CH644546A5

CH644546A5 - Roboter fuer fertigungs- und/oder montagezwecke.

Info

Publication number: CH644546A5
Application number: CH174183A
Authority: CH
Inventors: Ladislaus Czermak; Winfried Steinhart; Karl-Franz Binder; Paul Steinhart
Original assignee: Binder Karl Franz
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1983-03-29
Publication date: 1984-08-15
Also published as: GB2117732A; DE3211688A1; FR2524363B1; ATA50383A; GB8306768D0; DE3211688C2; US4543033A; AT379771B; FR2524363A1; IT8320078A1; GB2117732B; IT8320078A0; IT8321115V0; BE896287A; IT1194162B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Roboter für Fer-tigungs- und/oder Montagezwecke, dessen den jeweiligen Halter für Werkzeuge oder Arbeitsgeräte tragender Arm infolge entsprechender Führungen dreidimensional bewegbar ist, wobei alle für die jeweiligen Arbeitsvorgänge erforderlichen Bewegungen des Halters programmierbar sind.

Roboter für die verschiedensten Zwecke haben in neuerer Zeit immer mehr an Bedeutung gewonnen. Sie werden insbesondere dann eingesetzt, wenn ständig wiederkehrende Arbeitsvorgänge durchgeführt werden sollen, wobei es eine grosse Rolle spielt, wie genau gearbeitet werden muss bzw. welche Güteansprüche gestellt werden. Die moderne Elektronik hat auch den Vorteil mit sich gebracht, dass man selbst die kompliziertesten Arbeitsvorgänge schnell und sicher programmieren kann, wozu grundsätzlich zwei Verfahren zur Verfügung stehen. Diese Verfahren, die in der Fach-

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spräche unter den Ausdrücken «off-line» bzw. «teach-in» bekannt sind, lassen es zu, in räumlicher und zeitlicher Entfernung vom jeweiligen Gerät zu programmieren bzw. die Steuerung am Gerät selbst vorzunehmen. Bei den bekannten 5 Robotern wird nach dem «teach-in»-Verfahren gearbeitet, wobei der Roboter selbst zum Programmierer wird, was einem Verlust an Arbeitszeit gleichkommt, da nicht unabhängig vom Roboter vorprogrammiert werden kann. Ein weiterer wesentlicher Nachteil bei den bekannten Bauarten an io Robotern besteht darin, dass die Änderungen des Winkels der Werkzeughalterung die räumliche Position verändern, die wiederhergestellt werden muss, d.h., es hat eine Programmkorrektur zu erfolgen, die wiederum zeitaufwendig ist.

15 Demgegenüber bezweckt die Erfindung einen Roboter, bei dem die einmal eingegebene räumliche Position des Halters bzw. eines Werkzeuges oder eines Arbeitsgerätes auch dann nicht verlorengeht, wenn der Halter gedreht oder geneigt wird. Ausserdem soll es darüber hinaus möglich sein, 20 nach dem «off-line»-Verfahren zu programmieren.

Dieses Ziel wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Halter über eine zu einer Einheit zusammengefassten Doppel-Parallelogrammführung mittel- oder unmittelbar an seinen Tragarm angeschlossen ist, wobei die 25 Parallelogrammlenkerpaare quer zueinander verlaufen und dieser Doppel-Parallelogrammführung ein Schwenkwinkel-Verstellmechanismus zugeordnet ist. Der durch die Anordnung einer Doppel-Parallelogrammführung erzielte Vorteil soll, ohne die Erfindung auf eine bestimmte Art von Robo-30 tern zu beschränken, an einem Montageroboter erläutert werden. Es sei angenommen, dass in den Halter ein steckschlüsselartiges Werkzeug eingesetzt ist, mit dem eine Schraube in miteinander zu verbindende Teile eingebracht werden soll. Nachdem dieser Arbeitsvorgang vorprogram-35 miert ist, bereitet es für gewöhnlich keine Schwierigkeiten, die Schraube einzubringen. Falls aus irgendwelchen Gründen eine Achskorrektur am Werkzeughalter erforderlich ist, kann diese ohne weiteres vollzogen werden, da die räumliche Position des Werkzeugs nicht verlorgengegangen ist. Bisher 40 musste dazu ein Teil des Programmes geändert werden, was hier nicht erforderlich ist und damit eine Zeiteinsparung mit sich bringt. Auch kann dadurch mit dem «off-line»-Verfah-ren gearbeitet werden, d.h., der Programmierer kann an einem separaten Programmierplatz sein Programm erstellen 45 und nach Fertigstellung an den Rechner übergeben. Von grossem Vorteil ist es ferner, dass die erfindungsgemässen Massnahmen nur einen geringen wirtschaftlichen Aufwand erfordern, der verschwindend klein gegenüber einem Aufwand erscheint, der anfallen würde, wenn man derartige so Probleme durch elektronische Steuerung beseitigen wollte.

