CZ19840U1 - Automatické manipulační zařízení - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká konstrukce automatického manipulačního zařízení, určeného pro manipulaci s předměty z místa na místo, zejména pro zakládání a výměnu obrobků u číslicově fíze5 ných obráběcích strojů a center, ve skladech, na montážních linkách, v lakovnách apod.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro manipulaci s předměty používá mnoho různých automatických systémů, jejichž konstrukce a provedení se odvíjí zejména od místa využití a druhu přenášených výrobků. Ve většině případů se jedná o systémy využívající průmyslové roboty nebo výměnné mechaio nizmy na bázi lineárních pohonů v horizontální nebo vertikální rovině. Nevýhodou používání průmyslových robotů je jejich vysoká pořizovací cena, náročné programování, poměrně nízká nosnost a značné nároky na zástavbový prostor, kdy je nutné z hlediska bezpečnosti zajistit ochranné oplocení pracoviště či umístit robot do speciální buňky. Nevýhodou používání výměnných mechanizmů na bázi lineárních pohonů je obtížná a komplikovaná kompenzace deformací při vyloženích a vyšším zatížení. Zvyšování tuhosti pak vede u těchto zařízení k vyšším pořizovacím nákladům, robustnějším konstrukcím, a tím k vyšším nárokům na zástavbový prostor. Společnou nevýhodou známých systémů je pak jejich pevná fixace přímo ke stroji nebo k podlaze v prostoru před a nebo bočně stroje, čímž se omezuje přístup obsluhy a v podstatě se zamezuje zástavba tohoto prostoru jinými zařízeními. Zásobníky těchto manipulačních zařízení bývají tvo20 řeny stoly, regály, zásuvkami, pásy, paletami nebo dráhami, z nichž jsou snímány či vyjímány obrobky různými typy otočných či lineárně posuvných manipulátorů, které jsou pevně ukotveny k podlaze nebo společné základně.

Jako příklady výše uvedených zařízení je možno uvést provedení popsaná ve spisech CZ 271786, CZ 278074, CZ 258611, CZ 1992-3889 AI, EP 1481758, EP 1388391, EP 1775072, EP

1293307, US 2002025757 AI, DE 19641534 nebo EP 620078.

Úkolem předkládaného technického řešení je představit nové mobilní automatické manipulační zařízení poměrně jednoduché modulární konstrukce, které by umožňovalo univerzální použití pro manipulaci s předměty u různých strojů, výrobních linek a ve skladech, a to plněním zepředu i bočně. Dalším úkolem předkládaného řešení je umožnění bezproblémového přístupu k pracov30 nímu prostoru stroje, dosažení pohyblivosti manipulátoru ve třech osách při zajištění vysoké tuhosti a nosnosti konstrukce, a to při dodržení požadavku poměrně malého zástavbového prostoru.

Podstata technického řešení

Uvedeného cíle je dosaženo technickým řešením, kterým je automatické manipulační zařízení určené pro manipulaci s předměty z místa na místo, zejména pro zakládání a výměnu obrobků u strojů, a obsahující zásobník, manipulátor a ovládací a řídicí jednotku, která je propojena jak s řídicím blokem obsluhovaného zařízení tak s funkčními jednotkami zásobníku i manipulátoru. Podstata technického řešení spočívá v tom, že zařízení sestává z nosné základny opatřené pláštěm, kde na ploše základny jsou upevněny zásobník a manipulátor propojené s řídicí a ovládací jednotkou umístěnou vně pláště, přičemž zásobník sestává z rotačně uloženého nosného sloupu, na němž je uchycena jedna či více horizontálně nad sebou situovaných skladovacích ploch, a manipulátor sestává ze vzájemně spřažených výškové jednotky, rotační jednotky a kyvné jednotky, k jejíž koncové části je připevněn adaptér vybavený technickými prostředky pro uchycení a přenos předmětů.

Ve výhodném provedení je základna opatřena pojezdovými prostředky, fixačními prvky polohy a řídicím madlem, přičemž nosný sloup je opatřen prvním pohonem, který je propojen s řídicí a

-1 CZ 19840 Ul ovládací jednotkou, a plášť je opatřen vstupními dveřmi, minimálně jedním zakládacím oknem a případně průzorem.

