EA024239B1

EA024239B1 - Позиционирующее устройство и устройство для горячей обработки заготовки, содержащее это позиционирующее устройство

Info

Publication number: EA024239B1
Application number: EA201290842A
Authority: EA
Inventors: Манабу Окахиса; Юсуке Киносита; Такаси Суяма; Ацуси Томизава; Синдзиро Куваяма; Мицусато Хара
Original assignee: Сумитомо Метал Индастриз, Лтд.; Сумитомо Пайп Энд Тьюб Ко., Лтд.
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2016-08-31
Also published as: US9409269B2; CN102834229A; EP2546031B1; KR101478420B1; EA201290842A1; WO2011111765A1; CA2792536C; CN102834229B; ZA201206765B; JPWO2011111765A1; US20130239639A1; CA2792536A1; KR20120135418A; MX2012010435A; AU2011225217A1; AU2011225217B2; JP5499156B2; EP2546031A4; EP2546031A1; BR112012022919A2

Abstract

Изобретение относится к позиционирующему устройству, способному позиционировать заготовку с меньшими затратами, в уменьшенном пространстве и с более высокой точностью, даже если вес заготовки является большим, и устройству для горячей обработки заготовки, содержащему такое позиционирующее устройство. Позиционирующее устройство содержит три роботизированные руки (1-3), каждая из которых содержит приводной механизм для приведения в движение роботизированной руки, монтажную платформу (5), которая поддерживается посредством концов трех роботизированных рук (1-3), крепежное зажимное устройство (6) для закрепления заготовки на монтажной платформе и контроллер (9), выполненный с возможностью управления работой приводных механизмов.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к позиционирующему устройству и устройству для горячей обработки, содержащему это позиционирующее устройство, которые выполнены с меньшими затратами и имеют уменьшенное установочное пространство.

Предшествующий уровень техники

Позиционирующее устройство для удерживания заготовки, которая подвергается обработке, (называемой ниже просто заготовкой), и оптимизации позиционирования и пространственного расположения заготовки относительно робота для выполнения работы иногда используется для выполнения рабочих операций, таких как сборка или сварка, используя роботы и т.п.

Такое позиционирующее устройство делает возможным выполнять рабочие операции на различных участках заготовки в пределах меньшего рабочего пространства, используя робот для рабочих операций.

Это позиционирующее устройство, например, используется в системе копирующего робота, в которой заготовка удерживается на конце робота, и работа выполняется при позиционировании заготовки относительно рабочего робота.

Однако, чем тяжелее заготовка, тем большая производительность приводных механизмов позиционирующего устройства требуется, и, следовательно, размеры позиционирующего устройства становятся большими.

Следовательно, патентный документ 1 раскрывает технологию для позиционирования заготовки, в которой множество роботов управляется совместно и удерживает тяжелую заготовку. Так как множество роботов вместе удерживают одну заготовку, мощность, требуемая для каждого робота, уменьшается. Следовательно, позиционирующее устройство имеет более низкую стоимость и занимает меньше пространства, чем при использовании одного робота, имеющего большую несущую способность.

Документы предшествующего уровня техники.

Патентные документы.

Патентный документ 1: ΙΡ 2007-160437 А.

Сущность изобретения

Проблема, которая подлежит решению посредством изобретения.

Как раскрыто в патентном документе 1, если заготовка удерживается посредством множества роботов, погрешность позиционирования концевого элемента каждого робота относительно его предполагаемого положения возникает вследствие различных факторов, таких как отличия в механической характеристике каждого робота. Трудно полностью исключить эту погрешность.

Когда возникает погрешность позиционирования концевого элемента каждого робота, непредвиденное механическое напряжение может действовать на заготовку, удерживаемую роботами, и, следовательно, быть причиной некачественных изделий.

Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении позиционирующего устройства и рабочей системы, которая позиционирует заготовку с меньшими затратами и с меньшим пространством и с большей точностью даже при использовании с тяжелой заготовкой, нежели чем в предшествующем уровне техники, и устройства для горячей обработки, использующего позиционирующее устройство.

Средство для решения проблемы.

