NO173594B - Manipulator for posisjonering av arbeidsstykker i forholdtil en industriell robot - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en manipulator for posisjonering av arbeidsstykker i forhold til en industriell robot, ved hjelp av hvilken manipulator arbeidsstykkene blir håndtert eller betjent, det ene etter det andre. Manipulatoren omfatter minst to holdere som hver har festeanordninger for fastholding av hvert sitt arbeidsstykke, bevegelsesanord-ninger for å flytte en av holderene fra en innlastingsposisjon i hvilken utskifting av et arbeidsstykke som fastholdes av denne holderen kan finne sted, mot en driftsposisjon innenfor arbeidsområdet til roboten, mens samtidig en annen av holderene beveges fra sin driftsposisjon mot sin innlastningsposisjon, drivanordninger for bevegelsesanordningene, og en dreiende servomotor som er felles for holderene og som under drift kommer i inngrep med en holder som er i driftsposisjon, slik at den kan dreie denne holderen, som f.eks.

kan styres av et styringssystem som koordinerer driften av motoren med arbeidsbevegelsene til roboten for å gjøre forskjellige overflatedeler og deler av arbeidsstykket tilgjengelig for et verktøy som håndteres av roboten. Dette verktøyet kan f.eks. være en sveisepistol, ved hjelp av hvilken deler av et arbeidsstykke skal sveises sammen, eller en sprøyteanordning ved hjelp av hvilken et arbeidsstykke skal overflatebehandles.

En manipulator av dette slaget er tidligere kjent fra svensk patent nr. 437627. Denne manipulator har mange for-deler, slik som at roboten ikke trenger å beveges under drift, og kan benyttes i optimal grad samtidig som den bare trenger én roterende motor for sine holdere. Særlig det siste forhold gjør at denne manipulatoren er billig og enkel å fremstille, samtidig som den tilfredsstiller alle fornuftige funksj onskrav.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en manipulator av dette slag som dessuten er forbedret ved at den er ennå enklere og rimeligere å fremstille, og særlig ved at den tillater en enda mer nøyaktig og presis styring av alle arbeidsbevegelser til manipulatoren.

Dette er oppnådd ved hjelp av koblingsanordninger som er benyttet for under drift å foreta en kobling av motoren til bevegelsesanordningene når motoren er ute av inngrep med noen av holderene, slik at det tillater bruk av motoren som drivanordning for bevegelsesanordningene.

Ved at servomotoren også benyttes for å bevege holderene mellom innlastingsposisjon og driftposisjon, er ikke bare behovet for å benytte en spesiell motor for dette formål blitt eliminert, men det er nå også mulig å benytte robotens styringssystem til programmering og styring av alle funk-sjoner til manipulatoren, her innbefattet bevegelser av holderene mellom innlastings- og driftsposisjoner. Dermed blir styringen mer nøyaktig og presis.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse, vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av et utførelseseksempel, samt til de ledsagende tegninger hvor: Fig. 1 viser et oppriss av en manipulator ifølge foreliggende oppfinnelse sammen med en industrirobot,

fig. 2 viser, i større skala og delvis i snitt, endel av

opprisset fra fig. 1,

fig. 3 viser et snitt sett i retning av pilene merket III-III i fig. 1, og

fig. 4 viser et sideriss sett i retning av pilene merket IV-IV i fig. l.

I figur 1 angir referansetall 2 en manipulator ifølge foreliggende oppfinnelse, i samarbeid med en industrirobot 4 som er stasjonært anbragt i forhold til manipulatoren 2. Mer spesielt er fundamentet til roboten 4 ved hjelp av bærebjelkene 6 sammenkoblet med bærebjelkene 8 til manipulatoren 2. Roboten 4 er av en type som i og for seg er kjent og har en verktøyunderstøttende arm 10 som kan svinges horisontalt og vertikalt, og dessuten kan beveges i sin lengderetning slik at den er i stand til å bevege et verktøy over alle sider av et arbeidsstykke. Den detaljerte konstruksjon av roboten 4 er uten interesse for foreliggende oppfinnelse, men det vil være klart at den betjenes i overensstemmelse med et forutbestemt program som er tilpasset det aktuelle arbeidsstykket.

Manipulatoren 2 omfatter en hovedstøtte 12 og en sekun-dærstøtte 14 som er festet til motsatte ender av bærebjelken 8 og de undersøtter mellom seg en i alt vesentlig H-formet bevegelsesanordning eller bærer 16, som er roterbar omkring en horisontal hovedaksel representert av dreieleddene 18 og 19 opplagret i lagre, ikke vist på figuren, og henholdsvis understøttet av støttene 12 og 14. Bæreren 16 har en hul sentralbjelke 20 som strekker seg parallelt med hovedakslen til holderen, samt et par hule tverrbjelker 22, henholdsvis 24, som er anbragt ved hver sin ende av sentralbjelken 20.

