CZ19843U1

CZ19843U1 - Manipulator

Info

Publication number: CZ19843U1
Application number: CZ200921106U
Authority: CZ
Inventors: Tanno@Daniel
Original assignee: Protechnik S.R.O.
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2009-07-13

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká konstrukce manipulátoru určeného pro přemísťování předmětů z místa na místo, a to pro automatické zakládání a výměnu obrobků u číslicově řízených obráběcích strojů a center, pro manipulaci s předměty ve skladech, na montážních linkách, v lakovnách apod. Manipulátor je využitelný zejména ve spojení se zásobníkem jako součást automatického manipulačního zařízení.The technical solution relates to the construction of a manipulator designed for moving objects from place to place, namely for automatic loading and replacement of workpieces in numerically controlled machine tools and centers, for handling objects in warehouses, on assembly lines, in paint shops, etc. in conjunction with the container as part of an automatic handling device.

Dosavadní stav technikyBackground Art

V současné době se pro manipulaci $ předměty používá mnoho různých automatických systémů io vybavených manipulátory či roboty, 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 mechanizmy 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 is z hlediska bezpečnosti zajistit ochranné oplocení pracoviště či umístit robot do speciální buňky.Nowadays, many different automated systems are used to manipulate objects, including manipulators or robots, whose design and execution are mainly based on the place of use and the type of product being carried. In most cases, these are systems using industrial robots or interchangeable mechanisms based on linear drives in the horizontal or vertical plane. The disadvantage of the use of industrial robots is their high purchase price, demanding programming, relatively low load-bearing capacity and considerable demands on the installation space, where it is also necessary to provide a protective fence of the workplace or to place the robot in a special cell.

Nevýhodou používání výměnných mechanizmů na bázi lineárních pohonů je obtížná a komplikovaná kompenzace deformací pri 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. Ve většině případů se konstrukce manipulátorů odvíjí od jejich spe20 ciálního použití v daném průmyslovém odvětví nebo podle druhu přenášených výrobků, jak je patrné například z řešení popsaných ve spisech CZ 1991-1746 Al, CZ 1992-2266 Al, CZ 19923889 Al, CZ 2001-1084 Al, CZ 2007-592 Al či CZ 299587 B6.The disadvantage of using interchangeable mechanisms based on linear drives is the complicated and complicated compensation of deflections at overhangs and higher loads. Increasing rigidity then leads to higher purchase costs for these devices, more robust construction, and thus higher demands on installation space. In most cases, the design of the manipulators depends on their specific use in the industry or on the type of product being transmitted, as can be seen, for example, from the solutions described in the publications CZ 1991-1746 Al, CZ 1992-2266 Al, CZ 19923889 Al, CZ 2001- 1084 Al, CZ 2007-592 Al or CZ 299587 B6.