Позиционирующее устройство в соответствии с настоящим изобретением отличается наличием трех роботизированных рук, каждая из которых содержит приводной механизм для приведения в движение роботизированной руки, монтажную платформу, которая поддерживается посредством концов трех роботизированных рук, крепежное зажимное устройство для закрепления заготовки на монтажной платформе, и контроллер, выполненный с возможностью управления работой приводных механизмов.

Каждая из трех роботизированных рук содержит первое звено, которое соединено с основанием с возможностью поворота относительно него посредством первого приводного механизма;

второе звено, которое соединено с первым звеном с возможностью поворота относительно него посредством второго приводного механизма;

третье звено, которое соединено со вторым звеном с возможностью поворота относительно него посредством третьего приводного механизма; и концевой элемент, который закреплен на монтажной платформе и соединен с третьим звеном посредством по меньшей мере одного подшипника вращения.

Каждый из приводных механизмов содержит сервомотор, выполненный с возможностью приведения его в движение, исходя из команды позиционирования от контроллера, таким образом, что когда нагрузка, превышающая предварительно заданный уровень, прикладывается к приводному механизму по меньшей мере одной из трех роботизированных рук, контроллер обеспечивает вращение сервомотора независимо от команды позиционирования для предотвращения чрезмерной нагрузки на приводной механизм.

Из трех роботизированных рук одна из роботизированных рук предпочтительно выполнена таким образом, чтобы иметь взаимное расположение с зеркальным отображением относительно других роботизированных рук. Здесь взаимное расположение с зеркальным отображением означает, что форма первого

- 1 024239 звена и второго звена по меньшей мере одной из трех роботизированных рук представляет собой форму, которая является перевернутой влево и вправо относительно формы первого звена и второго звена другой из двух роботизированных рук. А именно, форма первого звена и второго звена одной из роботизированных рук и форма первого звена и второго звена других двух роботизированных рук имеют взаимное расположение правой руки и левой руки. Другими словами, одна из трех роботизированных рук имеет форму, которая представляет собой зеркальное отображение другой из двух роботизированных рук.

Например, на нижеописанной фиг. 1 в случае только нижней левой третьей роботизированной руки 3 второе звено 12 соединено с правой стороной первого звена 11, тогда как в случае первой роботизированной руки 1 и второй роботизированной руки 2 второе звено 12 соединено с левой стороной первого звена 11. Таким образом, из первой роботизированной руки 1 - третьей роботизированной руки 3 форма первого звена 11 и второго звена 12 третьей роботизированной руки 3 является перевернутой влево и вправо относительно формы первого звена 11 и второго звена 12 первой роботизированной руки 1 и второй роботизированной руки 2. В результате может быть обеспечен большой диапазон перемещения, в котором третья роботизированная рука 3 не контактирует с первой роботизированной рукой 1 или второй роботизированной рукой 2, и может быть обеспечен большой рабочий диапазон для монтажной платформы 5.

Рабочая система в соответствии с настоящим изобретением отличается наличием вышеописанного позиционирующего устройства в соответствии с настоящим изобретением и рабочего механизма, который выполняет работу на заготовке, которая позиционируется посредством позиционирующего устройства.

Устройство для горячей обработки настоящего изобретения отличается наличием нагревающего механизма для местного высокотемпературного нагрева участка обрабатываемой заготовки на одном ее конце, поддерживающего механизма, предназначенного чтобы поддерживать заготовку на границе локально нагретого высокотемпературного участка, механизма подачи заготовки для ее перемещения в осевом направлении, подвижной группы роликов, способной перемещаться с возможностью одновременно поддерживать конец обрабатываемой заготовки на границе высокотемпературного участка, и вышеуказанного позиционирующего устройства, которое поддерживает подвижную группу роликов с возможностью ее перемещения двухмерно или трехмерно.

Результаты изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением, так как вес заготовки устойчиво поддерживаются тремя роботизированными руками, даже если позиционируемая заготовка имеет большой вес, каждая роботизированная рука может использовать меньший приводной механизм, и устройство может быть выполнено с меньшими затратами и меньшим по размеру. Кроме того, так как три роботизированные руки позиционируют заготовку посредством монтажной платформы, таким образом, даже, когда возникает погрешность позиционирований роботизированных рук, механические напряжения вследствие погрешностей позиционирования роботизированных рук компенсируются посредством монтажной платформы, предотвращается действие чрезмерного механического напряжения на заготовку, и заготовка может позиционироваться с большой точностью.

