DE9218511U1 - Verbesserter Roboter - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen verbesserten Roboter, der zur Ausführung von verschiedenen Aufgaben gedacht ist, wie insbesondere von Transport- und Transferoperationen von Teilen zwischen verschiedenen Arbeitsoder Behandlungsstationen und insbesondere von Operationen zur Reinigung und zum Waschen von Teilen, ohne daß jedoch die Erfindung auf eine der oben erwähnten, rein beispiel haften Anwendungen beschränkt sein soll.

Es gibt zur Zeit verschiedene Arten von Robotern, wie die in dem Artikel ¹¹A new concept of the SCARA Robot" aus der Veröffentlichung "Robotics and Computer Integrated Manufacturing" Volume 7 - N° 3/4 1990 beschriebenen, die die Ausübung insbesondere der oben erwähnten Funktionen erlauben. Jedoch war es bisher nicht möglich, diese bekannten Roboter auf zuverlässige und effiziente Weise dazu einzusetzen, Manipulationen an und/oder Behandlungen von Teilen sehr präzise vorzunehmen. So existiert insbesondere für den Fall, daß Reinigungs- und/oder Waschoperationen von Teilen mit komplizierten Umrissen und Formgebungen ausgeführt werden sollen, zur Zeit keine Vorrichtung, die auf zufriedenstellende Weise die von solchen Behandlungen aufgeworfenen Probleme lösen könnte. Es ist bekannt, daß solche Operationen im allgemeinen in Tunneln unter Einsatz von fixierten Einrichtungen ausgeführt werden, die eine Waschflüssigkeit auf die im Tunnel plazierten Teile ausstoßen und versprühen. Eine solche Lösung kann jedoch nicht eine angemessene Waschung von Teilen mit komplizierter Struktur gewährleisten, da es unmöglich ist, die Flüssigkeitstrahle ins Innere der Struktur der behandelten Teile zu lenken. Überdies mangelt es dieser Lösung an Flexibilität im Hinblick auf die Tatsache, daß es nötig ist, das System zum Ausstoß der Wasch-

flüssigkeit in Abhängigkeit insbesondere der verschiedenen Arten von zu behandelnden Teilen zu modifizieren.

Die vorliegende Erfindung hat es sich also zur Aufgabe gemacht, einen verbesserten Roboter mit einer an den Durchfluß und die Verteilung der Waschflüssigkeit angepaßten Struktur bereitzustellen, der verschiedene Aufgaben erfüllen und insbesondere Operationen zum Waschen von Teilen von komplexer Form ausführen kann, wobei diese Operationen leicht unter Berücksichtigung der Formen, Gestaltungen und Abmessungen dieser Teile programmiert werden können.

Folglich hat diese Erfindung einen verbesserten Roboter zum Gegenstand, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er folgendes aufweist:

- einen ersten kreisförmigen, in Rotation versetzten, dreh-

kranzartigen Aufbau, der über dem Raum oder ähnlichem montiert ist, in dem die zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Teile positioniert werden;

- einen zweiten kreisförmigen, drehkranzartigen Aufbau, der auf von der Rotationsbewegung des ersten Aufbaus unabhängige Weise in Rotation versetzt wird, auf den ersten Aufbau montiert ist, im Inneren dieses ersten Aufbaus angeordnet ist, und dessen Durchmesser mindestens gleich dem Radius des ersten Aufbaus ist;

- eine senkrecht auf diesem zweiten Aufbau angeordnete Welle, die in eine translatorische, senkrechte Auf- und Abbewegung versetzt wird und die einen Kopf aufweist, der an eines ihrer Enden montiert ist und mit Mitteln zur Behandlung und/oder Manipulation der Teile versehen ist;

- wobei die Welle hohl ist, die Flüssigkeitszuführung über

diese Welle erfolgt, der an ihrem Ende befestigte Kopf also in Form einer oder mehrerer evtl. ausrichtbarer Zerstäuberdüsen ausgeführt ist, und diese Düsen an das Ende dieses Kopfes mittels eines drehbaren Auslegers montiert sind.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Roboters wird jeder der kreisförmigen Aufbauten von einem von einer numerischen Steuerung geregelten Elektromotor in Bewegung" versetzt, wobei dieser Elektromotor ein System von in
einen Zahnkranz, der entlang des Umfangs jedes der Aufbauten
vorgesehen ist, eingreifenden Ritzel antreibt.

