Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft Industrieroboter nach den Gattungen der unab
hängigen Patentansprüche. Industrieroboter dieser Art werden bevor
zugt zur Montage oder einfachen Bearbeitung kleinerer oder mittel
großer Teile eingesetzt. Die hier geltende Maxime der Wirtschaft
lichkeit fordert kostengünstige Realisierung, kurze Taktzeiten, hohe
Arbeitsqualität, Flexibilität bei Veränderung des Einsatzgebiets,
etc.The invention relates to industrial robots according to the genres of the independent
pending claims. Industrial robots of this type are coming up
moves to assembly or simple processing of small or medium
large parts used. The maxim of the economy that applies here
Liability demands cost-effective implementation, short cycle times, high
Quality of work, flexibility when changing the area of application,
Etc.
Bei einem bekannten Industrieroboter nach der Gattung des Patent
anspruchs 1 (Sony Roboter DRX-3DH) sind die Grundgelenke der beiden
Gelenkarme koaxial übereinander angeordnet. Diese Ausführung unter
liegt gewissen Einschränkungen in der Anwendung, wenn an den beiden
Gelenkarmen befestigte Greifwerkzeuge zum erleichterten Zusammen
fügen von Teilen als "Zentrierhand" und "Fügehand" miteinander in
Funktion treten sollen. Bei einem anderen bekannten Industrieroboter
nach der Gattung des zweiten unabhängigen Patentanspruchs
(DE-A1 32 04 180) sind die Grundgelenke der beiden Gelenkarme als
dreiachsige Gelenke ausgeführt. Diese Ausführung ist verhältnismäßig
aufwendig und spielbehaftet und in erster Linie dafür konzipiert, um
stangenförmige Gegenstände an auseinanderliegenden Stellen zu um
fassen und dadurch die beim Schwenken der Gegenstände um die Achse
ihres größten Trägheitsmoments auftretenden Gelenkbelastungen gering
zu halten.In a known industrial robot according to the type of the patent
claims 1 (Sony robot DRX-3DH) are the basic joints of the two
Articulated arms arranged coaxially one above the other. This version below
There are certain restrictions in use when it comes to the two
Articulated arms attached gripping tools for easier assembly
insert parts as "centering hand" and "joining hand"
Function. Another known industrial robot
according to the genus of the second independent claim
(DE-A1 32 04 180) are the basic joints of the two articulated arms
triaxial joints executed. This execution is proportional
complex and playful and primarily designed to
rod-shaped objects at apart locations
grasp and thereby when swiveling the objects around the axis
their greatest moment of inertia occurring joint loads low
to keep.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäßen Industrieroboter haben den Vorteil, daß durch
die spezielle Anordnung der Grundgelenke die Fügegenauigkeit erheb
lich gesteigert werden kann. In einem typischen Einsatzgebiet findet
ein Arm als Fügearm, der andere als Zentrierarm Verwendung. Die
engen Toleranzen, in denen sich die einachsigen Grundgelenke
fertigen lassen, wirken sich positiv auf die Arbeitsqualität aus.
Eine Reduzierung der Taktzeiten kann erreicht werden, wenn der erste
Arm des Industrieroboters eine Werkstückträger- und der zweite Arm
eine Füge- bzw. Bearbeitungsfunktion übernimmt. Durch die Möglich
keit, mit beiden Armen in die unmittelbare Nähe der Peripherie zu
fahren, werden lange Hol- und Bringwege während der Montage ausge
schlossen. Der Verzicht auf überflüssige Achsen vermindert die
Kosten des Aufbaus des Industrieroboters erheblich.The industrial robots according to the invention have the advantage that
the special arrangement of the basic joints increases the accuracy of the joining
can be increased. In a typical application area
one arm as a joining arm, the other as a centering arm. The
narrow tolerances in which the uniaxial basic joints
have manufactured have a positive effect on the quality of work.
A reduction in cycle times can be achieved if the first
Arm of the industrial robot one workpiece carrier and the second arm
a joining or processing function takes over. By the possibility
with both arms in the immediate vicinity of the periphery
long pick-up and delivery distances are covered during assembly
closed. The omission of superfluous axes reduces the
Cost of building the industrial robot significantly.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unab
hängigen Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen möglich.By the measures listed in the subclaims
advantageous further developments and improvements in the unab
pending patent claims possible measures.
Zeichnungdrawing
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigt Fig. 1 einen nach dem Skara-Prinzip aufgebauten Industrie
roboter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Grundstellung, Fig.