Следовательно, с устройством для горячей обработки в соответствии с настоящим изобретением, позиционирование может выполняться в пределах большого рабочего диапазона, при этом позиционируя нижеописанную подвижную группу роликов с высокой точностью позиционирования посредством позиционирующего устройства, которое является как можно более простым и недорогостоящим. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением возможно надежно изготавливать изогнутый элемент или элемент со сдвигом с высокой точностью размеров, с низкими затратами и в небольшом установочном пространстве.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой вид сверху, схематично показывающий всю конструкцию рабочей системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой вид сбоку, схематично показывающий позиционирующее устройство в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет собой вид сбоку, схематично показывающий позиционирующее устройство в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения с опущенной частью и частью, показанной в перспективе.

Фиг. 4 представляет собой блок-схему для объяснения функциональной структуры контроллера в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 представляет собой пояснительный вид, показывающий в упрощенной форме устройство для горячей обработки, раскрытое в \УО 2006/093006.

- 2 024239

Варианты осуществления изобретения

Вариант осуществления 1.

Ниже варианты осуществления будут объясняться со ссылкой на чертежи.

Как показано на фиг. 1, рабочая система 100 варианта осуществления имеет три роботизированные руки: первую роботизированную руку 1, вторую роботизированную руку 2 и третью роботизированную руку 3, основание 4, монтажную платформу 5, крепежное зажимное устройство 6, два рабочих манипулятора 7 и 8 (рабочие механизмы) и контроллер 9.

Каждый из двух рабочих манипуляторов 7 и 8 работает в качестве вертикального шарнирного робота. Рабочие манипуляторы 7 и 8 используют исполнительные органы (не показаны), обеспеченные на их концах для совместного выполнения рабочих операций (сварки, затягивания болтов, сборки или тому подобного) на заготовке закрепленной на монтажной платформе 5.

Основание 4 образовано приблизительно треугольной (или трапецеидальной) формы, как видно сверху, и оно закреплено на установочной поверхности, такой как пол. Первая роботизированная рука 1, вторая роботизированная рука 2 и третья роботизированная рука 3, каждая, установлены рядом с тремя вершинами приблизительно треугольного основания 4.

Монтажная платформа 5 образована из металлической пластины. Как описано выше, монтажная платформа 5 поддерживается снизу посредством соединительных элементов 16, которые представляют собой концевые элементы первой-третьей роботизированных рук 1-3.

Заготовка закрепляется на монтажной платформе 5 посредством крепежного зажимного устройства 6, которое обеспечено на верхней поверхности монтажной платформы 5. Крепежное зажимное устройство 6 может представлять собой любой элемент, который может закреплять заготовку на монтажной платформе 5, и не ограничено на конкретном крепежном зажимном устройстве.

Как показано на фиг. 2, первая роботизированная рука 1, вторая роботизированная рука 2 и третья роботизированная рука 3, каждая, имеют первое звено 11, второе звено 12, третье звено 13, четвертое звено 14, пятое звено 15, соединительный элемент 16, первый вращательный подшипник 14А, второй вращательный подшипник 15А и третий вращательный подшипник 16А.

Как показано на фиг. 3, первая роботизированная рука 1, вторая роботизированная рука 2 и третья роботизированная рука 3, каждая, имеют три приводных механизма 21-23 внутри них. Приводные механизмы 21-23, каждый, образован посредством встроенного сервомотора, понижающей зубчатой передачи и полой части в его центре, через которую может проходить кабель. Каждый из приводных механизмов 21-23 соединен с контроллером 9 посредством соответствующего кабеля (не показан).

Не всегда является необходимым содержать четвертое звено 14 и пятое звено 15, и третье звено 13 может быть непосредственно соединено с соединительным элементом 16.

На фиг. 3 приводные механизмы 21-23 показаны только для первой роботизированной руки 1, а приводные механизмы 21-23 для второй роботизированной руки 2 и третьей роботизированной руки 3 не показаны. Однако как вторая роботизированная рука 2, так и третья роботизированная рука 3 имеют приводные механизмы 21-23 внутри них таким же самым образом, что и первая роботизированная рука

1.

