FI82622B

FI82622B - Device pertaining to an industrial robot

Info

Publication number: FI82622B
Application number: FI893259A
Authority: FI
Inventors: Keijo Maekelae
Original assignee: Aitec Oy
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1990-12-31
Also published as: FI82622C; FI893259A0

Abstract

The invention relates to a device pertaining to an industrial robot, which comprises a body part, consisting of at least two mutually hinged parts, and a gripper 7 fixed in the body part, which gripper grabs hold of an item. In order to attain simple and precise functioning, in the body part 3, 4, 5, 6 there has been arranged at least one member 8 in which the robot 1 can be detachably fastened for the gripper to be moved into and fixed in a desired position in space. <IMAGE>

Description

1 826221 82622

Sovitelma robotin yhteydessäArrangement in connection with a robot

Keksinnön kohteena on sovitelma robotin yhteydessä, joka käsittää ainakin kahdesta toisiinsa nivelöidystä 5 osasta muodostetun runko-osan ja runko-osaan kiinnitetyn tarttujan kappaleeseen tarttumista varten.The invention relates to an arrangement in connection with a robot, comprising a body part formed of at least two mutually articulated parts 5 and a gripper attached to the body part for gripping a body.

Teollisuusrobottien yhteydessä käytetään eri sovellutuksissa monenlaisia sovitelmia, ts. apumekanisme ja. Esimerkkinä em. sovitelmista voidaan mainita hitsausrobo-10 tin yhteydessä käytettävät tukirakenteet, ts. jigit, jotka pitävät hitsattavaa kappaletta oikeassa kohdassa ja oikeassa asennossa.In the context of industrial robots, a variety of arrangements are used in different applications, i.e. auxiliary mechanisms and. An example of the above arrangements is the support structures used in connection with the welding robot-10, i.e. jigs which hold the part to be welded in the right place and in the right position.

Em. jigien huonona puolena on se, että ne hankaloittavat usein hitsaustyötä. Hitsattavien kappaleiden 15 asettaminen oikeaan paikkaan ja oikeaan asentoon on hidasta ja työlästä, sillä riittävään tarkkuuteen pääseminen ei onnistu yksinkertaisella tavalla. Jigit hankaloittavat hitsausvaihetta myös suoranaisesti olemalla usein esteenä hitsauspolttimen liikkeelle. Hitsauksen automatisointi on 20 myös osoittautunut usein hankalaksi toteutettavaksi, sillä kaikkia osia ei voida aina kiinnittää samanaikaisesti ji-geihin.Em. the downside of jigs is that they often complicate welding work. Placing the parts 15 to be welded in the right place and in the right position is slow and laborious, as it is not possible to achieve sufficient accuracy in a simple manner. Jigs also complicate the welding phase directly by often being an obstacle to the movement of the welding torch. Welding automation has also often proved difficult to implement, as not all parts can always be attached to jigs at the same time.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sovitelma, .! jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat voidaan 25 eliminoida, ts. saada aikaan sovitelma, jonka avulla esimerkiksi hitsaustyö saadaan suoritettua kokonaisuudessaan edullisella tavalla. Tähän on päästy keksinnön mukaisen sovitelman avulla, joka on tunnettu siitä, että runko-osassa olevasta ainakin yhdestä välineestä, johon robotti 30 voi kiinnittyä irrotettavasti tarttujan siirtämiseksi ja lukitsemiseksi haluttuun kohtaan avaruudessa.The object of the invention is to provide an arrangement. by means of which the disadvantages of the prior art can be eliminated, i.e. an arrangement can be obtained by means of which, for example, the welding work can be carried out in its entirety in an advantageous manner. This is achieved by means of an arrangement according to the invention, characterized in that at least one means in the body part to which the robot 30 can be releasably attached to move and lock the gripper in a desired position in space.

