DE3917544A1 - Laufbahn fuer einen fahrbaren industrie-roboter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen auf einer Laufbahn fahrbaren Industrieroboter und insbesondere eine Befestigung der Laufbahn, bei der der Ausgangspunkt für die Roboterbewegung genau festgelegt werden kann.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung, die die ganze Anordnung eines fahrbaren Industrieroboters darstellt. In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Laufbahn, die auf einem Betonboden ausgelegt ist; Bezugsziffer 2 bezeichnet einen fahrbaren Industrieroboter; Bezugsziffer 3 bezeichnet einen Fahrmotor zum Antrieb des Roboters 2 zu einer vorbestimmten Lage auf der Laufbahn 1 entsprechend einem Signal von einem nicht dargestellten Steuerglied; die Bezugsziffer 4 bezeichnet Führungsschienen, längs deren der Roboter 2 beweglich ist; die Bezugsziffer 5 bezeichnet eine Zahnstange, die im Eingriff mit einem nicht dargestellten Ritzel auf der drehbaren Welle des Motors 3 steht; die Bezugsziffer 6 bezeichnet ein Paar von Grenzschaltern, die an beiden Enden der Laufbahn 1 vorgesehen sind, um den Industrieroboter 2 daran zu hindern, die Enden der Fahrbahn 1 zu überlaufen; und das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen neben einem der Grenzschalter 6 angeordneten Fühlschalter für die Ausgangslage des Roboters. Wenn ein am verfahrbaren Roboter 2 angebrachter Nocken 8 sich dem Fühlschalter 7 nähert, erfühlt der Fühlschalter ihn und gibt ein der Ausgangslage entsprechendes Signal an das Steuerglied ab.

Fig. 2 ist eine Draufsicht, die eine Vielzahl von Arbeitsstationen 9 (9 a, 9 b und 9 c) zeigt, welche auf dem Betonboden längs der Laufbahn 1 angeordnet sind. An den Arbeitsstationen werden z.B. ein Schweißarbeitsgang, ein Montierarbeitsgang usw. mit Hilfe des Roboters 2 ausgeführt. In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 7 den oben erwähnten Fühlschalter für die Ausgangslage.

Bei einem so aufgebauten, verfahrbaren Roboter werden die jede Bezugslage zu den Arbeitsstationen 9 betreffenden Daten, welche durch die Umdrehungszahl des mit der Zahnstange 5 in Eingriff stehenden Ritzels, ausgehend von einer Lage, wie sie durch den Ausgangslagen-Fühlschalter 7 erfühlt wurden, in einem Speicher im (nicht dargestellten) Steuerglied eingespeichert. Wenn die Roboterarbeit begonnen wird, stimmt die Lage des Roboters 2 mit der Vielzahl von Arbeitsstationen 9 in einer vorbestimmten, von der Ausgangslage als Bezugspunkt ausgehenden Ordnung so überein, wie die Lagen der Arbeitsstationen im Speicher eingespeichert sind, so daß verschiedene Roboter-Arbeitsgänge, wie Schweißen, Montieren oder ähnliches an den Arbeitsstationen 9 ausgeführt werden können. Bei dem oben beschriebenen konventionellen, verfahrbaren Roboter entsteht jedoch ein Problem dadurch, daß die Ausdehnung und die Zusammenziehung der auf dem Betonboden angeordneten Laufbahn 1 nicht gleichmäßig ist, und zwar abhängig von dem Grad, mit dem die im Boden eingebetteten Ankerbolzen angezogen sind. Dies wird nun im einzelnen beschrieben werden. Die Laufbahn 1 ist mit Ankerbolzen 10 befestigt, die an den Positionen A, B und C im Boden eingebettet sind und mit Muttern 11, wie dies in den Fig. 3A und 3B dargestellt ist. Die Laufbahn ist jeweils in den Positionen A, B und C mit Befestigungsteilen versehen (die hiernach als Befestigungsteile A, B und C bezeichnet werden). Die Befestigungsteile A, B und C haben Bolzenlöcher 12, von denen jedes soviel Spiel hat, wie es dem Ausmaß der in Betracht kommenden Ausdehnung der Laufbahn 1 entspricht, wie dies in der Fig. 3B dargestellt ist. Wenn z.B. das Ausmaß des Anziehens der Bolzen bei dem Befestigungsteil A größer ist als die Ausmaße des Anziehens bei den Befestigungsteilen B und C, werden die Lagen der Befestigungsteile B und C der Laufbahn 1 gegen die Kraft der angezogenen Ankerbolzen 10 verschoben, und zwar um soviel, wie das Ausmaß der Ausdehnung Δ LB und Δ LC an den Befestigungsteilen B und C mit dem Befestigungsteil A als Bezugspunkt ausmacht, wobei die Beträge der Ausdehnung dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Laufbahn 1 entsprechen.