To første holderplater 26 er roterbart montert på bjelken 22 nær dens ender og i samme avstand fra hovedakslen til holderen, og med sine aksler ragende parallelt med hovedakslen. Mer spesielt er holderplatene 26 anbragt på den siden av bjelken 22 som vender bort fra hovedstøtten 12.

De to andre holderplatene 27 er dreibart montert på bjelken 24 nær dens ender og i samme avstand fra hovedakslen til holderen, samt med sine aksler forløpende parallelt med hovedakslen. Mer spesielt er de andre holderplatene 27 anbragt på den siden av bjelken 24 som vender mot hovedstøtten 12 og befinner seg aksielt på linje med de første holderplatene 26. Således er det to par med slike første holderplater 26 og andre holderplater 27 som vender mot hverandre. Platene 26 og 27 i hvert par er innbyrdes forbundet med hverandre slik at de drives synkront, f.eks. ved hjelp av kjedeoverføring som forløper gjennom de hule bjelkene 20, 22 og 24.

Ved hjelp av en tilforordnet dreieaksel er hver av holderplatene 26, på en ikke-dreibar måte, festet til en tilsvarende clutchplate 28 som er anbragt på den motsatte siden av bjelken 22. En drivplate 30 festet til akslen på en roterende servomotor 32 er innrettet til å komme i inngrep med de to clutchplatene 28 på en vekselvis måte, som vil bli beskrevet mer detaljert nedenfor. Mer spesielt nevnes at drivplaten 3 0 og hver av clutchplatene 28 på de sider som vender mot hverandre, er utstyrt med komplementære overflateformer 3 3' og 33" som innbyrdes kan gripe inn i hverandre, f.eks. en form av komplementært utformede hull og fremspring, hvis konstruksjon bør være åpenbar for enhver som er kjent med mekaniske overføringer.

Rotasjonsbevegelsene til motoren 32 skal koordineres med drivbevegelsene til roboten 4 ved hjelp av et styringssystem for roboten, ikke vist, og som i og for seg kan være kjent. Motoren 32 som på permanent måte kan være koblet til styringssystemet for roboten, bæres oppe av en sleide 34 som er bevegelig, på en føring 36, i motorens 32 aksielle retning

ved hjelp av en bevegelsesmekanisme, ikke vist, f.eks. i form i av en dobbeltvirkende pneumatisk sylinder eller lignende. Som vist er føringen 36 montert på den ene siden av en vegg 37 i hovedstøtten 12.

Holderplatene 26 og 27 er konstruert slik at de tillater at egnede festeanordninger sammenkobles med dem for å fast-

I holde arbeidsstykkene på en måte som er i og for seg kjent innenfor denne teknikk.

Elementene som inngår i manipulatoren som er beskrevet ovenfor, kan i hovedtrekkene være de samme som tilsvarende

elementer i manipulatoren, beskrevet i ovennevnte svenske

i patent nr. 437627. For flere detaljer med hensyn til kon-struksjonen og virkemåten av disse elementer vises til nevnte patentbeskrivelse.

Dreieledd 19 til bæreren 16 bærer et første tannhjul 38 som samvirker med et andre tannhjul 40 som bæres på roterende i måte av en dreieaksel 42 som er parallell med dreieledd 19 og er festet til støtten 12. Drivplaten 30 bærer ved sin ytre periferi tenner 44 som er tilpasset for å komme i inngrep med tennene til tannhjulet 40 når platen 3 0 inntar en andre

posisjon vist i figurene. En første posisjon til drivplaten

> 3 0 tilsvarer den situasjon at den er i inngrep med en av clutchplatene 28 på den måten som er omtalt ovenfor. Platen 30 som er opplagret på rotasjonsakslen til motoren 32, beveges mellom sin første og andre posisjon ved hjelp av slei-den 34, som bærer motoren 32 som forskyves på føringen 36,

) som i sin tur styres av styringssystemet til roboten 4.

Overføringsforholdet til utvekslingen som omfatter tannhjulene 38 og 40, samt drivplaten 30 som også er forsynt med tenner langs periferien, er slik at en egnet rotasjons-hastighet meddeles bæreren 16 av motoren 32 når drivplaten 30

> inntar sin andre posisjon, i hvilken motorakslen blir koblet via den nevnte utveksling for drift av rotasjonsakslen til bæreren 16.