Konečně je výhodné, když manipulátor sestává z výškové jednotky tvořené sloupovým vedením, které je připevněno k základně, a zevně nebo uvnitř něhož je uložena výškově stavitelná výsuvná jednotka, která je opatřena druhým pohonem a na jejímž volném konci je otočně uchycena rotační jednotka opatřená třetím pohonem a sestávající z horizontálně situovaného ramena, k jejímuž volnému konci je uchycena kyvná jednotka vytvořená ve formě paralelograrau, která je opatřena čtvrtým pohonem, kde ke koncové části kyvné jednotky je připevněn adaptér, přičemž všechny pohony jsou propojeny s řídicí a ovládací jednotkou.

io Předkládaným technickým řešením se dosahuje nového a vyššího účinku v tom, že je mobilní, vyznačuje se jednoduchou konstrukcí a je použitelné univerzálně pro manipulaci s různými předměty, například u strojů s předním i bočním zakládáním obrobků. Koncepčně je zařízení řešeno tak, že umožňuje programování stejné či maximálně podobné jako je u CNC obráběcích strojů, systém manipulátoru umožňuje využít více programovatelných nulových bodů a přístup jednak k více úrovním skladovacích ploch zásobníku a jednak i k vnitřním prostorům jednotlivých skladovacích ploch. Koncový adaptér paralelogramu je možno přizpůsobit pro připojení technologických komponent s různými způsoby připojení, ať mechanickými, elektromagnetickými, pneumatickými či hydraulickými.

Popis obrázků na připojených výkresech

Konkrétní příklad provedení technického řešení je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde:

obr. 1 je celkový axonometrický pohled na automatické manipulační zařízení, a obr. 2 je axonometrický pohled na zařízení z obr. 1 se sejmutým obvodovým pláštěm a schematicky znázorněným zapojením řídicí jednotky.

Příklady provedení technického řešení

Automatické manipulační zařízení sestává z nosné základny I, v jejíchž protilehlých krajních částech jsou upevněny zásobník 2 a manipulátor 3. Základna Ije vytvořena s výhodou ve tvaru obdélníka a je na spodní straně opatřena pojezdovými prostředky 11, tvořenými například koly nebo válečky. Základna Ije dále opatřena fixačními prvky 12 polohy, s výhodou realizovanými ve formě výškově stavitelných nožek umístěných v oblasti uchycení pojezdových prostředků 12, a řídicím madlem 13, připevněným k jedné z bočních stran základny i. Základna Ije pak opatřena obvodovým pláštěm 14, v němž jsou vytvořeny vstupní dveře 141, minimálně jedno zakládací okno 142 pro umožnění propojení vnitřního prostoru pláště 14 s neznázorněným pracovním prostorem stroje a na stěně přilehlé řídicímu madlu 13 průzorem 143 pro orientaci obsluhy při usta35 vování zařízení do pracovní polohy.

Zásobník 2 sestává z rotačně uloženého nosného sloupu 21, na němž je uchycena jedna Či více horizontálně nad sebou situovaných skladovacích ploch 22, jejichž otáčení je realizováno prvním pohonem 23, který je propojen s řídicí a ovládací jednotkou 4, tvořenou například počítačem vybaveným interaktivním displejem.

Manipulátor 3 sestává z výškové jednotky 31 tvořené sloupovým vedením 311, které je pomocí úchytné desky 312 připevněno k základně i, a v jehož vnitřní dutině je uložena výškově stavitelná výsuvná jednotka 313 opatřená druhým pohonem 314 umožňujícím její plynulé výškové přestavování a propojeným s řídicí a ovládací jednotkou 4, která je rovněž propojena s řídicím blokem 5 neznázoměného stroje. Na volném konci, například hřídelí, výsuvné jednotky 313 je otočně uchycena rotační jednotka 32, opatřená třetím pohonem 321, který je rovněž propojený s řídicí a ovládací jednotkou 4. Rotační jednotka 32 sestává z horizontálně situovaného ramena 322, k jejímuž volnému konci je uchycena kyvná jednotka 33 vytvořená ve formě paralelogramu. Pohyb kyvné jednotky 33 je realizován čtvrtým pohonem 331, který je uložen uvnitř ramena 322

-2CZ 19840 Ul a je propojen s řídicí a ovládací jednotkou 4. Ke koncové části kyvné jednotky 33 je připevněn adaptér 34 vybavený neznázoměnými běžnými technickými prostředky pro zajištění uchycení a přenos předmětů z místa na místo. Pro podstatu řešení je nepodstatné, zda se jedná o prostředky mechanické, pneumatické, elektromagnetické, či hydraulické.

