SE451438B - Industrirobot med ett flertal rorelseaxlar och ett verktygshallarhuvud med icke justerbar fokuseringspunkt - Google Patents

Description

451 438 L stående nackdelar och särskilt att reducera programmeringsprob- lemen genom att åstadkomma en robot med ett lfertal rörelseaxlar för att kunna reglera svetsbrännarens lokalisering samt rorrigera densamma endast genom rotations- och vinkelförskjutningar av robotens huvud samtidigt som en fast fokuseringspunkt för svets- brännaren bibehålles utan reglering av de andra rörelseaxlarna hos robotens eller ändring av dess allmänna läge. _ Föreliggande uppfinning företer en industrirobot med ett flertal rörelseaxlar och innefattande en bas som är monterad för linjära rörelser och svängrörelserfi en första i vinkel rörlig parallellogramformad länkanordning för svängning på ett fast stöd på basen; en andra vinkelförskjutbar parallellogramformad länkan- ordning för svängning ovanpå den första länkanordningeni ett fast stöd för ett verktygshâllarhuvud som är kopplad till den yttersta änden på den andra länkanordningen; samt ett verktygshållarhuvud med icke justerbar fokuseringspunkt som kan utföra två vinkel- rörelser och som bär upp en verktygshållare. Denna robot karak- täriseras av att verktygshållarhuvudet i huvudsak innefattar en gängad axel med en första del kopplad till en första ledarmutter för att påföra en överföringsrörelse på ett första par parallella - armar samt en andra del som är kopplad till en andra ledarmutter för att påföra en överföringsrörelse på ett andra par parallella armar, varvid axelns första del har en längd och stigning som är dubbel så stor som för axelns andra del, varvid nämnda par av parallella armar i sina yttre ändar uppbär verktygshållaren och varvid en rörformad roterbar mantel sträcker sig koaxiellt med och omger den gängade axeln samt är försedd med styrorgan som an- ligger mot styrdelar på nämnda armpar för att åstadkomma relativ- rörelser hos de sistnämnda och därmed en vinkelförskjutning av verktygshållaren kring dess längdaxel och en fast fokuserings- punkt. Styrorganen för att åstadkomma relativrörelser hos arm- paren kan lämpligen utformas av ett par plana delar med olika krökta profiler.

Uppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. l är en sidovy av en industrirobot med ett flertal rörelseaxlar enligt ett föredraget uppfinningsutförande; 451 438 fig. 2 är en sidovy delvis i snitt, av ett verktygshållar- huvud i roboten enligt fig 12 fig. 3 visar en del av verktygshållarhuvudet som ej fram- går av fig. 2; fig. 4 är ett tvärsnitt genom huvudet visande detsamma ovanifrån2 fig. 5 är ett tvärsnitt längs linjen V - V i fig. 2 och vi- sar också detaljen enligt fig. 3; fig. 6 är ett tvärsnitt genom huvudet enligt fig. 4 utmed linjen VI - VI däri) och 5 fig. 7 visar verktygshållarhuvudets rörelser.

