NO823513L

NO823513L - INDUSTRIAL ROBOT.

Info

Publication number: NO823513L
Application number: NO823513A
Authority: NO
Inventors: Franz Vokurka
Original assignee: Igm Ind Geraete Maschf Gmbh
Priority date: 1981-10-23
Filing date: 1982-10-22
Publication date: 1983-04-25
Also published as: ATA453981A; AT373533B; JPS58109285A; EP0078251A1

Description

Oppfinnelsen vedrører en industrirobot i dreieleddutførelse (knekkarmrobot), med en søyle som er dreibar om en fortrinnsvis loddrett akse, og med en arm som er dreibar om en særlig loddrett på søyleaksen, fortrinnsvis horisontal akse, hvilken arm på sin frie ende bærer en ytterligere, om en i forhold til den forannevnte akse fortrinnsvis parallell akse dreibar arm som ved sin frie ende bærer en fortrinnsvis om flere akser dreibar holder for et arbeidsverktøy, såsom en griper, en sveisetang eller en sveisepistol. The invention relates to an industrial robot in swivel joint design (knuckle arm robot), with a column that is rotatable about a preferably vertical axis, and with an arm that is rotatable about a particularly vertical axis of the column, preferably a horizontal axis, which arm on its free end carries a further, about a relative to the above-mentioned axis preferably parallel axis rotatable arm which at its free end carries a preferably about several axes rotatable holder for a work tool, such as a gripper, a welding tong or a welding gun.

Slike industriroboter er kjent i ulike utførelser og benyttes Such industrial robots are known in various designs and are used

1 stadig økende omfang innenfor fremstillingsteknikken. De kjente roboter har fem eller seks akser og kan i tillegg om så ønskes være oppstilt forflyttbare. Alle kjente roboter av den innledningsvis nevnte type har det til felles at den vanligvis loddrette dreieakse for søylen , hvilken søyle bærer knekkarmen, og den akse hvorom knekkarmen er dreibart holdt på søylen, skjærer hverandre. Det forhold at de to akser skjærer hverandre, slik det eksempelvis er kjent fra US-PS 2 858 947, medfører at radius for den kule hvori verktøyet i det vesentlige kan posisjoneres fritt, ikke kan økes vilkårlig. En hver øking av aksjonsradien til den kjente knekkarmrobot kan bare skje ved at armens virksomme lengde økes. En hver forlengelse av armen medfører imidlertid en dårligere posisjoneringsnøyaktighet, fordi vinkelunøy-aktigheter gjør seg stadig sterkere gjeldende jo lengre armene er. Dessuten medfører en forlengelse av armene at disse blir tyngre og hevarmforholdene stadig blir mer og mer ugunstige, slik at det for knekkarmrobotens drivverk må anvendes stadig kraftigere motorer. 1 ever-increasing scope within manufacturing technology. The known robots have five or six axes and can also, if desired, be arranged in a movable manner. All known robots of the type mentioned at the outset have in common that the usually vertical axis of rotation of the column, which column carries the articulated arm, and the axis about which the articulated arm is rotatably held on the column intersect. The fact that the two axes intersect, as is known for example from US-PS 2 858 947, means that the radius of the sphere in which the tool can essentially be positioned freely cannot be increased arbitrarily. Any increase in the radius of action of the known articulated arm robot can only happen by increasing the effective length of the arm. Each extension of the arm, however, results in a poorer positioning accuracy, because angular inaccuracies become more and more apparent the longer the arms are. Furthermore, an extension of the arms means that these become heavier and the lifting arm conditions become more and more unfavorable, so that increasingly powerful motors must be used for the articulated arm robot's drive mechanism.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en industrirobot av den innledningsvis nevnte type, hvilken robot har øket aksjonsområde, uten at man derved får de foran nevnte ulemper. The purpose of the invention is to provide an industrial robot of the type mentioned at the outset, which robot has an increased range of action, without thereby having the disadvantages mentioned above.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved at søylens lengdeut strekning danner en spiss vinkel med den akse hvorom søylen er dreibar, slik at den akse hvorom den på søylen anordnede arm er dreibar, som i og for seg kjent får en avstand fra søylens dreieakse, hvilket vil si at de to akser ikke skjærer hverandre, og henholdsvis de av holderen bårede arbeidsverktøy i hovedsaken er fritt posisjonerbare innenfor et et toroidalt rom. Ved hjelp av dette overraskende enkle tiltak økes det tredimensjonale innsatsområdet til insudtriroboter av den innledningsvis nevnte type loddrett på søylens dreieakse tilsvarende avstanden mellom søylens dreieakse og dreieaksen til den på søylen lagrede arm, og økingen skjer rundt søylen. Denne økingen skjer imidlertid uten en øking av armens virksomme lengde, slik at posisjoneringsnøyaktigheten ikke på-virke i negativ grad til tross for økingen av arbeidsområdet. Det er heller ikke nødvendig å sette inn sterkere motorer. According to the invention, this is achieved by the column's longitudinal extension forming an acute angle with the axis about which the column is rotatable, so that the axis about which the arm arranged on the column is rotatable, which in and of itself is known to have a distance from the column's pivot axis, which means that the two axes do not intersect, and respectively the work tools carried by the holder are in the main case freely positionable within a toroidal space. With the help of this surprisingly simple measure, the three-dimensional input area of insudtri robots of the initially mentioned type is increased vertically on the axis of rotation of the column, corresponding to the distance between the axis of rotation of the column and the axis of rotation of the arm stored on the column, and the increase takes place around the column. This increase, however, occurs without an increase in the effective length of the arm, so that the positioning accuracy is not adversely affected despite the increase in the working area. It is also not necessary to insert stronger motors.

