DE2630858C3

DE2630858C3 - Transportautomat

Info

Publication number: DE2630858C3
Application number: DE19762630858
Authority: DE
Inventors: Gerhard 3180 Wolfsburg Braeger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1976-07-09
Publication date: 1986-07-31
Also published as: DE2630858B2; DE2630858A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Transportautomaten der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten, beispielsweise aus dem Buch »Industrie-Roboter« von Warnecke und Schraft, 1973, Seite 229, bekannten Art.

Transportautomaten diesen Aufbaus bieten die Möglichkeit, nach Ausrichtung der gemeinsamen Achse

der Arme in Transportrichtung unter Ausführung

entsprechender Linearbewegurigen ihrer Greifer das auf einem der Greifer befindliche Werkstück abzulegen , und ohne Schwenkbewegung des Transportautomaten

5' mit dem anderen Greifer ein Werkstück aufzunehmen. Nach einer anschließenden Schwenkbewegung des Transportautomaten haben dann die beiden Greifer ihre Positionen vertauscht so daß nunmehr der zuvor »entladene« Greifer ein neues Werkstück aufnimmt und

ι ο der zuvor »beladene« Greifer das Werkstück ablegt

Ein grundlegender Vorteil eines derartigen Transportautomaten gegenüber einem »einarmigen« und demgemäß nur mit einem Greifer bestückten Automaten ist mithin darin zu sehen, daß zwischen dem Aufnahme- und Ablegevorgang für das Werkstück keine Schwenkbewegung des Transportautomaten zu erfolgen braucht

Zwischen Aufnahme- und Ablegevorgang sind jedoch Linearbewegungen der Greifer erforderlich. Diese Linearbewegungen werden bei dem zitierten Stand der Technik durch Verfahren der Säule des Transportautomaten erzeugt Insbesondere bei den beim Stand der Technik sehr kurz gehaltenen Armen und Greifern ist es dann aber praktisch unmöglich, die Werkstücke in Werkstückaufnahmen von Pressen oder dergleichen abzulegen, da diese Aufnahmen relativ weit innerhalb der Presse liegen und demgemäß kein Platz für die erforderliche Verfahrbarkeit der Säule gegeben ist Das Entsprechende gilt verständlicherweise für Werkstückentnahmen an Pressen oder dergleichen; auch hier kann mit der bekannten Konstruktion der jeweiligen Greifer nicht weit genug in die Presse oder dergleichen hineingefahren werden. Dieser grundlegende Nachteil der bekannten Konstruktion ließe sich allenfalls durch eine erhebliche Verlängerung der Arme und einen entsprechend langen Verfahrweg für die Säule bzw. einen Grundkörper des Transportautomaten vermeiden. Abgesehen davon, daß dann ein langes Fundament mit Schienen oder dergleichen erforderlich wäre, brächte diese Abänderung des bekannten Automaten den Nachteil mit sich, daß der bei den erforderlichen Schwenkbewegungen — worunter bisher stets Schwenkbewegungen um die Achse der Säule gemeint sind — von den dann langen Armen überstrichene Raum ebenfalls entsprechend groß wird, so daß beispielsweise seitlich von PressenstraSen Platz für diese Schwenkbewegungen freigehalten werden muß. Schließlich besitzt der bekannte Transportautomat den für die Transportgeschwindigkeit entscheidenden Nachteil, daß große Massen, nämlich der gesamte Automat, bei den Linearbewegungen bewegt werden.

Es ist auch bekannt — vergleiche die DE-OS 20 02 987 und die DE-PS 2013 403 -, Transportvorrichtungen auf jeweils einem feststehenden Ständer um eine vertikale Achse schwenkbar anzuordnen und sich paarweise gegenüberliegende Arme mit Antrieben für Längsbewegungen auszurüsten. Dabei ist aber nichts über eine gemeinsame Linearbewegung der die verschiedenen Greifer tragenden Arme offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transportautomaten der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei Reduzierung der bewegten Massen und damit Erhöhung der Transportgeschwindigkeit gegenüber dem Stand der Technik auch bei großen Linearbewegungen der Greifer mit begrenzter Länge der Arme auskommt. Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Kin wesentliches Merkmal der Erfindung besteht also durin, d;iU die zur Werk.slückaufnahme und -ablage erforderlichen Linearbewegungen der Greifer nicht durch Verfahrbewegungen des gesamten Automaten, sondern durch axiale Verschiebebewegungen der durch ein gemeinsames Leichtbauprofil gebildeten Arme erzeugt werden, so daß Bewegungen der Säule in Richtung des gewünschten Werkstücktransports jedenfalls grundsätzlich nicht mehr erforderlich sind Da die beiden Arme zu einem Teil zusammengefaßt sind, kann jeder der Arme relativ kurz gehalten werden, da die Gesamtlänge beider Arme die Größe der möglichen Linearbewegungen beider Greifer bestimmt

