SE409184B

SE409184B - INDUSTRI ROBOT EQUIPPED WITH CONTROL SYSTEM

Info

Publication number: SE409184B
Application number: SE7713622A
Authority: SE
Inventors: J T Stolpe
Original assignee: Hiab Foco Ab
Priority date: 1977-12-01
Filing date: 1977-12-01
Publication date: 1979-08-06
Also published as: DE2848385A1; SE7713622L

Description

_mzs22-a manuellt Förs genom rörelsemönstret. Verktygsfästet, som är försett med en s.k. hand, har tre rörelsemöjligheter - vridning i två varandra vinkelräta plan jämte rotation - efterliknande människohandens röreleemöjligheter. I verk- tygsfästet anbringas verktyget, t.ex. en sprutmålningspistol. _mzs22-a manually Moved through the movement pattern. The tool holder, which is provided with a so-called hand, has three possibilities of movement - rotation in two mutually perpendicular planes and rotation - mimicking the possibilities of movement of the human hand. The tool is mounted in the tool holder, e.g. a spray paint gun.

Vid_programmering av roboten, exempelvis vid sprut- målning, för sprutmålaren pistolen efter det önskade rörelse- mönstret under målning av objektet, varvid "handens" och ermsystemets rörelser registreras i styrsystemets minne.When programming the robot, for example in spray painting, the spray painter moves the gun according to the desired movement pattern during painting of the object, whereby the movements of the "hand" and the sleeve system are registered in the control system's memory.

Målning av identiskt lika objekt kan därefter automatiskt genomföras med hjälp av det sålunda programmerade styr- systemet.Painting of identical objects can then be carried out automatically with the aid of the control system thus programmed.

För att operatörens arbete under programmeringen ej onödigtvis skall hindras av stora hanteringstyngder och É rörelsemotstånd i armsystemet, måste dettes vikt utbalanseras och rörelsemotståndet i leder och drivorgan hållas på en låg nivå. Utbalanseringen av armsystemet sker här med fjäder- organ; När det så utbalanserade armsystemet av operatören föras genom rörelsemönstret, kommer hydraulcylindrarna, som driver armsystemet under automatisk körning, att deltaga i rörelsen vid programmeringen. Förflyttningen av olje- mängderña i cylindrarna medför ett motstånd, vilket kan reduceras genom att förse hydraulcylindrarna med en s.k. by-pass-ventil, som under programmeringsarbetet hydrauliskt ' kortsluter respektive cylinders hydraulanslutningar. Enligt' patentet har rörelsemotståndet ytterligare reducerats _därigenom att de båda kolvcylindrarna För svängning av kranarmen relativt bärkonsolen och För svängning av vipp- armen relativt kranarmen är inbördes Förenade med ett led- stycke, som är anordnat att frikopplas Från kranarmen, när 7713622-4 styrsystemet skall programmeras, och åter kopplas till kranarmen, när roboten skall arbeta efter det valda programmet. Tack vare denna möjlighet att Frikoppla ledstycket från kranarmen blir det möjligt att Fälla denna utan att kolvarna i ifrågavarande cylindrar förflyttas i dessa. Kranarmen och de båda kolvcylindrarna, som är belägna i varandras Förlängning, Fungerar efter nämnda Fri- koppling som tvâ parallella sidor i en rörelseparallellogram.In order for the operator's work during programming not to be unnecessarily hindered by large handling weights and movement resistance in the arm system, its weight must be balanced and the movement resistance in joints and drive members kept at a low level. The balancing of the arm system takes place here with spring members; When the arm system thus balanced by the operator is passed through the movement pattern, the hydraulic cylinders, which drive the arm system during automatic operation, will participate in the movement during programming. The movement of the oil quantities in the cylinders entails a resistance, which can be reduced by providing the hydraulic cylinders with a so-called by-pass valve, which during the programming work hydraulically 'short-circuits the hydraulic connections of the respective cylinders. According to the patent, the resistance to movement has been further reduced in that the two piston cylinders For pivoting the crane arm relative to the support bracket and For pivoting the rocker arm relative to the crane arm are mutually joined by a joint which is arranged to be disengaged from the crane arm when the control system is to programmed, and reconnected to the crane arm, when the robot is to operate according to the selected program. Thanks to this possibility of disengaging the joint piece from the crane arm, it becomes possible to Fold it without the pistons in the cylinders in question being moved in them. The crane arm and the two piston cylinders, which are located in each other's Extension, function after the said Release as two parallel sides in a motion parallelogram.

