CZ31917U1

CZ31917U1 - A cell of a robotized workplace

Info

Publication number: CZ31917U1
Application number: CZ2018-34786U
Authority: CZ
Inventors: Pavel Bortlík; Jan Šimurda; Šimon Schoula; Radomír Bortlík; Lukáš Honc
Original assignee: Acam Solutions s.r.o.
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2018-07-17

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká oblasti robotizace ve výrobě, zejména robotizace zaměřené na malé a střední podniky s malosériovou výrobou.The technical solution relates to the field of robotics in production, especially robotics aimed at small and medium-sized enterprises with small series production.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Doposud se v praxi používají většinou robotizovaná pracoviště specializovaná na určitou pracovní operaci na výrobních linkách, a to zejména u větších podniků. V malosériové výrobě je použití robotizovaných pracovišť prozatím uplatňováno v malém rozsahu, zejména s ohledem na nákladnost a požadovanou škálovatelnost těchto pracovišť.Until now, in most cases robotized workplaces specialized in a particular operation on production lines are used, especially for larger companies. In small-scale production, the use of robotized workplaces has so far been applied to a small extent, especially with regard to the cost and required scalability of these workplaces.

Známy jsou např. robotizované buňky s volně rozmístěným technologickým zařízením. Tyto základní typy robotických buněk je možné modifikovat podle konkrétního druhu technologie (sváření, lepení, řezání, pájení apod.), složitosti technologického procesu, složitosti a velikosti výrobku, časové náročnosti, potřebného výrobního taktu atd. Jsou také možné různé modifikace těchto základních provedení, zejména pak u pracoviště s volně rozmístěným technologickým zařízením jako např. dva a více robotů vzájemně svázaných přes odkládací stoly, robot s pojezdem, tj. na 7. ose ovládané z řídicí skříně robota, robot zavěšený vertikálně, nebo horizontálně směrem dolů, zabezpečení zakládacího místa bezpečnostními rolovacími dveřmi, více zakládacích míst, přičemž každé může být osazeno polohovadlem i různého typu. Robotické buňky je možné integrovat do stávajících technologických linek, a linku dovybavit i potřebnou navazující technologií.For example, robotic cells with freely distributed technological equipment are known. These basic types of robotic cells can be modified according to a specific type of technology (welding, gluing, cutting, soldering, etc.), complexity of the technological process, complexity and size of the product, time consuming, required production cycle etc. especially in a workstation with freely spaced technological equipment such as two or more robots tied together via stacking tables, a robot with a travel, ie on the 7th axis controlled from the robot control box, a robot suspended vertically or horizontally downwards, securing the loading location security roller doors, multiple loading points, each of which can be equipped with a positioner of different types. Robotic cells can be integrated into existing technological lines, and the line can be equipped with the necessary downstream technology.

Dalším ze známých řešení je Univerzální robotická buňka pro nakládání a vykládání dílů, představující jednoduchou a cenově dostupnou CNC automatizaci. Systém má nakládací stůl, který se může otáčet aje opatřen standardními rastrovanými deskami, které pokrývají kompletní rozsah dílů s rozměry od 10 do 230 mm. Na straně stroje nakládá a vykládá díly z rastrované desky šestiosý robot. Simultánně s tím mohou být hotové díly vyjmuty na zadní straně z rastru desky a nahrazeny novými polotovary k obrobení. To poskytuje uživateli řadu důležitých výhod. Robot může nerušeně pokračovat v práci z rastru na straně stroje a lze tak plně využít kapacitu stroje. Obsluha současně může nerušeně připravit novou sérii na zadní straně buňky, nezasahuje do pracovního prostoru robota ani stroje. Tato koncepce zaručuje, že robotická buňka nezabírá mnoho místa. Za pomoci paletového nebo vysokozdvižného vozíku může být robotická buňka snadno přemístěna k jiným strojům.Another known solution is the Universal Robotic Cell for loading and unloading parts, representing a simple and affordable CNC automation. The system has a loading table that can be rotated and fitted with standard screen plates that cover the complete range of parts from 10 to 230 mm. On the machine side, a six-axis robot loads and unloads the parts from the screen. Simultaneously, the finished parts can be removed from the plate grid on the back and replaced with new workpieces. This provides the user with a number of important advantages. The robot can continue to work from the machine-side grid undisturbed, making full use of the machine's capacity. The operator can simultaneously prepare a new series on the back of the cell without interfering with the robot's or machine's workspace. This concept ensures that the robotic cell does not take up much space. Using a pallet or forklift truck, the robotic cell can easily be moved to other machines.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Cílem předkládaného technického řešení je zařízení umožňující použití principu unifikovaných modulárních buněk robotického pracoviště s připojitelnými a vyměnitelnými periferními moduly pro požadovanou funkcionalitu s univerzálním softwarovým a hardwarovým rozhraním.The aim of the present technical solution is a device enabling to use the principle of unified modular cells of robotic workplace with connectable and replaceable peripheral modules for required functionality with universal software and hardware interface.

