RS59397B1 - Robotski sistem - Google Patents

Description

Opis pronalaska

[0001] Ovaj pronalazak se odnosi na proizvodni proces za obradu predmeta prerade sa mašinom, koja sadrži jedan rotirajući ram, najmanje dva robota koji se nalaze na rotirajućem ramu, i najmanje jednim primarnim i jednim sekundarnim pozicionerom predmeta obrade koji se nalaze na rotirajućem okviru. Ovaj pronalazak se dalje odnosi na mašinu za sprovođenje ovog postupka.

[0002] Roboti se koriste za izvođenje najrazličitijih vrsta procesnih radova poput sečenja ili zavarivanja predmeta obrade, pozicioniranja predmeta obrade ili na primer za lakiranje komponenata. Ovde je uobičajeno koristiti robote u kooperaciji sa perifernim uređajima kao što su pozicioneri ili sigurnosne petlje. Pozicioneri predmeta obrade se tu koriste, da predmet obrade optimalno postave relativno u odnosu na jednog ili više robota. Predmet ili predmeti obrade su po pravilu slobodno pričvršćeni na pozicioner predmeta obrade. U cilju prerade uz pomoć robota su predmet ili predmeti obrade pričvršćeni na pozicioner.

[0003] Sigurnosne petlje su neophodne, kada radnici imaju pristupa zoni delovanja robota, na primer u cilju zamene predmeta obrade. Da se bezbednost osoblja ne bi ugrozila tokom delovanja robota, uobičajeno je ili je neophodno, da se obezbedi razdvajanje robota i ljudi uz pomoć spomenute sigurnosne petlje ili sigurnosne zone, na primer isključivanjem robota prilikom nečijeg upliva ili ulaza u sigurnosnu zonu.

[0004] Problem nastaje, kada robot ne može nastaviti sa radom na predmetu obrade, kada se neko nalazi unutar sigurnosne zone. Ovime se vreme obrade produžava, što nije od koristi. Po trenutnom stanju tehnike je poznato, da se na primer, pomeranje robota ili pomeranje pozicionera ubrzavaju, da bi se tako vreme prerade jednog predmeta držalo na kratkom nivou. Međutim, ubrzanje procesa zahteva značajan dodatni napor prilikom konstrukcije i postavljanja komponenata mašine. U tom slučaju moraju biti ugrađeni dodatni, jači a i istovremeno puno precizniji elementi strukture mašine, motori, transmisioni elementi i odgovarajući kontrolni uređaji, što predstavlja značajan i problematičan dodatni troškovni faktor.

[0005] Iz DE202009018754U1 je poznat uređaj za preradu predmeta, koji sadrži jedan rotirajući ram, više robota i više pozicionera. Roboti su ovde čvrsto vezani za pod proizvodnog pogona.

[0006] WO2011/055225A1 predstavlja jedan uređaj sa rotirajućim ramom, jednim robotom koji je pričvršćen na ovom rotirajućem ramu, i više pozicionera koji se nalaze na rotirajućem ramu.

[0007] U patentu US8210418B1 je predstavljen uređaj za preradu predmeta obrade.

[0008] DE-A1-102005019688 predstavlja jednu industrijsku mašinu za zavarivanje sa dva robota za zavarivanje postvaljenih jedan pored drugog i jednim stolom sa alatima, na kojima se drže mesta za primanje alata, koja su svaka pojedinačno postavljena pomerljivo oko jedne horizontalne rotacione ose.

[0009] Zadatak ovog pronalaska je da omogući poboljšani proces izvođenja robotskih procesnih radova, koji neće imati negativnih efekata na vreme obrade i koji je jednostavniji i jeftiniji u poređenju sa procesima poznatim u sadašnjem stanju tehnike.

[0010] Ovaj zadatak se po ovom pronalasku rešava uz pomoć procesa, predstavljenom sa detaljima, u patentnom zahtevu 1. Dalje prednosti su predstavljene u daljim patentnim zahtevima.