Das Ausmaß des Anziehens beim Befestigungsteil A ist jedoch nicht immer größer als das bei den Befestigungsteilen B und C. Wenn es aufgrund von äußeren Schwingungen oder von Fett- und Öleinwirkung herabgesetzt wird, dann wird das Befestigungsteil A in bezug auf die Befestigungsteile B oder C als Bezugspunkt verschoben. Das Ergebnis ist, daß die Bezugsabstände λ a, λ b und λ c der Arbeitsstationen 9 a, 9 b und 9 c vom Fühlschalter 7 für die Ausgangslage, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, nicht konstant aufrechterhalten werden können.

Bei einem verfahrbaren Industrieroboter beträgt die Fahrentfernung ungefähr 10 m und der Betrag der Ausdehnung oder Zusammenziehung der Laufbahn 1 ist 3 mm oder mehr bei einer Änderung von 30° der Umgebungstemperatur. Wenn daher der Fühlschalter 7 für die Ausgangslage am Ende der Laufbahn vorgesehen ist, wird eine Abweichung von maximal 3 mm hervorgerufen zwischen der Bezugslage der am weitesten von der Ausgangslage entfernten Arbeitsstation 9 c und der Bezugslage des Roboters 2.

Diese Abweichung kann wie folgt korrigiert werden. In der Steuervorrichtung ist ein die Temperatur berücksichtigendes Korrekturmittel vorgesehen, und zwar in bezug auf den Fahrabstand des Roboters 2, der zum Zeitpunkt des Programmierens eingespeist worden ist. Die Anzahl der Umdrehungen des Fahrmotors 3 während der Arbeit des Roboters wird um so viel korrigiert, wie dies der Veränderung der Temperatur nach dem Programmieren entspricht. Wenn sich jedoch bei den Befestigungsteilen das Ausmaß des Anziehens der Bolzen verändert, wie dies oben beschrieben ist, dann ist der Abstand zwischen dem Ausgangspunkt und den Arbeitsstationen 9 a, 9 b und 9 c nicht gleichbleibend und es ist daher unmöglich, den Temperaturausgleich genau durchzuführen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden, wie sie bei einem konventionellen fahrbaren Roboter auftreten. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Laufbahn für einen fahrbaren Industrieroboter vorzusehen, bei der der Ausgangspunkt nicht durch einen Temperaturwechsel berührt wird und selbst wenn es einen Unterschied gibt zwischen der Temperatur, die beim Programmieren berücksichtigt worden ist, und einer Temperatur, die beim Arbeiten des Roboters herrscht, kann die Fahrentfernung in bezug auf die Temperaturdifferenz korrigiert werden.

Gemäß der Erfindung können die obige und andere Aufgaben dadurch gelöst werden, daß eine Laufbahn vorgesehen wird, die mit einer Vielzahl von Laufbahnbefestigungsmitteln versehen ist, die in der Fahrrichtung des Roboters angeordnet sind, und daß eines der Befestigungsmittel, das in der Mitte der Fahrstrecke des Roboters angeordnet ist, so ausgebildet ist, daß seine Lage durch die Ausdehnung oder Zusammenziehung der Laufbahn nicht berührt wird, welche durch eine Änderung der Umgebungstemperatur hervorgerufen wird, während die übrigen Befestigungsmittel so ausgebildet sind, daß ihre Lagen durch eine Änderung der Umgebungstemperatur betroffen werden und daß der Ausgangspunkt für die Fahrbewegung des Roboters, wie oben beschrieben, festgelegt wird. Die Laufbahn dehnt sich bei einer Änderung der Umgebungstemperatur aus oder zieht sich zusammen, wobei der Mittelpunkt dieser Bewegung das Befestigungsglied ist, das in der Mitte der Fahrstrecke des Roboters angeordnet ist. Wenn der Ausgangspunkt in der oben beschriebenen Mitte angeordnet wird, wird die Fahrentfernung des Roboters zur entferntesten Arbeitsstation vom Ausgangspunkt aus herabgesetzt. Nach der Erfindung wird darüber hinaus die Lage der Laufbahn-Befestigungsmittel, deren Lage durch eine Veränderung der Umgebungstemperatur nicht berührt wird, in geeigneter Weise ausgewählt. Das die Temperatur berücksichtigende Korrekturglied in der Steuervorrichtung kann daher auf der Grundlage der so ausgesuchten Lage des Laufbahn-Befestigungsmittels die Abweichung der Roboter-Fahrstrecke korrigieren, die durch den Unterschied der beim Programmieren des Roboters vorgegebenen Temperatur und der beim Arbeiten des Roboters vorhandenen Temperatur entsteht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung, die die ganze Anordnung eines üblichen verfahrbaren Roboters zeigt;

