DE112016002211T5

DE112016002211T5 - Zusätzliche Drehachse für einen Roboter

Info

Publication number: DE112016002211T5
Application number: DE112016002211.5T
Authority: DE
Inventors: Didier Rouaud; Michael G. Nelson; Srinivas Nidamarthi; Rui Li
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2015-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2018-05-24
Also published as: US10987800B2; CN110662633B; CN110662633A; US20180071912A1; WO2016187119A1

Abstract

Ein Robotersystem und ein Verfahren die einen Roboter aufweisen, der eine oder mehrere Bewegungsachsen aufweist und an eine zusätzliche Achseneinheit verbunden werden kann, die konfiguriert ist, den Roboter um eine zusätzliche Achse drehbar zu verschieben. Der Roboter kann an einen drehbaren Radabschnitt einer Tischeinheit der zusätzlichen Achseneinheit verbunden sein. Der Radabschnitt kann funktionsfähig mit einer Antriebseinheit verbunden sein, die einen Motor aufweist, der eine Drehkraft für die Drehverschiebung des Radabschnitts und somit des Roboters um die zusätzliche Achse der zusätzlichen Achseneinheit bereitstellt. Das Robotersystem kann auch eine oder mehrere Steuerungen aufweisen, die dazu konfiguriert sein können, die Bewegung sowohl des Roboters um die eine oder mehreren Achsen des Roboters als auch die Drehverschiebung des Radabschnitts und damit des Roboters um die zusätzliche Achse dynamisch zu steuern oder zu koordinieren.

Description

HINTERGRUND
Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung betreffen im Allgemeinen Systeme und Verfahren zur Manipulation von Roboterausrüstung. Im Speziellen, jedoch nicht ausschließlich, betreffen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung Mehrachsen-Robotersysteme.
Industrieroboter sind oft konstruiert und programmiert, um um eine oder mehrere Achsen des Roboters zu manövrieren und können sich ferner um eine bis sechs Achsen des Roboters bewegen. Eine solche Manövrierbarkeit kann aufweisen, dass sich der Roboter entlang eines oder mehrerer Pfade und/oder Punkte bewegt, so dass der Roboter so positioniert werden kann, dass er an verschiedenen Stellen an einem Werkstück arbeiten kann. Eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten von Arbeit kann durch den Roboter an einer Vielzahl von verschiedenen Arten von Werkstücken ausgeführt werden, einschließlich beispielsweise Automobilwerkstücke, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, zusammengebaute oder nicht zusammengebaute Teile der Karosserie eines Fahrzeugs oder andere Komponenten eines Fahrzeugs. Zum Beispiel kann eine solche Arbeit, die von solchen Robotern durchgeführt wird, aufweisen, ist aber nicht beschränkt auf, Lackieren, Schleifen, Polieren, Entgraten, Schweißen und/oder eine Kombination davon, unter anderen Arten von Arbeiten, die eine physische und/oder kosmetische Veränderung an dem Werkstück bewirken. Beispiele derartiger Arbeiten an einem Werkstück durch den Roboter können ferner aufweisen, aber sind nicht limitiert auf, ein Bewegen des Werkstücks, wie beispielweise, durch den Roboter oder eine andere Einrichtung(en) oder Werkzeug(e), die mit dem Roboter verbunden sind und ein Werkstück aufnehmen und das Werkzeug von einem oder mehr Orten bewegen.
Jedoch können Implementierungen von Industrierobotern in der Produktion durch den festen Arbeitsumschlag der Roboter begrenzt werden. Frühere Lösungen zur Erhöhung der Arbeitsumschläge haben die Verwendung von Schienensystemen umfasst. Dennoch können solche Ansätze eingeschränkt sein, einschließlich, zum Beispiel, aufgrund verschiedener Einschränkungen, die sich auf den Typ des Arbeitsbereichs beziehen können, in dem der (die) Roboter implementiert werden soll (sollen), und/oder die Art der zusätzlichen Umschlagsgröße, die durch einen solchen Ansatz erhalten wird, neben anderen Einschränkungen. Ferner haben solche Ansätze häufig die Erhöhung sowohl der Komplexität als auch der Größe der Standfläche des Robotersystems zur Folge.
KURZE DARSTELLUNG
Ein Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist ein Roboter, der eine oder mehrere Bewegungsachsen und eine zusätzliche Achseneinheit aufweist, die eine Tischeinheit und ein Turmgehäuse aufweist. Die Tischeinheit kann an dem Turmgehäuse angebracht sein und weist einen Radabschnitt auf, der gestaltet sein kann, mit dem Roboter verbunden zu werden. Ferner kann der Radabschnitt um eine zusätzliche Achse und relativ zu mindestens dem Turmgehäuse selektiv drehbar verschiebbar bzw. bewegbar sein, zumindest wenn der Roboter mit dem Radabschnitt verbunden ist. Ferner kann die zusätzliche Achse anders sein als die eine oder mehreren Achsen des Roboters.
Ein weiterer Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist ein Robotersystem, das eine zusätzliche Achseneinheit aufweist, die eine Tischeinheit und ein Turmgehäuse aufweist, wobei die Tischeinheit einen Radabschnitt aufweist, der selektiv drehbar verschiebbar bzw. bewegbar um eine zusätzliche Achse und relativ zu mindestens dem Turmgehäuse ist. Der Roboter kann eine oder mehrere Bewegungsachsen aufweisen, beispielsweise kann er ein Sechs-Achsen-Roboter sein, der sechs Freiheitsgrade aufweist. Ferner kann der Roboter mit dem Radabschnitt verbunden sein und selektiv drehbar verschiebbar mit der drehbaren Verschiebung des Radabschnitts um die zusätzliche Achse sein. Des Weiteren kann die zusätzliche Achse anders sein als die eine oder mehreren Achsen des Roboters. Das Robotersystem kann ferner zumindest eine Steuerung aufweisen, die gestaltet ist sowohl (1) die Bewegung des Roboters um die eine oder mehreren Achsen zu koordinieren als auch (2) die drehbare Verschiebung des Roboters um die zusätzliche Achse.
Ein weiterer Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren, das ein Verschieben eines Roboters um eine oder mehrere Achsen des Roboters sowie ein drehbares Verschieben des Roboters um eine zusätzliche Achse einer zusätzlichen Achseneinheit aufweist, wobei die zusätzliche Achse anders ist als die eine oder mehreren Achsen des Roboters. Das Verfahren kann ebenfalls aufweisen: Übertragen, von einer oder mehreren Steuerungen, einer primären Anweisung für die Verschiebung des Roboters um die eine oder mehreren Achsen des Roboters, sowie Übertragen, von der einen oder mehreren Steuerungen, einer sekundären Anweisung für die Verschiebung des Roboters um die zusätzliche Achse der zusätzlichen Achseneinheit.
Figurenliste
Die Beschreibung nimmt hierin Bezug auf die beigefügten Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen.

1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines beispielhaften Robotersystems mit einem Roboter und einer zusätzlichen Achseneinheit gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
2 zeigt eine perspektivische Vorderansicht einer beispielhaften zusätzlichen Achseneinheit gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
3 zeigt eine beispielhafte perspektivische Vorderseitenansicht eines Turmgehäuses einer beispielhaften zusätzlichen Achseneinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
4 zeigt eine perspektivische Vorderansicht einer Tischeinheit gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
6 zeigt eine Teilschnittansicht eines Teils einer beispielhaften Ausführungsform eines Robotersystems mit einer zusätzlichen Achseneinheit gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
7A zeigt eine Teilexplosionsseitenansicht einer zusätzlichen Achseneinheit gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
7B zeigt eine perspektivische Teilseitenansicht eines Teils der in 7A gezeigten zusätzlichen Achseneinheit.
8A zeigt eine Teilexplosionsseitenansicht einer zusätzlichen Achseneinheit gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
8B zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Teils der in 8A gezeigten zusätzlichen Achseneinheit.
