgebildet sind. 14. The apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the guide elements ( 60 , 61 , 67 , 77 ) are formed as groove rolls wrapped by the tension elements ( 62 , 63 ) in a circumferential angle range of at least 180 °. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zugelement (62, 63) wenigstens punktförmig mit einem zugehörigen Führungselement (67) verbunden ist.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that each tension element ( 62 , 63 ) is at least point-connected to an associated guide element ( 67 ). 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein angetriebenes Führungselement (67) um eine Schwenkachse (69) parallel zu einer Schwenkachse (70) der Bearbeitungseinrichtung (10) schwenkbar gelagert ist, wobei die beiden Schwenkachsen (69, 70) in Antriebsverbindung miteinander stehen.16. Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that a driven guide element ( 67 ) about a pivot axis ( 69 ) parallel to a pivot axis ( 70 ) of the processing device ( 10 ) is pivotally mounted, the two pivot axes ( 69 , 70 ) are in drive connection with each other. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an der Drehplatte (1) ein über einen Schrittmotor (50) linear angetriebener Schlitten (52) angeordnet ist, der über einen Verbindungshebel (54) mit einem Ansatz (55) des zweiten Tragarms (3) gelenkig verbunden ist, wobei Verbindungshebel (54) und Ansatz (55) im Winkel zueinander angeordnet sind.17. The device according to one of claims 1 to 16, characterized in that on the rotary plate ( 1 ) via a stepper motor ( 50 ) linearly driven carriage ( 52 ) is arranged, which via a connecting lever ( 54 ) with a shoulder ( 55 ) of the second support arm ( 3 ) is connected in an articulated manner, the connecting lever ( 54 ) and extension ( 55 ) being arranged at an angle to one another.