Fig. 2 ist eine Draufsicht, die einen verfahrbaren Roboter zeigt, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, und die Arbeitsstationen, die längs der Fahrbahn angeordnet sind;

Fig. 3A ist eine Draufsicht zur Darstellung des Problems, das durch die Erfindung gelöst werden soll;

Fig. 3B ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die die Bestandteile zeigt, die für die Lösung des Problems wesentlich sind;

Fig. 4 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Befestigung einer Laufbahn für einen verfahrbaren Roboter zeigt;

Fig. 5A ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Schnittes längs der Linie X-X in Fig. 4;

Fig. 5B ist eine vergrößerte Schnittansicht längs einer Linie Y-Y in Fig. 4;

Fig. 5C ist eine vergrößerte Schnittansicht längs einer Linie Z-Z in Fig. 5B; und

Fig. 6 ist eine Draufsicht zur Darstellung der Funktion der Befestigungsmittel für die Laufbahn nach der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Fig. 4 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Befestigung einer Laufbahn für einen verfahrbaren Industrieroboter nach dieser Erfindung zeigt.

In der Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 21 ein Befestigungsmittel, das in der Mitte der Laufbahn angeordnet ist, auf der der Roboter 2 sich bewegen kann. Wie dies in Fig. 5A dargestellt ist, umfaßt das Befestigungsmittel 21 an jedem Ende einen im Boden eingebetteten Ankerbolzen 10, ein Bolzenloch 22 und eine Mutter 11 zum Verschrauben mit dem Ankerbolzen 10. Mit den Bezugsziffern 23 sind in der Fig. 4 weiterhin andere Befestigungsmittel bezeichnet. Die Bolzenlöcher 24 in jedem dieser Befestigungsmittel 23, in welche die Ankerbolzen 10 eingesetzt werden, sind länglich um das Ausmaß der in Betracht gezogenen Ausdehnung, wie dies in den Fig. 5B und 5C dargestellt ist. Die Befestigungsmittel werden durch Anziehen der Muttern 11 bis zu einem solchen Maße festgelegt, daß dann, wenn die Laufbahn 1 sich ausdehnt oder zusammenzieht, die Befestigungsglieder 23 (wörtlich: das Befestigungsglied 21) und demgemäß die Laufbahn die Möglichkeit haben, sich zu bewegen.

Fig. 6 ist eine Draufsicht, die den Roboter 2 auf der Laufbahn 1 zeigt und zusätzlich eine Vielzahl von Arbeitsstationen 9 a, 9 b und 9 c, die längs der Laufbahn 1 angeordnet sind.

In Fig. 6 bezeichnet die Bezugsziffer 7 einen Fühlschalter für die Ausgangslage, der fest auf dem Betonboden angeordnet ist, und zwar auf der Mittellinie des Befestigungsgliedes 21.

Bevor ein so aufgebauter Roboter zu arbeiten beginnt, werden die Entfernungen λ a, λ b und λ c, um die sich der Roboter 2 von dem Fühlschalter 7 für die Ausgangslage als Bezugspunkt aus bewegen muß, um jeweils die Arbeitsstationen 9 a, 9 b und 9 c zu erreichen, in den Speicher in der (nicht dargestellten) Steuervorrichtung eingegeben, in dem numerische Daten benutzt werden, die der Umdrehung des mit der Zahnstange 5 in Eingriff stehenden Ritzels entsprechen. Wenn dann, nachdem der Roboter in der oben beschriebenen Weise programmiert worden ist, die Umgebungstemperatur ansteigt, so daß die Entfernungen, um die der Roboter 2 sich bewegt, um die Arbeitsstationen 9 a, 9 b und 9 c geändert werden in λ a 1, Λ b 1 und λ c 1, dann werden jeweils Abweichungen Δ 1 a = λ a-λ a 1, Δ λ b = λ b-λ b 1 und Δ λ c = λ c 1 erzeugt. Ähnlich wie im oben beschriebenen Fall, bei dem der Unterschied zwischen der Umgebungstemperatur, die beim Programmieren berücksichtigt worden ist, und der Umgebungstemperatur beim Arbeiten des Roboters 30° ist, und bei dem die Bewegungsstrecke des Roboters 10 m ist, ist der Unterschied zwischen dem Ausgangspunkt und der am weitesten vom Ausgangspunkt entfernten Arbeitsstation 9 c höchstens 5 m. Die Entfernungsabweichung (Δ λ c) in bezug auf den Roboter beträgt daher höchstens etwas über 1,5 mm. Das bedeutet, daß diese Abweichung auf den halben Wert reduziert worden ist im Vergleich zu einem üblichen Roboter, bei dem der Ausgangspunkt an das Ende der Laufbahn 1 gesetzt worden ist.