[0011] Proces za preradu predmeta po ovom pronalasku sadrži jedan uređaj, jedan rotirajući ram, najmanje dva robota, koji su predviđeni na rotirajućem ramu, i najmanje jednom primarnom i jednom sekundarnom pozicioneru, koji su predviđeni na rotirajućim ramovima. Roboti i pozicioneri se obrću zajedno sa rotirajućim ramovima. Proces sadrži sledeće korake:

Postavljanje najmanje jednog prvog predmeta u prvi pozicioner, i

Obrada prvog predmeta uz pomoć robota i istovremeno obrtanje rotirajućeg rama.

[0012] Uz pogodno postavljanje robota i pozicionera na rotirajućim ramovima, moguće je ostvariti proces u kome se robotski radovi, takođe i onda, izvode kada se rotirajući ram obrće između različitih pozicija. Kako su komponente uređaja robota i pozicionera, a samim tim takođe i predmet obrade koji je pozicioniran na pozicioneru preko rotirajućeg rama, fiksirani relativno jedan u odnosu na drugi, prilikom obrtanja rotirajućeg rama i druge na njemu predviđene komponente ne nastaju nikakvi pokreti relativno između robota i predmeta obrade, koji nisu od koristi za sam procesni rad robota.

[0013] Time su roboti i pozicioneri predmeta obrade predviđeni na pokretnim odnosno rotirajućim ramovima, pre svega montirani, tako da se prilikom pomeraja odnosno obrtanja rotirajućeg rama, oni takođe simultano pomeraju odnosno rotiraju. Relativna pozicija robota u odnosu na pojedinačne stanice u procesu obrade odnosno pozicionera predmeta obrade odnosno pojedinačnih predmeta obrade je samim tim uvek jednaka. Roboti time mogu tokom obrtanja rotirajućih ramova na pojedinačnim stanicama u procesu obrade precizno raditi. Tačnost rada robota je nezavisna od osnovnog pogona rotirajućih ramova i njihove kontrole i preciznosti. Takođe i prilikom nepravilne raspodele masa na rotirajućim ramovima, a to znači kada se na primer ceo ram naginje ili klati, to ne utiče ili skoro uopšte ne utiče na preciznost rada robota.

[0014] U jednoj od preporučenih izvedbi ovog izuma je moguće da proces obrade sadrži i još jedan korak:

Polaganje najmanje još jednog, drugog predmeta obrade u drugi pozicioner.

[0015] Istovremeno polaganje još jednog pozicionera i u datom slučaju i dodatnih pozicionera sa predmetima obrade omogućuje dodatnu korisnu redukciju procesnog vremena tokom izvođenja proizvodne radnje. Ako je obrada prvog predmeta obrade na prvom pozicioneru završena, tako mogu roboti u skladu sa proizvodnim procesom bez prekida dalje preći na obradu drugih predmeta obrade na jednom ili više daljih pozicionera. Time je u jednoj od daljih pogodnih izvedbi zamislivo, da se obrada sastoji iz još jednog procesnog koraka:

Obrada drugog predmeta obrade od strane robota i istovremeno obrtanje rotirajućeg rama.

[0016] U daljoj pogodnoj izvedbi je moguće, da obrada sadrži i sledeći procesni korak: Uzimanje prvog predmeta obrade iz pozicionira, i/ili

Polaganje najmanje još jednog, trećeg predmeta obrade u prvi pozicioner predmeta obrade.

[0017] Na taj način je moguće najmanje dva pozicionera naizmenično koristiti za procesuiranje predmeta obrade, i tako vreme stajanja robota potpuno ili skoro potpuno eliminisati, što je od velike prednosti.

[0018] U daljem primeru izvedbe je moguće zamisliti, da obrada jednog ili više predmeta sadrži i proces zavarivanja. Proces obrade u smislu ovog pronalaska je pogotovo pogodan i primenljiv za proces zavarivanja.

[0019] Zadatak koji sebi postavlja ovaj izum će nadalje biti rešen i uz pomoć dodatnog uređaja čija su obeležja opisana u patentnom zahtevu 7. Shodno tome, ovaj pronalazak se odnosi na mašinu za sprovođenje procesa obrade u smislu ovog pronalaska, koja sadrži najmanje dva robota, koji su predviđeni na rotirajućim ramovima, i najmanje dva pozicionera, koji su predviđeni na rotirajućim ramovima. Robote je moguće obrtati zajedno sa rotirajućim ramovima.

