SE443530B - Anordning for programmering av en hanteringsapparat - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 7907758-2 Vid relativrörelser mellan arm- och handlederna och ställ- ningens länkar påverkas de nämnda omkopplarna, vars sig- nal registreras och bestämmer ett styrprogram för han- teringsapparatens drivmotorer.

Den ytterst komplicerade konstruktionen av ställningen gör denna slags programmeringsanordning mycket dyr. Det oundvikliga spelet mellan de separata delarna hos ställ- ningen och mellan dessa delar och hand- och armdelarna med- för följaktligen att en felprogrammering äger rum, och vil- ken blir större ju större detta spel uppträder vid omkopplar- na. En felprogrammering uppträder även därigenom att ställ- ningens egenvikt i beroende av dess inställning ger signa- ler till omkopplaren, även om ingen motsvarande kraft manuellt utövas på det vid ställningen anordnade handtaget. Det har visat sig att detta fel yppar sig språngvis, dvs den önskade bankurvan genomlöpes inte kontinuerligt utan stegvis och till en del under återgång. Det arbete som fordras för korrigering av en sådan stegkurva, är vida större än det arbete som krävs för genomförande av den inledningsvis nämnda programmerings- metoden, varför programmeringen via en ställning inte har fun- nit någon praktisk tillämpning. Ändamålet med föreliggande uppfinning är således att åstad- komma en anordning för programmering av en i flera plan rör- lig hanteringsanordning, så att en enkel och i huvudsak glapp- fri rörelse av hanteringsanordningens hand längs den önskade bankurvan blir möjlig.

Detta uppnås enligt föreliggande uppfinning genom att anord- ningen erhållit det i patentkravet1angivna kännetecknet.

Fördelaktiga utföringsformer av anordningen enligt förelig- gande uppfinning anges i anspråken.

De rörelser som skall utföras av hanteringsanordningens hand sträcker sig i kartesianska koordinater uttryckt i X-, Y- och Z-riktningar och innefattar dessutom vridrörelser kring X- och Z-axlarna. Den följande beskrivningen avser rörelse i det- ta kartesianska koordinatsystem, men motsvarande gäller även för rörelser om dessa uttryckes i polära koordinater.

Uppfinningen skall nu beskrivas i anslutning till visade utföringsexempel, där fig 1 schematiskt visar en hanteringsanordning, vid vilken anordningen enligt uppfinningen användes. 10 15 20 25 30 35 40 7907758-2 fig 2 är ett längdsnitt genom anordningen enligt upp- finningen fig 3 är ett snitt längs linjen C-D i fig 2 fig 4 är ett snitt längs linjen A-B i fig 2 fig 5 är ett delsnitt genom ett alternativt utförande av anordningen enligt uppfinningen.

I det visade utföringsexemplet är programmeringsanord- ningen 23 anordnad vid den sista leden hos hanteringsan- ordningens hand 27. Det är dock utan vidare möjligt att anordna programmeringsanordningen 23 vid näst sista, eller tredje sista delen hos handen, varvid vridrörelsen hos den sista respektive näst sista handdelen måste programmeras se- parat.

Handaggregatet 27 är placerat vid ett armaggregat 26 hos hanteringsanordningen 22. Armens 26 rörelse kan delas upp i rörelser i riktning längs axlarna x' , y' och z' , samt i en vridrörelse dy' kring Y-axeln. Den första delen hos handen 27 förmår utföra en vridrörelse kring X'-axeln, vilken i fig 1 är betecknad med dx'1. Den andra handdelen förmår ut- föra en vridrörelse kring z'-axeln, varvid denna vridrörelse är betecknad med dz'. Slutligen finns en tredje handdel, vil- ken förmår utföra en vridrörelse kring en axel parallell med x'~axeln, varvid denna vridrörelse är betecknad med dx'2.

Alla dessa rörelser kan fås från programmeringsanordning 23, närmare bestämt i form av linjära rörelser i X-, Y- och Z- axlarna och i vridrörelser dx, dy och dz kring dessa axlar. Ändamålet är således att uppställa ett styrprogram med prog- rammeringsanordningen 23, på så sätt, att spetsen P hos ett av handen 27 uppburet verktyg 25 utför en godtycklig kurva 24 i rummet.

Programmeringsanordningen visas i detalj i fig 2-4. I fig 2 utgör den vänstra hälften ett snitt genom mellandelen 13 och genom greppdelens 23 hylsa 14, medan den högra hälften i fig 2 endast visar hylsan 14 i snitt, varvid mellandelen 13 således visas i vy.