Při požadavku na zakládání obrobků do stroje se tyto naskládají v předem stanoveném pořadí na skladovací plochy 22 zásobníku 2 a celé manipulační zařízení se přistaví k pracovnímu prostoru stroje a pomocí fixačních prvků 12 se zajistí pracovní poloha manipulačního zařízení. Následně se propojí řídicí a ovládací jednotka 4 s řídicím blokem 5, zablokuje se vstup do vnitrního prostoru pláště 14 a obsluha spustí pracovní proces. Manipulátor 3 snímá automaticky svým adaptéio rem 34 obrobky ze skladovacích ploch 22 zásobníku 2 v předem stanoveném pořadí, a manipuluje s nimi, například je vkládá do pracovního prostoru stroje a po obrobení je ukládá zpět. Veškerá činnost manipulačního zařízení je během celého naprogramovaného výrobního cyklu plně automatizována bez nutnosti zásahu obsluhy.

Průmyslová využitelnost ís Automatické manipulační zařízení je určeno pro manipulaci předmětů z místa na místo v různých odvětvích průmyslu, například pro zajištění výměny obrobků u výrobních strojů a center, pro ukládání a vyjímání výrobků ze skladovacích ploch zásobníků či regálů, pro ukládání předmětů z palet na montážní linky apod.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   20 1. Automatické manipulační zařízení určené pro manipulaci s předměty z místa na místo, zejména pro zakládání a výměnu obrobků u strojů, a obsahující zásobník (2), manipulátor (3) a ovládací a řídicí jednotku (4), která je propojena jak s řídicím blokem (5) obsluhovaného zařízení tak s funkčními jednotkami zásobníku (2) i manipulátoru (3), vyznačující se tím, že sestává z nosné základny (1) opatřené pláštěm (14), kde na ploše základny (1) jsou upevněny

   25 zásobník (2) a manipulátor (3) propojené s řídicí a ovládací jednotkou (4) umístěnou vně pláště (14), přičemž zásobník (2) sestává z rotačně uloženého nosného sloupu (21), na němž je uchycena jedna Či více horizontálně nad sebou situovaných skladovacích ploch (22), a manipulátor (3) sestává ze vzájemně spřažených výškové jednotky (31), rotační jednotky (32) a kyvné jednotky (33), k jejíž koncové části je připevněn adaptér (34) vybavený technickými prostředky pro

   30 uchycení a přenos předmětů.
2. 2. Automatické manipulační zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že základna (1) je opatřena pojezdovými prostředky (11), fixačními prvky (12) polohy a řídicím madlem (13).
3. 3. Automatické manipulační zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím,

   35 že nosný sloup (21) je opatřen prvním pohonem (23), který je propojen s řídicí a ovládací jednotkou (4).
4. 4. Automatické manipulační zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že plášť (14) je opatřen vstupními dveřmi (141), minimálně jedním zakládacím oknem (142) a případně průzorem (143),

   40 5. Automatické manipulační zařízení podle některého z nároků laž 4, vyznačující se tím, že manipulátor (3) sestává z výškové jednotky (31) tvořené sloupovým vedením (311), které je připevněno k základně (1), a zevně nebo uvnitř něhož je uložena výškově stavitelná vý-3CZ 19840 Ul suvná jednotka (313), která je opatřena druhým pohonem (314) a na jejímž volném konci je otočně uchycena rotační jednotka (32) opatřená třetím pohonem (321) a sestávající z horizontálně situovaného ramena (322), k jejímuž volnému konci je uchycena kyvná jednotka (33) vytvořená ve formě paralelogramu, která je opatřena Čtvrtým pohonem (331), kde ke koncové části
5. 5 kyvné jednotky (33) je připevněn adaptér (34), přičemž všechny pohony (314), (321) a (331) jsou propojeny s řídicí a ovládací jednotkou (4).