9 zeigt eine seitliche perspektivische Teilexplosionsansicht einer zusätzlichen Achseneinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
10 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Implementierung eines Robotersystems mit einer zusätzlichen Achseneinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
11 und 12 zeigen einander gegenüberliegende Seitenansichten eines beispielhaften Robotersystems, das eine zusätzliche Achseneinheit aufweist, welches ein Werkstück lackiert, das an einem rotierenden Transportband angebracht ist.
13 und 14 veranschaulichen obere bzw. seitliche perspektivische Ansichten eines beispielhaften Robotersystems, das ein Paar von Robotern aufweist, die jeweils mit einer zusätzlichen Achseneinheit verbunden sind, die jeweils auf einem Träger montiert sind.
15 und 16 zeigen jeweils eine perspektivische Seitenansicht bzw. eine Seitenansicht eines Robotersystems mit zwei Robotersätzen, die an gegenüberliegenden Seiten eines Arbeitsbereichs positioniert sind, wobei jeder Roboter an einer zusätzlichen Achseneinheit angebracht ist, die sich auf einem Träger befindet.
17 und 18 zeigen jeweils eine perspektivische Draufsicht und Seitenansicht eines Robotersystems mit zwei Robotersätzen, die an gegenüberliegenden Seiten eines Arbeitsbereichs positioniert sind, und einem Roboterpaar, das sich zu einer Decke erstreckt, wobei jeder der sechs Roboter an einer zusätzlichen Achseneinheit angebracht ist.

Die vorstehende Zusammenfassung sowie die folgende ausführliche Beschreibung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung wird besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Zum Zweck der Veranschaulichung der Anwendung sind in den Zeichnungen bestimmte Ausführungsformen gezeigt. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Anmeldung nicht auf die Anordnungen und Mittel beschränkt ist, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Ferner geben gleiche Zahlen in den jeweiligen Figuren gleiche oder vergleichbare Teile an. Ferner sind die Figuren nicht maßstabsgetreu gezeichnet, und die Proportionen bestimmter Teile sind zur Vereinfachung der Darstellung übertrieben dargestellt.
BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den beigefügten Zeichnungen sind Strukturen und Verfahren dargestellt, die zusammen mit der unten angegebenen ausführlichen Beschreibung Aspekte von Systemen und Verfahren beschreiben, die Sieben-Achsen-Robotersysteme betreffen. In der vorstehenden Beschreibung werden bestimmte Terminologien der Einfachheit halber verwendet und sollen nicht beschränkend sein. Wörter wie „obere(r)“, „untere(r)“, „oben“, „unten“, „erste“ und „zweite“ bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen , auf die Bezug genommen wird. Diese Terminologie umfasst die spezifisch oben erwähnten Wörter, Ableitungen davon, und Wörter mit ähnlicher Bedeutung. Zusätzlich sind die Wörter „ein(e)“ und „ein“ so definiert, dass sie eines oder mehrere der referenzierten Elemente enthalten, sofern dies nicht speziell angegeben ist. Ferner sei darauf hingewiesen, dass eine einzelne Komponente als mehrere Komponenten ausgelegt sein kann oder dass mehrere Komponenten als eine einzige Komponente ausgelegt sein können. Der Ausdruck „mindestens eine von“, gefolgt von einer Liste von zwei oder mehreren Elementen, wie beispielsweise „A, B oder C“, bedeutet jede einzelne von A, B oder C sowie jede Kombination davon.
1 zeigt eine perspektivische Vorderseitenansicht eines beispielhaften Robotersystems 100 mit einem Roboter 102 und einer zusätzlichen Achseneinheit 104 gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung. Der Roboter 102 kann ein einachsiger Roboter oder ein mehrachsiger Roboter sein. Zum Beispiel ist der Roboter 102 gemäß bestimmten Ausführungsformen ein Sechs-Achsen-Roboter, der sechs Freiheitsgrade aufweist. Beispiele für solche Roboter können aufweisen, sind aber nicht beschränkt auf, ein IRB 5500 Roboter von ABB, Inc. of Auburn Hills, Michigan. Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung hierin in Bezug auf Sechs-Achsen-Roboter beschrieben sind, können Roboter mit einer anderen Anzahl von Achsen oder Freiheitsgraden ebenfalls mit dem Robotersystem 100 der vorliegenden Anmeldung verwendet werden und darüber hinaus mit der zusätzlichen Achseneinheit 104 verwendet werden.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen und wie unten mit Bezug auf 10 erläutert, kann der Roboter 102 aufweisen und/oder in elektrischer Kommunikation stehen mit, einem Steuersystem, das eine oder mehrere Steuerungen aufweisen kann. Zum Beispiel kann der Roboter 102 gemäß bestimmten Ausführungsformen aufweisen und/oder elektrisch verbunden sein mit, einer oder mehreren Steuerungen, die diskrete Verarbeitungseinheiten sein können oder nicht, wie zum Beispiel eine einzelne Steuerung oder eine beliebige Anzahl von Steuerungen. Die Steuerung(en) können eine Vielzahl von unterschiedlichen Formen annehmen und können dazu konfiguriert sein, Programmanweisungen auszuführen, um Aufgaben auszuführen, die dem betätigten bzw. betriebenen Roboter 102 zugeordnet sind, und ferner, um den Roboter 102 zu betreiben, um verschiedene Funktionen durchzuführen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Aufgaben, die hierin beschrieben sind. In einer Form basiert die Steuerung(en) auf einem Mikroprozessor und die Programmanweisungen liegen in Form von Software vor, die in einem oder mehreren Speicher(n) gespeichert ist. Es wird jedoch alternativ in Betracht gezogen, dass eine oder mehrere der Steuerungen und die dadurch ausgeführten Programmanweisungen in der Form einer beliebigen Kombination von Software, Firmware und Hardware einschließlich Zustandsautomaten sein können und die Ausgabe von diskreten Geräten und/oder integrierten Schaltungen wiederspiegeln können, die an einem bestimmten Ort angebracht oder über mehr als einen Ort verteilt angeordnet sein können, einschließlich alle digitalen und/oder analogen Geräten, die dazu konfiguriert sind, die gleiche oder ähnliche Ergebnisse zu erzielen wie eine prozessorbasierte Steuerung, die software- oder firmwarebasierte Anweisungen ausführt.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann der Roboter 102 einen Endeffektor 106 aufweisen, der an einem Handgelenk 109 des Roboters 102 angebracht ist. In einer Form ist der Endeffektor 106 ein Werkzeug, und/oder ist an diesem angebracht. Gemäß solchen Ausführungsformen ist der Roboter 102 dazu betriebsfähig bzw. funktionsfähig, den Effektor 106 und/oder das Werkzeug an Stellen innerhalb eines erreichbaren Arbeitsumschlags oder Arbeitsbereichs des Roboters 102 zu positionieren, die den Roboter 102 aufnehmen, der Arbeit an einem Werkstück ausführt. Zum Beispiel kann der Endeffektor 106 gemäß bestimmten Ausführungsformen ein Werkzeug sein oder mit einem Werkzeug verbunden sein, das eine Lackier- oder Beschichtungssprühvorrichtung oder -Werkzeug ist. Das Handgelenk 109 des Roboters 102 kann mit einem oder mehreren Armen 108a, 108b verbunden sein. Zum Beispiel weisen der eine oder die mehreren Arme 108a, 108b gemäß der veranschaulichten Ausführungsform auf: einen ersten Arm 108a, der betriebsfähig mit einem zweiten Arm 108b verbunden ist, so dass sich der erste Arm 108a relativ zu dem zweiten Arm 108b bewegen kann, und umgekehrt. Ferner können gemäß bestimmten Ausführungsformen die Arme 108a, 108b zwischen dem Handgelenk 109 und einer Roboterbasiseinheit 110 des Roboters 102 positioniert sein.