Eine günstige Bauart nach der Erfindung ist darin zu sehen, dass die dem Tragarm benachbarte Parallelogrammführung ihre Anlenkfestpunkte auf der Tragaimachse besitzt, die ihrerseits dreh- und antreibbar im Tragarm gelagert ist. ss Dabei erscheint es für viele Fälle zweckmässig, dass der Schwenkwinkelbereich des Halters, der am freien Ende der vom Tragarm wegstrebenden Parallelogrammführung vorgesehen ist, mindestens 90° beträgt.

Um die Belastbarkeit am Halter möglichst gross zu hal-60 ten, wird nach der Erfindung ferner vorgeschlagen, dass der tragarmnahe Lenker der dem Tragarm benachbarten Parallelogrammführung in beiden Richtungen über die Gelenkpunkte hinaus verlängert ist und mit dem einen überstehenden Ende an eine Verstellspindel angeschlossen ist, während 65 das andere Ende einen Lenker der tragarmfernen Parallelogrammführung bildet.

Für eine einfache Verbindung der Verstellspindel mit dem entsprechenden verlängerten Ende eines Lenkers der ei

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nen Parallelogrammführung erscheint es nach der Erfindung zweckmässig, dass die Verstellspindel mit einer Mutter ausgestattet ist, die gelenkig an dem einen überstehenden Ende des jeweiligen Lenkers angreift.

Um für die Verstellspindel eine abgeschlossene und geschützte Einheit zu schaffen, die sich selbsttätig auf die sich ändernden Winkelverhältnisse einstellt, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass die zum Verstellmechanismus gehörige Verstellspindel in einem Gehäuse mit angeflanschtem Antriebsmotor gelagert ist und das Gehäuse sich gelenkig an der Tragarmachse abstützt.

Schliesslich ist es mit Rücksicht auf möglichst viele Verstellmöglichkeiten günstig, wenn nach der Erfindung der mit der Doppel-Parallelogrammführung ausgestattete Tragarm höhenverstellbar an einer Senkrechtführung angreift, die auf einer Art Kreuzschlitten angeordnet ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 einen Roboter mit dem erfindungsgemäss geführten Halter in der einen Endstellung des Schwenkwinkels und in Seitenansicht;

Fig. 2 den gleichen Roboter, bei dem jedoch der Halter sich in der anderen Endstellung des Schwenkwinkels befindet, und

Fig. 3 eine vereinfacht dargestellte Einzelheit des Armes nach den Fig. 1 und 2, gegenüber diesen vergrössert.

Nach den Fig. 1 und 2 weist ein Roboter 1 für beliebige Zwecke einen Basissockel 2 auf, auf dem ein Schlitten 3 geführt ist. Dieser Schlitten 3 trägt einen Querschlitten 4, so dass von einem Kreuzschlitten 3,4 zu sprechen ist. Beide Schlitten 3,4 sind mit Antrieben 5,6 ausgestattet. Der Schlitten 4 trägt eine Art Säulenführung 7, die einem Tragarm 8 als Widerlager dient. Mit diesem Aufbau ist der Tragarm 8 dreidimensional (vgl. x, y, z) bewegbar.

Der auf der Führung 7 höhenverstellbare Tragarm 8 lässt sich drehen, was sich mit einem teilsweise verdeckten Antrieb 9 vollziehen lässt. An den Arm 8 ist eine Doppel-Parallelogrammführung 10 angeschlossen, die am freien Ende einen Halter 11 für ein Werkzeug 12 trägt.

