DE2350296A1

DE2350296A1 - Verbindungselement an einem roboter

Info

Publication number: DE2350296A1
Application number: DE19732350296
Authority: DE
Inventors: Sven Christer Borg; Christer Ragnar Hesson; Erik Henning Nilsson
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1972-10-18
Filing date: 1973-10-06
Publication date: 1974-05-02
Also published as: FR2213212B1; NL7314005A; BE806240A; BR7308052D0; FR2213212A1; GB1439349A; US3885678A; CH565630A5; IT994413B; JPS4994057A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing« V. Beyer Dipl.-Wirtseh.-Ing. B. Jochem

6 Frankfurt am Main Staufenstraße

Aktiebolaget
Electrolux

Stockholm/Schweden

Verbindungsei em ent an einem Roboter

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement, gn einer Vorrichtung zum Transport und Positionieren von 'Gegenständen, insbesondere Werkstücken, mit Greif- und Bewagijngsorganen, ■von denen die letzteren nach dem Baukastenprinzip aus einzelnen miteinander verbundenen, aber voneinander unabhängig antreibbaren Bewegungseinheiten für je eine-'b. ©stimmte Elementarbewegung zusammengesetzt sind, bestehend aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Bef^gtigungsgliedern, zum Beispiel Klemm büchsen, welche an unterschiedlichen Be- ^; wegungseinheiten angreifen» Vorzugsweise ist im, vorliegenden Fall an die Verbindung einer Bewegungseinheit für ein© Längs·=

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bewegung mit einer weiteren Bewegungseinheit, insbesondere einer solchen für eine vertikale und/oder eine Drehbewegung gedacht.

Bekannte derartige Vorrichtungen, welche gewöhnlich als Roboter bezeichnet werden, bestanden früher meistens aus einer stationären, sehr schweren, komplizierten und teuren Ausrüstung. Die Entwicklung geht zur Zeit dahin, diese komplizierten Spezial-fördervorrichtungen durch untereinander verbundene, einfachere, standardisierte Einheiten zu ersetzen, die je für sich einen sehr einfachen Aufbau haben, billig und doch sehr flexibel sind, indem ihre Einzelelemente sehr schnell und einfach ausgewechselt werden können. Manchmal ist es auch erwünscht, die Fördervorrichtung mit mehreren gleichartigen Bewegungseinheiten auszurüsten, so daß gleichzeitig verschiedene !Fördervorgänge ausgeführt werden können.

Wohl wegen der eigenen Beweglichkeit der Bewegungseinheiten

war es bisher.nur bekannt, die Verbindungsel^m(>T)te.,swir;c^i.·· diesen-in sieh· starr-auszubilden (vergl. DT-QS 2 202 84'0.

Der Erfindung liegt die Aufgabe pugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art diirch einfache Gestaltung der Verbindungselemente zwischen den Bewegungseinheiten noch flexibler und anpassungsfähiger zu machen, so daß dieselben System-Bauelemente bei noch mehr verschiedenartigen Anwendungen eingesetzt werden können.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen den Befestigungsgliedern des Verbindungselement s mittels Eupplimgsteilen mit wenigstens einem Freiheitsgrad beweglieh und in unterschiedlichen Stellungen feststellbar ist.

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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen Figur 1 eine aus einzelnen Bewegungseinheiten aufgebaute Fördervorrichtung mit zwei Bewegungseinheiten für Längsbewegungen, Figur 2 und 3 zusammengesetzte Bewegungseinheiten für Dreh- und Hubbewegungen, Figur 4· ein Verbindungselement gemäß der Erfindung und Figur 5 eine in das Verbindungseiement passende Bewegungseinheit für Längsbewegungen.