Keksinnön mukaisen sovitelman etuna on ennenkaikkea se, että sovitelman avulla voidaan toteuttaa samantyyppi-*·*· siä automaatioratkaisuja kuin kahdella toisiinsa synkro- 35 noidulla robotilla, mutta edullisemmalla tavalla. Etuna 2 82622 on myös se, että kiinnittimien tarve vähenee, sillä samalla perusratkaisulla voidaan esimerkiksi hitsata hyvin erilaisia kappaleita ja lisäksi robotisoituun hitsaukseen yhdistyy automaattinen kokoonpano. Koska tuotetta kokoon-5 pannaan samanaikaisesti esim. hitsauksen kanssa, voidaan hitsata myös suljettuja rakenteita, joissa osa hitseistä jää prosessin aikana suljettuun tai ahtaaseen tilaan. Tällaisten kappaleiden hitsaus ei onnistu, mikäli kaikki osat kiinnitetään jigeihin ennen hitsausta. Etuna on edelleen 10 se, että hitsausta häiritsevien jigien määrä vähenee. So-vitelman käyttö voidaan myös ohjelmoida ja opettaa robotin ohjausjärjestelmällä ilman laajennustarpeita. Olennaisena etuna on se, että sovitelman tarkkuus määräytyy pääosin robotin tarkkuudesta, mitään keskinäistä kalibrointia ei 15 tarvita. Sovitelma voidaan kiinnittää runkorakenteisiin täysin vapaasti, sillä mitään tarkkuusvaatimuksia ei ole. Sovitelma on saatavissa helposti modulaariseksi. Kinematiikalla ei ole liikeratojen kannalta merkitystä, koska robotti määrää liikkeet. Keksinnön mukaista sovitelmaa 20 voidaan käyttää hyvin erilaisissa prosesseissa, esimerk-: keinä voidaan mainita hitsausprosessit, kokoonpanoproses sit jne. Saman robotin yhteydessä on mahdollista käyttää myös useampaa kuin yhtä sovitelmaa, jolloin luoksepääse-vyys paranee ja useita tarttujia on samanaikaisesti käy-25 tössä. Sovitelma voidaan edullisesti varustaa tarttuja-vaihtajalla, kuten magneettitarttujät jne. Sovellutusalueesta tai -tarpeesta riippuen voidaan sovitelman toteutustapaa vaihdella. Sovitelma voidaan varustaa esimerkiksi jousilla, jotka kompensoivat staattisia kuormia raskaita 30 kappaleita liikuteltaessa. Sovitelma voidaan tarvittaessa myös varustaa aktiivisilla toimintalaitteilla, joita ohjataan robotin ohjausjärjestelmällä, esimerkiksi robotin ja sovitelman kiinnityskohdassa olevien voima-antureiden perusteella. Sovitelman liikealuetta voidaan muuttaa edul-35 lisella tavalla siirtämällä sovitelman tukipisteitä robo- 3 82622 tin avulla. Robotin tartuntakohtaa sovitelmaan voidaan siirtää edullisella tavalla tekemällä sovitelmaan useita tartuntakohtia. Luoksepäästävyys paranee tällöin olennaisesti. Sovitelma voidaan tehdä edullisella tavalla sellai-5 seksi, että robotti voi muotoilla sovitelman halutun muotoiseksi paremman luoksepäästävyyden aikaansaamiseksi. Muotoiltavuus saadaan aikaan useilla nivelillä, jotka voidaan lukita toisistaan riippumatta. Lisäksi sovitelma voidaan varustaa esimerkiksi jousimekanismilla tai muulla 10 vastaavalla elimellä, jonka avulla se voi tarvittaessa siirtyä ennalta määrättyyn asemaan ilman robotin apua, esimerkiksi väistääkseen hitsauspoltinta hitsauksen aikana, jolloin saadaan aikaan yhtenäinen sauma.The advantage of the arrangement according to the invention is, above all, that the arrangement can be used to implement the same type of automation solutions as with two robots synchronized with each other, but in a more advantageous way. Another advantage of the 2 82622 is that the need for fasteners is reduced, as the same basic solution can, for example, weld very different parts and, in addition, robotic welding is combined with automatic assembly. Since the product-5 is assembled simultaneously with e.g. welding, it is also possible to weld closed structures in which some of the welds remain in a closed or cramped space during the process. Welding of such parts will not be successful if all parts are attached to the jigs before welding. A further advantage is that the number of jigs that interfere with welding is reduced. The use of the solution can also be programmed and taught with a robot control system without the need for expansion. The essential advantage is that the accuracy of the arrangement is mainly determined by the accuracy of the robot, no mutual calibration is required. The arrangement can be attached to the frame structures completely freely, as there are no accuracy requirements. The arrangement is readily available as modular. Kinematics is irrelevant to the trajectories because the robot determines the motions. The arrangement 20 according to the invention can be used in very different processes, for example: welding processes, assembly processes, etc. In connection with the same robot, it is also possible to use more than one arrangement, whereby accessibility is improved and several grippers are used simultaneously. The arrangement can advantageously be provided with a gripper-changer, such as magnetic grippers, etc. Depending on the area or need of application, the implementation of the arrangement can be varied. The arrangement can be equipped, for example, with springs that compensate for static loads when moving heavy pieces 30. If necessary, the arrangement can also be equipped with active actuators which are controlled by a robot control system, for example on the basis of force sensors at the attachment point of the robot and the arrangement. The range of motion of the arrangement can be changed in an advantageous manner by moving the support points of the arrangement by means of a robot. The point of attachment of the robot to the arrangement can be transferred in an advantageous manner by making several points of attachment to the arrangement. Accessibility is then substantially improved. The arrangement can be advantageously made such that the robot can shape the arrangement to the desired shape for better accessibility. Formability is achieved by several joints that can be locked independently of each other. In addition, the arrangement can be provided with, for example, a spring mechanism or other similar member, by means of which it can move to a predetermined position without the aid of a robot, for example to dodge a welding torch during welding, thus providing a uniform seam.

Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa ohei-15 sessa piirustuksessa kuvatun erään edullisen suoritusmuodon avulla, jolloin piirustuksen kuvio esittää keksinnön mukaista sovitelmaa periaatteellisena perspektiivikuvan-tona.The invention will be elucidated by means of a preferred embodiment described in the following accompanying drawing, in which the drawing of the drawing shows the arrangement according to the invention in a principal perspective view.

Kuviossa on viitenumeron 1 avulla esitetty robotti. 20 Robotti 1 voi olla mitä tahansa sinänsä tunnettua tyyppiä. ·;· Robotin rakenne ja toimintaperiaate ovat alan ammattimie helle täysin normaalia tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei : esitetä tarkemmin tässä yhteydessä.The figure shows a robot by reference numeral 1. 20 The robot 1 can be of any type known per se. · The structure and operating principle of the robot are a completely normal technique for a person skilled in the art, so the no: set out in more detail in this context.

Kuvion esimerkissä robotti 1 on hitsausrobotti. 25 Hitsauspoltin on merkitty kuvioon viitenumerolla 2. Keksinnön mukaisen ratkaisun perusideana on passiivinen sovitelma, ts. apumekanismi, jonka robotti 1 voi liikuttaa haluttuun kohtaan avaruudessa, johon kohtaan sovitelma voidaan lukita.In the example of the figure, the robot 1 is a welding robot. The welding torch is indicated in the figure by reference number 2. The basic idea of the solution according to the invention is a passive arrangement, i.e. an auxiliary mechanism which can be moved by the robot 1 to a desired position in space where the arrangement can be locked.

30 Kuvion sovellutusesimerkissä sovellutus koostuu kolmesta toisiinsa nivelöidystä sauvasta 3, jotka voivat liukua runkorakenteisiin laakeroitujen tukipisteiden 4 läpi. Tukipisteisiin 4 liittyy jarrut, joilla sauvojen 3 ,···" muodostama kolmiorakenne voidaan jäykistää liikeavaruudes- 35 sa haluttuihin kohtiin. Em. kolmiorakenteeseen liittyy 4 82622 esimerkiksi lukittavan pallonivelen 5 avulla lisäsauva 6. Lisäsauvan 6 vapaaseen päähän on sovitettu tarttuja 7 hitsattavaan kappaleeseen tarttumista varten. Tarttuja 7 voi olla mitä tahansa sinänsä tunnettua tyyppiä, esimerkiksi 5 magneettitarttuja, kuten edellä on todettu.In the application example of the figure, the application consists of three rods 3 articulated to each other, which can slide through support points 4 mounted on frame structures. Attached to the support points 4 are brakes with which the triangular structure formed by the rods 3, ··· "can be stiffened to desired positions in the motion space. The aforementioned triangular structure is associated with an additional rod 6, e.g. The gripper 7 can be of any type known per se, for example 5 magnetic grippers, as stated above.