Handtagsdelens 23 mellandel 13 är i föreliggande utförings- exempel fast förbunden med handens 27 sista led. Denna mellan- del 13 omges av en hylsa 14. I omrâdet hos hylsans 14 båda ändar är på vardera stället fyra tungor 15, 16 anordnade. De fyra tungorna 15 och de fyra tungorna 16 är sinsemellan för- 10 15 25 30 35 40 7907758-2 skjutna 900 kring mellandelens 13 axel. Tungändarna upp- bär hylsan 14, varvid lagringen är så anordnad, att tung- ändarna kan röra sig relativt hylsan 14. Pâ varje tunga 15, 16 är en töjningsgivarremsa placerad, vilka remsor har givits hänvisningsbeteckningarna 1-8. Tungorna 15, 16 och deras töjningsgivarremsor 1-8 sträcker sig i greppdelens 23 längdriktning.

De vänstra och de högra nedre tungorna 15, 15" uppbär töjningsgivarremsorna 7 och 8. Den främre och den bakre nedre tungan 15' och 15"' uppbär töjningsgivarremsorna 2 och 1. Vid den övre sidan uppbär den vänstra och den högra tungan 16, 16" töjningsgivarremsorna 6 och 5, medan den främre och den bakre tungan uppbär töjningsgivarremsorna 4 och 3. I fig 3 visas lägena för de övre töjningsgivarremsor- na 3-6 inom parentes.

Vid mellandelens 13 mittre parti är två ytterligare tungor 17, 17' anordnade, vars fria ändar pekar mot varand- ra och vilka sträcker sig utefter mellandelens 13 axel. Des- sa tungor 17, 17' uppbär likaså givarremsor 9, 10. Mot des- sa båda tungors 17, 17' fria ändar anligger glappfritt en skruv 18 hos hylsan 14.

Slutligen finns tvâ tungor 20, 20' anordnade vid mellan- delen 13, vilka sträcker sig utefter mellandelens 13 omkrets tvärs dess axel. Tungornas 20, 20' fria ändar är riktade mot varandra och tungorna uppbär givarremsorna 11 och 12. Mot tungornas 20, 20' fria ändar anligger en skruv 19 hos hylsan 14 utan spel.

De olika ledningarna till töjningsgivarremsorna är upptag- na i ett rör 21 som går från mellandelens 13 inre i riktning nedåt.

Om hanteringsapparatens hand 27 skall förflytta sig utefter X-axeln, så förflyttas hylsan 14 manuellt i pilriktningen X, varigenom töjningsgivarremsorna 6, 7 påverkas, eftersom deras respektive tungor böjer sig till följd av den på tungorna ut- övade kraften. En signal via töjningsgivarremsorna 6 och 7 in- dikerar således en rörelse i X-riktningen. Om en rakt motsatt rörelse utföres, så utövas ett manuellt tryck på hylsan 14 motriktat pilriktningen X, vilket innebär att töjningsgivar- remsorna 5 och 8 ger en signal. 10 15 20 25 30 35 40 7907758-2 Om en rörelse i Y-riktningen skall utföras, så tryckes hylsan 14 i denna riktning, varigenom töjningsgivarremsor- na 2 och 4 ger signal. Om en rörelse i den motsatta rikt- ningen skall utföras, så tryckes hylsan 14 i en riktning motsatt pilriktningen Y, vilket innebär att en signal alst- ras i töjningsgivarremsorna 1, 3.

Om avsikten är att utföra en rörelse i Z-riktningen, så tryckes hylsan 14 uppåt, varigenom skruven 18 böjer tungan 17, vilket ger en signal från töjningsgivarremsan 9. En rö- relse motsatt pilriktningen Z innebär att hylsan 14 drages nedåt, vilket innebär att skruven 18 böjer tungan 17', så att dess töjningsgivarremsa 10 avger en signal.

Härmed är samtliga linjära förflyttningar i riktning ut- efter X-, Y- och Z-axlarna programmerbara. Naturligtvis kan även överlagrade rörelser utföras, exempelvis i pilriktningen 28, varigenom töjningsgivaremsorna 1, 3, 6, 7 alstrar signa- ler.

Om en vridrörelse dy kring Y-axeln skall utföras, så vri- des hylsan 14 kring denna axel, varigenom tungorna 16 och 15" böjes, vilket leder till signalalstring vid töjningsgivarrem- sorna 6 och 8. En vridrörelse mot pilriktningen dy innebär signalalstring vid töjningsgivarremsorna 5 och 7. Vid en på, hylsan 14 utövad vridrörelse dx kring X-axeln, förflyttas töj- ningsgivarrremsorna 1 och 4 så att signal alstras, medan en mot- satt rörelse framkallar signaler hos töjningsgivarremsorna 2 och 3.