Erfindungsgemäß wird die Welle mittels einer von einem Elektromotor, der von einer numerischen Steuerung geregelt wird,
angetriebenen Schnecke in eine translatorische, vertikale Auf- und Abbewegung versetzt, wobei diese Schnecke auf ein mit dem zweiten Rundkranz verbundenes Gestell montiert ist und in
Eingriff mit einer mit der Welle fest verbundenen Mutter ist. Ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, kann man andere Mittel in Betracht ziehen, um die translatorische, vertikale Auf- und Abbewegung der Welle sicherzustellen, z.B. einen mittels eines Ritzel-Zahnstangen-Systems erhaltenen
Antrieb.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gefertigt wurde, die ein Ausführungs- und Anwendungsbeispiel bar jedes einschränkenden
Charakters darstellen. Auf den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht im Seitenaufriß und

teilweise im axialen Längsschnitt, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Roboters

in seiner Anwendung zum Waschen und/oder Reinigen von Teilen darstellt, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1.

Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Anwendung der Erfindung, die das Waschen und/oder Reinigungen von Teilen und insbesondere von Teilen mit Umrissen und Strukturen komplizierter Form betrifft. Es bleibt jedoch wohlverstanden, daß es sich hierbei lediglich um ein nicht einschränkendes Anwendungsbeispiel handelt, und daß der erfindungsgemäße, nachstehend beschriebene Roboter auch zu anderen Zwecken einge-

setzt werden kann, wie später erwähnt werden wird (insbesondere, Bearbeitung, Trocknung von Teilen etc...), indem eine einfache Auswechslung des an dem Ende der Roboterwelle vorgesehenen Kopfes ausgeführt wird.

Bezüglich der Zeichnungen ist dort im oberen Bereich der Fig.

1 der erfindungsgemäße Roboter dargestellt, der auf ein über einem Innenraum 12, in dem die zu behandelnden Teile plaziert werden, angeordnetes Gestell 10 montiert ist (diese Teile sind nicht auf der Zeichnung dargestellt). Wie voranstehend näher erläutert, ist der Innenraum 12 in diesem nicht einschränkenden Anwendungsbeispiel ein Innenraum zum Waschen und/oder Reinigen.

Der Roboter weist einen ersten kreisrunden, in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 14 versehenen Aufbau auf, der in diesem Anwendungsbeispiel mittels eines Elektromotors 16 in Rotation versetzt wird. Der Elektromotor 16 treibt ein in Fig.

2 schematisch unter 17 dargestelltes System von Ritzeln an, das sich in Eingriff mit einem kreisrunden, am Umfang des Aufbaus 14 vorgesehenen Zahnkranz 18 befindet. Der Motor 16 kann z.B. mit Hilfe eines numerischen Steuersystems geregelt werden.

Im Inneren des ersten Aufbaus 14 weist der Roboter einen zweiten kreisförmigen, in seiner Gesamtheit durch das Bezugszeichen 20 bezeichneten Aufbau auf, dessen Durchmesser mindestens gleich dem Radius des ersten kreisförmigen Aufbaus 14 ist, der auf diesen ersten Aufbau 14 montiert ist und der im Inneren dieses Aufbaus 14 angeordnet ist, wie deutlich in Figur 2 zu sehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird der zweite kreisförmige Aufbau 20 unabhängig von der Rotationsbewegung des ersten Aufbaus 14 mittels eines Elektromotors 22 in Rotation versetzt. Der Elektromotor 22 treibt ein schematisch in Fig. 2 unter 21 dargestelltes System von Ritzeln an, das sich in Eingriff mit einem kreisförmigen, am Umfang des Aufbaus 20 vorgesehenen Zahnkranz 24 befindet. Der Motor 22 kann z.B. mit Hilfe eines numerischen Steuersystems geregelt sein. Die Montage des zweiten Aufbaus 20 auf den ersten kreisförmigen Aufbau 14 wird beispielsweise mit Hilfe einer Tragplatte 26 aus-

geführt, die direkt auf den kreisförmigen Bereich 28 des ersten kreisförmigen Aufbaus 14 montiert ist. Auf diese Weise nimmt der erste Aufbau 14, sobald er in Rotation versetzt ist, den zweiten Aufbau 20 mit, und letzterer kann auf von der vom ersten Aufbau 14 vermittelten Rotationsbewegung unabhängige Weise um sein Zentrum drehen.