Em. sauvat 3, tukipisteet 4, pallonivel 5 ja lisä-sauva 6 muodostavat kuvion mukaisen sovellutusesimerkin runko-osan.Em. the rods 3, the support points 4, the ball joint 5 and the additional rod 6 form the body part of the application example according to the figure.

Viitenumeron 8 avulla kuvioon on merkitty runko-10 osaan sovitettu väline, johon robotti 1 voi kiinnittyä irrotettavasti tarttujan 7 siirtämiseksi ja lukitsemiseksi haluttuun kohtaan avaruudessa. Väline 8 voi olla robottiin kiinnitetyn lukituselimen 9 vastakappale. Kuvion sovellutuksessa, jossa robotti 1 on hitsausrobotti, lukituselin 15 9 on kiinnitetty hitsauspolttimeen ja vastakappale 8 lisä- sauvaan 6.Reference numeral 8 denotes in the figure a means fitted to a part of the frame-10, to which the robot 1 can be releasably attached to move and lock the gripper 7 in a desired position in space. The means 8 may be a counterpart of a locking member 9 attached to the robot. In the embodiment of the figure, where the robot 1 is a welding robot, the locking member 15 9 is attached to the welding torch and the mating piece 8 to the additional rod 6.

Keksinnön mukainen sovitelma voidaan kuvitella kuuden vapausasteen robottimekanismiksi, joka lukitukset 4, 5 avattuna voidaan liikuttaa haluttuun kohtaan/orientaa-20 tioon avaruudessa ja jäykistää em. kohtaan/orientaatioon ; lukitukset kiinnittämällä.The arrangement according to the invention can be imagined as a robotic mechanism of six degrees of freedom, which, when the locks 4, 5 are opened, can be moved to the desired position / orientation in space and stiffened to the above-mentioned position / orientation; locking by attaching.