Buňka robotizovaného pracoviště, sestávající ze základního rámu opatřeného opláštěním, připojovacích prvků pro připojení vyměnitelných periferních modulů, vyměnitelných periferních modulů, softwarového a hardwarového rozhraní s prvky pro přenos dat, elektrické a pneumatické energie podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že základní rám, výhodně ve tvaru pravidelného pětibokého až osmibokého hranolu, má vytvořeny boční rovinné plochy pro připojení periferních modulů pomocí upínacího systému a softwarového a hardwarového rozhraní s prvky pro přenos dat, elektrické a pneumatické energie, přičemž upínací systém tvoří upínacíA robotized workplace cell, comprising a jacketed base frame, connecting elements for attaching replaceable peripheral modules, replaceable peripheral modules, a software and hardware interface with data, electrical and pneumatic power elements according to the present invention, characterized in that the base frame , preferably in the form of a regular pentagonal to octagonal prism, has side planar faces for connecting peripheral modules by means of a clamping system and a software and hardware interface with data, electrical and pneumatic power transmission elements, the clamping system being a clamping system

- 1 CZ 31917 U1 zařízení vytvořené na bočních rovinných plochách základního rámu, tvořené držákem upínacího prvku s kruhovým otvorem o průměru odpovídajícím průměru kruhového upínacího prvku, kterým je výhodně pneumatický upínač opatřený upínacím trnem, tohoto upínacího prvku či upínače, naváděcích čepů, výhodně s konickým tvarem alespoň části čelní stykové plochy, pro navádění těchto čepů do naváděcích pouzder vyosené buňky robotizovaného pracoviště, když softwarové a hardwarové rozhraní s prvky pro přenos dat, elektrické a pneumatické energie sestává ze softwarového a hardwarového rozhraní s prvky pro přenos dat, elektrické a pneumatické energie uložených na bočních rovinných plochách základního rámu a jeho odpovídajícího protikusu, uloženého na stykové ploše vyměnitelných periferních modulů, přičemž pro zajištění rovnoměrného rozložení sil, tuhosti konstrukce a přesnosti základního rámu ve všech směrech zatěžování jsou boční rovinné plochy základního rámu ve výhodném provedení čtvercového tvaru, a jako upínací prvek je použit pneumatický upínač pro přesné zakládání obrobků do obráběcích center, přičemž pro usnadnění spojení k přenosu dat, elektrické a pneumatické energie softwarovým a hardwarovým rozhraním mezi vyměnitelnými periferními moduly a základním rámem buňky robotizovaného pracoviště jsou použity samonaváděcí konektory, a pro seřízení výšky vyměnitelných periferních modulů nutné pro přesné připojení modulů k základnímu rámu buňky robotizovaného pracoviště jsou tyto moduly opatřeny výškově stavitelnými kolečky modulů.A device formed on the lateral planar faces of a base frame, comprising a holder of a clamping element with a circular bore of a diameter corresponding to the diameter of a circular clamping element, which is preferably a pneumatic clamp provided with a clamping mandrel; the shape of at least part of the front contact surface, for guiding these pins into the guide bushings of the robot cell of the robotized workplace when the software and hardware interface with data, electrical and pneumatic energy elements consists of a software and hardware interface with data, electrical and pneumatic data elements mounted on the lateral planar faces of the base frame and its corresponding counterpart, mounted on the interface surface of the replaceable peripheral modules, while ensuring a uniform distribution of forces, rigidity of the structure and precision The base frame in all loading directions is the side planar faces of the base frame in a preferred square shape, and a pneumatic clamp is used as a clamping element for precisely fitting workpieces into machining centers, while facilitating data, electrical and pneumatic power transmission by software and hardware self-guiding connectors are used between the interchangeable peripheral modules and the base frame of the robotized workplace cell, and height-adjustable module wheels are used to adjust the height of the replaceable peripheral modules necessary to accurately attach the modules to the base frame of the robotized workplace cell.