Med hänvisning till fig. l innefattar en industrirobot med ett flertal rörelseaxlar enligt ett föredraget uppfinningsut- förande i huvudsak en bas 60 eller bottenplatta som för rörelse- överföring längs en linjär bana är monterad på en bärvagn av känd konstruktion, en första i vinkel rörlig parallellogramlänkan- ordning 70 som är monterad för svängning på ett fast stöd 71 på basen 60, en andra vinkelskjutbar parallellogramlänkanordning 80, ett stöd 84 för ett verktygshållarhuvud som vid 85 är fäst vid den andra länkanordningen 80 yttre ände, ett verktygshållarhuvud 90 med fast fokuseringspunkt och förmåga att utföra två vinkel- rörelser samt kopplat till stödet 84, samt en verktygshållare 38 som är svängbart monterad på huvudets 90 yttre ände. I detta före- dragna uppfinningsutförande är robotens bas 60 monterad för rörel- seöverföring längs en linjär bana, men kan även monteras för vin- kelrörelse om så önskas eller erfodras. “Ä"' En andra grad av rörelsefrihet ges roboten av länkanordningen 70, som medger svängning av roboten. Anordningen 70 innefattar ett par armar 65 och 66 som är svängbart monterade vid ändarna 61, 62, 63 och 64. Denna länkanordning har en svängvingsgrad på ca 70° genom en vinkeldkoch förskjutes medelst ett konventionellt snäck- och ledarskruvsystem inklusive roterande kulor. Under vinkelför- skjutning av länkanordningen 70 kring punkten 62 undergår snäck- skruven 72, till vilken armen 66 är ansluten via en del 67, en viss vinkelförskjutning, såsom framgår avldet visade streckade läget för dess ändparti. I ' En tredje grad av rörelsefrihet ocksà»av\svängtyp, ges av 451 438 länkanordningen 80, vilken är vridbart monterad upptill på anord- ningen 70. Länkanordningen 80 medger vinkelförskjutning med en vinkel på ca. 750. Vinkelförskjutningen âstadkommes med ett snäck- och ledarskruvsystem 68 innefattande roterande kulor och anordnat parallellt med länkanordningen 70.' Dâ de två parallellogramformade länkanordningarna 70, 80 förskjutes var för sig eller tillsammans, håller de verktygs- hållarhuvudets stöd 84 i ett konstant fast läge relativt horison- talplanet, så att ej heller verktygshållarhuvudets 90 läge rela- tivt horisontalplanet ändras trots att ovannämnda kinematiska drag tillåter huvudet att röra sig till vilket som helst läge i rummet som kan nås av roboten.

Verktygshållarhuvudet intar ett lutande läge relativt hori- sontalplanet och huvudets geometriska längdaxel intar en vinkel relativt horisontalplanet, vilket framgår av fig. 7. Denna vinkel bestämmes medan roboten utformas och uppgår i ett lämpligt ut- förande till ca. 30°. Efter det denna fasta och konstanta lokali- sering av verktygshâllarhuvudet för varje förskjutning därav bestämts enligt ovan, har huvudet ytterligare två grader av sväng- rörelser, under vilka huvudets längdaxlar kan rotera kring ett centrum i en fast fokuseringspunkt (se nedan).

Robotens verktygshållarhuvud 90 visas schematiskt och delvis i snitt i fig. 2. I huvudet 90 är lokaliserad en gängad axel 10 som drivs av en elektrisk motor ll som är kopplad direkt till axeln via en remskiva 13, en transmissionsrem 14 och en remskiva 15. Den gängade axeln 10 är placerad i en rörformad roterbar man- tel 20 och roterbart anordnad däri på lager 17 i en bottenvägg 16 samt lager 19 vid mantelns yttre ände. Mantelns 20 botten 16 är fast förankrad vid ett kugghjul 21, som griper in i ett kugghjul 18 som drivs av en elektrisk likströmsmotor med en tankometer- generator och en koncentrisk harmonisk reducerväxel, alltsammans betecknat med 12. Manteln 20 är roterbart monterad i en fast hylsa 23 som är förankrad vid ett hölje 25.

Den gängade axeln 10 är uppdelad i tvâ separata gängade par- tier 28 och 30. Gängstigningen och längden på partiet 28 är unge- fär dubbelt så stor som för partiet 30. Det första gängade partiet 28 skruvas in i en blockformad ledarmutter eller skruvmutter 27 och det andra partiet 30 i en motsvarande ledarmutter 31. Med det- I» -æ ; 5- 451 438 ta arrangemang blir slaglängden för ledarmuttern 27 dubbelt så stor som för ledarmuttern 31. Två par armar är anslutna till ledarmuttrarna 27, 31 såsom tydligare framgår av fig. 3, 4, 5 och 6. Fig. 3 är en sidovy av en del av verktygshållarhuvudet som ej visas i fig. 2 och som är lokaliserad exakt ovanför och i linje med partiet enligt fig. 2.