[0020] U jednom od daljih pogodnih primera izvedbe je moguće, da su rotirajući ramovi, roboti i pozicioneri predmeta obrade postavljeni unutar sigurnosne zone mašine i da su tako izvedeni da u normalnom radu ne napuštaju sigurnosnu zonu. Dakle sigurnosna zona je tako izvedena, da se rotirajući ramovi, roboti i pozicioneri predmeta obrade u normalnom radu nalaze unutar sigurnosne zone.

[0021] Na ovaj način je omogućena sigurna i pojednostavljena izvedba mašine. Sigurnosna zona može tu na primer sadržati i ogradu oko sebe i/ili uređaj sa senzorima, uz pomoć kojih je osigurano, da niko od zaposlenih ne može ući u sigurnosnu zonu, odnosno da uređaj sa senzorima izaziva hitno zaustavljanje proizvodnog procesa, ako se neko od zaposlenih nađe u sigurnosnoj zoni. Izraz normalni proces proizvodnje ovde znači, da se ovde govori o normalnom procesa rada robota tokom kog se procesuiraju predmeti obrade, a ne o na primer montaži ili održavanju mašine.

[0022] U jednom daljem primeru izvedbe je moguće, da sigurnosna zona sadrži i zonu gde se izmenjuju predmeti obrade, a pre svega i zonu za izmenu predmeta obrade i zonu za podučavanje odnosno programiranje robota. U takvoj zoni je izvodljiva i izmena predmeta obrade, a posebno je izvodljiva i izmena predmeta obrade i podučavanje robota.

[0023] Ovde se misli pre svega, da je moguće koristiti istu odnosno nepodeljenu zonu za izmenu predmeta obrade, i pogodno takođe i za podučavanje robota. Na ovaj način više nije neophodno obezbediti posebno odnosno odvojeno mesto za programiranje odnosno podučavanje robota, jer ovo može biti izvedeno i u zoni polaganja odnosno u zoni izmene predmeta obrade i podučavanja robota. Na ovaj način, kombinacijom zone gde se izmenjuju predmeti obrade i gde se podučavaju odnosno programiraju roboti, dalje je moguće smanjiti broj neophodnih prolaza koji se moraju ograničiti i obezbediti od nečijeg ulaska u sigurnosnu zonu, što dalje omogućuje dodatno pogodno sniženje troškova. Na isti način je i ukupni prostor neophodan za postavljanje cele mašine redukovan, jer otpada neophodnost postojanja dodatne zone, u kojoj se izmenjuju predmeti obrade, a koja je morala biti odvojena od zone gde se programiraju roboti.

[0024] I daljoj pogodnoj izvedbi je moguće, da je rotirajući ram u obliku slova H. Roboti time mogu tokom izvođenja robotskih radova posebno dobro biti pozicionirani relativno u odnosu na predmet ili predmete obrade u srednjoj zoni posebnog rama koji je u obliku slova H.

[0025] Robote okružuje svakog pojedinačno zaštita zavarivanja, barem delimično. Zaštita zavarivanja je postavljena tako da rotira zajedno sa robotima. Zaštita zavarivanja može biti fiksna, relativno u odnosu na robota, odnosno fiksna relativno u odnosu na vertikalno rotirajući deo robota, tako da se prilikom obrtanja robota i ona zajedno sa robotom obrće. Kako su roboti na ovoj mašini izvedeni na takav način, da tokom jednog obrtaja rotirajućih ramova izvode robotske operacije, moguće je sa takvom zaštitom zavarivanja proces zavarivanja takođe i delotvorno zaštititi, kada se proces izvodi tokom obrtanja uređaja.

[0026] Po daljoj pogodnoj izvedbi roboti su postavljeni simetrično prema rotacionoj osi rotirajućih ramova. Na ovaj način je moguće postići izjednačavanje raspodele masa. Tako je moguće stabilizovati mašinu u smislu ovog pronalaska.

[0027] Ovaj pronalazak nije samo pogodan za robotsko izvođenje zavarivanja, već i za izvođenje svih robotskih radova, gde postoji analogna problematika izmene predmeta obrade.