Úkolem předkládaného technického řešení je představit nové řešení manipulátoru poměrně jednoduché modulární konstrukce, které by umožňovalo univerzální použití pro manipulaci s před25 měty u různých strojů, výrobních linek a ve skladech, a to plněním zepředu i bočně, a to pri dosažení pohyblivosti koncového adaptéru manipulátoru ve třech osách pri zajištění vysoké tuhosti a nosnosti konstrukce a pri dodržení požadavku poměrně malého zástavbového prostoru.The aim of the present technical solution is to introduce a new solution of a relatively simple modular construction manipulator, which would enable universal use for handling of 25pcs in various machines, production lines and warehouses, both from the front and the side, while the manipulator end adapter mobility is reached. three axes while ensuring the high rigidity and load-bearing capacity of the structure and the requirement of a relatively small installation space.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedeného cíle je dosaženo technickým řešením, kterým je manipulátor určený pro manipulaci s předměty z místa na místo, zejména pro zakládání a výměnu obrobků u strojů, jehož koncový adaptér je vybavený technickými prostředky pro zajištění uchycení a přenos předmětů a jehož pohony funkčních konstrukčních uzlů jsou propojeny s ovládací a řídicí jednotkou. Podstata technického řešení spočívá v tom, že manipulátor sestává ze vzájemně spřažených výškové jednotky, rotační jednotky a kyvné jednotky vytvořených tak, že výšková jednotka je tvořena slou35 povým vedením a výsuvným sloupem, jehož volný konec je upraven pro uchycení horizontálního ramena rotační jednotky, ke kterému je připevněna kyvná jednotka sestávající z nosného ramena a pomocného ramena tvořících paralelogram.This object is achieved by a technical solution, which is a manipulator for manipulating objects from place to place, in particular for setting up and replacing workpieces in machines whose end adapter is equipped with technical means for securing and transferring objects and whose drives of the functional construction nodes are interconnected with control and control unit. The essence of the technical solution is that the manipulator consists of a mutually coupled elevation unit, a rotary unit and a swinging unit formed in such a way that the height unit is formed by a plow guide and a retractable column, the free end of which is adapted to hold the horizontal arm of the rotary unit to which a pendulum unit is mounted consisting of a support arm and an auxiliary arm forming a parallelogram.

Ve výhodném provedení je sloupové vedení tvořeno dutým průřezem, na jehož jedné stěně je z její vnější strany připevněn první pohon s pohonnou hřídelí vyvedenou do vnitřního prostoru, kde je opatřena pastorkem, přičemž jednak na vnitřní straně zmiňované stěny sloupového vedení jsou připevněny dvě sady vodicích kladek, které jsou umístěny ve dvou rovnoběžných rovinách vedených souběžně s jeho podélnou osou, a jednak výsuvný sloup je na straně přilehlé stěně sloupového vedení s upevněným prvním pohonem opatřen dvěma souběžně vedenými vodícími kolejnicemi vytvořenými tak, aby byly uloženy mezi vodícími kladkami a byly s nimi v záběru, kde jedna z vodicích kolejnic je opatřena ozubeným hřebenem, který je v záběru s pastorkem prvního pohonu.In a preferred embodiment, the column guide is formed by a hollow cross-section on the one side of which a first drive with a drive shaft extending into the interior space is provided with a pinion, and two sets of guide rollers are fixed on the inside of said column guide wall which are disposed in two parallel planes parallel to its longitudinal axis, and on the other hand, the extension column is provided with two parallel guide rails formed on the side of the adjacent first-drive-mounted column guide wall so as to be located between the guide rollers and to be in contact with them where one of the guide rails is provided with a rack that engages the first drive pinion.

-1 CZ 19843 Ul-1 CZ 19843 Ul

Dále je výhodné, když v horní části výsuvného sloupu je uložena výstupní hřídel, která je spřažena pomocí řemenového převodu s druhým pohonem uchyceným na závěsném rameni a na jejímž volném konci je upevněno duté horizontální rameno rotační jednotky, k jehož bočnímu Čelu je připevněna příruba uzpůsobená pro uchycení kyvné jednotky, přičemž ve vnitřní dutině hori5 zontálního ramena je uložen třetí pohon kyvné jednotky, k jehož výkyvné hřídeli je připojeno nosné rameno, na jehož konci je výkyvné uchycen adaptér, který je s přírubou dále spřažen s pomocným ramenem.Furthermore, it is advantageous if an output shaft is mounted in the upper part of the withdrawable column, which is coupled by means of a belt drive with a second drive mounted on the suspension arm and at its free end a hollow horizontal arm of the rotary unit is fastened to whose side face a flange adapted for an attachment of the swinging unit, wherein a third drive of the swinging unit is mounted in the inner cavity of the horizontal arm, to which the support arm is attached to the swinging shaft, at which end an adapter is attached which is further coupled to the flange with the auxiliary arm.