Wenn die Abweichung von etwas über 1,5 mm außerhalb der Toleranzgrenze für den Roboter-Arbeitsgang an der Arbeitsstation 9 c liegt, und wenn diese Abweichung korrigiert werden sollte, dann kann dies bei Anordnung des Ausgangspunkts in der vorbestimmten Lage als Bezugspunkt durch Temperatur-Korrekturglieder geschehen, die in der Steuervorrichtung vorgesehen sind. Wenn dies notwendig ist, können die Abweichungen Δ λ b und Δ λ c in ähnlicher Weise korrigiert werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Ausgangspunkt fest auf der Bodenoberfläche angeordnet worden; er kann jedoch auch mit derselben Wirkung auf der Laufbahn 1 oder an der Arbeitsstation angebracht sein, wenn er nur auf oder nahe bei der Mittellinie des Befestigungsmittels 1 in der Mitte der Laufstrecke des Roboters liegt.

Wie dies oben beschrieben worden ist, befindet sich nach der Erfindung das Befestigungsmittel, das so konstruiert ist, daß seine Lage durch einen Wechsel der Umgebungstemperatur nicht berührt wird, in der Mitte der Gesamt-Laufstrecke des Roboters und der Ausgangspunkt befindet sich an der oben erwähnten Mitte. Die Abweichung bei der zurückzulegenden Entfernung, die durch den Unterschied zwischen der Temperatur zum Programmier-Zeitpunkt und der Temperatur zum Arbeits-Zeitpunkt des Roboters entsteht, kann gemäß der Erfindung vermindert werden. Wenn dies notwendig ist, kann eine Korrektur entsprechend der Temperatur, die auf einem Ausgangspunkt in fester Lage beruht, sicher ausgeführt werden.

Claims (3)

1. Laufbahn für einen fahrbaren Industrie-Roboter, längs welcher sich dieser Roboter bewegt, um vorbestimmte Arbeitsgänge gemäß einem vorbestimmten Arbeits-Programm an einer Vielzahl von längs der Laufbahn angeordneten Arbeitsstationen auszuführen, gekennzeichnet durch

• - eine Vielzahl von Mitteln zum Befestigen der Laufbahn an einem gewünschten Aufstellungsort,
  • - von denen eines in der Mitte der Gesamt-Laufstrecke des Roboters an der Laufbahn angeordnet und so ausgebildet ist, daß es der Ausdehnung oder Zusammenziehung der Laufbahn widersteht, welche durch einen Wechsel in der Umgebungstemperatur verursacht wird,
  • - während die übrigen Befestigungsglieder so ausgebildet sind, daß es ihnen möglich ist, sich in bezug auf den Aufstellungsort in Abhängigkeit einer Ausdehnung oder Zusammenziehung der Laufbahn zu bewegen, welche durch einen Wechsel der Umgebungstemperatur verursacht wird,
• - und einen Ausgangspunkt für den Roboter, der in der Mitte der Gesamt-Laufstrecke des Roboters liegt.

2. Laufbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der übrigen Befestigungsglieder ein ellipsenförmiges Langloch aufweist, das ein Mittel zum Befestigen der Laufbahn am Aufstellungsort aufnimmt, wodurch es diesen Befestigungsgliedern ermöglicht wird, sich in Längsrichtung der Laufbahn zu bewegen, und zwar in Abhängigkeit der Ausdehnung oder Zusammenziehung der Laufbahn.

3. Laufbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zum Befestigen jeweils aus einem Bolzen und einer Mutter bestehen.