Первая роботизированная рука 1, вторая роботизированная рука 2 и третья роботизированная рука 3 имеют одну и ту же конструкцию, как каждая другая, за исключением того что, как описано ниже, третья роботизированная рука 3 выполнена так, чтобы иметь взаимное расположение с зеркальным отображением относительно первой роботизированной руки 1 робота и второй роботизированной руки 2. Конструкция только первой роботизированной руки 1 будет объясняться подробно, как изложено ниже. Конец каждой роботизированной руки 1-3, расположенный наиболее близко к основанию 4, будет называться концом основания, а конец каждой роботизированной руки 1-3, расположенный наиболее близко к монтажной платформе 5, будет называться дистальным концом.

Первое звено 11 смонтировано посредством приводного механизма 21 так, чтобы проходить вверх от верхней поверхности основания 4. Ось в продольном направлении первого звена 11 вращается относительно основания 4, когда приводной механизм 21 приводится в движение (она представляет собой так называемую ось вращения). Дистальный конец первого звена 11 соединен со вторым звеном 12 посредством приводного механизма 22. Приводной механизм 22 представляет собой так называемую ось кругового вращения. Второе звено 12 вращается по кругу относительно первого звена 11, когда приводной механизм 22 приводится в движение.

Дистальный конец второго звена 12 соединен с третьим звеном 13 посредством приводного механизма 23, который также представляет собой ось кругового вращения. Третье звено 13 поворачивается относительно второго звена 12, когда приводной механизм 23 приводится в движение.

Дистальный конец третьего звена соединен с четвертым звеном 14 посредством первого вращательного подшипника 14А. Первый вращательный подшипник 14А обеспечивает возможность вращения в так называемом направлении оси вращения. Вследствие вращения первого вращательного подшипника 14А четвертое звено 14 вращается относительно третьего звена 13 вокруг оси, которая проходит приблизительно в продольном направлении третьего звена 13.

- 3 024239

Дистальный конец четвертого звена 14 разделен на две части, и пятое звено 15 поддерживается с возможностью вращения на концах двух частей посредством второго вращательного подшипника 15А. Пятое звено 15 соединено с соединительным элементом 16 посредством третьего вращательного подшипника 16А. Ось вращения второго вращательного подшипника 15А и ось вращения третьего вращательного подшипника 16А являются перпендикулярными относительно друг друга. Второй вращательный подшипник 15А работает в качестве оси кругового вращения, которая обеспечивает возможность вращения, и третий вращательный подшипник 16А работает в качестве оси вращения, которая обеспечивает возможность вращения. Соединительный элемент 16 закреплен посредством болтов или тому подобного на нижней поверхности монтажной платформы 5.

Как показано на фиг. 1-3, форма первого звена 11 и второго звена 12 третьей роботизированной руки 3 является двусторонне-симметричной относительно формы первого звена 11 и второго звена 12 первой роботизированной руки 1 и второй роботизированной руки 2. Если первая роботизированная рука 1 и вторая роботизированная рука 2 рассматриваются левосторонними, третья роботизированная рука робота имеет взаимное расположение с зеркальным отображением, таким образом, она является правосторонней.

Контроллер 9 образован посредством компьютера, имеющего память, процессор и устройство ввода (все из которых не показаны). Контроллер 9 соединен посредством кабелей с приводными механизмами, обеспеченными в первой-третьей роботизированных руках 1-3, и двумя рабочими манипуляторами 7 и 8. Контроллер 9 может выполнять обмен данными с каждым приводным механизмом.

Как показано на фиг. 4, контроллер 9 функционально образован посредством части 31 сервоуправления, обеспечивающей вращение части управления (обеспечивающей вращение функции) 32 и памяти 33 операции обучения.

В память 33 операции обучения данные обучения (собранные данные положения, указывающие траекторию операции первой-третьей роботизированных рук 1-3 и двух рабочих манипуляторов 7 и 8) заранее вводятся посредством не показанного устройства ввода.

На основании данных обучения, хранящихся в памяти 33 операции обучения, и позиционных сигналов и токовых сигналов, поступающих от сервомоторов приводных механизмов, сервоконтроллер 31 выполняет управление с обратной связью, включая контур обратной связи по позиционированию, контур обратной связи по скорости и контур обратный связи по току (контур по крутящему моменту), и посылает команду позиционирования на сервомотор каждого приводного механизма каждый расчетный цикл.