Předkládaným technickým řešením se dosahuje nového a vyššího účinku v tom, že se vyznačuje jednoduchou konstrukcí a je použitelné univerzálně pro manipulaci s různými předměty, napři10 klad 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 přípojné jednotky je možno přizpůsobit pro připojení technologic15 kých komponent s různým způsobem uchycení předmětů, ať mechanickým, elektromagnetickým, pneumatickým či hydraulickým.The present invention achieves a new and higher effect in that it is characterized by its simple construction and is universally applicable for handling various objects, for example in machines with front and side loading of workpieces. Conceptually, the device is designed in such a way that it allows programming to be the same as or similar to that of CNC machine tools; The terminal adapter of the connection unit can be adapted to connect technological components with different ways of attaching objects, whether mechanical, electromagnetic, pneumatic or hydraulic.

Popis obrázků na připojených výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG

Konkrétní příklad provedení manipulátoru dle technického řešení je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde:A specific embodiment of the manipulator according to the invention is schematically illustrated in the attached drawings, where:

obr. 1 je celkový axonometrický pohled na manipulátor, obr. 2 je čelní pohled na výškovou jednotku manipulátoru v Částečném řezu, obr. 3 je pohled na výškovou jednotku z obr. 2 shora, obr. 4 je axonometrický pohled na výsuvný sloup výškové jednotky, obr. 5a je detailní vnější pohled na stěnu sloupového vedení opatřenou prvním pohonem se zná25 zorněním vodicích kolejnic výsuvného sloupu, obr. 5b je detailní vyobrazení sestavy z obr. 5a při pohledu zevnitř, obr. 6 je detailní axonometrický pohled na spojení výškové a rotační jednotky, obr. 7 je detailní axonometrický pohled na sestavu rotační jednotky, obr. 8 je pohled na horizontální otočné rameno rotační jednotky zespodu, a obr. 9 je axonometrický pohled na sestavu rotační a kyvné jednotky.Fig. 1 is an overall perspective view of the manipulator, Fig. 2 is a partial elevational view of the manipulator height unit, Fig. 3 is a top elevational view of the elevation unit, Fig. 4 is an axonometric elevation view of the elevation column; Fig. 5a is a detailed exterior view of a column guide wall provided with a first drive known from the view of the guide rails of the telescopic column; Fig. 5b is a detailed view of the assembly of Fig. 5a seen from the inside; Fig. 7 is a detailed perspective view of a rotary unit assembly; Fig. 8 is a bottom view of a rotary arm of a rotary unit; and Fig. 9 is an axonometric view of a rotary and rocker assembly.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solutions

Manipulátor sestává ze tri základních konstrukčních uzlů, a to výškové jednotky 1, rotační jednotky 2 a kyvné jednotky 3, k jejíž koncové části je připevněn adaptér 4 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.The manipulator consists of three basic design nodes, namely the elevation unit 1, the rotary unit 2 and the swinging unit 3, to which an adapter 4 fitted with common technical means (not shown) for securing and transferring objects from place to place is attached. Whether mechanical, pneumatic, electromagnetic, or hydraulic means are essential to the nature of the solution.

Výšková jednotka i je tvořena dutým sloupovým vedením 11, například svařencem čtvercového průřezu, které je ve spodní části upraveno pro možnost uchycení k neznázorněné podložce či podlaze, například je opatřeno připojovací deskou 111. na níž jsou vytvořeny připojovací otvoryThe height unit 1 is formed by a hollow column guide 11, for example a square cross-section weldment, which is provided in the lower part for attachment to a base (not shown), for example a connecting plate 111 on which the connection openings are formed

1111· Na jedné ze stěn sloupového vedení 11 je z její vnější strany připevněn první pohon 12, umožňující její plynulé výškové přestavování. Pohonná hřídel 121 prvního pohonu 12 je vyvedena do vnitřního prostoru 112 sloupového vedení £1, kde je opatřena pastorkem 122. Na vnitřní straně zmiňované stěny sloupového vedení 1£ jsou připevněny dvě sady vodicích kladek 13, které jsou umístěny ve dvou rovnoběžných rovinách vedených souběžně s jeho podélnou osou.On one of the walls of the column guide 11, a first drive 12 is mounted on its outer side, allowing its continuous height adjustment. The drive shaft 121 of the first drive 12 is guided into the inner space 112 of the pillar guide 61, where it is provided with a pinion 122. Two sets of guide rollers 13 are mounted on the inner side of said pillar guide wall 16, which are located in two parallel planes parallel to its longitudinal axis.