Auf dem zweiten kreisförmigen Aufbau 20 ist eine Welle 30 montiert, deren im Innenraum 12 angeordnetes Ende mit einem Kopf 32 ausgestattet ist, der z.B. Mittel zur Bearbeitung der Teile oder, in diesen besonderen Anwendungsbeispiel, Mittel zum Waschen und/oder Reinigen der Teile trägt. Diese Welle 30 ist in einer auf der Tragplatte 26 des zweiten kreisförmigen Aufbaus 20 befestigten Halterung gehalten und wird in eine translatorische, vertikale Auf- und Abbewegung versetzt, die in diesem nicht einschränkenden Beispiel mit Hilfe eines Mutter-Schnecken-Systems ausgeführt wird. Zu diesem Zweck weist die Welle 30 eine Mutter 34 auf, die sich in Eingriff mit einer von einem Motor 38 angetriebenen Schnecke 36 befindet. Dieser Motor 38 kann mit Hilfe eines numerischen Steuersystems geregelt sein. Die Baugruppe Motor 38 und Schnecke 36 ist mit Hilfe eines vertikalen Trägers 41 in Form eines Galgens in ihrer Lage fixiert, dessen unteres Ende fest mit dem zweiten Aufbau 20 verbunden ist. Die Welle 32 kann ebenso mit Hilfe eines Motor 42 in eine Rotationsbewegung um ihre vertikale Achse versetzt werden, wie es der Pfeil A in Fig. 1 anzeigt.

In diesem Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Roboters zum Waschen und/oder Reinigen von Teilen ist der Kopf 32 in Form einer oder mehrer evtl. ausrichtbarer Zerstäuberdüsen gestaltet, und erfolgt die Zufuhr der Reinigungsflüssigkeit zum Kopf 32 mittels der Welle 30, die hohl ist. Diese Zerstäuberdüsen können am Ende des Kopfes 32 mittels eines drehbaren Auslegerarmes montiert sein (diese nicht auf der Zeichnung dargestellte Möglichkeit kann leicht von einem Fachmann ausgeführt werden).

Es ist zu ersehen, daß dank der Erfindung der Kopf 32 das gesamte Volumen des Innenraums 12 überstreichen kann: In der Tat

wird dieser Kopf 32 gemäß einer Kombination der nachstehenden Bewegungen versetzt:

- abwechselnde Auf- und Abbewegung der der Welle 30, an deren Ende er montiert ist, wobei diese Bewegung überdies an eine Rotationsbewegung der Welle 30 um ihre vertikale Achse gekoppelt sein kann;

- Rotationsbewegung des zweiten kreisförmigen Aufbaus 20 und

- Rotationsbewegung des ersten kreisförmigen Aufbaus 14, wobei diese Bewegung gleichermaßen den zweiten kreisförmigen Aufbau 20 und die Welle 30 mitzieht, da diese beiden Bauteile des Roboters auf den ersten Aufbau 14 montiert sind, wie oben beschrieben worden ist.

So kann der Kopf 32 im Innenraum 12 an jede Stelle des Raums versetzt werden, wodurch in diesem besonderen Anwendungsbeispiel zur Reinigung von Teilen z.B. durch Waschen jeglicher Bereich eines Teiles von komplexer Form behandelt werden kann. Dank der Kombination der voranstehend beschriebenen Bewegungen kann der Kopf ins Innere eines Teiles vordringen, um dort eine Innenwaschung auszuführen. Außerdem ist es nicht nötig, die Einrichtung zu modifizieren, um Teile von verschiedener Form zu behandeln. In der Tat genügt es in diesem Fall, entweder das Steuerprogramm für die verschiedenen Bewegungen des Waschkopfes zu modifizieren oder den Kopf 32 auszuwechseln.

Die Versorgung der verschiedenen Motoren, durch die die Bewegungen des Kopfes 32 ausgeführt werden können, mit elektrischer Energie erfolgt auf herkömmliche Art und Weise mit Hilfe von flexiblen, abgekapselten Kabeln. Wie in den Figuren 1 und 2 zu sehen ist, kann sich das Hauptversorgungskabel 40 so auf zwei kreisförmigen konzentrischen, im oberen Bereich des Roboters vorgesehenen Trommeln 42 und 44 aufrollen, daß es dessen verschiedenen Bewegungen folgen kann.