Обеспечивающая вращение часть 32 управления имеет обеспечивающую вращение функцию, которая выбирает одну из первой-третьей роботизированных рук 1-3, исходя из информации о пространственном положении на первой-третьей роботизированных руках 1-3 (информации о позиционировании на соответствующих приводных механизмах). Когда токовый сигнал, который поступает от сервомоторов для каждого приводного механизма выбранной первой-третьей роботизированных рук 1-3 (информация о крутящем моменте, а именно прикладываемая нагрузка), больше, чем предварительно установленное значение, независимо от значения, выходящего из сервоконтроллера 31, задаваемое токовое значение, посылаемое на сервомотор каждого приводного механизма, ограничивается, и приводные механизмы выбранной одной из первой-третьей роботизированных рук 1-3 предохраняются от перегрузки посредством обеспечения возможности вращения сервомоторов.

Рабочая система 100, которая выполнена, как описано выше, обеспечивает то, что, даже если позиционируемая заготовка А является тяжелой, она поддерживается посредством первой-третьей роботизированных рук 1-3, что обеспечивает надлежащее позиционирование заготовки А, даже если приводные механизмы каждой роботизированной руки являются небольшими и имеют низкую производительность.

В результате первая-третья роботизированные руки 1-3 могут быть уменьшены в размерах с меньшими затратами. Кроме того, первая-третья роботизированные руки 1-3 непосредственно не поддерживают заготовку А, но позиционируют заготовку А посредством монтажной платформы 5 и крепежного зажимного устройства 6. Следовательно, даже если проявляется погрешность (или отклонение) позиционирования или тому подобное соединительных элементов 16 роботизированных рук 1-3, поскольку она представляет собой небольшую погрешность, погрешность позиционирования в любом направлении может компенсироваться до определенной степени посредством деформации самой монтажной платформы 5 или посредством обеспечения возможности вращения с тремя степенями свободы дистальных концов первого вращательного подшипника 14А, второго вращательного подшипника 15А и третьего вращательного подшипника 16А роботизированных рук 1-3. Следовательно, действие механического напряжения на заготовку А, вызванное погрешностью позиционирования, может быть значительно уменьшено.

Если погрешность позиционирования соединительных элементов 16 роботизированных рук 1-3 является даже относительно большой, когда нагрузка, по меньшей мере, предварительного уровня обучения прикладывается к приводному механизму одной из роботизированных рук 1-3, которая выбирается в соответствии с положениями роботизированных рук 1-3, независимо от команд позиционирования, обеспечивающая вращение часть 32 управления обеспечивает возможность вращения сервомоторов. В результате предотвращается прикладывание чрезмерной нагрузки к монтажной платформе 5 или роботизированным рукам 1-3, тем самым, может быть предотвращено чрезмерное деформирование монтажной

- 4 024239 платформы 5 или действие механического напряжения на заготовку и, следовательно, заготовка может позиционироваться с большей точностью. Дополнительно, может быть предотвращено прикладывание чрезмерной нагрузки к роботизированным рукам 1-3, посредством чего может быть предотвращено прикладывание непредвиденной нагрузки к роботизированным рукам 1-3.

Так как монтажная платформа 5 и заготовка поддерживаются посредством трех роботизированных рук 1-3, даже если работа одной из роботизированных рук ограничивается обеспечивающей вращение частью 32 управления, заготовка может в достаточной мере поддерживаться посредством остальных двух роботизированных рук.

Каждая из первой-третьей роботизированных рук 1-3 имеет три степени свободы. Следовательно, по сравнению с механизмом шарнирного параллелограмма с прямым приводом, например, диапазон перемещения монтажной платформы 5 может поддерживаться с большой величиной.

Первое звено 11 каждой роботизированной руки 1-3 установлено рядом с тремя вершинами треугольного основания 4, и роботизированные руки 1 и 2 имеют взаимное расположение с зеркальным отображением относительно роботизированной руки 3. Следовательно, когда роботизированные руки 1-3 сгибаются и монтажная платформа 5 опускается к основанию 4, первые звенья 11 и вторые звенья 12 располагаются вдоль сторон треугольника основания 4. В результате столкновение между тремя роботизированными руками 1-3 может быть исключено, и занимаемая площадь роботизированных рук 1-3 к внешней стороне может быть уменьшена.