Keksinnön mukaista sovitelmaa voidaan käyttää esimerkiksi kaarihitsauksessa seuraavalla tavalla. Robotti 1 kiinnittyy sovitelmaan hitsauspolttimeen 2 kiinnitetyn 25 lukituselimen 9 avulla. Robotti poimii sovitelman tarttu-jalla 7 esimerkiksi korvakkeen, joka pitää hitsata perus-kappaleeseen. Robotti 1 siirtää sovitelman avulla korvakkeen kiinni peruskappaleeseen ja lukitsee sovitelman paikalleen ennen robotin irrottamista sovitelmasta. Seuraa-30 vassa vaiheessa sovitelmasta irrottautunut robotti hitsaa korvakkeen kiinni peruskappaleeseen. Viimeisessä vaiheessa palataan vaiheeseen 1, ts. robotti kiinnittyy sovitelmaan lukituselimen 9 avulla, irrottaa tarttujan korvakkeesta, poimii tarttujan avulla esimerkiksi toisen korvakkeen jne. 35 Edellä esitettyä sovellutusesimerkkiä ei ole miten- 5 82622 kään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täysin vapaasti. Näinollen on selvää, että keksinnön tai sen yksityiskohtien ei välttämättä tarvitse olla juuri sellaisia 5 kuin edellä on esitetty, vaan muunlaisetkin ratkaisut ovat mahdollisia. Sovitelma voidaan tehdä robotin suhteen liikkuvaksi yksiköksi, jolla tarkoitetaan sitä, että sovitelma voi liikkua tietyllä, ennaltamäärätyllä tavalla riippumatta esimerkiksi robotin lineaariliikkeestä. Sovitelma voi-10 daan kytkeä myös robotin runkoon esimerkiksi silloin, kun robotti liikkuu lineaariliikkeellä. Sovitelma voidaan kiinnittää myös hitsausalustaan, jolloin kappaletta voidaan kääntää hitsauksen aikana ja sovitelma liikkuu em. kääntöliikkeen mukana. Myöskin on mahdollista, että sovi-15 telma voi irrottautua esimerkiksi hitsauksen aikana ja siirtyä ennaltamäärättyyn asemaan esimerkiksi jousen avulla. Esimerkiksi sylinterimäisen osan hitsaus levyyn on tällöin mahdollinen edullisella tavalla. Jousen sijasta voidaan käyttää myös paineilmavaraajaa tai jotain muuta - 20 vastaavaa elintä. Keksintöä ei myöskään ole mitenkään ra- joitettu hitsaukseen, kuten edellä on todettu, vaan kek-/ sintöä voidaan käyttää myös muiden prosessien yhteydessä, : esimerkiksi kokoonpanoprosessissa jne. Sovitelman runko- osa voidaan myös toteuttaa eri tavoin kuin kuviossa on 25 esitetty. Nivelten lukumäärää voidaan vaihdella täysin vapaasti. Nivelten, tukipisteiden, lukituselimen jne. yksityiskohdat voidaan toteuttaa millä tahansa sinänsä tunnetulla tavalla jne. Lukituselimenä voidaan käyttää mitä tahansa sopivaa elintä, esimerkiksi erilaisten pika-30 lukkojen käyttö on mahdollista.The arrangement according to the invention can be used, for example, in arc welding in the following way. The robot 1 is attached to the arrangement by means of a locking member 9 attached to the welding torch 2. For example, the robot picks up the lug with the gripper 7 of the arrangement, which must be welded to the base piece. Using the arrangement, the robot 1 moves the lug to the base body and locks the arrangement in place before removing the robot from the arrangement. In the next step, the robot detached from the arrangement welds the lug to the base piece. The last step returns to step 1, i.e. the robot attaches to the arrangement by means of a locking member 9, detaches the gripper from the lug, picks up, for example, another ear, etc. The above application example is not intended to limit the invention, . Thus, it is clear that the invention or its details do not necessarily have to be exactly as described above, but other solutions are possible. The arrangement can be made into a unit that moves with respect to the robot, which means that the arrangement can move in a certain, predetermined way, regardless of, for example, the linear motion of the robot. The arrangement can also be connected to the body of the robot, for example when the robot moves in a linear motion. The arrangement can also be attached to a welding base, in which case the part can be turned during welding and the arrangement moves with the above-mentioned turning movement. It is also possible that the fitting-15 can become detached, for example during welding, and move to a predetermined position, for example by means of a spring. For example, welding of the cylindrical part to the plate is then possible in an advantageous manner. Instead of a spring, a compressed air accumulator or something else can also be used - 20 similar members. The invention is also in no way limited to welding, as stated above, but the invention can also be used in connection with other processes, for example in the assembly process, etc. The body part of the arrangement can also be implemented in different ways than shown in Fig. 25. The number of joints can be varied completely freely. The details of the joints, support points, locking member, etc. can be realized in any way known per se, etc. Any suitable member can be used as the locking member, for example, the use of various quick-30 locks is possible.

Claims

An apparatus for an industrial robot, comprising a body portion consisting of at least two mutually opposed parts, and a gripper (7) fixed in the body part for gripping in one piece, characterized by at least one member (8) in the body part (3, 4,5,6) in which means the robot (1) can be detachably fixed for moving and fixing the gripper (7) at the desired location in the room.

2. Device according to claim 1, characterized in that the means (8) is a counterpart (8) for a fixing means (1) fixed in the robot (1).

Device according to claim 1, characterized in that the device is formed into a unit movable in relation to the robot (1).

Device according to claim 1, characterized in that the device is attached to the body of the robot so that the device can move with the robot.