Såsom framgår av fig. 4 är ett par armar 26, 29 via buss- ningar 22 och lager 24 (fig. 6) anslutna till ledarmuttern 27.

Likaså är ett par armar 32, 35 kopplade till ledarmuttern 31 via bussningar och lager. Armarnas fram- och återgående rörelse- arrangemang visas tydligare i fig. 3, som visar armen 26 kopplad till ledarmuttern 27 vid 37 och armen 32 ansluten till ledar- muttern 3l vid 41.

Armarna 26, 29 är längre än armarna 32, 35 och skjuter över de sistnämnda med ett delat parti. De två armparen 26, 29 och 32, 35 uppbär vid ytterändarna en verktygshållare 38, vilken är svängbart kopplad till armarna vid 39 och 42.

Fig. 5 är ett tvärsnitt längs linjen 'y-Ii fig. 2 och visar verktygshâllarhuvudet komplett med styrorgan, vilka beskrivas ne- dan. Fig. 6 är ett tvärsnitt längs linjenflï-Eli fig. 4 och visar ledarskruven 27 med bussningar 22 och lager 24 för anslutning av det längre armparet.

Således överföres armarnas 26 och 29, 32 och 35 rörelse ut- med den gängade axeln 10 av ledarskruvarna 27 och 31, till vilka de är anslutna. Då axelns 10 första parti 28 uppvisar en dubbelt så stor gängstigning som det andra partiet 30, är överföringen av det längre armparet ca. dubbelt så stor som för det kortare arm- paret. Samtidigt med överföringsrörelsen i axelns 10 längd- riktning, undergår armparen även en relativ förskjutning åstad- kommen av styrorganet 45 visas i fig. 3 och fäst på den rör- formade mantelns 20 sidor medelst den nedre delen 44 därav, vilken passar till profilen 44' (fig. 2) på manteln.

Styrorganet 45 innefattar en platta med en lämplig dubbel krökning som bildar en yttre och en övre profil 47 och en inre och nedre profil 49. Profilen 49 utgöres av ett långsträckt spår i plattan. Styrdelar 50 är fästa i mitten på armarna 26, 29 och liknande styrdelar 40 är anordnade mitt på armarna 32, 35. Styr- delarna 50, 40 uppvisar lager i anliggning mot respektive krökt

Claims (6)

451 438 profil 47, 49 på styrorganet 45. Då styrdelarna 50, 40 rör sig utmed profilerna åstadkommer de en relativ förskjutning mellan de längre och de kortare armarna vid dessas överföringsrörelse och denna förskjutning medför en vinkelförskjutning av verktygs- hâllarens 38 läge kring en fast fokuseringspunkt i enlighet med uppfinningens syfte. Formen på de krökta profilerna 47, 49 såväl som övriga kännetecken på armarna, t.ex. lagrens 40, 50 placering, armarnas längd och deras anslutningspunkter till verktygshållaren 38, be- stämmes under robotens konstruktionsfas för erhållande av en vinkeljustering av verktygshållarens läge relativt dess längd- axel i en båge vars centrum bildas av en fast fokuseringspunkt 55 (se fig. 7), vilken båge omfattar en vinkel(r på ca. 90°. Figur 7 visar också verktygshållarens 38 rörelse åstad- kommen av den samtidiga relativa förskjutningen av den längre och kortare armarna under påverkan av ovannämnda ledarmuttrar och styrorgan. Verktygshållarens längdaxel 52 och således även den däri införda svetsbrännaren är alltid riktade mot den fasta fokuseringspunkten 55 oberoende av verktygshållarnas 38 lutning, varvid fokuseringspunkten bestämmes av relativläget mellan axeln 52 och gängaxeln 10. Då manteln 20 också kan rotera kring sin egen axel uppemot 360° eller mer, kan verktygshållaren orienteras i rummet enligt två svängrörelseintervall och svetsbrännaren kan inta vilket som helst läge i rummet enligt dessa två grader av rörelsefrihet kring ett centrum som konstant förblir den fasta fokuseringspunkten 55. Detta stämmer överens med uppfinningens syfte, som ju är att medge reglering av svetsbrännarens läge samt utföra korrigeringar i nivå med verktygshållarhuvudet utan att påverka robotens övriga rörelseaxlar. Härvid förenklas program- meringen av roboten enligt uppfinningen och erhålles en mera till- förlitlig drift därav än vad som tidigare varit möjligt. Det är för fackmannen uppenbart att föreliggande uppfinning kan ändras och modifieras inom ramen för efterföljande patent- krav utan att frångå uppfinningens idê och ändamål. Patentkrav: II II II II II ll II Il II Il ll