Ve vnitřním prostoru 112 sloupového vedení 1£ je suvně uložen výsuvný sloup 14, tvořený s výhodou svařencem čtvercového průřezu, který je na straně přilehlé stěně sloupového vedení 1£ s upevněným prvním pohonem 12 opatřen dvěma souběžně vedenými vodícími kolejnicemi 141. Vodicí kolejnice 141 jsou vytvořeny tak, aby byly uloženy mezi vodícími kladkami 13 a byly sIn the inner space 112 of the column guide 18, an extendable column 14 is formed which is advantageously formed by a weld of a square cross section, which is provided with two parallel guide rails 141 on the side of the adjacent wall of the column guide 18 with the first drive 12 mounted therein. so as to be disposed between the guide rollers 13 and be

-2CZ 19843 Ul nimi v záběru. Jedna z vodicích kolejnic 141 je pak opatřena ozubeným hřebenem 142) který je v záběru s pastorkem 122 prvního pohonu 12. V homí části výsuvného sloupu 14 je uložena výstupní hřídel 143, která je spřažena, například pomocí řemenového převodu 15, s druhým pohonem 16 uchyceným na závěsném rameni 17. Na volném konci výstupní hřídele 143 výsuvného sloupu 14 výškové jednotky 1 je upevněna, s výhodou přišroubována, rotační jednotka 2 tvořená dutým horizontálním ramenem 21, k jehož bočnímu čelu je připevněna příruba 22 uzpůsobená pro uchycení kyvné jednotky 3. Ve vnitrní dutině 211 horizontálního ramena 21 je pak uložen třetí pohon 31 kyvné jednotky 3, k jehož výkyvné hřídeli 311 je připojeno nosné rameno 32, na jehož konci je výkyvné uchycen adaptér 4, Adaptér 4 je s přírubou 22 dále spřažen s pomocným io ramenem 33, takže kyvná jednotka 3 vlastně tvoří paralelogram.-2CZ 19843 Shot in them. One of the guide rails 141 is then provided with a toothed rack 142) which engages the pinion 122 of the first drive 12. An output shaft 143 is mounted in the upper portion of the telescopic column 14, which is coupled, for example, by a belt drive 15, with a second drive 16 attached. on the hinge arm 17. A rotary unit 2 formed by a hollow horizontal arm 21 is fastened, preferably screwed, to the free end of the output shaft 143 of the extendable column 14 of the height unit 1, to which a flange 22 adapted to hold the rocking unit 3 is attached. the cavity 211 of the horizontal arm 21 is then fitted with a third drive 31 of the swinging unit 3, to which the support arm 32 is attached to its pivot shaft 311, at which end the adapter 4 is attached to the adapter, the adapter 4 is further coupled to the auxiliary arm 33 with the flange 22, the swinging unit 3 actually forms a parallelogram.

Funkce a činnost manipulátoru jsou zajišťovány neznázoměnou řídicí a ovládací jednotkou, tvořenou například počítačem s interaktivním displejem, která je sice nedílnou součástí manipulátoru, ale její provedení a umístění nemá vliv na podstatu konstrukčního řešení. S touto jednotkou jsou pak propojeny všechny tři pohony 12, 16 a 31 jednotlivých konstrukčních uzlů manipuláto15 ru.The functions and operation of the manipulator are provided by a control and control unit (not shown), for example a computer with an interactive display, which is an integral part of the manipulator, but its design and location does not affect the nature of the design. With this unit, all three drives 12, 16 and 31 of the individual construction nodes of the manipulator are connected.