2 den Industrieroboter nach Fig. 1 in einer Arbeitsstellung, und
Fig. 3 einen Industrieroboter gemäß einem zweiten Ausführungsbei
spiel.
Two embodiments of the invention are shown in the drawing and Darge explained in more detail in the following description. It shows Fig. 1 is a constructed according to the Skara principle industrial robot according to the first embodiment in the initial position, FIG. 2, the industrial robot of Fig. 1 in a working position, and Fig. 3 an industrial robot according to a second Ausführungsbei game.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Der Industrieroboter nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem
Gelenkträger 10, zwei Gelenkarmen 12, 14 und einem Stativ 16. Jeder
Gelenkarm 12, 14 ist mittels eines Grundgelenks 18, 20 beweglich mit
dem Gelenkträger 10 verbunden, wobei die Grundgelenke 18, 20 ein
achsig ausgelegt, vertikal stehend und parallel im Abstand A
zueinander orientiert sind. Die Grundgelenke 18, 20 verbinden den
Gelenkkörper 10 mit Gelenkarmteilen 22, 24 der Länge B, die ihrer
seits durch einachsige vertikale Armgelenke 26, 28 mit Gelenkarm
teilen 30, 32 drehbar verbunden sind. In den Gelenkarmteilen 30, 32
sind an den den Armgelenken 26, 28 gegenüberliegenden Enden Linear
einheiten 34, 36 befestigt, die Endglieder 38, 40 der Gelenkarme 12,
14 aufnehmen und diese in vertikaler Richtung verschieben können.
Die Lineareinheiten 34, 36 sind um ihre Längsachse drehbar, wobei
die Drehbewegung von Motoren 42, 44 eingeleitet werden kann. An den
Endgliedern 38, 40 lassen sich robotertypische Werkzeuge 46, 48, wie
Greifer, Zangen, Bohrer, etc. befestigen. Der Gelenkkörper 10 und
das Stativ 16 sind über ein Drehgelenk 50 miteinander drehbar ver
bunden. Dieses Drehgelenk 50 ist vorteilhaft mit einem mechanischen
Getriebe bestückt, das gegenüber auftretenden Beschleunigungs
momenten störsicherer und kostengünstiger als ein entsprechendes
NC-Getriebe ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Ab
stand A zwischen den Grundgelenken 18, 20 kleiner als die Länge B
der Gelenkarmteile 22, 24. Die sich dadurch ergebenden günstigen
Trägheitsmomente ermöglichen, den Roboter mit höheren Beschleuni
gungen bzw. Geschwindigkeiten zu betreiben. Als Antriebsmittel
eignen sich prinzipiell sämtliche typische Motoren, Zylinder etc.
Zur Erhöhung der Flexibilität wird für jedes Gelenk bzw. jede
Rotationsachse ein separater und unabhängig ansteuerbarer Antrieb
vorgesehen.The industrial robot according to Fig. 1 consists essentially of a hinge carrier 10, two articulated arms 12, 14 and a tripod sixteenth Each articulated arm 12 , 14 is movably connected to the articulated support 10 by means of a basic articulation 18 , 20 , the basic articulations 18 , 20 being designed with an axis, standing vertically and oriented parallel to one another at a distance A. The basic joints 18 , 20 connect the joint body 10 with articulated arm parts 22 , 24 of length B, which in turn are connected to articulated arm parts 30 , 32 by uniaxial vertical arm joints 26 , 28 . In the articulated arm parts 30 , 32 linear units 34 , 36 are attached to the ends opposite the arm joints 26 , 28 , the end members 38 , 40 of the articulated arms 12 , 14 and can move them in the vertical direction. The linear units 34 , 36 can be rotated about their longitudinal axis, the rotary movement of motors 42 , 44 being able to be initiated. Robot-typical tools 46 , 48 , such as grippers, pliers, drills, etc., can be attached to the end members 38 , 40 . The joint body 10 and the stand 16 are rotatably connected to one another via a swivel 50 . This swivel joint 50 is advantageously equipped with a mechanical transmission which is more interference-free and less expensive than a corresponding NC transmission in relation to acceleration moments that occur. In an advantageous development, the distance A was between the basic joints 18 , 20 smaller than the length B of the articulated arm parts 22 , 24 . The resulting favorable moments of inertia enable the robot to be operated at higher accelerations or speeds. In principle, all typical motors, cylinders etc. are suitable as drive means. To increase flexibility, a separate and independently controllable drive is provided for each joint or each axis of rotation.