Вариант осуществления настоящего изобретения был объяснен выше, но позиционирующее устройство в соответствии с настоящим изобретением не ограничено вариантом осуществления, и подходящие изменения могут применяться, не отступая от сущности настоящего изобретения.

Например, в вышеописанном варианте осуществления, как объяснено выше, первая-третья роботизированные руки и рабочие манипуляторы могут управляться посредством одного контроллера. Однако контроллер может быть выполнен посредством использования отдельных элементов. Кроме того, одна роботизированная рука может управляться посредством множества контроллеров. Например, отдельный контроллер может осуществлять только сервоуправление.

Вариант осуществления 2.

Фиг. 5 представляет собой пояснительный вид, показывающий в упрощенной форме устройство 40 для горячей обработки, раскрытое в \УО 2006/093006.

В варианте осуществления 2 подвижная группа 44 роликов устройства 40 для горячей обработки поддерживается посредством позиционирующего устройства варианта осуществления 1, причем ее положение установки является подвижным. Во-первых, устройство 40 для горячей обработки будет кратко объяснено.

Устройство 40 для горячей обработки подает стальную трубу 41, которая поддерживается посредством поддерживающего механизма 42 таким образом, чтобы иметь возможность перемещаться в ее осевом направлении от ее стороны ближе по ходу к ее стороне дальше по ходу посредством механизма 4 3 подачи, например использующего шариковый винт. Стальная труба 41 местно быстро нагревается до диапазона температур, в котором возможно закаливание (по меньшей мере, точка Ас₃), посредством нагревающего механизма (индукционной нагревающей катушки) 45 дальше по ходу относительно поддерживающего механизма 42, и охлаждающая вода распыляется на стальную трубу 41 из устройства 46 водяного охлаждения, расположенного дальше по ходу относительно нагревающего механизма 45, для быстрого охлаждения стальной трубы 41, посредством чего высокотемпературный участок 41а с температурой, по меньшей мере, точки Ас3 образуется между местом, где стальная труба 41 нагревается посредством индукционной нагревающей катушки 45, и местом, где охлаждающая вода распыляется на стальную трубу 41. Посредством двухмерного или трехмерного изменения положения подвижной матрицы 44 роликов, имеющей по меньшей мере один ряд роликовых пар 44а, которые могут поддерживать стальную трубу 41, при этом подавая ее, изгибающий момент или момент сдвига прикладывается к высокотемпературному участку 41а стальной трубы 41. Таким образом, устройство 40 для горячей обработки изготавливает изогнутый элемент или элемент 48 со сдвигом.

А именно, устройство 40 для горячей обработки содержит поддерживающий механизм 42, механизм 43 подачи, механизм 47 для образования высокотемпературного участка, содержащий нагревающий механизм 45 и охлаждающий механизм 46, подвижную группу 44 роликов, которая перемещается, при этом поддерживая один конец стальной трубы 41 с высокотемпературным участком 41а в качестве границы, и позиционирующее устройство варианта осуществления 1, которое поддерживает подвижную группу 44 роликов так, чтобы перемещаться двухмерно или трехмерно, посредством чего высокотемпературный участок 41а, который перемещается в осевом направлении вытянутого материала в виде стальной трубы 41, частично формируется. Например, кожух (не показан) подвижной группы 44 роликов может монтироваться на верхнюю поверхность монтажной платформы 5 позиционирующего устройства варианта осуществления 1, и он может устанавливаться в заданном неподвижном положении посредством подходящего крепежного зажимного устройства 6.

В качестве механизма 43 подачи, который расположен на другом конце стальной трубы 41 с высокотемпературным участком 41а в качестве границы, используются традиционное устройство подачи,

- 5 024239 использующее шариковый винт, например, и промышленный робот. Подвижная группа 44 роликов, которая поддерживается посредством устройства, объясненного в варианте осуществления 1, таким образом, чтобы перемещаться двухмерно или трехмерно, может прикладывать изгибающий момент или момент сдвига к высокотемпературному участку 41а стальной трубы 41 в соответствии с образом перемещения подвижной матрицы 44 роликов, посредством чего стальная труба 41 может сгибаться или сдвигаться.