Die Roboterbasiseinheit 110 ist fest mit der zusätzlichen Achseneinheit 104 verbunden. Zum Beispiel ist die Roboterbasiseinheit 110 gemäß bestimmten Ausführungsformen verbunden mit oder weist auf, eine Fußeinheit 112, die an der zusätzlichen Achseneinheit 104 angebracht oder auf andere Weise mit dieser befestigt sein kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann die Fußeinheit 112 direkt oder indirekt mit dem Roboter 102 und/oder der zusätzlichen Achseneinheit 104 auf eine Vielzahl von verschiedenen Arten verbunden sein, einschließlich zum Beispiel durch die Verwendung von einem oder mehreren mechanischen Befestigungselementen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Bolzen, Schrauben, Stifte und Klemmen sowie andere mechanische Befestigungselemente. Jedoch kann die Fußeinheit 112 mit dem Roboter 102 und/oder der zusätzlichen Achseneinheit 104 in einer Vielzahl von verschiedenen Weisen verbunden werden. Zusätzlich kann die Fußeinheit 112 gemäß bestimmten Ausführungsformen, anstatt eine diskrete Komponente zu sein, ein Teil des Roboters 102 oder der zusätzlichen Achseneinheit 104 sein. Ferner können der Roboter 102, die Fußeinheit 112 und/oder die zusätzliche Achseneinheit 104 so konfiguriert sein, dass sie die Verbindung bzw. Befestigung des Roboters 102 mit der zusätzlichen Achseneinheit 104 in einer Vielzahl von verschiedenen Orientierungen relativ zu der zusätzlichen Achseneinheit 104 vorsehen bzw. ermöglichen. Zum Beispiel kann sich die Fußeinheit 112 gemäß bestimmten Ausführungsformen von dem Roboter 102 erstrecken und kann zum Befestigen des Roboters 102 konfiguriert sein, an Abschnitten von einer oder mehreren im Allgemeinen vertikalen, horizontalen und/oder geneigten Seitenwänden 114a, 114b, 114c, 114d (3) und/oder oberen oder unteren Wänden 116a, 116b eines Turmgehäuses 118 der zusätzlichen Achseneinheit 104. Darüber hinaus können der Roboter 102, die Fußeinheit 112 und/oder die zusätzliche Achseneinheit 104 gemäß bestimmten Ausführungsformen so konfiguriert sein, dass sie das Befestigen des Roboters 102 in einer Vielzahl von Orientierungen relativ zu der zusätzlichen Achseneinheit 104 vorsehen bzw. ermöglichen können.
2 zeigt eine perspektivische Vorderseitenansicht einer beispielhaften zusätzlichen Achseneinheit 104 gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung. Die zusätzlichen Achseneinheit 104 kann das Turmgehäuse 118, eine Tischeinheit 120 und eine Antriebseinheit 122 aufweisen. Die Seitenwände 114a, 114b, 114c, 114d, obere Wand 116a, 116b des Turmgehäuses 118 können im Allgemeinen einen inneren Bereich 126 des Turmgehäuses 118 definieren, der zumindest einen Teil der Antriebseinheit 122 aufnehmen kann. Ferner können die Wände 114a-d, 116a, 116b des Turmgehäuses 118 in einer Anzahl verschiedener Arten konfiguriert sein und weniger oder zusätzliche Wände aufweisen. Darüber hinaus kann das Turmgehäuse 118 so konfiguriert sein, dass es eine Vielzahl von Formen und Größen aufweist. Zum Beispiel kann das Turmgehäuse 118, wie es zumindest in 2 und 3 gezeigt ist, gemäß bestimmten Ausführungsformen eine im Allgemeinen rechteckige oder quadratische Form aufweisen. Wie jedoch zumindest in den 7A-9 gezeigt ist, können das Turmgehäuse 118 und/oder bestimmte Wände 114a-d, 116a, 116b andere Formen und/oder Ausrichtungen aufweisen.
Wie zumindest in 3 dargestellt ist, können eine oder mehrere der Wände 114b, 114d des Turmgehäuses 118 Öffnungen oder Durchbrüche 127 aufweisen, die mit dem inneren Bereich 126 in Kommunikation sind. Solche Öffnungen 127 können eine Vielzahl von verschiedenen Formen und Größen aufweisen, die so dimensioniert sind, dass sie eine oder mehrere Funktionen bedienen oder vorsehen bzw. ermöglichen können. Zum Beispiel kann gemäß bestimmten Ausführungsformen eine hintere Seitenwand 114d des Turmgehäuses 118 eine Öffnung oder einen Durchbruch 127 aufweisen, die (der) so dimensioniert ist, dass ein externer Zugang zu dem inneren Bereich 126 des Turmgehäuses 118 bereitgestellt wird. Andere Öffnungen oder Durchbrüche 127, wie zum Beispiel diejenigen, die an den gegenüberliegenden Seitenwänden 114a, 114c des dargestellten Turmgehäuses 118 positioniert sind, können dimensioniert sein, um den Durchgang von Kabeln vorzusehen, um Lüftungsöffnungen für den Durchgang oder die Zirkulation von Luft zu/von dem inneren Bereich 126 vorzusehen und/oder werden in Verbindung mit anderen Geräten während der Installation und oder Wartung der zusätzlichen Achseneinheit 104 und/oder des Robotersystems 100 verwendet. Gemäß anderen Ausführungsformen können die Durchbrüche 127 durch eine oder mehrere abnehmbaren Platten abgedeckt werden. Solche Platten können gemäß bestimmten Ausführungsformen in Verbindung mit anderen Aspekten des Turmgehäuses 118 verwendet werden, um zu ermöglichen, dass das Turmgehäuse 118 im Allgemeinen eine explosionssichere Konstruktion aufweist.
Die Größe des Turmgehäuses 118 kann auf einer Vielzahl von Erwägungen basieren, wie zum Beispiel der Größe des Roboters 102, der Größe des Arbeitsumschlags und/oder der Funktion, die durch den Roboter 102 durchgeführt wird, neben anderem Überlegungen. Zum Beispiel kann, wie zumindest in den 2 und 3 gezeigt ist, das dargestellte Turmgehäuse 118 gemäß der dargestellten Ausführungsform eine Höhe (wie durch die „H“-Richtung in 1 angezeigt) von 1400 Millimetern (mm) aufweisen, eine Tiefe (wie durch die „D“-Richtung in 1 angezeigt) von 700 Millimetern (mm) und eine Breite (wie durch die „W“-Richtung in 1 angezeigt) von 1000 Millimetern (mm). Die zusätzliche Achseneinheit 104 kann jedoch eine Vielzahl von anderen Größen sowie Formen aufweisen, einschließlich beispielsweise im Allgemeinen quadratisch, oval, kreisförmig, trapezförmig, polygonal, nicht kreisförmig und/oder irgendeine Kombination davon, neben anderen Formen, Größen und Konfigurationen.
Unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 4 weist gemäß der dargestellten Ausführungsform die Tischeinheit 120 einen Radabschnitt 128 und einen festen Abschnitt 130 auf. Die Tischeinheit 120 der zusätzlichen Achseneinheit 104 kann mit dem Turmgehäuse 118 in einer Vielzahl von Arten verbunden oder an diesem angebracht sein. Zum Beispiel kann gemäß bestimmten Ausführungsformen ein Abschnitt der Tischeinheit 120, wie zum Beispiel der feste Abschnitt 130, fest mit dem Turmgehäuse 118 durch die Verwendung von mindestens einem oder mehreren mechanischen Befestigungselementen verbunden sein, wie zum Beispiel Bolzen, Schrauben, Stifte und/oder Klemmen, neben anderen Befestigungselementen. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann der feste Abschnitt 130 der Tischeinheit 120 relativ zu zumindest dem Turmgehäuse 118 während des Betriebs der zusätzlichen Achseneinheit 104 in einer relativ statischen Position verbleiben. Ferner, wie nachfolgend diskutiert ist, kann die Position des festen Abschnitts 130 während der selektiven Drehung des Radabschnitts 128 während des Betriebs der zusätzlichen Achseneinheit 104 im Allgemeinen relativ statisch bleiben.