Die Fördervorrichtung nach Figur Ί ist auf einem Fundament oder Grundrahmen 10 befestigt, der z.B. auch die Steuervorrichtung aufnehmen kann. Auf den Grundrahmen 10 ist eine Haube 11 aufgesetzt, die z.B. eine Bewegungseinheit für Drehbewegungen enthält. Diese Bewegungseinheit ist verbunden mit einer Hubeinheit 12, mittels derer Verbindungselemente oder Halterungen 13 in senkrechter Richtung bewegt werden können. Die Hubeinheit 12 lässt sich so gestalten, daß sie eine beliebige Anzahl Halterungen 13 tragen kann, welche in unterschiedlicher.Höhe an der Hubeinheit angebracht werden können.

Jede Halterung 13 hat ein Befestigungsglied 14·, z.B. in Form einer Klemmschelle, welche mit unterschiedlichem Abstand von der Hubeinheit 12 und außerdem mi,t beliebigem Winkel zur Horizontalen eingestellt werden kann. Mittels der Klemmschelle oder Klemmbuchse 14 ist im Beispielsfall ein Kraftzylinder gehalten^ wobei die Klemmschelle irgendwo IHjigs des Zylinders angreifen kann. Mittels der Halterung 13 kann ,jeder Kraftzylinder 15, äev eine Bewegungseinheit füj» Längsbewegungen darstellt, in seiner Achsrichtung, in den beiden senkrecht dazu stehenden Koordinatenrichtungen und in feiner Neigung unter-

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schiedlich eingestellt werden.

Jeder Kraftzylinder 15 hat eine Kolbenstange 16. Der Weg der Kolbenstange kann- mittels daran in beliebiger Stellung festlegbarer Anschläge 1? eingestellt werden. Die Anschläge haben Stoßdämpfer 18 und konische Führungsstifte 19 ₅ die mit passenden konischen Führungslöchern 20 in den Stirnseiten der Kraftzylinder 15 zusammenwirken. Jeder Stoßdämpfer 18 ist mittels Schrauben 21 einstellbar.

Das hintere Ende jeder Kolbenstange 16 ist mit Anschlüssen zum Anschluß beispielsweise elektrischer und Druckluftleitungen 23 versehen. Diese Leitungen müssen ausreichend' flexibel- sein, um den Bewegungen der Kolbenstange, welche den Greifarm der Fördervorrichtung bildet, folgen zu können, Pas vordere Ende jeder Kolbenstange ist mit geeigneten Kupplungs- oder Verbindungsgliedern 24 versehen, an denen eine beliebige, dem Einzelfall angepasste Greifvorrichtung anzubringen ißt. Die beispielhaft dargestellte Fördervorrichtung hat magnetische Greifvorrichtungen 25,selbstverständlich können aber auch durch Druckluft betätigtß oder sonstige Greifvorrichtungen benutzt werden. Die erforderliche elektrische Energie, Druckluft oder sonstige Energie wird den Greifern über Leitungen bz.w. Kabel durch die Kolbenstange hindurch zugeführt. ". ·

Die beiden in Figur 1 gezeigten Greifarme können angehoben, gesenkt und gedreht werden, wozu die oben erwähnten Hub- und Drehbewegungs einheit en dienen; Die inneren Teile der Hubeinheit 12 sind durch elastische Bälge-26 geschützt, die z.B. aus Gummi, Leder oder einem anderen geeigneten Material bestehen können.

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Die in Figur 1 dargestellte Fördervorrichtung kann beispielsweise eingesetzt werden, um ein unbearbeitetes Werkstück einer Bearbeitungsstelle zuzuführen und dabei gleichzeitig das dort vorher bearbeitete Werkstück zu einem Lagerplatz zu transportieren. Die verschiedenen für diese Bewegungsvorgänge erforderlichen Einheiten werden nachstehend im einzelnen beschrieben.

Figur 2 und 3 zeigen Bewegungseinheiten für Dreh- und Hubbewegungen« Beide Einheiten sind so miteinander verbunden, daß sie als eine einzige Einheit anzusehen sind. Im Interesse besserer zeichnerischer Darstellung sind in Figur 2 und 3 die oben erwähnte Haube 11, die Bälge 26 und die Halterungen 13 fortgelassen worden.