Denna lösning innebär dock en nackdel i så motto, att fri- kopplingsmekanismen kan ge upphov till ett glapp, om denna mekanism ej låses tillfredsställande. Dessutom komplicerar lösningen robotens tillverkning. Därtill kommer att För utbalansering av den relativt tunga vipparmen med sitt verktygsfäste användes två långa, starka skrgvfjädrar, som sträcker sig i armens längdriktning och avsevärt tynger armen. Det har därFör strävats efter en lösning, som kan ge minst lika litet programmeringsmotstånd, men där mekanisk Frikoppling inte erfordras. g Parallellt med detta har små massor och låga moment tillämpats För att förbättra servosystemets stabilitet och reaktionssnabbhet. I detta syfte har bland annat armen gjorts väsentligt lättare. Detta har uppnåtts dels genom att tillverka vipparmen i lättmetall, dels genom att enligt Föreliggande uppfinning flytta armens relativt tunga balanse- ringsfjädrar från armen till robotens svängplatta. De tidigare dragfjädrarna i armen har ersatts av två spiral- fjädrar, som via två dragstänger överför balanseringskraften till armen. . _ Med denna anordning minskar vipparmens sammanlagda massa och moment väsentligt. Detta är viktigt, eftersom armen gör snabba och stora rörelseändringar (accelerationer, retardationer). Tack vare de nära kranfoten placerade nian-f. spiralfjädrarna kan skruvfjädrarna uppe i vipparmen und- varas, varigenom dennas massa avsevärt minskar. Dm vipp- armen vid någon qaecielltillänapning måste kortas, låter sig detta lätt göras, vilket tidigare på grund av de inne i vipparmen utefter dennas hela längd sig sträckande skruv- fjädrarna var komplicerat. Övriga kännetecken på uppfinningen Framgår av det följande med hänvisning till bifogade ritningar, vara Fig. 1 är en delvis bruten sidovy av en robot enligt uppfinningen med kranarmen i vertikalt upprättstäende läge, Fig. 2 och 3 liknande sidovyer med kranarmen i framåtfällt läge, resp. med vipparmen i uppfällt läge. Fig. 4 är en bakvy av roboten.However, this solution entails a disadvantage in such a motto that the release mechanism can give rise to a gap if this mechanism is not locked satisfactorily. In addition, the solution complicates the robot's manufacturing. In addition, for balancing the relatively heavy rocker arm with its tool holder, two long, strong coil springs are used, which extend in the longitudinal direction of the arm and considerably weigh the arm. Therefore, a solution has been sought which can provide at least as little programming resistance, but where mechanical decoupling is not required. g In parallel, small masses and low torques have been applied to improve the stability and reaction speed of the servo system. For this purpose, among other things, the arm has been made significantly lighter. This has been achieved partly by manufacturing the rocker arm in light metal, and partly by moving the arm's relatively heavy balancing springs from the arm to the robot's swivel plate according to the present invention. The previous tension springs in the arm have been replaced by two coil springs, which transmit the balancing force to the arm via two tension rods. . With this device, the total mass and torque of the rocker arm is significantly reduced. This is important because the arm makes rapid and large movement changes (accelerations, decelerations). Thanks to the nian-f placed near the crane foot. the coil springs, the helical springs up in the rocker arm can be dispensed with, as a result of which its mass is considerably reduced. If the rocker arm has to be shortened during any special opening, this can easily be done, which was previously complicated due to the helical springs extending inside the rocker arm along its entire length. Other features of the invention It appears from the following with reference to the accompanying drawings, that Fig. 1 is a partially broken side view of a robot according to the invention with the crane arm in a vertical upright position, Figs. 2 and 3 similar side views with the crane arm in the forward position, resp. with the rocker arm in the raised position. Fig. 4 is a rear view of the robot.

Fig. 5 visar i större skala ett vertikalt snitt genom robotens ena spiralfjäder med tillhörande delar.Fig. 5 shows on a larger scale a vertical section through one of the robot's coil spring with associated parts.