In Fig. 3 sind die Einzelheiten der Doppel-Parallelogrammführung 10 besonders gut zu erkennen. Man sieht s deutlich, dass der Arm 8 mit seiner Achse 13 auf einem Lagerstutzen 14 drehbar gelagert und mit einem Motor 15 angetrieben ist. Der Schwenkbereich beträgt 360°. Auf der Tragarmachse 13 befinden sich zwei Gelenkpunkte 16,17, an denen Lenker 18,19 angreifen. Der Lenker 18 weist eine io obere und untere Verlängerung 20,21 auf. Zu den Lenkern 18,19 querliegende Lenker 22,23 sind bei 24,25,26 mit den Lenkern 18,19 gelenkig verbunden, und das Parallelogramm wird durch einen kurzen Lenker 27 mit Gelenkpunkten 28, 29 geschlossen. Der Lenker 27 setzt sich in den Halter 11 15 fort. Der Schwenkbereich der ganzen Anordnung beträgt, wie der gekrümmte Doppelpfeil andeutet, 90°.

Die nach unten gerichtete Verlängerung 21 des Lenkers 18 trägt am freien Ende eine schwenkbar angelenkte Mutter 30, die auf eine Verstellspindel 31 aufgeschraubt ist. Diese 2o Verstellspindel 31 ist in einem Gehäuse 32 gelagert, an das ein Antriebsmotor 33 angeflanscht ist. Zur schwenkbaren Lagerung des Gehäuses 32 in der Ebene der Tragarmachse 13 wird das Gehäuse 32 von einer Gabel 34 übergriffen, so dass das Gehäuse 32 um die Achse 35 geschwenkt werden 25 kann, wenn dies durch die Stellung der Mutter 30 erforderlich wird. Die Gabel 34 ist bei 36 mit der Tragarmachse 13 fest verbunden.

Die Doppel-Parallelogrammführung 10 arbeitet wir folgt: Es sei angenommen, dass für einen Arbeitsvorgang die 30 räumliche Position 37 programmiert war. Aus beliebigem Grund wird es beim Ablauf des Bearbeitungsvorganges erforderlich, die Richtung des Halters 11 bzw. des Werkzeuges 12 zu ändern. Dazu erhält der Motor 33 Impuls, und die Spindel 31 zieht die Doppel-Parallelogrammführung 10 in die mit 35 dünnen Linien 38 angedeutete Stellung. Man sieht deutlich, dass dabei die räumliche Position 37 nicht verlorengeht.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

644 546 PATENTANSPRÜCHE

1. Roboter für Fertigungs- und/oder Montagezwecke, dessen den jeweiligen Halter für Werkzeuge oder Arbeitsgeräte tragender Arm infolge entsprechender Führungen dreidimensional bewegbar ist, wobei alle für die jeweiligen Arbeitsvorgänge erforderlichen Bewegungen des Halters pro-. grammierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (11) über eine zu einer Einheit zusammengefassten Doppel-Parallelogrammführung (10) mittel- oder unmittelbar an seinen Tragarm (8) angeschlossen ist, wobei die Parallelogrammlenkerpaare (18,19,20,22,23,27) quer zueinander verlaufen und dieser Doppel-Parallelogrammführung (10) ein Schwenkwinkel-Verstellmechanismus (30-35) zugeordnet ist.

2. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Tragarm (8) benachbartes Parallelogrammführungspaar (18,19) seine Anlenkfestpunkte (16,17) auf der Tragarmachse (13) besitzt, die ihrerseits dreh- und antreibbar im Tragarm (8) gelagert ist.

3. Roboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkwinkelbereich des Halters (11), der am freien Ende eines vom Tragarm (8) wegstrebenden Parallelogrammführungspaares (22, 23) vorgesehen ist, mindestens 90° beträgt.

4. Roboter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Tragarm (8) zugekehrte Lenker (18) des dem Tragarm benachbarten Parallelogrammführungspaares (18, 19) in beiden Richtungen über Gelenkpunkte (16,25) hinaus verlängert ist und mit dem einen überstehenden Ende (21) an eine Verstellspindel (31) angeschlossen ist, während das andere Ende (20) einen Lenker der tragarmfernen Parallelogrammführung (22,23) bildet.

5. Roboter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellspindel (31) mit einer Mutter (30) ausgestattet ist, die gelenkig an dem einen überstehenden Ende (21) des jeweiligen Lenkers (18) angreift.

6. Roboter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Verstellmechanismus (30-35) gehörige Verstellspindel (31) in einem Gehäuse (32) mit angeflanschtem Antriebsmotor (33) gelagert ist und das Gehäuse (32) sich gelenkig (35) an der Tragarmachse (13) abstützt (36).

7. Roboter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Doppel-Parallelogrammführung (10) ausgestattete Tragarm (8) höhenverstellbar an einer Senkrechtführung (7) angreift, die auf einer Art Kreuzschlitten (2-4) angeordnet ist.