Uvedený koncept modulového řešení robotizovaného pracoviště poskytne i malým a středním podnikům možnost velmi rychlé reakce na požadavky změny výroby. S použitím předkládaného vynálezu dojde k celkovému zkrácení potřebné doby realizace, či rekonfigurace robotizovaného pracoviště pro výrobu nového produktu.The concept of a modular solution for a robotized workplace will also give small and medium-sized enterprises the opportunity to respond quickly to changing production requirements. Using the present invention, the time required to realize or reconfigure the robotized workplace to produce a new product is generally reduced.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Technické řešení bude blíže vysvětlen pomocí obrázků na výkresech, kdeThe technical solution will be explained in more detail by means of the figures in the drawings, where

Obr. 1 znázorňuje celkový pohled na buňku robotizovaného pracoviště s jedním vyměnitelným periferním modulem,Giant. 1 shows an overall view of a robotized workplace cell with one replaceable peripheral module,

Obr. 2 znázorňuje čelní pohled na buňku robotizovaného pracoviště,Giant. 2 shows a front view of a cell of a robotized workplace,

Obr. 3 znázorňuje půdorysný pohled buňku robotizovaného pracoviště,Giant. 3 shows a plan view of a cell of a robotized workplace,

Obr. 4 znázorňuje čelní pohled na stykovou plochu vyměnitelného periferního modulu,Giant. 4 is a front view of the interface of the removable peripheral module;

Obr. 5 znázorňuje detail kruhového pneumatického upínače s upínacím trnem,Giant. 5 shows a detail of a circular pneumatic clamp with a mandrel,

Obr. 6 znázorňuje detail připojovací části stykové plochy vyměnitelného periferního modulu,Giant. 6 shows a detail of the connection portion of the interface of the replaceable peripheral module,

Obr. 7 znázorňuje detail naváděcího čepu připojený k naváděcímu pouzdru buňky,Giant. 7 shows a detail of a locating pin connected to a cell locating sleeve,

Obr. 8. znázorňuje detail uchycení výškově nastavitelných koleček vyměnitelného periferního modulu.Giant. 8 shows a detail of the attachment of the height adjustable wheels of the replaceable peripheral module.

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of technical solution implementation

Buňka robotizovaného pracoviště podle Obr. 1 až Obr. 8 sestávající ze základního rámu 1 opatřeného plechovým opláštěním, připojovacích prvků pro připojení vyměnitelných periferních modulů, vyměnitelných periferních modulů 2, softwarového a hardwarového rozhraní 14 s prvky pro přenos dat, elektrické a pneumatické energie uloženého na základním rámu 1_ a jeho protikusu 23 uloženého na čelní stykové ploše vyměnitelných periferních modulů 2. Základní rám 1 buňkyThe robotized cell of FIG. 1 to FIG. 8 consisting of a metal-coated base frame 1, connecting elements for attaching replaceable peripheral modules, replaceable peripheral modules 2, a software and hardware interface 14 with data, electrical and pneumatic power elements stored on the base frame 7 and its counterpart 23 mounted on the front interface of removable peripheral modules 2. Base 1 cell frame