Vid en vridrörelse dz kring Z-axeln träffar skruven 19 mot tungan 20', så att töjningsgivarremsan 12 alstrar en signal.

Vid en motsatt vridrörelse kommer töjningsgivarremsan 11 att alstra en signal. Även här är det naturligtvis möjligt att överlagra vridrö- relserna även tillsammans med den linjära förflyttningen.

I stället för töjningsgivarremsorna 1-12, kan naturligtvis även induktiva och/eller kapacitiva mätvärdesgivare användas.

Det är även möjligt att byta ut de parvis påverkade mätvärdes- givarna med en enda givare, som, om ett tryck utövas på denna, alstrar en signal som skiljer sig från den som alstras om en dragkraft utövas på givaren. De vid vridrörelse kring X- och Y-axlarna parvis verksamma töjningsgivarremsorna 1-8 kan ersät- tas av två mätvärdesgivare som är vinkelrät anordnade mot varand- 10 15 20 25 30 35 40 7907758-2 ra och som avger olika signaler om en vridrörelse utförs kring ena axeln i den ena eller andra riktningen.

I stället för töjningsgivarremsorna 1-12, kan även om- kopplare vara anordnade, vilka alstrar 0-, 1-signaler. Mät- värdesgivare som mäter storleken av kraften mellan hylsan 14 och mellandelen 13 är dock att föredraga, eftersom den upp- mätta storleken hos uppträdande krafter kan omvandlas för att driva hanteringsapparatens 22 omställningsmotorer snabbt el- ler långsamt.

Följande tabell visar vid vilken rörelse de olika mätvär- desgivarna 1-12 alstrar signal.

Rörelse Signalalstring vid linjär +X 6 och 7 -X 5 och 8 +Y 2 och 4 -Y I 1 och 3 +Z 9 -Z 10 vridning +dx 1 och 4 -dx 2 och 3 +dy 6 och 8 -dy 7 och 5 +dz 12 -dz 11 Ett ytterligare utföringsexempel med induktiva mätvärdes- givare visas i fig 5. Även här finns en hylsa 14 närvarande, vilken är rörlig i förhållande till mellandelen 13, vilken är fast förbunden med handens sista led.

Vid hylsan 14 är två första anslag 28 och två andra anslag 29 anordnade, vilka vart och ett anliqger glappfritt mot en kula 30, respektive en kula 31. Kulan 30 uppbäres av en förs- ta fjäder 32 som vid 34 är inspänd vid mellandelen 13. Kulan 31 uppbäres av en andra fjäder 33, som vid 35 är inspänd vid mellandelen 13. Fjädrarnas 32 och 33 ändar som är riktade mot kulorna pekar i motsatta riktningar. På båda sidor om fjädern 10 15 20 25 30 35 40 7907758-2 32 är två induktiva mätvärdesgivare 40, 41 anordnade, lik- som på båda sidor om fjädern 33, där två givare 42, 43 är anordnade.

Om en kraft i X-axelns riktning utövas på hylsan 14, kom- mer fjädrarna 32, 33 att böja sig och ger i överensstämmelse härmed värden vid givarna 40 och 42 i ena riktningen och vär- den vid givarna 41 och 43 i andra riktningen. Om en kraft i motsatt riktning utövas på hylsan 14 åstadkommes i överens- stämmelse härmed värden vid givarna 41 och 43 i ena riktningen och värden vid givarna 40 och 42 i andra riktningen.

Vid en vridkraft kring Y-axeln i riktningen dy ger givarna 41 och 42 värden motsvarande vridningen i ena riktningen, me- dan givarna 40 och 43 ger värden motsvarande vridningen i and- ra riktningen. Vid en vridkraft motriktad vridriktningen dy kommer givarna 40 och 43 att bestämma värdet i ena riktningen och givarna 41 och 42 att bestämma värdet i andra riktningen.

Mellan hylsan 14 och mellandelen 13 är ett ytterligare - icke visat - system motsvarande de tidigare nämnda delarna 28- 43 (med undantag för de följande angivna delarna 38, 39) anord- nade, som i förhållande till systemet hos de tidigare nämnda delarna 28-43 är anordnade förskjutna 900 och som berör de kraf- ter som verkar på hylsani'$axelns riktning ochixnidriktningen dx.

Vid hylsan 14 är en fjäder 38 fäst vid 39 och som ev uppbär en kula som ingriper vid mellandelen 13 vid ett urtag 37 och som ev är försedd med två induktiva mätvärdesgivare 44 och 45.