Der oben in seiner Anwendungsform zum Waschen von Teilen beschriebene erfindungsgemäße Roboter vermeidet die mit der Aufrechterhaltung einer Abdichtung zwischen dem Roboter und dem die zu waschenden Teile aufnehmenden Innenraum 12 verbundenen

Probleme. In der Tat ist die Abdichtung sehr einfach zu erreichen, da der gesamte kinematische Bereich des Roboters direkt auf dem oberen Bereich des Innenraums 12 und außerhalb dieses Innenraums 12 angebracht ist, wie in Figur 1 zu sehen ist. Es genügt einfach, eine dichtende Drehverbindung 45 auf dem Rohr 30 vorzusehen. Wie voranstehend erwähnt, kann der erfindungsgemäße Roboter einer Vielzahl von Anwendungen gerecht werden.

Er gestattet nicht nur, eine Reinigung von Teilen durch das Versprühen einer Waschlösung vorzunehmen, wenn sein Kopf 32 eine oder mehrere Zerstäuberdüsen aufweist, sondern auch, Operationen zur Entgratung auszuführen, indem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahle eingesetzt werden, durch die eine Entfernung der auf den Teilen nach ihrer Fertigung verbleibenden Späne erreicht werden kann. Er gestattet ebenso, Operationen zur Trocknung auszuführen, indem ein Trocknungsfluid über die Welle 30 und den Kopf 32 ausgestoßen wird. Wie voranstehend gezeigt wurde, kann dieser Kopf in die gesamte Struktur des Teiles eindringen, selbst wenn sie komplex ist. Es ist ebenso möglich, den erfindungsgemäßen Roboter einzusetzen, um eine Reihenschaltung von vielfachen Arbeitsstationen zu erreichen, so daß Behandlungen im kontinuierlichen Durchlauf erhalten werden, z.B.: Waschen, Entgraten, Trocknen etc..

Es bleibt wohlverstanden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die erwähnten Ausführungs- und/oder Anwendungsbeispiele beschränkt ist, sondern alle Abwandlungen umfaßt.

Claims (4)

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Verbesserter Roboter zur Behandlung, insbesondere zum Waschen und/oder zur Bearbeitung von Teilen, dadurch gekennze ichnet, daß er folgendes aufweist:

- einen ersten kreisförmigen, in Rotation versetzten, drehkranzartigen Aufbau (14), der über dem Raum (12) oder ähnlichem montiert ist, in dem die zu bearbeitenden, gegebenenfalls zu waschenden und/oder zu behandelnden Teile positioniert werden;

- einen zweiten kreisförmigen, drehkranzartigen Aufbau (20), der in von der Rotationsbewegung des ersten Aufbaus (14) unabhängiger Weise in Rotation versetzt wird, auf den ersten Aufbau montiert ist, im Inneren dieses ersten Aufbaus angeordnet ist, und dessen Durchmesser mindestens gleich dem Radius des ersten Aufbaus ist; und

- eine senkrecht auf dem zweiten Aufbau (20) angeordnete Welle (30), die in eine translatorische, senkrechte Auf- und Abbewegung versetzt wird und die einen Kopf (32) aufweist, der an eines ihrer Enden montiert ist und mit Mitteln zur Behandlung und/oder Manipulation der Teile versehen ist,

- wobei diese Welle (30) hohl ist, die Zuführung der Waschflüssigkeit über diese Welle erfolgt, der an ihrem Ende befestigte Kopf (32) also in Form einer oder mehrerer eventuell ausrichtbarer Zerstäuberdüsen ausgeführt ist, und diese Düsen an das Ende dieses Kopfes mittels eines drehbaren Auslegers montiert sind.

2. Verbesserter Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der kreisförmigen Aufbauten (14, 20) von einem Elektromotor (16, 22), der von einer numerischen Steuerung geregelt sein kann, in Bewegung versetzt wird, wobei dieser Elektromotor ein System von einen Zahnkranz (18, 24), der jeweils entlang des Umfangs jeder dieser Aufbauten vorgesehen ist, kämmenden Ritzeln (17, 21) antreibt.

3. Verbesserter Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (30) mittels einer von einem Elektromotor (38), der von einer numerischen Steuerung geregelt sein kann, angetriebenen Schnecke (36) in eine translatorische, vertikale Auf- und Abbewegung versetzt wird, wobei diese Schnecke auf ein mit dem zweiten Rundkranz (20) verbundenes Gestell (33) montiert ist und in Eingriff mit einer mit der Welle fest verbundenen Mutter (34) ist.

4. Verbesserter Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (30) mittels eines Elektromotors (42) in eine Rotationsbewegung um ihre vertikale Achse versetzt wird.