Die erfindungsgemäße Zusammenfassung beider Arme zu einem einzigen Bauteil vergrößert die erforderlichen Betätigungskräfte insbesondere deshalb nicht weil dieses Bauteil in Leichtbauweise konstruiert ist, also beispielsweise aus einem Hohlräume lufweisenden Aluminiumprofil besteht

Für eine an einer Presse oder dergleichen festgelegte Transportverrichtung mit nur einem Werkstückgreifer ist es aus der US-PS 27 81 136 bekannt, je einen ortsfesten und beweglichen Rahmen zu verwenden, die als Stanzteile geringe Trägheitsmomente besitzen und damit relativ hohe positive und negative Beschleunigungen zulassen. Einander zugekehrte Flächen der beiden Rahmen sind mit Zähnen versehen, mit denen ein mittels eines pneumatischen Zylinders verschiebbares Zahnrad kämmt. Zur Führung des beweglichen Rahmens dienen ein Stange, an der dieser Rahmen innerhalb des ortsfesten Rahmens aufgehängt ist, sowie eine untere Rollenführung an dem ortsfesten Rahmen, in die ein Führungsblock an dem beweglichen Rahmen hineinragt, dessen Verschiebeweg durch die Länge des ortsfesten Rahmens begrenzt ist Der zangenförmige Werkstückgreifer ist an dem beweglichen Rahmen über eine Gleitstange verschiebbar gehalten; die Verschiebebewegungen dienen zusammen mit einem Anschlag an der Gleitstange zur Betätigung des Greifers.

Liegen Aufnahme- und Abgabestelle der Werkstücke auf unterschiedlichen Höhen, so ist es zweckmäßig, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Leichtbauprofil in einer Aufnahme verschiebbar zu lagern, die ihrerseits an der Säule um eine quer zu der Achse des Leichtbauprofils verlaufende weitere Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Diese Aufnahme kann zugleich die Antriebsmittel für die Verschiebebewegung des Leichtbauprofils aufnehmen.

Zur Abrundung des Standes der Technik sei bemerkt, daß aus dem genannten Buch, Seite 177, bereits ein Transportautomat mit schwenkbarer Säule und in Richtung seiner Achse verschiebbarem Arm bekannt ist. Soweit erkennbar, handelt es sich dort zwar um einen beidseitig über den Umfang der Säule hinausragenden Arm, der aber offenbar nur an einem Ende mit einem Werkzeug bestückt und durch eine Stange gebildet ist.

Die Lösung der verschiebbaren Lagerung des Leichtbauprofils ist insbesondere deshalb nicht unproblematisch, weil zur Erzielung einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit und einer exakten Positionierung der ω Greifer in ihrer Aufnahme- und Ablagestellung große Beschleunigungen und Verzögerungen erforderlich sind, die auch bei Ausbildung der Arme als Leichtbauprofil zu unerwünschten Schwingungen führen können. Darüber hinaus besteht natürlich für den praktischen Einsatz der Transportautomaten beispielsweise im Rahmen einer Serienfertigung die Aufgabe, die Konstruktion so zu treffen, daß über längere Zeiten absolute Wartungsfreiheit herrscht also beispielsweise die Schmierung von Lagern oder dergleichen unterbleiben kann, und weiterhin muß der konstruktive Aufwand aus Kostengründen niedrig gehalten werden. Eine diesen Bedingungen genügende Konstruktion ist als vorteilhafte Weiterbildung im Anspruch 3 angegeben.