Die Drehbewegungseinheit besteht aus einer Nabe 27, welche mittels nicht gezeigter Lager drehbar auf einer Fundament platte 28 gelagert ist« Mit der Nabe 27 ist mittels Schrauben 29 eine Platte 30 und ein Zahnring 31 verbunden. Der letztere steht in Eingriff, mit einem beispielsweise durch einen Druckluftmotor 33 angetriebenen Ritzel 32. Der Motor ist ebenfalls auf der Fundamentplatte 28 befestigt. Die Teile 27, 30 können somit durch den Motor 33 um jeden .beliebigen Winkel gedreht werden»

Die Platte 30 hat eine kreisbogenförmige Nut 34- (siehe Figur 3.) 5 in welcher an beliebigen Stellen Anschlagschrauben 35 befestigt werden können. Jede Schraube 35 trägt einen Anschlag 36, welcher in der gewünschten Endstellung einer Drehbewegung gegen einen Anschlagstift 37 sfcößto Der letztere ist durch eine Nut 40 in einem¹ Stoßdämpfergehäuse 39 hindurch mit einem darin verschieblichen Kolben 38 verbunden. In dem Stoßdämpfergehäuse sind swei pämpfungskörper ·

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41 angeordnet, von denen jeder mit einer Stange 42 versehen ist, auf die der Kolben 38 trifft, wenn die Drehbewegungseinheit eine ihrer Endstellungen erreicht. Am Ende des Dämpfungsweges treffen die Anschläge 36 oder der Kolben 38 auf einen nicht gezeigten Festanschlag.

Die Hubeinheit 12 hat vier als Gleitführung dienende Führungsstangen 43, deren untere Enden mittels Schrauben 44 mit der Nabe 27 und deren obere Enden mittels Schrauben 45 mit einem gemeinsamen Kopfstück 46 verbunden sind'«, Weiterhin ist mit der Nabe 27 ein Hubzylinder 27, welcher z.B. mit Druckluft arbeitet, verbunden. Diesem Zylinder kann Druckluft über nicht gezeigte Leitungen und beidseitige Anschlüsse 48 zugeführt werden. Die mit 49 bezeichnete Kolbenstange des Zylinders 47 ist mit einer Brücke 50 verbunden, die wiederum mittels Schrauben 51 ein rohrförmiges Teil 52 trägt. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist die Rohrwand mit axialen Bohrungen ausgebildet, in denen dig Führungsstangen 43 gleiten.

Die Aufxtfärts™ und Abwärtsbewegungen, des rohrförmigen Teilp 52 werden begrenzt durch einen unteren Anschlag 53 und einen oberen Anschlag 54« Diese Anschläge können auf beliebigem Niveau an den Führungsstangen 43 festgelegt? werden, wobei jeder Anschlag zwei Führungsstangen umschließt;. Das Festklemmen der Anschläge 53 und f?4 geschieht mittels Schrauben 55.

Auch die senkrechten Bewegungen des rohrförmigen Teils 52 werden vor Erreichen der '"exakt en Ends teilung en gedämpft. Figur 2 zeigt einen zu einer entsprechenden Dämpfungsvorrichtung gehörenden Dämpfungsbolzen 56, welcher in der oberen Endstellung des rohrförmigen Teils 52 gegen den Anschlag 5^ stößt«, Am Ende der gedämpften Bewegung stößt die· Brücke 50 gegen den Anschlag 5^ oder einen anderen geeigneten, nicht gezeigten' Festanschlag· Eine entsprechende

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Dämpfungsvorrichtung ist auch am unteren Ende des rohrförmigen Teils 52 vorgesehen.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, bilden die Drehbewegungseinheit und die Hubeinheit insgesamt wiederum eine Einheit. Die oben erwähnten Halterungen 131 welche am rohrförmigen Teil 52 festgeklemmt werden, werden beide gleichzeitig und zusammen mit den Greiferarmen 16 gedreht und in senkrechter Richtung bewegt. Das rohrförmige Teil 52 und die Führungsstangen 4-3 lassen sich leicht so ausbilden, daß eine gewünschte Anzahl Halterungen 13 und Greiferarme 16 befestigt werden können.