En videre fordel med den nye industrirobot er at arbeidsområdet, når søylen rager oppover, strekker seg ned til under dreieaksen for den på søylen lagrede arm, og ved hengende søyle strekker seg til over den nevnte dreieakse. Derved at søylens lengdeutstrekning danner en spiss vinkel med den akse hvorom søylen kan dreies, oppnås på en enkel måte den ønskede avstand mellom søylens dreieakse og dreieaksen til den av søylen bårede arm. A further advantage of the new industrial robot is that, when the column projects upwards, the working area extends down to below the axis of rotation of the arm stored on the column, and in the case of a hanging column, extends to above the aforementioned axis of rotation. In that the column's longitudinal extent forms an acute angle with the axis about which the column can be rotated, the desired distance between the column's axis of rotation and the axis of rotation of the arm carried by the column is achieved in a simple way.

En særlig fordel gir det trekk ifølge oppfinnelsen at A particular advantage is provided by the feature according to the invention that

holderen henholdsvis det av holderen bårede verktøy skal være i det vesentlige fritt posisjonerbar innenfor et toroidalt rom. En ringformet torus oppnås når avstanden mellom søylens dreieakse og dreieaksen til den av søylen bårede arm er større enn avstanden mellom den sitnevnte akse og det i holderen festede verktøy. Et lukket toroidalt aksjonsområde fremkommer når avstanden mellom søylens dreieakse og dreieaksen til den av søylen bårede arm er mindre enn avstanden fra den sistnevnte akse og til det i holderen innsatte verktøy. Dette siste tilfelle vil i det overveiende antall anvendelsestilfeller være det gunstigste. the holder or the tool carried by the holder must be essentially freely positionable within a toroidal space. An annular torus is obtained when the distance between the axis of rotation of the column and the axis of rotation of the arm carried by the column is greater than the distance between the aforementioned axis and the tool fixed in the holder. A closed toroidal action area appears when the distance between the axis of rotation of the column and the axis of rotation of the arm carried by the column is smaller than the distance from the latter axis and to the tool inserted in the holder. This last case will be the most favorable in the majority of applications.

Fra US-PS 3 171 549 og FR-PS 1 260 036 er det for manipulat-orer av en annen type enn den innledningsvis nevnte i og for seg kjent å anordne den horisontale svingeakse for en arm i en avstand fra den dreieakse om hvilken en armbærende støtte dreier seg. De muligheter som det derved gis utnyttes ikke ved manipulatoren ifølge US-PS 3 171 549, fordi der armene bare kan svinges over et lite vinkelområde. Som følge av den begrensede svingbarhet til de i US-PS 3 .171 549 av spindeldrivverk bevegede armer er griperen i US-PS 3 171 From US-PS 3 171 549 and FR-PS 1 260 036 it is known for manipulators of a different type than the one initially mentioned in and of itself to arrange the horizontal pivot axis for an arm at a distance from the pivot axis about which a arm-bearing support revolves. The possibilities thereby provided are not utilized in the manipulator according to US-PS 3 171 549, because there the arms can only be swung over a small angular range. As a result of the limited pivotability of the arms moved by spindle drives in US-PS 3,171,549, the gripper in US-PS 3,171