[0028] Jedan primer izvedbe ovog pronalaska će uz pomoć sledećih slika biti detaljno pojašnjen. U slikama je prikazano:

Slika 1 Prikaz mašine u smislu ovog pronalaska iz perspektive.

Slika 2 Šematski prikaz sa visine na mašinu iz slike 1 u jednom prvom radnom položaju.

Slika 3 Mašina sa slika 1 i 2 u jednoj daljoj radnoj poziciji.

Slika 4 Mašina sa slika 1, 2 i 3 u još jednoj radnoj poziciji,

Slika 5 Mašina sa slika 1, 2, 3 i 4 u još jednoj radnoj paziciji i

Slika 6 Mašina sa slika 1, 2, 3, 4 i 5 u još jednoj radnoj poziciji.

[0029] Slika 1 prikazuje uređaj 1 koji služi polaganju barem jednog predmeta obrade u barem jedan pozicioner 2 i za obradu predmeta od strane barem jednog robota 3. U slici 1 prikazana mašina je pogodna za izvođene procesa obrade u smislu ovog pronalaska.

[0030] Na mašini 1 je rotirajući ram 4 predviđen, koji se može pomerati ili rotirati oko vertikalne ose, i koji je preko jednog prirubnog područja 41 povezan sa jednim delom poda, na primer sa podom unutar proizvodne hale u kojoj se nalazi mašina. Na rotirajućem ramu 4 na prikazanom primeru na slici 1 su dva robota 3 predviđena za obradu predmeta koji ovde nije prikazan. Roboti 3 ovde stoje u vezi sa rotirajućim ramovima 4, tako da su zajedno pomerljivi sa rotirajućim ramovima oko vertikalne obrtne ose rotirajućeg rama 4. Roboti 3 mogu dodatno oko sopstvene obrtne ose da se pomeraju. Ovde je moguće i fiksiranje rotirajućeg rama 4 na krovni deo, na primer krovni deo proizvodne hale, tako da mašina 1 može biti i viseći predviđena.

[0031] Na slici 1 su nadalje dva pozicionera 2 prepoznatljiva. Svaki od oba pozicionera 2 se sastoji od dva dela koji se nalaze jedan preko puta drugog, gde svaki sadrži disk za pričvršćivanje. Predmet obrade, koji nije prikazan na slici, je fleksibilno pričvršćen za oba diska za pričvršćivanje koji se nalaze jedan preko puta drugog. Na slici 1 se mogu videti 3 od ukupno 4 diska za pričvršćivanje pozicionera 2. Diskovi za pričvršćivanje pozicionera 2 su povezani sa rotirajućim ramom 4. Pozicioneri 2 mogu isto kao i roboti 3 zajedno sa rotirajućim ramom 4 oko njegove vertikalne obrtne ose da se obrću. Ovakva postavka rama 4, robota 3 i pozicionera 2 omogućuje, da se tokom obrtanja rotirajućeg rama 4 izvode robotski radovi na predmetima obrade koji se nalaze i pričvršćeni su na pozicionerima 2.

[0032] Rotirajuči ram 4 je u prikazanom primeru izveden kao ram u obliku slova H, što omogućuje pogotovo povoljnu postavku na primer diskova za učvršćivanje pozicionera 2 na krajnjim tačkama rama u obliku slova H. Istovremeno je moguće postaviti više robota 3 u srednjem delu H-rama, koji robotima 3 pojednostavljuju pristup predmetima obrade koji se nalaze na pozicionerima 2.

[0033] Na primeru izvedbe na slici 1 je predviđena zaštita 31 zavarivanja oko svakog robota 3. Time je garantovana i zaštita od UV zračenja, u slučaju da su roboti 3, izvedeni kao roboti koji služe za zavarivanje. Tu je i zaštita 31 zavarivanja svaka oko pojedinačnog svog robota 3 tako povezana, da se prilikom obrtanja robota 3 oko njihove vertikalne ose ona zajedno sa njima obrće. Ovime je na primer sprečeno, da jedan od robota 3 bude ograničen od strane njemu dodeljene zaštite 31 zavarivanja u njemu previđenoj slobodi pomeranja. Tako on na primer može obraditi sve njemu dodeljene predmete obrade.