Roboten består av en relativt ett underlag, som kan utgöras av en bärhylsa l, vridbar konsol 2, med en horisontell axel 3, kring vilken robotens kranarm 4 är med sin nedre ände svängbart lagrad. Kring en vid kranarmens 4 övre ände anordnad axel 5 är nära sin ena ände svängbart lagrad en vipparm 6, som vid främre änden uppbär ett verktygs- Fäste 7 (i Fig. 1 endast antytt schematiskt med streokprick- linjer). _ i Kring en horisontell axel 8, eträckande sig mellan konsolens 2 hållarplattor 9, 10, är med nedre änden svängbart lagrad kolvstången ll till en hydraulcylinder 12, som med sin yttre (övre) ände 13 är ledbart förenad med en horisontell axel lä. Kring samma axel 14 är med nedre änden evängbart lagrad en hydrauloylinder l5, vare kolvstång 16 är vid sin fria (övre) ände ledbart förenad med vipparmens 6 bakre ändpaiti 17. '_ ' i Cylindrarna l2 och 15 är genom ledningar anslutna 5 771362244 till hydraulisk drivkälla. Mellan ledningarnas anslutninge- ställen till cylindrarna 12 och 15 är insatta s.k. by- -pass-ventiler 18 resp. 19.The robot consists of a relatively one base, which can be constituted by a support sleeve 1, rotatable bracket 2, with a horizontal shaft 3, around which the robot's crane arm 4 is pivotally mounted with its lower end. Around a shaft 5 arranged at the upper end of the crane arm 4, a rocker arm 6 is pivotally mounted near its one end, which at the front end carries a tool holder 7 (in Fig. 1 only indicated schematically by stripe dotted lines). Around a horizontal shaft 8, extending between the bracket plates 9, 10 of the bracket 2, the piston rod 11 is pivotally mounted with the lower end of a hydraulic cylinder 12, which with its outer (upper) end 13 is hingedly connected to a horizontal shaft 1a. Around the same shaft 14 a hydraulic cylinder 15 is inevitably mounted with the lower end, each piston rod 16 being hingedly connected at its free (upper) end to the rear end portion 17 of the rocker arm 6. The cylinders 12 and 15 are connected by lines to hydraulic cylinders power source. Between the lines' connection points to the cylinders 12 and 15 are inserted so-called by-pass valves 18 resp. 19.

Mellan Fästen 20, 21 vid kranarmens 4 övre ände och fästen 22 resp. 23vid hållarplattorna 9 resp. 10 är spända skruvfjädrar 24 resp. 25, med vilka kranarmen 4 är utbalanserad.Between Brackets 20, 21 at the upper end of the crane arm 4 and brackets 22 resp. 23 at the holding plates 9 resp. 10 are tensioned coil springs 24 resp. 25, with which the crane arm 4 is balanced.

För utbalansering av vipparmen 6 däremot är nere vid konsolen 2 anordnade två spiralfjädrar 26, 27 (fig. 4).For balancing the rocker arm 6, on the other hand, two coil springs 26, 27 are arranged down at the bracket 2 (Fig. 4).

Vardera epiralfjädern 26, 27 är med sin yttre ände 28 fäst vid en utåt riktad pinne 29 på resp. hållarplatta 9, 10 och med sin inre ände 30 (fig. 5) fäst vid det på en änd- tapp 31 på axeln 3 vridbart lagrade navet 32 till en resp. fjäder omslutande kåpa 33, 34. Denna har på utsidan en gaffel 35, försedd med en bult 36, som ledbart genomgår nedre änden av en dragstång 37 resp. 38. Vid övre änden är dragstängerna 37, 38 ledbart förenade med sin resp. änd- tapp 39, 40 på axeln 5.Each epiral spring 26, 27 is attached with its outer end 28 to an outwardly directed pin 29 on resp. holding plate 9, 10 and with its inner end 30 (fig. 5) fastened to the hub 32 rotatably mounted on an end pin 31 on the shaft 3 to a resp. spring enclosing cover 33, 34. This has on the outside a fork 35, provided with a bolt 36, which articulated through the lower end of a drawbar 37 resp. 38. At the upper end, the drawbars 37, 38 are articulated together with their resp. end pin 39, 40 on shaft 5.