Popsané provedení není jediným možných konstrukčním řešením podle technického řešení, ale bez vlivu na jeho podstatu může být výsuvný sloup 14 umístěn vně sloupového vedení H a výsuv nemusí být realizován pomocí ozubených převodů a kladek ale jinými běžnými technickými prostředky, například hydraulicky, pneumaticky, mechanicky apod. Pohyb rotační jednotky 2 může být realizován jiným než řemenovým převodem 15 a kyvná jednotka nemusí být vytvořena ve formě palalelogramu ale může být například řešena pákovým převodem. Je samozřejmé, že rovněž design a materiálové provedení jednotlivých dílů manipulátoru bude závislé na oboru a prostředí, v němž bude tento provozován.The described embodiment is not the only possible structural solution according to the technical solution, but without prejudice to its essence, the withdrawable column 14 can be placed outside the column guide H and the pull-out does not have to be realized by means of gears and pulleys but by other common technical means, for example hydraulically, pneumatically, mechanically and the like. The movement of the rotary unit 2 may be accomplished by a non-belt drive 15, and the rocker unit may not be formed in the form of a palalelogram, but may, for example, be leveraged. It goes without saying that the design and material design of the individual manipulator components will also depend on the field and environment in which it will be operated.

Průmyslová využitelnostIndustrial usability

Manipulátor je určený pro přemísťování předmětů z místa na místo, a to pro automatické zakládání a výměnu obrobků u číslicově řízených obráběcích strojů a center, pro manipulaci s předměty ve skladech, na montážních linkách, v lakovnách apod. Manipulátor je využitelný zejména ve spojení se zásobníkem jako součást automatického manipulačního zařízení.The manipulator is designed for moving objects from place to place for automatic loading and replacement of workpieces in numerically controlled machine tools and centers, for handling items in warehouses, on assembly lines, in paint shops, etc. The manipulator is particularly useful in conjunction with a magazine as part of an automatic handling device.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

30 1, Manipulator designed for handling objects from place to place, especially for loading and changing workpieces in machines, whose end adapter (4) is equipped with technical means for securing and transfer of objects and whose drives of functional construction nodes are connected with control and a control unit, characterized in that it consists of a mutually coupled height unit (1), a rotary unit (2) and a rocker unit (3) formed such that the height unit 35 is formed by a column guide (11) and a extendable column (14), the free end of which is adapted to receive a horizontal arm (21) of the rotary unit (2), to which is attached a rocker unit (3) for mounting an adapter (4) consisting of a support arm (32) and an auxiliary arm (33) forming a parallelogram.

Manipulator according to claim 1, characterized in that the column guide (11) is

40 is formed by a hollow cross-section, on one side of which a first drive (12) is attached from its outer side with a drive shaft (121) leading to the interior (112), where it is provided with a pinion (122); two sets of guide rollers (13) are mounted in two parallel planes parallel to its longitudinal axis and the extension column (14) is on the side adjacent to the column wall

45 of the guide (11) with the first drive (12) fastened is provided with two parallel guide guides

19843 U1 rails (141) designed to be received between and engage the guide rollers (13), wherein one of the guide rails (141) is provided with a rack (142) engaging the pinion (13). 122) of the first drive (12).

Manipulator according to claim 1 or 2, characterized in that an output shaft (143) is mounted in the upper part of the extendable column (14), which is coupled by means of a belt drive (15) with a second drive (16) mounted on the suspension arm. (17) and at the free end of which a hollow horizontal arm (21) of the rotary unit (2) is fixed, to whose side face a flange (22) adapted to receive the rocker unit (3) is attached, (21) a third drive (31) of the rocker unit (3) is mounted, to which the swing arm (311) is attached a support arm (32), at the end of which the adapter (4) is attached. further coupled to the auxiliary arm (33).