[0034] Slika 2 prikazuje šematski prikaz sa visine mašine 1. Mašina 1 je ovde u svojoj prvoj poziciji 1, koja odgovara obrtu od 0° rotirajućeg rama 4. Mašina 1 je pozicionirana u zaštitnoj zoni 5. U normalnom procesu proizvodnje, a to znači u procesu u kome se vrši obrada jednog ili više predmeta, cela mašina 1 se nalazi unutar zaštitne zone 5. U prednjem delu zaštitne zone 5 se nalazi barijera ili pristupna vrata 6 koja je ovde prikazana u otvorenom položaju. U otvorenoj poziciji barijere 6 opslužioci mašine 1 mogu pristupiti mašini. Ovo može biti neophodno u cilju zamene predmeta obrade, ili može biti izvedeno u cilju obučavanja jednog ili oba robota.

[0035] Na poziciji 1 na slici 2 nalazi se najmanje jedan primarni pozicioner 2 u zoni 7 za izmenu predmeta obrade ili podučavanje robota. Time je opslužiocima mašine omogućeno, da predmet čija je obrada završena uzmu iz sigurnosne zone i nakon toga postave novi predmet za obradu u pozicioner 2. Tokom tog perioda roboti 3 ne sprovode obradu u zoni 7 za izmenu predmeta ili podučavanje robota, da ne bi nepotrebno ugrozili opslužioce mašine. Moguće je međutim, da roboti 3 u zoni koja je udaljena od zone 7 (gde se vrši izmena predmeta ili podučavanje robota) sprovode obradu na drugom predmetu ili na drugim predmetima. Na slicu 2 na poziciji 1 je dalje moguće, podučavanje robota 3 sprovoditi, dakle programiranje robota za nove procesne korake.

[0036] Na slici 3 je prikazana pozicija 2 mašine 1, gde je rotirajući ram 4 okrenut za 45° suprotno od smera kazaljke na satu. Barijera 6 je zatvorena i roboti 3 sprovode radove na jednom ili više predmeta obrade. Obrada može započeti od trenutka kada je barijera 6 zatvorena i kada je time osigurano da se niko ne nalazi u oblasti 7 gde se vrši izmena predmeta obrade ili se obučavaju roboti.

[0037] Slika 4 prikazuje poziciju 3 mašine 1, prilikom koje su rotirajući ramovi 4 zarotirani pod uglom od 135° suprotno od smera kazaljke na satu i, gde se kao i na poziciji 2 predmeti takođe obrađuju od strane robota 3 tokom procesnog koraka obrtanja rotirajućih ramova 4. Ovde se najmanje jedan pozicioner 2, koji je postavljen preko puta drugog pozicionera 2, približava ka zoni 7 za promenu predmeta i podučavanje robota. Najmanje jedan završno obrađen predmet može biti postavljen u najmanje jednom sekundarnom pozicioneru 2.

[0038] Slika 5 prikazuje poziciju 4, na kojoj su rotirajući ramovi 4 okrenuti za 180° u odnosu na poziciju 1. Prvi pozicionir 2, na kom se robotska obrada izvodi, se na taj način najdalje moguće nalazi u odnosu na zonu 7 za promenu predmeta i podučavanje robota. Sekundarni pozicionir 2 nalazi se zbog toga u zoni 7 za izmenu predmeta i podučavanje robota. Barijera 6 može biti otvorena, analogno poziciji 1. Opslužioci mašine mogu na taj način izvesti zamenu predmeta. Shodno ovome, nije neophodno prekidati robotsku obradu na drugom predmetu, jer se ovaj nalazi u zoni koja je dovoljno udaljena od zone 7 za izmenu predmeta i podučavanje robota.

[0039] Slika 6 prikazuje poziciju 5, prilikom koje su rotirajući ramovi 4, kao i na poziciji 4, zarotirani pod uglom od 180° u odnosu na poziciju 1. Roboti 3 nalaze se u neutralnoj poziciji. Izmena predmeta obrade i/ili podučavanje robota mogu biti sprovedeni od strane opslužioca mašine u zoni 7 za izmenu predmeta i podučavanje robota.