-2CZ 31917 Ul robotizováného pracoviště je prostorově svařen a následně přesně obroben ve tvaru pravidelného šestibokého hranolu s bočními rovinnými plochami 11 čtvercového tvaru. Boční rovinné plochy 11 šestibokého hranolu jsou přizpůsobeny k připojení výměnných periferních modulů 2 pomocí upínacího systému a softwarového a hardwarového rozhraní 14 s prvky pro přenos dat, elektrické a pneumatické energie a jeho protikusu 23. Upínací systém pro připojení vyměnitelných periferních modulů 2 k této buňce tvoří jednak upínací zařízení umístěné na bočních rovinných plochách 11 základního rámu 1, tvořené držákem 13 pneumatického upínače 31 s kruhovým otvorem 15 o průměru umožňujícím těsné uložení kruhového pneumatického upínače 31, dále pak tento pneumatický upínač 31 opatřený upínacím trnem 32, naváděcí čepy 22 pro navedení periferních modulů 2 a základního rámu 1 buňky do přesné vzájemné polohy pro jejich připojení, které mají na své stykové čelní ploše 221 vytvořen konický výstupek 222, který spolu s tvarem naváděcích pouzder 12 vytvořených na boční stěně 11 základního rámu 1 buňky umožňuje přesně navést buňku robotizovaného pracoviště vyosenou v tolerančním poli několika milimetrů a zkompenzovat nerovnoběžnost připojovacích ploch během navádění, a protikus 23 softwarového a hardwarového rozhraní 14 s prvky pro přenos elektrické a pneumatické energie. Tyto prvky, pneumatický upínač 31 s upínacím trnem 32, naváděcí čepy 22, protikus 23 softwarového a hardwarového rozhraní 14 s prvky pro přenos dat, elektrické a pneumatické energie jsou připojeny k čelní stykové ploše vyměnitelných periferních modulů 2 s bočními rovinnými plochami 11 základního rámu 1, tedy k ploše přiléhající k bočním rovinným plochám 11 šestibokého hranolu, která je pro zajištění rovnoměrného rozložení sil, tuhosti konstrukce a přesnosti základního rámu 1 ve všech směrech zatěžování vyrobena ve čtvercovém tvaru. Jako kruhový pneumatický upínač 31 je přitom použit pneumatický upínač pro přesné zakládání obrobků do obráběcích center. Pro usnadnění spojení k přenosu dat, elektrické a pneumatické energie softwarovým a hardwarovým rozhraním jsou použity samonaváděcí konektory softwarového a hardwarové rozhraní 14 a jeho protikusu 23. Pro seřízení výšky vyměnitelných periferních modulů 2, umožňující seřídit výšku vyměnitelného periferního modulu 2 tak, aby bylo možné nastavit jeho naváděcí čepy 22 do úrovně těsně pod osou naváděcích pouzder 12, jsou tyto vyměnitelné periferní moduly 2 opatřeny výškově stavitelnými kolečky 24. V kombinaci s naváděním dojde při přitlačení buňky k navedení a lehkému přizdvihnutí buňky v řádu desetin milimetrů.The robotized workstation is spatially welded and then precisely machined in the shape of a regular hexagonal prism with side planar faces 11 of square shape. The side planar surfaces 11 of the hexagonal prism are adapted to connect the replaceable peripheral modules 2 by means of a clamping system and a software and hardware interface 14 with data, electrical and pneumatic power and counterpart elements 23. The clamping system for connecting the replaceable peripheral modules 2 to this cell Firstly, a clamping device located on the side planar surfaces 11 of the base frame 1, consisting of a holder 13 of a pneumatic clamp 31 with a circular bore 15 with a diameter allowing a tight fit of the circular pneumatic clamp 31, and a pneumatic clamp 31 the modules 2 and the cell base frame 1 into a precise relative position for attachment thereof, having a conical projection 222 formed on their interface face 221, which together with the shape of the guide bushes 12 formed on the side The wall 11 of the cell base frame 1 makes it possible to precisely guide the robotized workplace cell centered in a tolerance field of several millimeters and to compensate for the non-parallelism of the connecting surfaces during guidance, and the counterpart 23 of the software and hardware interface 14 with electrical and pneumatic power transmission elements. These elements, the pneumatic clamp 31 with the mandrel 32, the locating pins 22, the counterpart 23 of the software and hardware interface 14 with the data, electrical and pneumatic power elements are connected to the front contact surface of the replaceable peripheral modules 2 with the lateral planar surfaces 11 of the base frame 1 Thus, a surface adjacent to the side planar surfaces 11 of the hexagonal prism, which is made square in order to ensure uniform distribution of forces, rigidity of the structure and accuracy of the base frame 1 in all loading directions. In this case, a pneumatic clamp is used as a circular pneumatic clamp 31 for precisely fitting workpieces into machining centers. To facilitate connection to data, electrical and pneumatic power transmission through software and hardware interfaces, the self-guiding connectors of software and hardware interface 14 and its counterpart 23 are used. To adjust the height of the replaceable peripheral modules 2 to adjust the height of the removable peripheral module 2 to adjust and its locating pins 22 to a level just below the axis of the locating sleeves 12, these replaceable peripheral modules 2 are provided with height-adjustable wheels 24. In combination with the locating, the cell is guided and lightly lifted in the order of tenths of millimeters.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Buňka robotizovaného pracoviště podle tohoto technického řešení je použitelná v oblasti robotizace ve výrobě, a to zejména robotizace u malých a středních podniků s častou změnou vyráběného sortimentu v malosériové výrobě, přičemž je bez omezení využitelné i u velkých podniků. Robotickou buňku lze použít samostatně, nebo je zní možno sestavovat robotizo vaně výrobní linky.The robotized workplace cell according to the present invention is applicable in the field of robotization in production, especially robotization in small and medium-sized enterprises with frequent change of the product range in small-series production, and it can be used without restriction also in large enterprises. The robotic cell can be used separately or can be assembled in a robotized production line.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims

A robotized workstation cell, comprising a base frame (1) provided with sheathing of connecting elements for attaching replaceable peripheral modules (2), replaceable peripheral modules (2), a software and hardware interface (14) with its corresponding counterpart (23) with transmission elements data, electric and pneumatic energy, characterized in that the basic frame (1) in the shape of a regular pentagonal to octagonal prism is provided on at least one of its side planar surfaces (11) with at least one clamping system, software and hardware interface (14) data, electrical and pneumatic power transmission elements adapted to connect replaceable peripheral modules (2), wherein the clamping system on the lateral planar surfaces (11) of the base frame (1) consists of a holder (13) of a clamp (31) with a circular bore ( 15) with a diameter allowing a tight fit of the fixture (31) in this opening (15) when the clamp (31) provided with a clamping mandrel (32),

U1 guide pins (22) for guiding the base frame (1) and replaceable peripheral modules (2) to a precise relative position for their connection, and a counterpart (23) of the software and hardware interface (14) with data transmission elements, the electrical and pneumatic energies are connected to the front contact surface of the individual replaceable peripheral modules (2) with the lateral planar surfaces (11) of the base frame (1).

Robotized workplace cell according to claim 1, characterized in that a circular pneumatic clamp is used as the clamp (31) for precisely placing the workpieces in the machining centers.

Robotized workplace cell according to claims 1 and 2, characterized in that the side planar surfaces (11) of the base frame (1) are square in order to ensure an even distribution of forces, rigidity of construction and accuracy of the base frame (1) in all loading directions.

Robotized workplace cell according to claims 1 to 3, characterized in that a software and hardware interface (14) is used for the transmission of data, electrical and pneumatic energy between the replaceable peripheral modules (2) and the base frame (1) of the robotized workplace cell. its corresponding counterpart (23) using self-locating connectors.

Robot workstation cell according to claims 1 to 4, characterized in that the locating pins (22) for guiding the replaceable peripheral modules (2) and the cell base frame (1) to a precise relative position for their connection have at least part of the contact face (221) a conical projection (222) is formed.

Robotized workplace cell according to claims 1 to 5, characterized in that for adjusting the height of the replaceable peripheral modules (2) to adjust the height of the replaceable peripheral module (2) so that its locating pins (22) are guided to a level just below the axis In the guide sleeves (12), these replaceable peripheral modules (2) are provided with height-adjustable wheels (24).

Robotized workplace cell according to Claims 1 to 6, characterized in that the replaceable peripheral modules (2) of the robotized workplace can be used both within the robotized workplace cell and autonomously without connection to the robotic base.