Вследствие выполнения устройства 40 для горячей обработки, как рассмотрено выше, даже если стальная труба 41 является тяжелой, так как вес распределяется между первой-третьей роботизированными руками 1-3, возможно надлежащим образом позиционировать стальную трубу 41, даже если приводные механизмы руки робота являются небольшими и имеют низкую производительность.

В результате первая-третья роботизированные руки 1-3 могут быть уменьшены в размерах с меньшими затратами. Так как подвижная группа 44 роликов не удерживается посредством первой-третьей роботизированных рук 1-3, но позиционируется посредством монтажной платформы 5 и крепежного зажимного устройства 6, даже если проявляются погрешности (или отклонение) в положениях установки соединительных элементов 16 роботизированных рук 1-3, поскольку погрешность имеет небольшой масштаб, погрешность позиционирования в любом направлении может компенсироваться до определенной степени посредством деформации самой монтажной платформы 5 или посредством обеспечения возможности вращения с 3 степенями свободы дистальных концов роботизированных рук 1-3 посредством первого вращательного подшипника 14А, второго вращательного подшипника 15А и третьего вращательного подшипника 16А, и действие механических напряжений на подвижную группу 44 роликов вследствие погрешностей позиционирования может быть значительно уменьшено.

Если погрешность позиционирования соединительных элементов роботизированных 16 рук 1-3 является относительно большой, обеспечивающая вращение часть 32 управления обеспечивает возможность соответствующего вращения сервомоторов, не принимая во внимание команды позиционирования, когда нагрузка, превышающая предварительную нагрузку обучения, прикладывается к каждому приводному механизму руки робота, которая выбирается из роботизированных рук 1-3 в соответствии с пространственным положением каждой руки робота. Следовательно, предотвращается прикладывание чрезмерной нагрузки к монтажной платформе 5 и роботизированным рукам 1-3, и чрезмерное деформирование монтажной платформы 5 или действие механической нагрузки или тому подобное на подвижную группу 44 роликов вследствие такого деформирования могут быть уменьшены, делая возможным более точное позиционирование подвижной группы 44 роликов. Кроме того, может быть предотвращено прикладывание чрезмерной нагрузки к роботизированным рукам 1-3, таким образом, может быть исключено прикладывание непредвиденных нагрузок к роботизированным рукам 1-3.

Так как монтажная платформа 5 и подвижная группа 44 роликов поддерживаются посредством трех роботизированных рук 1-3, даже если перемещение одной из роботизированных рук ограничивается обеспечивающей вращение частью 32 управления, подвижная группа 44 роликов может в достаточной мере поддерживаться посредством остальных двух роботизированных рук.

Каждая из первой-третьей роботизированных рук 1-3 имеет три степени свободы. Следовательно, больший диапазон перемещения монтажной платформы 5 может быть обеспечен по сравнению с механизмом шарнирного параллелограмма с прямым приводом или т.п.

Первое звено 11 каждой роботизированной руки 1-3 установлено рядом с тремя вершинами треугольного основания 4, и роботизированные руки 1 и 2 имеют взаимное расположение с зеркальным отображением относительно роботизированной руки 3. Следовательно, когда роботизированные руки 1-3 сгибаются и монтажная платформа 5 опускается к основанию 4, первые звенья 11 и вторые звенья 12 располагаются вдоль сторон треугольника основания 4. В результате столкновение между роботизированными руками 1-3 может быть исключено, и занимаемая площадь над внешними сторонами роботизированных рук 1-3 может быть уменьшена.

Таким образом, подвижная группа 44 роликов устройства 40 для горячей обработки может позиционироваться с высокой точностью и может позиционироваться в широком диапазоне работы посредством простого и недорогостоящего позиционирующего устройства. Следовательно, изогнутый элемент или элемент 48 со сдвигом может надежным и недорогим образом изготавливаться с высокой точностью размеров в небольшом установочном пространстве.