[0040] Rotirajući ramovi 4 mogu odmah biti zarotirani za 180° u jednom pravcu i odmah zatim za dodatnih 180° u istom pravcu. Podrazumeva se da je moguće, rotirajuće ramove 4 odmah zarotirati u jednom pravcu za 180° i odmah zatim za 180° u suprotnom pravcu.

[0041] Kao što se može videti jasno na slici 1, svaka zaštita 31 zavarivanja je povezana sa pripadajućim robotom 3. Zaštita je pričvršćena na jednom delu robota 3, koji rotira oko vertikalne ose. Zaštita 31 zavarivanja se prostire na gore u obliku cilindra ili u obliku levka, gde se levak prvenstveno na gore širi. Tu se zaštita 31 zavarivanja prvenstveno prostire pod uglom od više od 180°. Visina zaštite 31 zavarivanja je podešena prema radnoj zoni robota. Visina može biti niža, tačno iste visine ili viša, od najviše radne pozicije robotskog alata, pre svega robotskog alata za zavarivanje.

Claims (11)

Patentni zahtevi

1. Proces za obradu predmeta obrade sa mašinom (1), koja sadrži jedan rotirajući ram (4), najmanje dva robota (3), koja su predviđena na rotirajućem ramu (4), gde robote (3) svakog pojedinačno barem delimično okružuje jedna zaštita (31) zavarivanja, gde je zaštita (31) zavarivanja tako napravljena da se može obrtati zajedno sa pripadajućim robotom, i gde su najmanje jedan primarni i jedan sekundardni pozicionir (2) predmeta predviđeni na rotirajućim ramovima (4), sa procesnim koracima:

Polaganje najmanje jednog predmeta obrade u primarni pozicioner (2) predmeta obrade; i obrada prvog predmeta obrade od strane robota (3) i istovremenog obrtanja rotirajućeg rama (4).

2. Proces prema patentnom zahtevu 1, naznačen daljim procesnim korakom:

Polaganje najmanje jednog drugog predmeta obrade u sekundarni pozicioner (2) predmeta obrade.

3. Proces prema patentnom zahtevu 2, naznačen daljim procesnim korakom:

Obrada drugog predmeta obrade od strane robota (3) i istovremeno obrtanje rotirajućeg rama (4).

4. Proces prema jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen daljim procesnim korakom:

Uzimanje prvog predmeta obrade iz primarnog pozicionera (2) predmeta obrade.

5. Proces prema patentnom zahtevu 4, naznačen daljim procesnim korakom:

Polaganje najmanje jednog trećeg predmeta obrade u prvi pozicioner (2) predmeta obrade.

6. Proces prema jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, da prerada jednog ili više predmeta obrade sadrži zavarivanje.

7. Mašina (1) za izvođenje procesa prema jednom od patentnih zahteva 1 do 6, koja sadrži jedan rotirajući ram (4), najmanje dva robota (3), koji su predviđeni na rotirajućim ramovima (4), i najmanje dva pozicionera (2) predmeta obrade, koji su predviđeni na rotirajućim ramovima (4), gde robote (3) svakog pojedinačno barem delimično okružuje jedna zaštita (31) zavarivanja, gde je zaštita (31) zavarivanja sa pripadajućim robotom napravljena tako da se mogu zajedno obrtati.

8. Mašina (1) prema patetnom zahtevu 7, naznačena time, da su rotirajući ramovi (4), roboti (3) i pozicioneri (2) postavljeni unutar sigurnosne zone (5) mašine (1) i da su tako izvedeni tako da ne mogu napustiti sigurnosnu zonu (5) tokom normalnog procesa proizvodnje.

9. Mašina (1) prema patentnom zahtevu 8, naznačena time, da sigurnosna zona (5) sadrži zonu za izmenu predmeta obrade, prvenstveno zonu (7) za izmenu predmeta obrade i podučavanje robota, u kojoj je sprovodiva izmena predmeta, pogodno kako izmena predmeta obrade, tako i podučavanje robota (3).

10. Mašina (1) prema jednom od patentnih zahteva 7 do 9, naznačena time, da je rotirajući ram (4) u obliku slova H.

11. Mašina (1) prema jednom od zahteva 7 do 10, naznačena time, da su roboti (3) postavljeni simetrično prema osi rotacije rotirajućih ramova (4).