Om en kraft i Z-riktningen utövas på hylsan 14, kommer givaren 45 att påverkas i ena riktningen och givaren 44 i den andra rikt- ningen. Vid en kraft motriktad Z-riktningen kommer givarna att fungera på omvänt sätt.

I Z-riktningen sträcker sig en vridstav 49 som dels är in- spänd i mellandelen 13 och dels uppbär en induktiv mätvärdesgi- vare 48. Mellan mätvärdesgivaren 48 och hylsan 14 finns en bälg- koppling 47 anordnad, vilken endast förmår överföra draqkrafter.

Om hylsan 14 vrides kring Z-axeln, dvs i eller motsatt vrid- riktningen dz, så kommer givaren 48 att påverkas i den ena eller andra riktningen, eftersom givaren 48 kommer att ändra sin ställ- ning i förhållande till mellandelen 13 genom vridning av staven 49.

Claims (20)

7907758-2 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Anordning för programmering av en utefter flera axlar rörlig hanteringsapparat medelst ett manuellt styrt handtag, som är förbundet med minst en länk i hanteringsapparaten, varvid de kraftkomponenter som alstras vid förflyttning av handtaget verkar på en komponent, som är elastiskt förbunden med hante- ringsanordningens länk, varvid mätvärdesgivare är anordnade för omvandling av dessa kraftkomponenter till elektriska signaler, som bestämmer ett för lagring avsett program som styr hanteringsapparatens drivmotorer, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda komponent utgöres av en i handtaget (23) ingående hylsa (14), varvid denna hylsa (14) omger en i handtaget ingå- ende mellandel (13), som är stelt förbunden med den sista för programmering avsedda länken i hanteringsapparaten, varvid hyl- san (14) är rörlig i förhållande till mellandelen utmed de axlar, i vilka den med mellandelen förbundna länken kan röra sig, varvid mellan hylsan (14) och mellandelen (13) är anordnade mätvärdesgivare (l - 12; 40 - 45), vilka registrerar de kraft- komponenter som uppträder i hylsans (14) rörelseriktningar i förhållande till mellandelen (13).

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att för programmering av tvâ vinkelrätt mot varandra stående axlar (X, Y) är för varje axel anordnat åtminstone ett mät- värdesgivarpar (7, 8 resp 1, 2), vars mätvärdesgivare (1, 2, 7, 8) är inbördes förskjutna 90° och anordnade på mellandelen (13), varvid mittemot varandra placerade mätvärdesgivare (1, 2 resp 7, 8) bildar ett mätvärdesgivarpar (1, 2 resp 7, 8), som av- känner krafter riktade tvärs mellandelens axel.

3. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att för programmering av två vinkelrätt mot varandra stående axlar (X, Z) är för varje axel anordnat åtminstone ett mät- värdesgivarpar (7, 8 resp 9, 10), varvid det ena parets mät- värdesgivare (7, 8) är anordnade förskjutna l80° kring mellan- delen (13) och reagerar på krafter riktade tvärs mellandelens (13) axel, och det andra parets mätvärdesgivare (9, 10) är 10 15 20 25 30 35 7907758-2 anordnade längs mellandelens (13) axel och reagerar på krafter riktade längs denna axel.

4. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att för programmering av tre rätvinkligt mot varandra stående axlar (X, Y, Z) är för varje axel anordnat åtminstone ett mät- värdesgivarpar (7, 8; l, 2; 9, l0), varvid mätvärdesgivarna (l, 2, 7, 8) i två av paren är anordnade 90° förskjutna i för- hållande till varandra kring mellandelen (13) och mätvärdes- givarna (9, l0) i det tredje paret är anordnade längs mellan- delens (13) axel, varvid de mitt emot varandra placerade mät- värdesgivare (l, 2; 7, 8) som vardera bildar ett av de båda paren mätvärdesgivare reagerar på krafter riktade tvärs mellan- delens (13) axel och de bada mätvärdesgivarna (9, 10) i det tredje paret mätvärdesgivare reagerar på krafter riktade längs mellandelens (13) axel.

5. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att för programmering av vridrörelser kring en axel (t ex Y) som sträcker sig vinkelrätt mot mellandelens (13) axel är anordnat minst ett första mätvärdesgivarpar (t ex 6, 8), vars mätvärdes- givare (6, 8), inbördes förskjutna 1809 vid den ena änden av mellandelen (13) och reagerar på en vridrörelse kring denna axel (Y).

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att ett andra mätvärdesgivarpar (5, 7) är anordnat, vars mätvärdes- givare (5, 7) är anordnade symmetriskt i förhållande till mät- värdesgivarna i det första mätvärdesgivarparet (6, 8).