549 ikke fritt posisjonerbar i et toroidalt rom. Dette er da heller ikke hensikten med manipulatoren i US-PS 3 171 549. Den kjente manipulator skal ikke være fritt bevegbar i et størst mulig område, men skal være utformet slik at den av manipulatorens griper fastholdte gjenstand ikke skal kunne gli i forhold til griperen, henholdsvis at en hver glidning eller forskyvning merkes med en gang. 549 not freely positionable in a toroidal space. This is also not the purpose of the manipulator in US-PS 3 171 549. The known manipulator shall not be freely movable in the largest possible area, but shall be designed so that the object held by the manipulator's gripper shall not be able to slide in relation to the gripper , respectively that each slip or displacement is felt at once.

Ytterligere detaljer ved foreliggende oppfinnelse vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av de på tegningene skjematiske gjengitte utførelseseksempler. På tegningene viser Further details of the present invention will emerge from the subsequent description of the exemplary embodiments shown schematically in the drawings. The drawings show

fig. 1 en knekkarmrobot i stående utførelse, sett i side-riss, fig. 1 an articulated arm robot in a standing design, seen in side view,

fig. 2 vider et grunnriss av roboten i.fig. 1, fig. 2 shows a plan view of the robot in fig. 1,

fig. 3 viser roboten i fig. 1 sett fra venstre i fig. 1, fig. 4 viser en knekkarmrobot med hengende søyle i side-riss, og fig. 3 shows the robot in fig. 1 seen from the left in fig. 1, fig. 4 shows an articulated arm robot with a hanging column in side view, and

fig. 5 viser et riss nedenfra av roboten i fig. 4. fig. 5 shows a view from below of the robot in fig. 4.

Den i fig. 1 til 3 viste industrirobot i dreieleddutførelse (knekkarmrobot) innbefatter en søyle 1 som nedentil ved hjelp av en sokkel 2 er festet dreibar om en akse I på et ikke nærmere vist fundament. I tillegg til at sokkelen 2 og dermed søylen 1 kan dreies, kan sokkelen 2 og dermed også søylen 1 være forskyvbart montert. Av fig. 1 gå>r det frem at søylens 1 lengdeutstrekning S danner en spiss vinkel a med aksen I. I de fleste tilfeller vil aksen I, hvorom søylen 1 kan dreies, være en vertikal akse. Dette er imidlertid ingen forutsetning. The one in fig. 1 to 3, the industrial robot shown in the swivel joint version (knee-arm robot) includes a column 1, which is fixed at the bottom by means of a base 2 so as to be rotatable about an axis I on a foundation not shown in more detail. In addition to the fact that the base 2 and thus the column 1 can be rotated, the base 2 and thus also the column 1 can be displaceably mounted. From fig. 1, it appears that the longitudinal extent S of the column 1 forms an acute angle a with the axis I. In most cases, the axis I, about which the column 1 can be turned, will be a vertical axis. However, this is not a prerequisite.

Ved sin frie ende bærer søylen 1 en arm 4 som ved hjelp At its free end, the column 1 carries an arm 4 as an aid

av ikke viste drivverk kan dreies om en akse II. I utførelses-eksempelet står denne akse loddrett på aksen I. Aksen I og II skjærer ikke hverandre, hvilket særlig går frem av fig. 1 og 2. Armen 4 bærer på sin side en ytterligere arm 5 som er dreibar om en akse III. Denne akse III er fortrinnsvis lagt parallelt med aksen II. Armen 5 bærer på sin frie ende 6 en holder 7 for et verktøy 8. I det viste utførelseseks-empel er verktøyet en. sveisepistol. Holderen 7 er dreibar om en akse IV, og verktøyet 8 er dreibar om en akse V. of not shown drives can be rotated about an axis II. In the design example, this axis is perpendicular to axis I. Axis I and II do not intersect, which is particularly clear from fig. 1 and 2. The arm 4 in turn carries a further arm 5 which is rotatable about an axis III. This axis III is preferably laid parallel to axis II. The arm 5 carries on its free end 6 a holder 7 for a tool 8. In the embodiment example shown, the tool is a. welding gun. The holder 7 is rotatable about an axis IV, and the tool 8 is rotatable about an axis V.