Ein typischer Arbeitsvorgang ist in Fig. 2 dargestellt. Der Gelenk
arm 12 fungiert als Werkstückträger bzw. als Zentrierarm und nimmt
ein Motorengehäuse 80 auf, in welches der Gelenkarm 14, der als
Fügearm betrieben wird, einen Rotor 82 einsetzt, den er einem Vor
ratsspeicher 84 entnommen hat. In einem zweiten Schritt (dünn ge
zeichnet) fährt der Gelenkarm 12 in die Nähe eines Teilezulieferers
86, dem der Gelenkarm 14 einen Deckel 88 entnimmt und auf das
Motorengehäuse 80 steckt. Jetzt könnten weitere (nicht gezeichnete)
Montageschritte folgen.A typical operation is shown in Fig. 2. The articulated arm 12 acts as a workpiece carrier or as a centering arm and accommodates a motor housing 80 in which the articulated arm 14 , which is operated as a joining arm, uses a rotor 82 , which it has taken from a storage memory 84 before. In a second step (thinly drawn), the articulated arm 12 moves in the vicinity of a parts supplier 86 , from which the articulated arm 14 removes a cover 88 and attaches it to the motor housing 80 . Further assembly steps (not shown) could now follow.
Die Fig. 3 zeigt einen Industrieroboter, der als wesentliche
Bestandteile ebenfalls einen Gelenkkörper 110, zwei Gelenkarme 112,
114 und ein Stativ 116 besitzt. In den Gelenkkörper 110 sind zwei
Lineareinheiten (nicht gezeichnet) integriert, die horizontal und
axial zueinander orientiert und unabhängig voneinander ansteuerbar
sind. An den beweglichen Enden 117, 117′ der Lineareinheiten sind
die Gelenkarme 112, 114 mittels Grundgelenken 118, 120 beweglich
angebracht, wobei die Grundgelenke 118, 120 einachsig ausgelegt und
horizontal axial zueinander orientiert sind. Die Grundgelenke 118,
120 verbinden über die Lineareinheiten den Gelenkkörper 110 mit
Gelenkarmteilen 122, 124, die ihrerseits durch einachsige hori
zontale Armgelenke 126, 128 mit Gelenkarmteilen 130, 132 drehbar
verbunden sind, und an denen über dreiachsige Handgelenke 134, 136
Endglieder 138, 140 der Gelenkarme 112, 114 befestigt sind. In den
Endgliedern 138, 140 sind Lineareinheiten (nicht gezeichnet) inte
griert, an deren beweglichen Enden 142, 144 robotertypische Werk
zeuge 146, 148, wie Greifer, Zangen, Bohrer, etc. befestigbar sind.
Der Gelenkkörper 110 und das Stativ 116 sind über ein Drehgelenk 150
miteinander drehbar verbunden. Dieses Drehgelenk 150 ist vorteilhaft
mit einem mechanischen Getriebe bestückt, das gegenüber auftretenden
Beschleunigungsmomenten störsicherer und kostengünstiger als ein
entsprechendes NC-Getriebe ist. FIG. 3 shows an industrial robot which also has an articulated body 110 , two articulated arms 112 , 114 and a stand 116 as essential components. Two linear units (not shown) are integrated in the joint body 110 , which are oriented horizontally and axially to one another and can be controlled independently of one another. At the movable ends 117 , 117 'of the linear units, the articulated arms 112 , 114 are movably attached by means of basic joints 118 , 120 , the basic joints 118 , 120 being uniaxial and horizontally oriented axially to one another. The basic joints 118 , 120 connect the joint body 110 to the joint arm parts 122 , 124 via the linear units, which in turn are rotatably connected to the joint arm parts 130 , 132 by uniaxial horizontal arm joints 126 , 128 , and to which end members 138 , 140 via three-axis wrists 134 , 136 the articulated arms 112 , 114 are attached. In the end links 138 , 140 linear units (not shown) are integrated, at the movable ends 142 , 144 of which are typical robot tools 146 , 148 , such as grippers, pliers, drills, etc., can be fastened. The joint body 110 and the stand 116 are rotatably connected to one another via a swivel joint 150 . This swivel joint 150 is advantageously equipped with a mechanical transmission which is more interference-free and less expensive than a corresponding NC transmission with respect to acceleration torques that occur.
Als Antriebsmittel eignen sich auch hier prinzipiell sämtliche
typische Motoren, Zylinder, etc. Zur Erhöhung der Flexibilität ist
für jedes Gelenk bzw. jede Rotationsachse ein separater und unab
hängig ansteuerbarer Antrieb vorgesehen.In principle, all are also suitable as drive means here
typical engines, cylinders, etc. To increase flexibility
for each joint or each axis of rotation a separate and independent
controllable drive provided.