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att för programmering av vridrörelse kring två vinkelrätt mot var- andra och vinkelrätt mot mellandelens axel riktade axlar (X, Y) är anordnat ytterligare ett mätvärdesgivarpar (2, 3), vars mät- varaasgivare (2, 3) av förskjutna iso” inbördes och 9o° 1 far- hâllande till det första mätvärdesgivarparet (6, 8) och vardera anordnade vid ena änden av mellandelen (13), varvid varje par (2, 3; 6, 8) reagerar på vridrörelse kring tillhörande axel (X, Y). 10 15 20 25 30 35 7907758-2 10

8. Anordning en1igt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att ett fjärde mätvärdesgivarpar (1, 4) är anordnat, vars mätvärdes- givare (1, 4) är symmetriskt placerade i förhå11ande ti11 det ytter1igare mätvärdesgivarparet (2, 3).

9. Anordning en1igt krav 1, k ä n n e t e c k n a d för programmering av vridröre1se kring en axe1 (Z) som sträcker sig 1ängs me11ande1ens (13) axel är anordnat ett mätvärdesgivar- par (11, 12), vars mätvärdesgivare (11, 12) är anordnade på me11ande1ens (13) omkrets och reagerar på vridröre1se kring av att denna axe1 (Z).

10. Anordning en1igt något av kraven 2 ~ 9, k ä n n e t e c k n a d av att mätvärdesgivarparen (1, 2; 7, 8; 9, 10; resp 6, 8; 5, 7; 2, 3; 1, 4; 11, 12) ersättes mede1st var sin mätvärdesgivare, som vid tryckpåverkan a1strar en signa1, som skiljer sig från den signa1 som a1stras vid dragpâverkan.

11. Anordning en1igt krav 6 e11er 8, k ä n n e t e c k - n a d av att de två resp en vridningsaxe1 (X, Y) ti11ordnade mätvärdesgivarparen (5, 7; 6, 8 resp 2, 3; 1, 4) ersättes med en mätvärdesgivare, som är anordnad på me11ande1en (13) i resp vridningsaxe1, och som vid vridröre1se i den ena riktningen a1strar en signa1, som ski1jer sig från den signa1 som a1stras vid vridröre1se i den andra riktningen.

12. Anordning enligt krav 6, 8 och 11, k ä n n e t e c k - n a d av att mätvärdesgivarna är anordnade på me11ande1en (13), förskjutna 90° i förhâ11ande ti11 varandra.

13. Anordning en1igt något av kraven 1 - 12, k ä n n e - t e c k n a d av att mätvärdesgivarna (1 - 12) är anordnade på e1astiska tungor (15, 16, 17, 20) som utgår från me11ande1en (13), vid vars ände hy1san (14) uppstödes rörligt i förhâ11ande- ti11 dessa ändar.

14. Anordning en1igt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att mätvärdesgivarna (1 - 12) utgöres av töjningsgivarremsor.

15. Anordning en1igt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att förprogrammering av vridröre1se kring en axe1 (Z) som 10 15 20 25 7907758-2 11 sträcker sig 1ängs me11ande1ens (13) axe1 (Z) är anordnad en mätvärdesgivare (48), som reagerar på vridröre1se kring denna axe1 (Z).

16. Anordning en1igt något av kraven 1 - 11, k ä n n e - t e c k n a d av att mätvärdesgivarna (40 - 45) är anordnade i närheten av fjädrar (32, 33, 38), vi1ka sträcker sig me11an hy1san (14) och me11ande1en (13).

17. Anordning en1igt krav 16, k ä n n e t e c k n a d av att en första fjäder (32) är infäst ti11 me11ande1en (13), vid vars andra ände två första ans1ag (28) hos hy1san (14) an1igger och att en andra fjäder är infäst ti11 me11ande1en (13), vid vars ände två ytter1igare ans1ag hos hy1san (14) an1igger, vi1ka ans1ag är förskjutna 90° i förhä11ande ti11 de första ans1agen.

18. Anordning en1igt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att en tredje fjäder (38) är infäst ti11 hy1san (14), vars ände ingriper i ett urtag (37) på me11ande1en (13).

19. Anordning en1igt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att två ytter1igare fjädrar är anordnade, vi1ka sträcker sig med en förskjutning på 180° i förhâ11ande ti11 den första och den andra fjädern.

20. Anordning en1igt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att mätvärdesgivaren (48) är anordnad me11an en ti11 me11an- de1en (13) inspänd vridstav (49) och en med hy1san (14) för- bunden vridkopp1ing (47).