Для предотвращения деформации стальной трубы 41 после горячей обработки и ухудшения точности размеров изогнутого элемента или элемента 48 со сдвигом вследствие прикладывания изгибающего момента к высокотемпературному участку 41а стальной трубы 41, вызванного увеличением веса участка стальной трубы 41, который проходит от подвижной группы 44 роликов (называемого ниже концевом участком) по мере выполнения обработки, является предпочтительным поддерживать концевой участок посредством подходящего средства (называемого ниже сдерживающим деформацию элементом) для предотвращения действия изгибающего момента на высокотемпературный участок 41а. Такой сдерживающий деформацию элемент не ограничен на заданном элементе, и он может быть любым элементом, который может сдерживать деформацию стальной трубы 41. Например, подходящее поддерживающее основание или поддерживающий элемент может использоваться, но является особенно предпочтитель- 6 024239 ным использовать многофункциональный шарнирный промышленный робот, который устанавливается таким образом, чтобы иметь возможность перемещаться в заданном пространстве, и который поддерживает концевой участок стальной трубы 41.

Список ссылочных позиций:

- первая роботизированная рука;

- вторая роботизированная рука;

- третья роботизированная рука;

- основание;

- монтажная платформа;

- крепежное зажимное устройство;

7, - 8 рабочий манипулятор (рабочий механизм);

- контроллер;

- первое звено;

- второе звено;

- третий звено;

- четвертое звено;

14А - первый вращательный подшипник (вращательный подшипник);

- пятое звено;

15А - второй вращательный подшипник (вращательный подшипник);

- соединительный элемент;

16А - третий вращательный подшипник (вращательный подшипник);

21-23 - приводные механизмы;

- сервоконтроллер;

- обеспечивающая вращение часть управления (обеспечивающая вращение функция);

- память обученной операции;

- устройство для горячей обработки;

- стальная труба;

41а - высокотемпературный участок;

- поддерживающий механизм;

- механизм подачи;

- подвижная группа роликов;

- нагревающий механизм (индукционная нагревающая катушка);

- устройство водяного охлаждения;

- механизм для образования высокотемпературного участка;

- изогнутый элемент или элемент со сдвигом;

100 - рабочая система.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Позиционирующее устройство для позиционирования заготовки, содержащее три роботизированные руки, каждая из которых содержит приводной механизм для приведения в движение роботизированной руки;

монтажную платформу, которая поддерживается посредством концов трех роботизированных рук; крепежное зажимное устройство для закрепления заготовки на монтажной платформе; контроллер, выполненный с возможностью управления работой приводных механизмов.
2. Позиционирующее устройство по п.1, в котором каждая из трех роботизированных рук содержит первое звено, которое соединено с основанием с возможностью поворота относительно него посредством первого приводного механизма;

второе звено, которое соединено с первым звеном с возможностью поворота относительно него посредством второго приводного механизма;

третье звено, которое соединено со вторым звеном с возможностью поворота относительно него посредством третьего приводного механизма; и концевой элемент, который закреплен на монтажной платформе и соединен с третьим звеном посредством по меньшей мере одного подшипника вращения.
3. Позиционирующее устройство по п.1 или 2, в котором каждый из приводных механизмов содержит сервомотор, выполненный с возможностью приведения его в движение, исходя из команды позиционирования от контроллера, таким образом, что, когда нагрузка, превышающая предварительно заданный уровень, прикладывается к приводному механизму по меньшей мере одной из трех роботизированных рук, контроллер обеспечивает вращение сервомотора независимо от команды позиционирования для предотвращения чрезмерной нагрузки на приводной механизм.
4. Позиционирующее устройство по любому из пп.1-3, в котором одна из трех роботизированных рук зеркально расположена относительно одной из других роботизированных рук.

- 7 024239
5. Устройство для горячей обработки заготовки, вытянутой в продольном направлении, такой как деформирование заготовки путем ее изгиба или сдвига, содержащее нагревающий механизм для местного высокотемпературного нагрева участка обрабатываемой заготовки на одном ее конце; поддерживающий механизм, предназначенный для того, чтобы поддерживать заготовку на границе локально нагретого высокотемпературного участка; механизм подачи заготовки для ее перемещения в осевом направлении; подвижную группу роликов, способную перемещаться с возможностью одновременно поддерживать конец обрабатываемой заготовки на границе высокотемпературного участка; и позиционирующее устройство по любому из пп.1-4, которое поддерживает подвижную группу роликов с возможностью ее перемещения двухмерно или трехмерно.