An dieser Stelle sei eingefügt, daß die Verwendung von Zahnriemen, die ein antreibendes Rad teilweise umschlingen, im Rahmen von Transportautomaten an sich aus der US-PS 32 42 782 bekannt ist

Die Kunststoffwangen bestehen, wie Versuche gezeigt haben, zweckmäßigerweise aus Polyamid, da dieses günstige Laufeigenschaften auf Stahlrollen besitzt Ein vorgespannter Zahnriemen besitzt gegenüber Zahnstangen und -ketten den Vorteil einer guten Stoßdämpfung und der Wartungsfreiheit über lange Betriebszeiten; auch erweist er sich günstig im Sinne einer leichten Bauweise. Da die Vorspannung leicht nachgestellt werden kann, läßt sich mit einfachen Mitteln etwa aufgetretenes Spiel beseitigen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transportautomaten zeigt in seinen hier interessierenden Bestandteilen perspektivisch die Zeichnung.

Bei 1 und 2 sind die seitlichen Wangen der allgemein mit 3 bezeichneten Säule angedeutet Die Säule 3 ist mit ihrem unteren Ende in an sich bekannter und daher hier nicht dargestellter Weise um ihre Achse 4 schwenkbar auf einer Grundplatte oder dergleichen gelagert Der Schwenkwinkel beträgt zumindest 180°, damit die beiden Greifer 5 und 6 durch eine einfache Schwenkbewegung um die Schwenkachse 4 ihre Positionen austauschen können.

Die genannten Greifer 5 und 6 befinden sich an den Enden des also zwei Arme bildenden Leichtbauprofils 7, das, wie im linken Bereich der Figur erkennbar, in diesem Ausführungsbeispiel ein Hohlprofil mit einer T-förmigen Rippenanordnung 8 ist Als Material wird bevorzugt Aluminium verwendet.

Das Leichtbauprofil 7 ist in Richtung seiner Achse linear verfahrbar in der Aufnahme 9 gehalten, die zu diesem Zweck mit Stahlrollen 10 bestückt ist, die ihrerseits mit Laufbahnen 11 bzw. 12 an Polyamidwangen 13 bzw. 14 des Leichtbauprofils 7 zusammenwirken. Wie sich gezeigt hat, ist die Materialpaarung Polyamid—Stahl besonders günstig für einen ruhigen Lauf und gute Wartungsfreiheit.

Die Aufnahme 9 ist um die Schwenkachse 15, die also quer zur Achse des Leichtbauprofils 7 weist, schwenkbar in den Seitenwänden 1 und 2 der Säule 3 gehalten. Der Fortsatz 16 der Aufnahme 9 steht beispielsweise mit einer Spindelmutter in Eingriff, die mittels eines Motors verschoben wird und damit die Schwenkbewegungen der Aufnahme 9 mit dem Leichtbauprofil 7 erzeugt. Bei diesen Schwenkbewegungen um die Schwenkachse 15 erfolgt also eine Hebung bzw. Senkung der Greifer 5 und 6, wie es im Hinblink auf die Höhe der Aufnahme- bzw. Abgabestelle für die zu transportierenden Werkstücke gerade erforderlich ist.

Ein wesentliches Merkmal besteht, wie gesagt darin, daß die Linearbewegungen der Greifer 5 und 6 nicht durch Verfahren der Säule, sondern durch Verschiebung des Leichtbauprofils 7 relativ zu der feststehenden Säule erzeugt werden. Die Kraft für diese Bewegungen wird mittels eines als Scheibenläufermotor ausgebildeten Antriebsmotors 17 erzeugt, der, über ein Zyklogetriebe 18, in drehfester Verbindung mit der Zahnscheibe 19 steht. Diese wird über einen großen Teil ihres Umfangs — hierzu dienen die aus Kunststoff oder Holz

bestehenden, über starre Achslagerungen in der Aufnahme 9 gelagerten Umlenkrollen 20 und 21 — von dem Zahnriemen 22 umschlungen, dessen Enden über Klemmstücke 23 und 24 an der flachen, in der Figur oberen Fläche des Leichtbauprofils 7 festgelegt sind. Die Umlenkrollen 20 und 21 sind so angeordnet und besitzen einen solchen Durchmesser, daß sie die zwischen ihnen und den Klemmstücken 23 und 24 befindlichen Bereiche des Zahnriemens 22 zumindest annähernd parallel zu der genannten ebenen oberen Fläche des Leichtbauprofils 7 halten. Während das Klemmstück 24 direkt mittels Schrauben, an dem Leichtbauprofil 7 gehalten ist, liegt das Klemmstück 23 verschiebbar auf der genannten oberen Fläche des Leichtbauprofüs 7 und ist über eine Spannschraube 25 mit dem Bock 26 an dem Leichtbauprofil 7 gehalten. Durch Betätigen der Spannschraube 25 kann demgemäß die gewünschte Vorspannung des Zahnriemens 22 eingestellt werden, die für eine spielfreie Umsetzung der Drehbewegung der Zahnscheibe 19 in Linearbewegungen des Leichtbauprofüs 7 erforderlich ist.

Da die Zähne des Zahnriemens 22 dem Leichtbauprofil 7 zugekehrt sind, ist die Gefahr einer Verschmutzung der Zähne weifgehend vermieden und auch insoweit der erforderlichen Wartungsfreiheit Rechnung getragen.

Im Betrieb wird der dargestellte Automat nach einem Programm also so angesteuert, daß beispielsweise zunächst der Greifer 5 ausgefahren wird bis in eine Stellung, in der er ein Werkstück ergreifen kann, daß dann durch Linearbewegung des Leichtbauprofüs 7 in entgegengesetzter Richtung der Greifer 5 mit dem aufgenommenen Werkstück in Richtung auf die Säule 3 bewegt wird, bis der andere Greifer 6, der zuvor ein Werkstück ergriffen hatte, in den Bereich der Ablagestelle für dieses verschoben ist Nach Beendigung des Ablagevorgangs wird das Leichtbauprofil 7 wieder zurückbewegt, d. h. so, daß sich der andere Greifer 6 wieder der Säule 3 nähert, und nunmehr erfolgt ein Verschwenken um die Schwenkachse 4 um 180°. Nunmehr kann entweder zuerst der Greyer 6 in die *o Aufnahmestellung und dann der Greifer 5 in die Ablagestellung verschoben werden, oder diese beiden Vorgänge geschehen in umgekehrter Reihenfolge. Entscheidend ist, daß Aufnehmen und Ableger, von Werkstücken in derselben durch Schwenken um die Schwenkachse 4 erzielten Stellung des Leichtbauprofüs 7 allein durch Linearbewegungen desselben — und gegebenenfalls durch Schwenkbewegungen um die weitere Schwenkachse 15 — vorgenommen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Transportautomat für zumindest ein Werkstück mit zwei von einer Säule, die um wenigstens 180° um eine zu einer Grundplatte senkrechte Schwenkachse schwenkbar ist, getragenen, einen Winkel von 180° einschließenden, an freien Enden mit Greifern bestückten Armen sowie mit Mitteln zur gemeinsamen Linearbewegung der Greifer, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme durch ein gemeinsames von der Säule (3) in Richtung seiner Achse motorisch verschiebbar getragenes Leichtbauprcfil (7) gebildet sind.

2. Transportautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtbauprofil (7) in einer Aufnahme (9) verschiebbar gelagert ist, die ihrerseits an der Säule (3) um eine quer zu der Achse des Leichtbauprofils (7) verlaufende weitere Schwenkachse (IS) schwenkbar gelagert ist

3. Transportautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtbauprofil (7) mit zwischen Rollen (10) laufenden Kunststoffwangen (13,14) versehen ist und an ihm die Ender, eines unter Vorspannung stehenden Zahnriemens (22) festgelegt sind, der ein mit einem von der Säule (3) getragenen Antriebsmotor (17) für die Verschiebebewegungen des Leichtbauprofils (7) drehfest verbundenes Zahnrad (19) teilweise umschlingt

4. Transportautomat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Zahnrads (19) Umlenkrollen (20, 21) zur Vergrößerung des Umschlingungswinkels angeordnet sind.

5. Transportautomat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Umlenkrollen (20, 21) aus nichtmetallischem Material bestehen.

6. Transportautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffwangen (13, 14) aus einem Material mit den Laufeigenschaften von Polyamid und eh.. Rollen (10) aus einem Material mit den Eigenschaften von Stahl bestehen.

7. Transportautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne tragende Fläche des Zahnriemens (22) dem Leichtbauprofil zugekehrt ist.

8. Transportautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Enden des Zahnriemens (22) über Klemmstücke (23,24) an dem Leichtbauprofil (7) befestigt sind, von denen zumindest eines (23) zur Erzeugung der Vorspannung in Richtung der Achse des Leichtbauprofils (7) an diesem verschiebbar befestigt ist.

9. Transportautomat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Klemmstück (23) über zumindest eine sich parallel zur Achse des Leichtbauprofils (7) erstreckende Spannschraube (25) an diesem befestigt ist.