1. Industrirobot med ett flertal rörelseêxlar och inflefâfi“ tande en bas som är moterad för linjära rörelser eller sväng- i: 451 438 rörelser; en första i vinkel förskjutbar, parallellogramformad länkanordning för svängning på ett fast stöd på basen, en andra vinkelförskjutbar, parallellogramformad länkanordning för sväng-- ning ovanpå den första länkanordningen, ett fast stöd för ett verktygshållarhuvud som är kopplat till en yttre ände på den andra länkanordningenfi ett verktygshållarhuvud med icke juster- bar fokuseringspunkt som kan utföra två vinkelrörelser och som är anslutet till stödet; samt en verktygshâllare som är sväng- bart monterad vid en yttre ände på verktygshållarhuvudet, k ä n n e t e c k n a d a v att verktygshållarhuvudet (90) innefattar en gängad axel (10) med en första del (28) kopplad till en första ledarmutter (27) för att påföra en överförings- rörelse på ett första par parallella armar (26, 29) samt en andra del (30) som är kopplad till en andra ledarmutter (31) för att påföra en överföringsrörelse på ett andra par paral- lella armar (32, 35), varvid axelns första del (28) har en längd och gängstigning som dubbelt så stor som för axelns andra del (30), varvid nämnda par av parallella armar i sina yttre ändar uppvisar verktygshållaren (38), och varvid en rörformad roterbar mantel (20) sträcker sig koaxiellt med och omger den gängade axeln (10) samt är försedd med styrorgan (45) som an- ligger mot styrdelar (40, 50) på nämnda armpar för att åstad- komma relativrörelser hos de sistnämnda och därmed en vinkel- förskjutning av verktygshållaren (38) kring sin längdaxel och en fast fokuseringspunkt (55).

2. Industrirobot enligt patentkrav l, k ä n n e - t e c k n a d a v att styrorganen (45) för åstadkommande av armparens relativrörelse består av ett par plana delar med olika krökt profil och bildande en yttre och en inre profil (47 resp. 49), varvid den senare utgöres av ett övre parti av ett längsgående spår i de plana delarna.

3. Industrirobot enligt patentkrav 2, k ä n n e - t e c k n a d a v att styrdelarna (50) pâ det första paret av parallella armar (26, 29) för överföring av den första ledarmuttern (27), anligger mot styrorganets (45) yttre profil (47), medan_styrdelarna (40) på det andra parallella armparet (32, 35) för överföring av den andra ledarmuttern (31), an- ligger mot styrorganets inre profil (49). 451 458

4. Industrirobot enligt patentkrav l, k ä n n e - t e c k n a d a v att den gängade axeln (10) uppbäres i koax- iella hål i den rörformade manteln (20) och är ansluten därtill via lager (17, 19) som medger relativrörelser däremellan.

5. Industrirobot enligt patentkrav l, k ä n n e - t e c k n a d a v att gängaxeln (10) är ansluten till och rote- ras av en elektrisk motor (ll) utanför manteln.

6. Industrirobot enligt patentkrav l, k ä n n e - t e c k n a d a v att manteln (20) är roterbart monterad i en fast hylsa (23) på verktygshållarhuvudet (90) medelst ett par kugghjul (21, 18), varav ett (21) är fast förankrat på manteln medan det andra (18) är kopplat till en drivaxel hos en elektrisk motor (12) med koaxiell reducerväxel. *u Ii