Figur 4- zeigt eine als Verbindungselement zwischen den Bewegungseinheiten dienende Halterung 13» welche grundsätzlich die Form einer Klemmbuchse 58 mit einer zum Außendurchmesser des rohrförmigen Teils 52 passenden Bohrung 57 hat, wobei das bereits erwähnte Befestigungsglied 14-, ebenfalls in Form einer Klemmbuchse 62 mit einer jeweils einen Kraftzylinder aufnehmenden Bohrung zum "Einstellen beweglich an der Klemmbuchse 58 angebracht ist. Die gegenseitige Verbindung bzw» Kupplung der beiden Klemmbuchsen 58 und 62 erfolgt mittels eines mit der letzteren verbundenen Rohres 60 bzw. einer entsprechenden Stange, die in eine an der Klemmbuchse 58 ausgebildete Klemmvorrichtung 59 in Form einer geschlitzten Und zu klemmenden Bohrung 'eingesteckt ist. Diese Art der Verbindung zwischen den beiden an verschiedenen Bewegungs-. einheiten angreifenden Klemmbuchsen 58 und 62 gestattet deren stufenlose Justierung mit beliebigem Zwischenab- . stand und in beliebiger Drehwinkelstellung mit Bezug auf die Achse des Rohrs 60.

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Figur 5 zeigt im einzelnen den Aufbau einer durch die Halterung i$, 14 getragenen Bewegungseinheit für Längsbewegungen, welche zum Teil oben schon beschrieben worden ist. Wie gezeigt, ist die Kolbenstange 16, welche den Greiferarm bildet, durch Bohrungen in Endstücken 63 des Kraft Zylinders 15 geführt. Die Endstücke 63 enthalten Wälzlager in Form von in Heihen angeordneten Kugeln 64. Am äusseren und inneren Ende jedes Kugellagers befinden sich Dichtungen 65-

Mit der Kolbenstange 16 ist mittels eines Stifts 66 ein Kolben 67 fest verbunden. Der Kolben 67 trägt innere und äussere Dichtungen 68, 69,. welche gegenüber dem Zylindermantel und' der Kolbenstange wirksam sind. Wie aus Figur 5 ersichtlich, sitzt die Kolbenstange 16 mit Bezug auf die Mittelachse des KraftZylinders 15 und des Kolbens 67 exzentrisch in diesen Teilen. Durch diese Anordnung sind Drehbewegungen der Kolbenstange innerhalb des KraftZylinders 15 "Wm ihre Längsachse ■ verhindert, ohne daß es, wie bei bekannten Vorrichtungen, besonderer Führungsstangen bedarf. Dies wiederum gibt die Möglichkeit, die Halterungen 13 so einfach, wie vorstehend beschrieben, auszuführen. Außerdem ergibt die exzentrische Lagerung der Kolbenstange eine sehr genau Einstellung der Drehwinkelstellung des Greifarms. Die Genauigkeit dieser * Stellung wird noch dadurch gefördert, daß in den Endstellungen die konischen Führungsstifte 19 in die passenden konischen Führungslöcher 20 eingreifen.