Som klarere vist på fig. 2 er rotasjonsakslen 18 til holderen 16 utenfor tannhjulet 38, også festet til en rund skive 46. Skiven 46 har, i nærheten av sin periferi, dia-metralt motsatte hull 48 som har samme avstand fra dreieakslen 18. Veggen 37 til hovedstøtten 12 bærer på den siden som er motsatt av siden som bærer føringsanordningen 36, og utenfor ytre sideflate til skiven 46, en pnevmatisk sylinder-stempelanordning 50 med en utboring med åpne ender hvori en stift 52 kan beveges på styrt måte idet den påvirkes av stempelet i anordningen 50. Mer spesielt strekker utboringen i anordningen 50 seg parallelt med dreieakslen 18 og har samme avstand fra denne som hullene 48. Videre er plasser-ingen av anordningen 50 langs periferien til skiven 46 slik at det blir mulig å føre stiften 52 inn i et hvilket som helst av hullene 48 for å fastholde bæreren 16 i en bestemt posisjon, ved hvilken en av clutchplatene 28 er anbragt langs samme aksel som drivplaten 30. I den bestemte posisjon til holderen 16 vil lengdeakslen til bjelken 22 som ligger i det felles plan til akslene til clutchplatene 28 og drivplaten 30, forløpe som vist ved de stiplede linjene 54 i fig. 3 og 4. Arbeidsmåten for manipulatoren som er beskrevet ovenfor blir som følger: Det tas utgangspunkt i den situasjon at et nytt arbeidsstykke er festet mellom holderplatene 26 og 27 til venstre i fig. 1, som da inntar den såkalte innlastingsposisjon, og videre forutsettes at drivplaten 30 befinner seg i sin første posisjon og at drivplaten 30 nå bringes til sin andre posisjon som vist i figurene, i inngrep med tannhjul 40, mens holderen roteres en halv omdreining ved hjelp av motoren 32, slik at arbeidsstykket som nylig ble installert, beveges til sin såkalte driftstilstand til høyre i fig. 1, innenfor arbeidsområdet til roboten 4 og med akslene til clutchplaten 28 og drivplaten 30 på linje med hverandre. Bæreren 16 blir nå fastholdt eller fastlåst i denne posisjonen ved hjelp av påvirkning av stiften 52, slik at den beveger seg til inngrep med hull 48. Deretter bringes drivplaten 30 på ny til sin første tilstand i inngrep med clutchplaten 28. Roboten 4 utfører nå sine arbeidsoperasjoner i samarbeid med motor 32 og stiller de ønskede deler av arbeidsstykket tilgjengelig for verktøyet som roboten benytter. Samtidig monteres et nytt arbeidsstykke mellom det par med holderplater 26, 27 som nå befinner seg i sin innlastningsposisjon. Så snart som robot 4 har avsluttet sitt arbeid, gjentas samme prosedyre som er beskrevet ovenfor.

Som nevnt ovenfor blir alle de forskjellige bevegelsene til bevegelsesanordningen eller bæreren 16 og motoren 32 styrt av styringssystemet til roboten.

Claims (3)

1. Manipulator for posisjonering av arbeidsstykker i forhold til en industrirobot (4) ved hjelp av hvilken arbeidsstykkene skal behandles i tur og orden, og hvor manipulatoren (2) omfatter; minst to holdere (26,27) som hver er utstyrt med festeanordninger for fastholding av et respektivt arbeidsstykke; en bevegelsesanordning (16) for å flytte en av holderene fra sin innlastningsposisjon, i hvilken utskifting av et arbeidsstykke som fastholdes i holderen kan gjennom-føres, mot en driftsposisjon innenfor robotens arbeidsområde, mens en annen av holderene samtidig beveges fra driftsposisjon mot innlastningsposisjon; drivanordninger for bevegelsesanordningen (16); samt en roterende servomotor (32) som er felles for holderene og som under drift kommer i inngrep med en holder (26) som holdes i driftsposisjon for å gjøre det mulig å dreie holderen, som f.eks. kan styres av et styringssystem som koordinerer driften av motoren med arbeidsbevegelsene til roboten for å gjøre de ulike overflatedeler og deler av arbeidsstykket tilgjengelig for et verktøy som håndteres av roboten, karakterisert ved at manipulatoren omfatter koblingsanordninger med et første koblingselement (30) innrettet til å drives av motoren (32) og til å forskyves mellom en første posisjon i hvilken det står i inngrep med et andre koblingselement (28) som under drift er forbundet med en holder (26), og en andre posisjon i hvilken det står i inngrep med et tredje koblingselement (40) som under drift står i inngrep med bevegelsesanordningen (16).

2. Manipulator ifølge krav 1, hvor bevegelsesanordningen (16) omfatter en roterbar, felles bærer for holderne (27,28) mens det første koblingselement omfatter en skive som er innrettet til å dreies av motoren (32) og som på siden lengst bort fra motoren har inngrepsanordninger (33') i overflaten innrettet for inngrep med komplementære inngrepsorganer (33") i overflaten til det andre koblingselement (28), karakterisert ved at inngrepsanordningene (33') og de komplementære inngrepsanordninger (33") griper inn i hverandre ved den første posisjon til det første koblingselement (30), at skiven langs sin periferi er forsynt med tenner (44) som er tilpasset for inngrep med komplementære tenner på et tannhjul (40) som utgjør et tredje koblingselement som under drift er koblet til bevegelsesanordningen (16), idet tennene (44) og de komplementære tenner kommer i inngrep med hverandre ved den andre posisjon til det første koblingselement (30).

3. Manipulator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatter låseanord-ninger (46-52) som, når en holder (26) befinner seg i sin driftsposisjon, er innrettet til å bringes i inngrep med bevegelsesanordningen (16) for fastholdelse av disse.