Die Tischeinheit 120 kann eine Öffnung 132 aufweisen, die sich durch den Radabschnitt 128 und den festen Abschnitt 130 erstreckt, und die mit einer oder mehreren Öffnungen oder Durchbrüchen 127 des Turmgehäuse 118 ausgerichtet ist, um in Fluidkommunikation mit dem inneren Bereich 126 des Turmgehäuses zu sein. Ferner kann die Öffnung 132 der Tischeinheit 120 sowie die entsprechende Öffnung oder Durchbruch 127 des Turmgehäuses 118 dimensioniert sein, um den Durchgang von einem oder mehreren pneumatischen, hydraulischen und/oder elektrischen Anschlüssen vorzusehen oder für das Durchführen von Werkzeugen von dem inneren Bereich 126 des Gehäuses, durch die Öffnung 132, und zu dem Roboter 102 und/oder dem Werkzeug, das an dem Roboter 102 angebracht ist. Ferner kann gemäß bestimmten Ausführungsformen, zumindest ein Teil der Öffnung 132 durch die Fußeinheit 112, den Roboter 102 und/oder eine andere Abdeckung oder Platte abgedeckt sein, um zumindest zu versuchen, zu verhindern, dass Verunreinigungen in den inneren Bereich 126 des Turmgehäuses 118 gelangen und/oder um zumindest zu versuchen, eine explosionssichere Konstruktion der zusätzlichen Achseneinheit 104 aufrechtzuerhalten.
Der Radabschnitt 128 ist gestaltet, um mit dem Roboter 102 verbunden zu werden. Ferner kann der Roboter 102 fest an dem Radabschnitt 128 befestigt sein, wie beispielsweise durch eine oder mehrere mechanische Befestigungselemente, neben anderen Verbindungen, das eine Fußeinheit 112, welche mit dem Roboter 102 oder einem Teil des Roboters verbunden ist, mit dem Radabschnitt verbinden kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann der Radabschnitt 128 Stützen 134 aufweisen wie zum Beispiel Stützträger, die die Befestigung des Roboters 102 und/oder der Fußeinheit 112 an den Radabschnitt 128 erleichtern. Alternativ kann der Radabschnitt 128 gemäß bestimmten Ausführungsformen Teil der Fußeinheit 112 des Roboters 102 sein. Gemäß bestimmten Ausführungsformen können die Stützen 134 für einen ineinandergreifenden Eingriff mit der Fußeinheit 112 dimensioniert sein, wie beispielsweise ein Teil von einer oder beiden der Stützen 134 und der Fußeinheit 112, der ineinandergreifend in dem anderen der Stützen 134 der Fußeinheit 112 aufgenommen ist, in einer Weise, die die Fußeinheit 112 zumindest vorübergehend im Eingriff mit der Stütze hält. Zusätzlich oder alternativ können eine oder beide der Stützen 134 und der Fußeinheit 112 einen passenden oder ineinandergreifenden Durchbruch oder ein Schraubmuster aufweisen, welche die Aufnahme von einem oder mehreren mechanischen Befestigungselementen ermöglichen, die das Befestigen der Fußeinheit 112 und/oder des Roboters 102 an dem Radabschnitt 128 erleichtern.
Der Radabschnitt 128 ist schwenkbar oder drehbar mit dem festen Abschnitt 130 verbunden, so dass eine Winkelposition des Radabschnitts 128, und somit des Roboters 102, der mit dem Radabschnitt 28 verbunden ist, relativ zu zumindest dem festen Abschnitt 130 und/oder dem Turmgehäuse 118 einstellbar ist. Ferner kann der Radabschnitt 128 gemäß bestimmten Ausführungsformen relativ zu dem festen Abschnitt 130 und/oder der zusätzlichen Achseneinheit 104 über eine zusätzliche Achse drehbar sein, wie beispielsweise eine zentrale Radachse 136, die gemeinsam genutzt werden kann oder nicht, mit, oder parallel sein kann zu, einer zentralen Achse 38 der Öffnung 132. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann der Roboter 102 an dem Radabschnitt 128 betriebsfähig bzw. funktionsfähig befestigt sein, an einer Position, an der eine zentrale Achse des Roboters 102 sich im Allgemeinen entlang erstrecken kann oder den gleichen Platz teilen kann mit, oder alternativ versetzt sein kann von, der zentralen Radachse 136. Das Ausmaß, in dem die Winkelposition des Radabschnitts 128 relativ zu dem festen Abschnitt 130 selektiv gedreht werden kann, kann für verschiedene Ausführungsformen variieren. Zum Beispiel kann gemäß bestimmten Ausführungsformen die Tischeinheit 120 so gestaltet sein, dass sie bis zu oder weniger als eine volle 360°-Drehung des Radabschnitts 128 relativ zu dem festen Abschnitt 130 vorsehen kann. Eine solche selektive Drehung des Radabschnitts 128, und somit des Roboters 102, kann eine zusätzliche Achse für die Bewegung des Roboters 102 vorsehen und dadurch den Arbeitsumschlag des Roboters 102 relativ zu dem Umschlag des gleichen Roboters 102 vergrößern, der an einer festen Oberfläche angebracht ist. Darüber hinaus kann beispielsweise ein selektiver Betrieb der zusätzlichen Achseneinheit 104 eine Winkelposition des Roboters 102 einstellen, wodurch eine Achse der Bewegung zu dem Roboter 102 hinzugefügt wird, die zusätzlich zu der(den) von dem Roboter selbst vorgesehen Achse(n) ist. Genauer gesagt, für einen Roboter mit einer Sechs-Achsen-Konstruktion, wie zum Beispiel dem zuvor erwähnten Roboter IRB 5500 von ABB, Inc., kann die zusätzliche Achse, die von der zusätzlichen Achseneinheit 104 bereitgestellt wird, es dem Sechs-Achsen-Roboter 104 erlauben, um sieben Achsen zu manövrieren oder manövriert zu werden.
Der Radabschnitt 128 kann in einer Vielzahl von verschiedenen Weisen selektiv drehbar verschiebbar sein. Zum Beispiel kann der Radabschnitt 128 gemäß bestimmten Ausführungsformen direkt oder indirekt mit einer Antriebseinheit 122 verbunden sein, die konfiguriert ist, um Leistung bereitzustellen, die bei der Drehverschiebung des Radabschnitts 128 der Tischeinheit 120 verwendet wird, und somit Leistung bereitstellt, die für die Drehung des Roboters 102 verwendet wird. Die Antriebseinheit 122 kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen haben. Zum Beispiel kann die Antriebseinheit 122, wie in 5 gezeigt ist, gemäß bestimmten Ausführungsformen einen Motor 140 aufweisen, wie zum Beispiel einen Elektromotor, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einen wechselstrombetriebenen Elektromotor, der mit einem Getriebe 142 verbunden ist. Außerdem kann gemäß einem Aspekt der vorliegenden Lehren der Motor 140 ein dreiphasiger Wechselstrommotor mit Permanentmagnet, der gestaltet ist, relativ glatt durch einen gesamten Drehzahlbereich zu laufen. Zusätzlich kann der Motor 140 mit einer Bremse ausgestattet sein, um den Motor 140 in einer festen Position zu verriegeln, wenn die zusätzliche Achseneinheit 104 nicht aktiviert ist, wie bei normaler Betriebsunterbrechung oder Notfallunterbrechung. Ferner können gemäß bestimmten Ausführungsformen der Motor 140 und/oder die Antriebseinheit 122 so gestaltet sein, dass sie in explosionsgefährdeten Umgebungen arbeiten.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist eine Ausgangswelle des Motors 140 oder ein Verbindungselement, das ansonsten mit einer drehbaren Ausgangskomponente des Motors 140 verbunden ist, mit einem Eingangszahnrad eines Getriebes 142 verbunden. Das Getriebe 142 kann gestaltet sein, um eine Drehzahl- und Drehmomentumwandlung für die durch den Motor 140 bereitgestellte Dreh- bzw. Rotationsleistung bereitzustellen. Darüber hinaus kann das Getriebe 142 gestaltet sein, um die durch den Motor 140 ausgegebene Drehzahl auf eine Weise zu reduzieren, die ein Drehmoment zur Verfügung stellt, das zum drehbaren Verschieben des Radabschnitts 128 der Tischeinheit 120 verwendet werden kann, und dadurch eine relative Winkelausrichtung des Radabschnitts 128 und des Roboters 102 einzustellen, um eine zusätzliche Achse für die Bewegung des Roboters 102 zu vorzusehen. Beispielsweise kann gemäß bestimmten Ausführungsformen das Getriebe 142 eine Getriebeübersetzung von etwa 171:1 neben anderen Übersetzungsverhältnissen aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt. Zusätzlich kann gemäß bestimmten Ausführungsformen das Getriebe 142 in einem Körper 144 untergebracht sein, der fest mit zumindest einem Abschnitt des Motors 140 verbunden sein kann. Zum Beispiel kann gemäß bestimmten Ausführungsformen der Körper 144 des Getriebes 142 durch die Verwendung von mechanischen Befestigungselementen an einem Ende eines Motorgehäuses des Motors 140, an dem sich die Ausgangswelle im Allgemeinen nach außen erstreckt, gesichert werden.
Das Getriebe 142 ist funktionsfähig bzw. betriebsfähig mit einem Antriebselement 146 der Antriebseinheit 122 verbunden, das direkt oder indirekt selektiv die Drehung des Radabschnitts 128 der Tischeinheit 120 antreiben kann. Zusätzlich kann gemäß bestimmten Ausführungsformen die Antriebseinheit 122 auch eine oder mehrere Eingangsscheiben 148, 150 und eine Eingangsplatte 152 aufweisen, die eine Synchronisation des Antriebselementes 146 mit dem Motor 140 erleichtern. Ferner, wie unten in Bezug auf zumindest 7A bis 8B diskutiert, kann das Antriebselement 146 mit anderen Komponenten der Antriebseinheit 122, wie zum Beispiel dem Motor 140, dem Getriebegehäuse 142, den Eingangsscheiben 148, 150 und/oder der Eingangsplatte 152 innerhalb des inneren Bereichs 126 des Turmgehäuses 118 untergebracht sein oder nicht.
6 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Bereichs eines Robotersystems 100, in dem das Turmgehäuse 118 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde. Wie dargestellt, ist das Antriebselement 146 gemäß bestimmten Ausführungsformen ein Ritzel, neben anderen Arten oder Formen von Kraftübertragungskomponenten, das direkt oder indirekt eine Schnittstelle mit einem angetriebenen Elemente 154 des Radabschnitts 128 der Tischeinheit 120 bildet, wie beispielsweise einem Zahnrad, neben anderen Arten oder Formen von Kraftübertragungskomponenten. Zum Beispiel können gemäß anderen Ausführungsformen das Antriebselement 146 und das angetriebene Element 154 zwei oder mehrere zusammenpassende bzw. ineinandergreifende Zahnräder, zwei oder mehrere Zahnkränze und/oder Riemenscheiben aufweisen, die Riemen oder Ketten bei der Übertragung einer Rotationskraft(en) verwenden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das angetriebene Element 154 in einer relativ statischen Position relativ zu dem Radabschnitt 128 der Tischeinheit 120 gesichert sein und kann darüber hinaus mit dem Radabschnitt 128 relativ zu dem festen Abschnitt 130 der Tischeinheit 120 drehbar sein. Zum Beispiel kann gemäß den bestimmten Ausführungsformen das angetriebene Element 154 direkt oder indirekt an dem Radabschnitt 128 an einer relativ festen Stelle durch die Verwendung von einem oder mehreren mechanischen Befestigungselementen, einer Schweißbefestigung und/oder einer Presspassung oder Passung mit Übermaß, neben anderen Arten der Befestigung, befestigt sein.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann eine innere Bohrung des angetriebenen Elements 154 so bemessen sein, dass sie die Anordnung oder Befestigung des angetriebenen Elements 154 um und/oder an eine äußere Fläche eines Lagers 156, wie zum Beispiel eines Verdrehlagers, ermöglicht. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann der innere Laufring des Verdrehlagers 156 in Bezug auf die Tischeinheit 120 befestigt sein und/oder kann integral mit dem festen Abschnitt 130 ausgebildet sein. Die Antriebseinheit 122 kann dadurch die Bewegung des Radabschnitts 128 antreiben und somit den Roboter 102, indem das Antriebselement 146 eine Drehkraft bereitstellt, die über einen drehbaren Eingriff oder eine Verbindung zwischen dem Antriebselement 146 und dem angetriebenen Element 154 auf den Radabschnitt 128 übertragen wird. Gemäß bestimmten Ausführungsformen, in denen das Antriebselement 146 und das angetriebene Element 154 Zahnräder sind, können das angetriebene Element 154 und das Antriebselement 146 ein Übersetzungsverhältnis von etwa 4,24 zu 1, neben anderen Übersetzungsverhältnissen, aufweisen, wobei ein mögliches Spiel bei der Installation und/oder während der Wartung eingestellt bzw. ausgeglichen wird.
Wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt, kann sich gemäß bestimmten Ausführungsformen das Antriebselement 146 über den inneren Bereich 126 des Turmgehäuses 118 erstrecken, um so positioniert zu sein, dass das Antriebselement 146 außerhalb des inneren Bereichs 126 des Turmgehäuses 118 in Eingriff gebracht wird. Alternativ, können gemäß bestimmten Ausführungsformen das Antriebselement 146 und das angetriebene Elemente 154 innerhalb des inneren Bereichs 126 des Turmgehäuses 118 angeordnet sein. Eine solche Konfiguration kann gemäß bestimmten Ausführungsformen dabei helfen, das Turmgehäuse 118 für den Explosionsschutz zu konfigurieren, der sich auf das Antriebselement 146 und das angetriebene Element 154 erstrecken kann, was auch beim Schutz des Antriebselements 146 und des angetriebenen Elements 154 vor Verunreinigungen, die im Arbeitsbereich vorhanden sein können, helfen kann.
7A und 7B veranschaulichen eine Teilexplosionsseitenansicht und eine perspektivische Teilansicht einer zusätzlichen Achseneinheit 104' gemäß einer anderen dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung. Wie dargestellt, ist das Antriebselement 146 ein Ritzel, das mit den Außenzahnradzähnen des angetriebenen Elements 154 in Eingriff steht, wie zum Beispiel die Außenverzahnung eines Drehwerksgetriebes (engl.: „slew gear“). Ferner sind gemäß der dargestellten Ausführungsform sowohl das Antriebselement 146 als auch das angetriebene Element 154 in dem inneren Bereich 126 des Turmgehäuses 118' angeordnet. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann/können eine oder mehrere Platten des Turmgehäuses 118' und/oder Dichtungen positioniert werden, um den inneren Bereich 126 des Turmgehäuses 118' in einer Art und Weise abzudichten, dass es erleichtert werden kann, das Turmgehäuse 118' für Explosionsschutz zu gestalten.
8A und 8B veranschaulichen eine Teilexplosionsseitenansicht und eine teilweise perspektivische Teilansicht einer zusätzlichen Achseneinheit 104" gemäß einer anderen dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung. Gemäß der in den 8A und 8B dargestellten Ausführungsform sind das Antriebselement 146 und das angetriebene Element 154 beide außerhalb des inneren Bereichs 126 des Turmgehäuses 118" und hinter mindestens einem Abschnitt der Tischeinheit 120 positioniert. Ferner, wie zumindest in 8B gezeigt ist, ist gemäß einer solchen Ausführungsform das Antriebselement 146 ein Ritzel, das mit inneren Zahnradzähne des angetriebenen Elements 154 in Eingriff steht, wie beispielsweise den inneren Zähnen eines Drehwerksgetriebes.
9 zeigt eine seitliche perspektivische Teilexplosionsseitenansicht einer zusätzlichen Achseneinheit 114"' gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung. Wie gezeigt ist, weist das Turmgehäuse 118"' der zusätzliche Achseneinheit 114"' eine Bundeinheit 158 auf, die außerhalb des inneren Bereichs 126 des Turmgehäuses 118"' positioniert ist. Die Bundeinheit 158 kann einen Rahmenabschnitt 160 mit einer Vielzahl von Seitenwänden 162a-d aufweisen, der im Allgemeinen einen inneren Abschnitt 166 der Bundeinheit 158 definiert. Die Bundeinheit 158 kann auch eine Rückwand 164 aufweisen, die im Allgemeinen zwischen dem inneren Bereich 126 des Turmgehäuses 118"' und dem inneren Abschnitt 166 der Bundeinheit 158 positioniert ist. Ferner kann die Rückwand 164 eine oder mehrere Öffnungen 168 aufweisen, die den inneren Abschnitt 166 so vorsehen, dass er in Fluidverbindung mit dem inneren Bereich 126 des Turmgehäuses 118"' ist. Zusätzlich kann gemäß bestimmten Ausführungsformen die Bundeinheit 158 auch eine Vorderwand an einer Seite der Bundeinheit 158 aufweisen, die der Position der Rückwand 164 gegenüberliegend ist. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann die Vorderwand durch einen Abschnitt der Tischeinheit 120 bereitgestellt werden, wie beispielsweise durch den festen Abschnitt 130 der Tischeinheit 120. Ferner kann gemäß einer solchen Ausführungsform der feste Abschnitt 130 relativ zu der Bundeinheit 158 bemessen sein, so dass es zumindest dabei unterstützt, dass die Bundeinheit 158 und/oder das Turmgehäuse 118"' Explosionsschutz aufweisen. Wie in 9 gezeigt ist, kann der innere Abschnitt 166 der Bundeinheit 158 bemessen sein, um eine Platzierung des Antriebselements 146 und des angetriebenen Elemente 154 zu ermöglichen.
Während die hier dargestellten Ausführungsform ein Robotersystem 100 veranschaulicht, das eine zusätzliche Achseinheit 104, die mit einem einzigen Roboter 102 verwendet wird, aufweist, können andere Konfigurationen von Robotersystemen 100 mehrere Roboter 102 sowie zusätzliche und/oder andere Konfigurationen von zusätzlichen Achseneinheiten 104 aufweisen. Ferner können Implementierungsrobotersysteme 100 der vorliegenden Anmeldung in Verbindung mit einer sich bewegenden Fertigungslinie, wie zum Beispiel Werkstücke, die entlang einem Fördersystem bewegt bzw. verschoben werden, verwendet werden, und können den erreichbaren Arbeitsumschlag oder Arbeitsbereich des Roboters 102 erweitern, um zu ermöglichen, dass der Roboter 102 so positioniert wird, dass er Aufgaben oder Arbeiten an verschiedenen Stellen an dem geförderten Werkstück durchführen kann. Zusätzlich kann zum Beispiel gemäß bestimmten Ausführungsformen, in denen der Roboter 102 für Lackierarbeiten verwendet wird, die Verwendung eines Roboters 102 mit der zusätzliche Achseneinheit 104 den Roboter 102 bei der Erreichung von verschiedenen Positionen unterstützen, so dass der Roboter 102 für das Lackieren von Farbinnenflächen, Farbaußenflächen, oder beidem, des Werkstücks positioniert wird. In solchen Konfigurationen kann ein Robotersystem 100 der vorliegenden Anmeldung zwei oder mehrere traditionelle Roboter ersetzen. Zusätzlich erlaubt die Flexibilität des Robotersystems 100 der vorliegenden Anmeldung in einer Stop-and-Go-Fertigungslinie einen besseren oder größeren Arbeitsumschlag und damit eine bessere oder größere Reichweite, was auch die Effizienz steigern und gleichzeitig die Gesamtgrundfläche reduzieren kann.
10 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Implementierung eines Robotersystems 100 mit einer zusätzlichen Achseneinheit 104, das in einer Arbeitszone 170 positioniert ist. Gemäß dem dargestellten Beispiel ist der Roboter 102 ein Sechs-Achsen-Roboter, der sechs Freiheitsgrade aufweist, wie beispielsweise der IRB 5500 Roboter von ABB, Inc., so dass die zusätzliche Achseneinheit 104 eine siebte Achse für den Betrieb und/oder die Bewegung des Roboters 102 bereitstellt. Das Robotersystem 100 kann eine oder mehrere Steuerungen 172 in einem Steuerbereich 174 aufweisen. Die Steuerung 172 kann dazu konfiguriert sein, eine Vielzahl von Funktionen bereitzustellen, einschließlich beispielsweise der selektiven Zuführung bzw. Lieferung von elektrischer Energie an den Roboter 102 und/oder der Steuerung der Bewegung des Roboters 102 und/oder des Betriebs der zusätzlichen Achseneinheit 104. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann zusätzlich zur Steuerung der Bewegung des Roboters 102, die Steuerung 172 auch den Betrieb der Antriebseinheit 122 steuern, und dadurch die Drehbewegung des Radabschnitts 128 der Tischeinheit 120 und die damit zusammenhängende Drehposition des Roboters 102 in Bezug auf zumindest die zusätzliche Achseneinheit 104 steuern. Ferner kann die Steuereinheit 172 dazu konfiguriert sein, die Bewegung des Roboters 102 selbst sowie die Bewegung des Radabschnitts 128, an dem der Roboter 102 montiert ist, dynamisch zu steuern, um dadurch den Roboter 102 und die zusätzliche Achseneinheit 104 als eine integrierte Einheit dynamisch zu steuern. Zusätzlich kann solch eine dynamische Steuerung des Roboters 102 und der zusätzliche Achseneinheit 104, zumindest gemäß bestimmten Ausführungsformen, auf einem oder mehreren Modellen basieren, das (die) in nicht-transienten computerlesbaren Medien in einer Steuerung 172, anderen Computern, und/oder Speicher, der durch die Steuereinheit 172 zugänglich oder in elektrischer Verbindung steht, gespeichert ist (sind). Ferner, wie zuvor erwähnt, kann gemäß bestimmten Ausführungsformen die Steuerung 172 ein nicht-transientes computerlesbares Medium und einen Prozessor zum Speichern und Ausführen von computerlesbaren Anweisungen aufweisen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Lehren ist die Steuereinheit 172 konfiguriert, um den Roboter 102 und die zusätzliche Achseneinheit 104 als ein integriertes Ganzes dynamisch zu steuern. In einer solchen Konfiguration kann die Steuereinheit 172 ein Modell des verfügbaren Bewegungsbereichs der Kombination von dem Roboter 102 und der zusätzlichen Achseneinheit 104 aufweisen, von dem die Steuerung 172 die Bewegung(en) der Kombination von dem Roboter 102 und der zusätzlichen Achseneinheit 104 bestimmen kann, einschließlich zum Beispiel der Bewegung des Roboters 102 und der zusätzlichen Achseneinheit 104 in Verbindung mit der Durchführung von bestimmten identifizierten Aufgaben an einem Werkstück. Das Robotersystem 100 kann auch einen Lehrpendant 176 aufweisen, das eine Benutzerschnittstelle bereitstellt, das für einen Benutzer zur Eingabe von Anweisungen an die Steuerung 172 für koordinierte Aktion der zusätzlichen Achseneinheit 104, des Roboters 102 und/oder des Endeffektors 106 konfiguriert ist. Das Robotersystem 100 kann auch einen Prozessschrank 178 aufweisen, der Steuerungen, Strom und/oder Anweisungen in Bezug auf den Betrieb einer Vielzahl von Komponenten des Robotersystems 100, einschließlich beispielsweise Anweisungen für den Betrieb bestimmter Aspekte des Roboters 102 oder von Komponenten, die in Zusammenhang mit dem Betrieb des Roboters 102 verwendet oder mit diesem verbunden sind, bereitstellt. Beispielsweise kann gemäß bestimmten Ausführungsformen der Prozessschrank 180 dazu verwendet werden, Steuerungen, Strom, und/oder Anweisungen an/für den Endeffektor 106 und/oder Spüleinheiten 180, 182, die zumindest in dem Versuch verwendet werden, die Existenz von brennbaren Gasen in zumindest bestimmten Bereichen der Arbeitszone 170 zu minimieren. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 einen zusätzlichen Antrieb oder Cartridge Bell System (CBS) 184, erhältlich von ABB, Inc. von Auburn Hills, aufweisen, welche im Betrieb des Robotersystems 100 in Lackieranlagen verwendet werden können. Das CBS 184 kann an verschiedenen Positionen bzw. Stellen positioniert sein, wie zum Beispiel in der Arbeitszone 170 (wie dargestellt) oder dem Steuerbereich 174, neben anderen Positionen bzw. Stellen, in denen der zusätzliche Antrieb oder das CBS 184 funktionsfähig vorgesehen sei können.
Mit Bezug auf die 11 und 12, kann gemäß bestimmten Ausführungsformen das Robotersystem 100 zum Lackieren eines Werkstücks 186 verwendet werden, das entlang eines rotierenden Förderers 188 in einem Arbeitsraum 187 verschoben wird. In der dargestellten Ausführungsform weist das Robotersystem 100 einen mehrachsigen Roboter 102 auf, der an einer zusätzlichen Achseneinheit 104 befestigt ist, die eine zusätzliche Achse von/für die Bewegung des Roboters 102 ergänzt. Beispielsweise kann, wie zuvor diskutiert, gemäß bestimmten Ausführungsformen der Roboter 102 ein Sechs-Achsen-Roboter 102 sein. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann mit dem Roboter, der funktionsfähig an dem Radabschnitt 128 der zusätzlichen Achseneinheit 104 gesichert ist, die damit verbundene Bewegung des Radabschnitts 128 der Tischeinheit 120 erleichtern, dass der Roboter um eine siebte Achse manövriert oder manipuliert wird. Die Aufnahme der siebten Achse kann es dem Roboter 102 ermöglichen, Abschnitte des Werkstücks zu erreichen, die traditionell durch einen einzigen Roboter nicht zugänglich waren. Zum Beispiel ist in der dargestellten Ausführungsform das Werkstück 186 ein Auto, das in seiner Gesamtheit von einem einzigen Sechs-Achsen-Roboter 102, der ebenfalls über die Aufnahme bzw. Einbeziehung der zusätzlichen Achseinheit 104 relativ zu einer siebten Achse verschiebbar ist, lackiert werden kann. Gemäß einer solchen Ausführungsform, bei welcher der Sechs-Achsen-Roboter 102 funktionsfähig mit der zusätzlichen Achseneinheit 104 verbunden ist, kann der Roboter 102 in Positionen, in denen der Roboter 102, manövriert werden. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann der Endeffektor 106 des Roboters 102 so positioniert werden, dass sowohl Außenbereiche als auch Innenbereiche des Autowerkstücks 186, lackiert werden können, einschließlich beispielsweise Innenbereiche und Außenbereiche von Türen, Motorhaube, Kofferraum, und Deckel, unter anderen Abschnitte des Werkstücks.
13 und 14 zeigen jeweils Drauf- und Seitenperspektivansichten eines beispielhaften Robotersystems 100, das ein Paar von Robotern 102 aufweist, die jeweils mit einer zusätzlichen Achseneinheit 104, die jeweils auf einem Träger 190 montiert sind, aufweist. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist das Robotersystem 100 konfiguriert, die Außenseite eines Werkstücks 192, das in einem Arbeitsbereich 194 angeordnet ist, zu lackieren. Gemäß bestimmten Ausführungsformen, bei denen die Roboter 102 Sechs-Achsen-Roboter sind, kann es die siebte Achse, die durch funktionsfähiges befestigen der Roboter 102 an einer zusätzlichen Achseneinheit 104 bereitgestellt ist, dem in den 13 und 14 dargestellten System 100 ermöglichen, vollständig das Äußere eines Werkstückes mit einer maximalen Länge von etwa 5500 Millimetern und einer Länge von etwa 1900 Millimetern zu lackieren. Im Vergleich dazu wären Roboter 102, die in ähnlicher Weise ohne zusätzliche Achseneinheit 104 angeordnet sind, typischerweise im Allgemeinen darauf begrenzt, Werkstücke mit einer maximalen Länge von etwa 4500 mm zu lackieren.
15 und 16 zeigen jeweils eine perspektivische Seitensicht und eine Seitenansicht eines Robotersystems 100 mit zwei Sätzen von Robotern 102, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Arbeitsbereichs 196 positioniert sind, wobei jeder Roboter 102 an einer zusätzlichen Achseneinheit 104 montiert ist, die oben auf einer Halterung oder einem Träger 190 montiert ist. Wie zuvor erörtert, sind gemäß bestimmten dargestellten Ausführungsformen Roboter 102 an einem drehbaren Radabschnitt 104 einer Tischeinheit 120 der zusätzlichen Achseneinheit 104 montiert. Gemäß den in den 15 und 16 dargestellten Ausführungsformen können die Zentren der Radabschnitte 128 benachbarter zusätzlicher Achseneinheiten 104 um einen Abstand X (durch „X“ in 16 angedeutet) entlang der Bewegungsrichtung des Werkstückes 198 durch den Arbeitsbereich 196 beabstandet werden. Der Abstand zwischen den Zentren von benachbarten Radabschnitten 128 kann variieren. Zum Beispiel kann gemäß bestimmten Ausführungsformen der Abstand zwischen den Zentren benachbarter Radabschnitte 128 etwa 1500 Millimeter entlang der Bewegungsrichtung des Werkstücks 198 durch den Arbeitsbereich 196 sein. Gemäß einer solchen Konfiguration können die zwei Sätze von zwei Robotern 102, die jeweils auf einer zusätzlichen Achseneinheit 104 auf jeder Seite des Arbeitsbereiches 196 montiert sind, die gesamte Länge der Außenseite des Werkstückes 198, das eine Länge von etwa 5500 mm aufweist, erreichen. Im Vergleich dazu wären vier ähnliche Roboter 102, in den gleichen Positionen in einer festen Halterungsanordnung (z.B. ohne zusätzliche Achseneinheiten 104) angeordnet sind, im Allgemeinen darauf begrenzt, das Äußere eines ähnlichen Werkstückes mit einer maximalen Länge von etwa 4500 Millimetern zu lackieren.
17 und 18 zeigen jeweils eine obere und eine seitliche perspektivische Ansicht eines Robotersystems 100 mit zwei Sätzen von Robotern 102, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Arbeitsbereichs positioniert sind, und ein Paar von Robotern 102, die sich zu einer Decke erstrecken, wobei jeder der sechs Roboter 102 an einer zusätzlichen Achseneinheit 104 montiert ist. Gemäß einer derartigen Ausführungsform sind die vier seitlichen Roboter 102 auf zusätzlichen Achseneinheiten 104 befestigt, die auf Trägern 1400 montiert sind, montiert und können das Werkstück 200 in dem Arbeitsbereich erreichen, und können so programmiert werden, um mit den beiden deckenmontierten Robotern 102 an einem Werkstück 200 zu arbeiten. Gemäß einer solchen Ausführungsform können zumindest einige, wenn nicht alle, der Roboter 102 Sechs-Achsen-Roboter sein, so dass die Aufnahme der zusätzlichen Achseneinheit 104 es dem (den) Roboter(n) 102 ermöglichen kann, um eine siebte Achse manövriert zu werden oder anderweitig einstellbar zu sein, nämlich der Achse, die durch Verschiebung des Roboters 102 bereitgestellt wird, die auf eine Drehung des Radabschnitts 128 der Tischeinheit 120 der zusätzliche Achseneinheit 104 zurückgeführt werden kann. Eine solche Ausführungsform kann die Flexibilität des Robotersystems 100 verbessern, um einen leichteren Zugang zu Bereichen im Inneren des Werkstücks 200 zu ermöglichen, die typischerweise ansonsten über die Bewegung eine fest montierten Roboters nur schwer zu erreichen wären.
Die Erfindung wurde zwar in Verbindung mit dem was derzeit für die praktischste und bevorzugte Ausführungsform betrachtet wird beschrieben, es ist jedoch selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform(en) beschränkt werden soll, sondern soll im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die im Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind, abdecken, deren Umfang die breiteste Interpretation zu gewähren ist, um alle derartigen Modifikationen und äquivalente Strukturen zu umfassen, wie nach dem Gesetz erlaubt. Weiterhin sollte verstanden werden, dass, während die Verwendung des Wortes bevorzugen oder bevorzugt in der obigen Beschreibung das Merkmal anzeigt, welches gegebenenfalls wünschenswerter wäre, es kann jedoch dennoch nicht erforderlich sein, und jede Ausführungsform, die dieses nicht aufweist, kann innerhalb des Umfangs der Erfindung in Betracht gezogen werden, wobei der Umfang durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist. Beim Lesen der Ansprüche ist beabsichtigt, dass dann, wenn Worte wie „ein(e)“, „ein“, „mindestens ein(e)“ und „mindestens ein Teil“ verwendet werden, nicht die Absicht besteht, den Anspruch auf nur ein Element zu beschränken, sofern dies in dem Anspruch nicht speziell gegenteilig angegeben ist. Wenn ferner die Ausdrücke „mindestens ein Teil“ und/oder „ein Teil“ verwendet wird, kann das Element einen Teil und/oder das gesamte Objekt umfassen, sofern dies nicht speziell gegenteilig angegeben ist.

Claims

Robotersystem aufweisend einen Roboter, der eine oder mehrere Bewegungsachsen aufweist; und eine zusätzliche Achseneinheit, die eine Tischeinheit und ein Turmgehäuse aufweist, wobei die Tischeinheit an dem Turmgehäuse angebracht ist und einen Radabschnitt aufweist, wobei der Radabschnitt gestaltet ist mit dem Roboter verbunden zu werden, wobei der Radabschnitt ferner um eine zusätzliche Achse und relativ zu mindestens dem Turmgehäuse selektiv drehbar verschiebbar ist, zumindest wenn der Roboter mit dem Radabschnitt verbunden ist, wobei die zusätzliche Achse anders ist als die eine oder mehreren Achsen des Roboters.
Robotersystem nach Anspruch 1, wobei die Tischeinheit ferner einen festen Abschnitt aufweist, der drehbar mit dem Radabschnitt verbunden ist, wobei der feste Abschnitt an dem Turmgehäuse befestigt ist und eine relativ statische Position relativ zu dem Turmgehäuse beibehält.
Robotersystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheit ein Antriebselement und ein angetriebenes Element aufweist, wobei das angetriebene Element an zumindest einem Abschnitt des Radabschnitts angebracht ist.
Robotersystem nach Anspruch 3, wobei das Antriebselement ein Ritzel und das angetriebene Element ist ein Drehwerksgetriebe ist, und wobei ferner die Antriebseinheit einen Motor aufweist, der gestaltet ist, eine Drehkraft für die selektive Drehverschiebung von zumindest dem Antriebselement, dem angetriebenen Element, dem Radabschnitt und dem Roboter vorzusehen.
Robotersystem nach den Ansprüchen 3 oder 4, wobei das Antriebselement und das angetriebene Element in einem inneren Bereich des Turmgehäuses untergebracht sind, und wobei ferner das Turmgehäuse eine explosionssichere Konfiguration aufweist.
Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder mehreren Achsen des Roboters sechs Achsen aufweisen.
Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Roboter ferner einen Endeffektor aufweist, wobei der Endeffektor eine Lackierungs- oder Beschichtungssprüheinrichtung ist.
Robotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Robotersystem ferner eine oder mehrere Steuerungen aufweist, die gestaltet sind, sowohl (1) die Bewegung des Roboters um die eine oder mehreren Achsen zu koordinieren als auch (2) die Bewegung des Radabschnitts um die zusätzliche Achse.
Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 8, wobei zumindest ein Abschnitt von einem oder beiden von dem Antriebselement und dem angetriebenen Element außerhalb eines inneren Bereichs des Turmgehäuses untergebracht ist.
Robotersystem aufweisend: eine zusätzliche Achseneinheit, die eine Tischeinheit und ein Turmgehäuse aufweist, wobei die Tischeinheit einen Radabschnitt aufweist, wobei der Radabschnitt selektiv drehbar verschiebbar um eine zusätzliche Achse und relativ zu mindestens dem Turmgehäuse ist, einen Roboter, der eine oder mehrere Bewegungsachsen aufweist, wobei der Roboter mit dem Radabschnitt verbunden ist und selektiv drehbar verschiebbar mit der drehbaren Verschiebung des Radabschnitts um die zusätzliche Achse ist, wobei die zusätzliche Achse anders ist als die eine oder mehreren Achsen des Roboters; und zumindest eine Steuerung, die gestaltet ist sowohl (1) die Bewegung des Roboters um die eine oder mehreren Achsen zu koordinieren als auch (2) die drehbare Verschiebung des Roboters um die zusätzliche Achse.
Robotersystem nach Anspruch 10, wobei die Tischeinheit ferner einen festen Abschnitt aufweist, der drehbar mit dem Radabschnitt verbunden ist, wobei der feste Abschnitt an dem Turmgehäuse befestigt ist und eine relativ statische Position relativ zu dem Turmgehäuse beibehält.
Robotersystem nach Anspruch 10 oder 11, ferner aufweisend eine Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheit ein Antriebselement und ein angetriebenes Element aufweist, wobei das angetriebene Element an zumindest einem Abschnitt des Radabschnitts angebracht ist.
Robotersystem nach Anspruch 12, wobei das Antriebselement ein Ritzel und das angetriebene Element ist ein Drehwerksgetriebe ist, und wobei ferner die Antriebseinheit einen Motor aufweist, der gestaltet ist, eine Drehkraft für die selektive Drehverschiebung von zumindest dem Antriebselement, dem angetriebenen Element, dem Radabschnitt und dem Roboter vorzusehen.
Robotersystem nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Antriebselement und das angetriebene Element in einem inneren Bereich des Turmgehäuses untergebracht sind, und wobei ferner das Turmgehäuse eine explosionssichere Konfiguration aufweist.
Robotersystem nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei zumindest ein Abschnitt von einem oder beiden von dem Antriebselement und dem angetriebenen Element außerhalb eines inneren Bereichs des Turmgehäuses untergebracht ist.
Robotersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die eine oder mehreren Achsen des Roboters sechs Achsen aufweisen.
Robotersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Roboter ferner einen Endeffektor aufweist, wobei der Endeffektor eine Lackierungs- oder Beschichtungssprüheinrichtung ist.
Verfahren aufweisend: Verschieben eines Roboters um eine oder mehrere Achsen des Roboters; und drehbares Verschieben des Roboters um eine zusätzliche Achse einer zusätzlichen Achseneinheit, wobei die zusätzliche Achse anders ist als die eine oder mehreren Achsen des Roboters.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner aufweisend die folgenden Schritte: Übertragen, von einer oder mehreren Steuerungen, einer primären Anweisung für die Verschiebung des Roboters um die eine oder mehreren Achsen des Roboters; und Übertragen, von der einen oder mehreren Steuerungen, einer sekundären Anweisung für die Verschiebung des Roboters um die zusätzliche Achse der zusätzlichen Achseneinheit.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Übertragens der sekundären Anweisung für die Verschiebung des Roboters der der zusätzlichen Achse aufweist: Übertragen der sekundären Anweisung auf einen Motor der zusätzlichen Achseneinheit; Betätigen, in Reaktion auf den Empfang der übertragenen sekundären Anweisung, des Motor der zusätzlichen Achseneinheit, Betätigung des Motors, der eine Drehkraft vorsieht; und Drehen, über zumindest einen Teil der Drehkraft, einen Radabschnitt der zusätzlichen Achseneinheit um die zusätzliche Achse, wobei der Roboter mit dem Radabschnitt verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, ferner aufweisend den Schritt des Sprühens, von einem Werkzeug das mit dem Roboter verbunden ist, einer Beschichtung auf zumindest eine von einer Innenfläche und einer Außenfläche eines Werkstücks.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Werkstück ein Automobilwerkstück ist.