För programmering av roboten, när denna för hand skall föras efter det rörelsemönster, efter vilket arbetet senare skall utföras, är det, såsom ovan antytts, lämpligt att så mycket som möjligt minska rörelsemotståndet och massan hos robotens olika delar. Tack vare spiralfjädrarna 26, 27 och dragstängerna 37, 38 blir vipparmen 6 så ut- balanserad,att den lätt för hand kan svängas till olika lägen. Utbalanseringen underlättas även därigenom att för hydraulsystemet erforderliga servoventiler 41, 42, 43 an- bringas på bakre ändpartiet 17 av vipparmen 6.For programming the robot, when it is to be manually guided according to the movement pattern according to which the work is to be performed later, it is appropriate, as indicated above, to reduce as much as possible the movement resistance and mass of the various parts of the robot. Thanks to the coil springs 26, 27 and the drawbars 37, 38, the rocker arm 6 is so balanced that it can be easily swung to different positions by hand. The balancing is also facilitated by placing servo valves 41, 42, 43 required for the hydraulic system on the rear end portion 17 of the rocker arm 6.

När vipparmen 6 fällas framåt, nedåt, spännes spi- ralfjädrarna 26, 27 för att senare lätt återföra vipparmen till utgångsläget (F19. 1). När vipparmen 6 fällas uppåt (fig. 3) avlastas spiralfjädrarna 26, 27. Uipparmen kan av sin egen tyngd lätt återgå till sitt utgångsläge. När kranarmen 4 fällas framåt (fig. 1), spännes skruvfjäd- rarna 24, 25. De âterför kranarmen sedan lätt till ut- gångsläget (fíg. 1). frusen-A " 6 Robotans olika delar kan konstruktivt förändras på ett flertal sätt inum ramen för efterföljande patent- krav. Sålunda kan enligt en variant spiralfjädrarna 26, 27 med sin yttre ände vara fästa vid kåpans 33 periferi och med sin inre ände vara fästa vid pinnarna 29, som då givetvis skall vara belägna nära axeltapparna 31. Hydraul- kolvcylindern 16, 15 kan vara anordnad mellan konsolen 2 och vipparmsn 6.When the rocker arm 6 is folded forward, downwards, the coil springs 26, 27 are tightened to later easily return the rocker arm to the initial position (F19. 1). When the rocker arm 6 is folded upwards (Fig. 3), the coil springs 26, 27 are relieved. The upper arm can easily return to its initial position by its own weight. When the crane arm 4 is folded forward (fig. 1), the helical springs 24, 25 are tightened. They then return the crane arm easily to the initial position (fig. 1). frozen-A "6 The various parts of the robot can be constructively changed in a number of ways within the scope of the following patent claims. Thus, according to a variant, the coil springs 26, 27 with their outer end can be attached to the periphery of the housing 33 and with their inner end attached to the pins 29, which then must of course be located close to the shaft pins 31. The hydraulic piston cylinder 16, 15 can be arranged between the bracket 2 and the rocker arm 6.

Claims

7 77136224 »P a t e n t k r a v

1. Industrial robot equipped with control system, consisting of a bracket (2) rotatable relative to a base (1), a crane arm (4) with a lower end about a horizontal axis (3) on this pivotally mounted bearing and a one with one end around a horizontal shaft (5) on the upper end of the crane arm pivotally mounted rocker arm (6), which supports the tool holder (7), a hydraulic piston cylinder (11, 12) arranged between the bracket (2) and the crane arm (4). a vertical plane and a hydraulic piston cylinder (16, 15) For the pivoting of the rocker arm in the same vertical plane and a resilient member containing a device for balancing the crane arm and rocker arm, characterized in that at least one of these resilient members is a coil spring 26, 27), with one end (28) connected to the bracket (2) and with the opposite end (3U) connected to the lower end of a tie rod (37, 38), the other end of which is articulated Joined to the tool holder (7 ) opposite the end (17) of the rocker arm (6).

An industrial robot according to claim 1, characterized in that a lower end of the drawbar (37, 38) is hingedly connected to a cover (33) rotatably mounted about the hinge axis (3) of the lower end of the crane arm (4). the coil spring (26, 27), and that one end (30) thereof is connected to the cover. MENTIONED PUBLICATIONS: