DE29707422U1 - Manipulator - Google Patents

Description

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Zasche Fördertechnik GmbH Gewerbestraße 23 86720 Nördlingen

Manipulator

Die Erfindung betrifft einen Manipulator zum handgeführten Bewegen einer Last, mit einer in Lastrichtung quasi starren Lasttrageinrichtung, an deren freiem Ende ein Lastaufnahmemittel vorgesehen ist, und wobei in die Lasttrageinrichtung ein im Kraftfluß liegendes elastisches Glied eingefügt ist. Die Lasttrageinrichtung kann dabei entweder in vertikaler Richtung unbeweglich sein, sie kann aber auch mit einem in Lastrichtung starr wirkenden Hubantrieb verbunden sein, so daß das Lastaufnahmemittel und mit diesem die Last vertikal auf- und abbewegt werden kann.

Derartige Manipulatoren werden häufig zu Montagezwecken verwendet, bei denen ein Bauteil durch den Manipulator In eine geeignete Position gebracht werden muß, um dann mit einem anderen Bauteil zusammengefügt zu werden. Als Beispiel sei angenommen, eine in horizontaler Ausrichtung von dem Lastaufnahmemittel eines Manipulators getragene Welle solle in eine horizontale Bohrung eines Gehäuses eingesetzt werden. Dabei können Probleme auftreten, wenn Welle und Bohrung in horizontaler Richtung nicht genau miteinander fluchten. Auch wenn die Lasttrageinrichtung mit einem Hubantrieb verbunden ist, durch den die Last vertikal auf- und abbewegt werden kann, bringt dies keine brauchbare

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Lösung des Problems. Wenn z.B. die Lasttrageinrichtung als Gliederkette und der Hubantrieb als angetriebene Trommel ausgebildet sind, ist allein aufgrund des "Polygoneffekts" im Kettentrieb ein exaktes Positionieren nicht möglich. Aber auch bei Manipulatoren, bei denen die Lasttrageinrichtung durch ein Seil und der Hubantrieb durch eine Seilwinde gebildet ist, kann aufgrund der toleranten Bremsenfunktion eine genaue Position nicht angefahren werden.

Und selbst bei Manipulatoren ohne Hubantrieb, bei denen an einem in einer horizontalen Kranschiene laufenden Kranwagen ein Seil mit fester Länge befestigt ist, das an seinem freien Ende ein Lastaufnahmemitte! trägt, ist wegen der Toleranzen der einzelnen Bauteile eine exakte Höhenpositionierung nicht von vornherein möglich.

Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man bereits in die Lasttrageinrichtung derartiger Manipulatoren eine mechanische Feder, z.B. eine Schraubenfeder eingebaut. Diese gestattet es, daß die Bedienungsperson eine von dem Manipulator ungenau positionierte Last durch Handkraft in die gewünschte genaue Position bringt. Das hat jedoch den Nachteil, daß die Feder nur für einen sehr beschränkten Lastbereich geeignet ist. Soll eine kleinere oder größere Last bewegt werden, müßte man die Feder austauschen. Hinzu kommt, daß die von der Bedienungsperson aufzubringende Handkraft sehr groß wird, wenn eine hohe Last bewegt, und damit eine sehr steife Feder verwendet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile eine Lösung vorzuschlagen, die sich sowohl für einen großen Lastbereich einsetzen läßt, als auch nur eine zumutbare, relativ geringe Handkraft der Bedienungsperson erfordert.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß das in die Lasttrageinrichtung integrierte elastische Glied bezüglich seiner Federsteifigkeit einstellbar ist. Dadurch kann mit ein und demselben Glied ein sehr breiter Lastbereich bedient werden.

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Dabei kann die Einstellung der Federsteifigkeit vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Last selbsttätig erfolgen.

Dieses Ziel kann in zweckmäßiger Weise dadurch erreicht werden, daß das elastische Glied durch einen pneumatischen Zylinder gebildet ist. Zur Einstellung der Federsteifigkeit kann der von einem zylindrischen Gehäuse und einem darin geführten Kolben begrenzte Druckraum des pneumatischen Zylinders mit einem Druckregelventil verbunden sein, das an eine Druckiuftquelie angeschlossen ist.

Ein im Kraftfluß der Lasttrageinrichtung angeordnetes Lastmeßglied kann dabei ein Signal zum Steuern der Einsteilung des Druckregelventils liefern.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Lasttrageinrichtung durch ein biegeschiaffes, in Lastrichtung starres Zugorgan, z.B. ein Sei! oder eine Kette und eine mit dem Hubantrieb, z.B. eines Elektromotors verbundene Verholeinrichtung, z.B. eine Trommel zu bilden.

Um dabei dem Lastaufnahmemittel eine Führung gegen unerwünschte horizontale Ausweichbewegungen zu geben, kann dem biegeschlaffen Zugorgan eine um die Querachsen biegestarre Längsführung für das Lastaufnahmemittel achsfluchtend oder beabstandet parallel geschaltet sein.

In den Fig. 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in teilweise geschnitten Seitenansichten dargestellt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist an einer Deckenkonstruktion 1 eine Laufschiene 2 befestigt, in welcher ein Kranwagen 3 mittels einer Rollenführung 4 längsbeweglich gelagert ist. Der Kranwagen 3 seinerseits trägt eine quer zur Laufschiene 2 verlaufende weitere Laufschiene 5, in welcher ebenfalls mit einer Rollenführung 6 ein Kopfteil 7 längsverschieblich gelagert ist. Das Kopfteil 7 trägt eine ais Seil 8 ausgeführte Lasttrageinrichtung, mit der am unteren Ende ein pneumatischer Zylinder 9 verbunden ist. Dieser besteht aus dem zylindrischen Gehäuse 10, in dem ein Kolben 11 längsverschieblich gelagert ist. An der mit

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dem Kolben 11 verbundenen Kolbenstange 12 ist unter Zwischenschaltung eines weiteren Seilstücks 13 ein ais Lasthaken 14 ausgebildetes Lastaufnahmemittel befestigt.

An diesen Lasthaken 14 ist ein zylindrisches Bauteil 15 angeschlagen, welches in eine zylindrische Bohrung 16 eines Gehäuses 17 eingeführt werden soll.

Der von dem Gehäuse 10 und dem Kolben 11 begrenzte Druckraum 18 des pneumatischen Zylinders 9 ist über die Leitung 19, in die ein Absperrventil 20 eingebaut ist, mit der Druckluftquelle 21 verbunden.

Wenn das zylindrische Bauteil 15, welches in die Bohrung 16 eingeführt werden soll, sich gegenüber dieser um einen geringen Betrag zu hoch befindet, kann eine Bedienungsperson dieses durch Handkraft gegen die Wirkung des pneumatischen Zylinders 9 um diesen Betrag nach unten drücken, um es dann leicht in die Bohrung 16 einzuführen. In Abhängigkeit von der Größe der vom Lasthaken 14 getragenen Last, kann die Federsteifigkeit des pneumatischen Zylinders 9 durch Druckzuführung mittels des Absperrventils 20 angepaßt werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Variante unterscheidet sich von der nach Fig. 1 zunächst dadurch, daß das Sei! 8 nicht direkt mit dem Kopfteil 7 starr verbunden ist, sondern daß es vielmehr mit einem Hubantrieb 22 zusammenwirkt, welcher seinerseits an dem Kopfteil 7 befestigt ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß zwischen Druckluftquelle 21 und pneumatischem Zylinder 9 anstelle eines Absperrventils ein Druckregeiventil 23 eingeschaltet ist. Dieses ist mit seinem Druckluftanschluß P mit der Druckluftquelle 21 verbunden und gibt über den Arbeitsanschluß A Druck an den Druckraum 18 ab. Durch die Entlüftung R kann in bestimmten Betriebszuständen Druck aus dem Druckraum 18 abgeführt werden. Der im Druckraum 18 gewünschte Druck kann über die Handeinsteilung 24 eingestellt werden. In Abhängigkeit von der zu bewegenden Last wird bei dieser Einrichtung mitteis der Handeinstellung 24 durch den Aufbau eines entsprechenden Drucks im Druckraum 18 eine angepaßte Federsteifigkeit eingestellt. Das Druckregelventil ist nun bestrebt, diesen Druck im Druckraum 18 aufrecht zu

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erhalten. Wird nun durch eine Bedienungsperson eine nach unten gerichtete Handkraft auf den Lasthaken 14 ausgeübt, so steigt dadurch im Druckraum 18 der Druck an, was dazu führt, daß das Druckregelventli 23 durch die Entlüftung R Druck abführt. Wird umgekehrt die Last, z.B. das zylindrische Bauteil 15 durch Handkraft angehoben, so sinkt der Druck im Druckraum 18 ab, was zur Folge hat, daß das Druckregelventil 23 Druck zuführt. Auf diese Weise kann das Bauteil 15 mit geringstem Kraftaufwand per Hand in die richtige Position zum Einführen in die Bohrung 16 gebracht werden.

Die in Fig. 3 dargestellte Variante unterscheidet sich zunächst dadurch von der vorhergehenden, daß an der Deckenkonstruktion 1 eine Grundplatte 25 befestigt ist, mit der der Hubantrieb 22 starr verbunden ist. Als Lasttrageinrichtung ist in diesem Faile anstelle eines Seiles eine Gliederkette 26 vorgesehen. Unterhalb des pneumatischen Zylinders 9 ist zwischen dem Seilstück 13 und dem Lasthaken 14 ein Lastmeßglied 27 eingeschaltet, welches über die Steuerleitung 28 ein Signal an das Druckregelventil 23 gibt und damit die Grundeinstellung des Druckes im Druckraum 18 auf einen der Last angepaßten Wert steuert.

Parallel zur Lastrichtung ist eine biegestarre Längsführung vorgesehen, die aus einem äußeren Rohr 29, weiches mit der Grundplatte 25 verbunden ist, besteht, in weiches ein Innenteil 30 teleskopartig eingreift, welches an seinem unteren Ende mittels einer Traverse 31 mit dem Lasthaken 14 verbunden ist.

Wenn bei dieser Einrichtung eine Last an den Lasthaken 14 angehängt wird, so gibt das Lastmeßglied 27 über die Steuerleitung 28 ein Signal an das Druckregelventäl 23, wodurch ein der Last angepaßter Druck im Druckraum 18 aufgebaut wird. Wenn in diesem Falle zum feinfühligen Bewegen der Last in vertikaler Richtung per Hand an der Kolbenstange angegriffen wird, so führt dies zum gleichen Ergebnis, wie es vorher bei Fig. 2 beschrieben wurde, das heißt, daß die Last sehr leicht von Hand bewegt werden kann. Würde man dagegen versuchen bei dieser Ausführung per Hand an der Last selbst anzugreifen, so würde das System blockieren, weil das Druckregelventil der gewünschten Bewegung entgegensteuert. In diesem Falle müßte nach Lastaufnahme und Einstellen des

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erforderlichen Drucks im Druckraum 18 die Lastwertspeicherung eingeschaltet werden, wodurch dann wiederum die gleichen Verhältnisse eintreten würden, wie vorher beschrieben.