Ved den i fig. 1 til 3 viste robot dreier det seg altså om By the one in fig. The robot shown in 1 to 3 is thus concerned

en knekkarmrobot med fem akser. an articulated arm robot with five axes.

Av fig. 1 går det frem at robotens horisontale rekkevidde setter seg sammen av strekningene A og B, da aksen II har en avstand A i fra aksen I. Ved de kjente industriroboter av denne type har rekkevidden hittil bare svart til strekningen B. Dette skyldes at ved de kjente industriroboter av denne type skjærer aksene I og II hverandre. Det totale akseområde innbefatter et rom som oppstår ved rotasjon av en sirkel med radius B om aksen I, idet sirkelens midtpunkt (projeksjonsakse II) har avstanden A fra aksen I. Er avstanden A som i det viste utførelseseksepel mindre enn strekningen B, så fremkommer en lukket toroidalform. Er derimot avstanden A større enn strekningen B, så fremkommer det et totalt arbeidsområde som har form av en ringformet torus. From fig. 1, it appears that the robot's horizontal reach is made up of the stretches A and B, as axis II has a distance A i from axis I. With the known industrial robots of this type, the range has so far only corresponded to the stretch B. This is because in the known industrial robots of this type intersect axes I and II. The total axis area includes a space created by rotation of a circle with radius B about axis I, as the center of the circle (projection axis II) has the distance A from axis I. If the distance A, as in the example shown, is smaller than the section B, then a closed toroidal shape. If, on the other hand, the distance A is greater than the stretch B, then a total working area is created that has the shape of a ring-shaped torus.

Den i fig. 4 og 5 viste knekkarmrobot har en oppbygging The one in fig. The articulated arm robot shown in 4 and 5 has a structure

som i prinsippet svarer til den i fig. 1-3 viste robot. which in principle corresponds to the one in fig. 1-3 showed robot.

Den vesentlige forskjell består i at søylen 1 henger, slik The main difference is that pillar 1 hangs, like this

at dens sokkel holdes av en ikke nærmere vist bærer over that its base is held by an unspecified carrier above

knekkarmroboten. Også her kan søylen i tillegg til sin drei-barhet om aksen I være opplagret horisontalt forskyvbar. Som følge av den hengende anordning til den i fig. 4 og 5 viste knekkarmrobot er søylen 1 kortere enn søylen 1 i utførelsen i fig. 1-3. the articulated arm robot. Here, too, in addition to its rotatability about the axis I, the column can be stored horizontally displaceable. As a result of the hanging arrangement of the one in fig. 4 and 5 articulated arm robot, the column 1 is shorter than the column 1 in the embodiment in fig. 1-3.

Med hensyn til aksjonsområdet som kan dekkes av det i holderen 7 i den i fig. 4 og 5 viste knekkarmrobot innsatte verk-tøy, gjelder samme betraktninger som for roboten i fig. 1-3. With regard to the area of action that can be covered by that in the holder 7 in the one in fig. 4 and 5 shown articulated arm robot inserted tools, the same considerations apply as for the robot in fig. 1-3.

Begge de viste utførelser av knekkarmroboten har i tillegg til det økede aksjonsområde også den fordel at ved roboten ifølge fig. 1-3 vil området umiddelbart under aksen II, ved roboten ifølge fig. 4 og 5, området umiddelbart over aksen II, kunne dekkes av verktøyet. Both of the shown designs of the articulated arm robot have, in addition to the increased range of action, also the advantage that with the robot according to fig. 1-3, the area immediately below axis II, at the robot according to fig. 4 and 5, the area immediately above axis II, could be covered by the tool.

Claims

Industrial robot in pivot design, with a column (1) which is rotatable about a preferably vertical axis (I), and with an arm (4) which is rotatable about a particularly vertical axis of the column, preferably a horizontal axis (II), which arm on its free end carries a further arm (5) rotatable, if in relation to the aforementioned axis (II) preferably a parallel axis (III) which at its free end carries a holder (7) preferably rotatable about several axes for a work tool, such as a gripper, a welding tong or a welding gun (8), characterized in that the longitudinal extent of the column (1) (direction S) forms an acute angle (a) with the axis (I) about which the column can be turned, so that the axis (II) about which it arm (4) arranged on the column (1) is rotatable, which in and of itself is known to have a distance (A) from the axis of rotation (I) of the column, i.e. that the two axes do not intersect, and that the holder (7) respectively work tools (8) carried by the holder are in the main case freely positionable within a toroidal space.