Auf jeder Seite des Kolbens 67 befinden sioh Zylinderkammern 70 und 71 j denen über Anschlüsse 72 und 73 und Kanäle 74 und 75 Druckluft zugeführt werden kann. Die letzteren erstrecken sich zu entsprechenden Kanälen 76 im Anschlußteil 22, welches eine Anzahl mit Gewinde versehener Bohrungen 77 für Druckluftanschlußnippel aufweist. Über diese Nippel und die oben erwähnten Leitungen 23 kann den Zylinderkammern 70 und 71

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Druckluft zugeführt werden sowie weiterhin auch über die am vorderen Ende der Kolbenstangen sitzenden Kupplungs- oder Anschlußteile 24 auch den Greifwerkzeugen. Über einen weiteren Kanal 78 kann ein elektrischer Leiter 79 durch die Kolbenstange 16 zum vorderen Kupplungs- und Anschlußteil 24 geführt werden, um von dort aus z.B. mib einem magnetischen Greifwerkzeug, wie nach Figur 1, verbunden zu werden. Die Anschlußteile 22 und 24 können unterschiedlich oder identisch und mit den erforderlichen Befestigungselementen für Greifwerkzeuge, Leitungen usw. versehen sein.

Die Anschläge 17 'sind längs der Kolbenstange 16 verschieblich und.können in einer gjewuns.ch.ten L^ge, z.B. mittels einer Klemmvorrichtung 8Q,·festgelegt wejrden. Wie oben bereits angedeutet, ist ^eder Anschlag I7 m^-t einer Dämpfungsvorrichtung ausgebildet. Die letztere besteht'aus einem zylindrischen Raum, der einseitig c|urch einen Dämpfungszylinder 81 mit zugehöriger Kolbenstange 82 und andererseits durch eine Stellschraube 21 begrenzt wird. Der Raum zwischen diesen Teilen ist vollständig angefüllt mit einem Dämpfungsmaterial 83, vorzugsweise aus offenporigem geschäumten Kunststoff. Mit Hilfe dieses Materials lässt sich eine reproduzierbare Einstellung des Dämpfungsgrads mittels der Schrauben 21 erreichen.

Alle vorstehend erwähnten Anschläge können 4-n bekannter Weise mit Signaleinrichtungen zusammenwirken, z.B_? über Mikroschalter, die innerhalb eines St.euer- syst ems ein Signa^ erzeugen, wenn eine bestimmte Bewegung beendet ist und die näcjiste beginnen soll. --AS**-

Die Halterungen 13 können, wie ohne weitere^ prsiehtlich, sehr · leicht und einfach gegen solche anderer Große und Form ausge-, wechselt werden„"

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Claims

Pat ent ansp rü ehe

ssssssssssssssssssss

ί 1.^Verbindungselement an einer Vorrichtung zum Transport und ^—Positionieren von Gegenständen, insbesondere Werkstücken, mit Greif~ und Bewegungsorganen, von denen die letzteren nach, dem Baukastenprinzip aus einzelnen miteinander verbundenen, aber voneinander unabhängig antreibbaren Bevfegungs einheit en für je eine bestimmte Elementarbewegung zusammengesetzt sind, bestehend aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Befeetigungsgliedern, zum Beispiel Klenunbuchsen, welche an unterschiedlichen Bewegungseinheiten angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Befestigungsgliedern (58, 62) mittels Kupplungsteilen (59,60) mit wenigstens einem Freiheitsgrad beweglich und in unterschiedlichen Stellungen feststellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile (59* 60) relativ zueinander stufenlos verstellbar sind.

3® Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile relativ zueinander liängsverschieblich und um eine Drehachse (60) drehbar sind. · ' :

4« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile (59,60) aus einem mit dem einen Befestigungsglied (14·, 62) verbundenen Eohr (60)oder einer Stange und andererseits aus einer mit dem

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anderen Befestigungsglied (I3, 58) verbundenen Klemmvorrichtung (59) bestehen.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennz eichnet, daß durch exzentrische Lagerung eines an einem Befestigungsglied (14, 62) gehaltenen, längsverschieblichen Teils (16) einer Bewegungseinheit (15> 16)
eine Drehung dieses Teils (16) mit Bezug auf das Befestigungsglied (14·, 62) verhindert ist.

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