Fig. 4 schließlich zeigt, daß die Erfindung nicht auf Ausführungen beschränkt ist, bei denen die Lasttrageinrichtung durch ein biegeschlaffes, in Lastrichtung jedoch starres Zugorgan gebildet ist, sondern daß auch jegliche anderen bekannten Ausführungen für die Anwendung der Erfindung geeignet sind, wenn nur die Bedingungen erfüllt sind, daß einerseits die Laststrageinrichtung in Lastrichtung quasi starr und andrerseits der auf die Lasttrageinrichtung einwirkende Hubantrieb ebenfalls in Lastrichtung starr sein muß.

Das in Fig. 4 dargestellte Beispiel zeigt eine Tragsäule 32, die an ihrem oberen Ende ein Drehteil 33 aufweist, an dessen oberem Ende mittels eines Parallelogrammgestänges 34 ein Schwenkkopf 35 gelagert ist. In diesem ist schwenkbar der Lastarm 35 gelagert, der an seinem freien Ende den pneumatischen Zylinder 9 trägt. Die übrige, sich an den Zylinder 9 anschließende Ausgestaltung entspricht der nach Fig. 3 und sie kann auch in gleicher Weise angewandt werden. Zum Auf- und Abbewegen des Schwenkkopfes und damit des Lasthakens 14 dient ein Hydraulikzylinder 37.

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	Deckenkonstruktion	Bezugszei chenl iste	■ - -
1	Laufschiene	20 Absperrventil
2	Kranwagen	21 Druckiuftquelle
3	Rollenführung	22 Hubantrieb
4	Laufschiene	23 Druckregelventil
5	Rollenführung	24 Handeinstellung
6	Kopfteil	25 Grundplatte
7	Seil	26 Gliederkette
8	pneumatischer Zylinder	27 Lastmeßglied
9	zylindrisches Gehäuse	28 Steuerleitung
10	Kolben	29 Rohr
11	Kolbenstange	30 Innenteil
12	Seilstück	31 Traverse
13	Lasthaken	32 Tragsäule
14	zylindrisches Bauteil	33 Drehteil
15	zylindrische Bohrung	34 Parallelogrammgestänge
16	Gehäuse	35 Schwenkkopf
17	Druckraum	36 Lastarm
18	Leitung	37 Hydraulikzylinder
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Claims (8)

2-15.007 DE Zasche Fördertechnik GmbH Gewerbestraße 23 86720 Nördlingen Schutzansprüche

1. Manipulator zum handgeführten Bewegen einer Last, mit einer in Lastrichtung quasi starren Lasttrageinrichtung (8, 26, 34, 36), an deren freiem Ende ein Lastaufnahmemittel (14) vorgesehen ist, und wobei in die Lasttrageinrichtung ein im Kraftfiuß liegendes elastisches Glied (9) eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteifigkeit des elastischen Gliedes (9) einstellbar ist.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasttrageinrichtung (8, 26, 34, 36) mit einem in Lastrichtung starr wirkenden Hubantrieb (22, 37) verbunden ist.

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Federsteifigkeit des elastischen Gliedes (9) in Abhängigkeit von der Last selbsttätig erfolgt.

4. Manipulator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Glied (9) ein pneumatischer Zyiinder ist.

5. Manipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von einem

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zylindrischen Gehäuse (10) und einem darin geführten Kolben (11) begrenzte Druckraum (18) des pneumatischen Zylinders (9) mit einem Druckregelventil (23) verbunden ist, das an eine Druckluftquelle (21) angeschlossen ist.

6. Manipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal eines im Kraftfluß der Lasttrageinrichtung (8, 26, 34, 36)angeordneten Lastmeßgliedes (27) die Einsteilung des Druckregelventils (23) steuert.

7. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasttrageinrichtung (8, 26) ein biegeschlaffes, in Lastrichtung starres Zugorgan (8, 26) und eine mit dem Hubantrieb (22) verbundene Verholeinrichtung gebildet ist.

8. Manipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem biegeschlaffen Zugorgan (8, 26) eine um die Querachsen biegestarre Längsführung (29, 30) für das Lastaufnahmemittel (14) achsfluchtend oder beabstandet parallel geschaltet ist.