SE455925B - Robothandled - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 45s¥ 925 ytterligare en vagn. vilken är horisontellt förskjutbar i en riktning vinkelrät mot den första vagnens förskjutningsrikt- ning. Förutom att såsom nämnts kunna roteras kring en vertikal axel. kan handleden även roteras kring en horisontell axel. Även i denna konstruktion omlänkas laserstrålen medelst speg- lar rätvinkligt från laserstrålkällan fram till munstycket.

Detta kända omlänkningsarrangenang har den nackdelen att hand- ledens rotationsrörelse är begränsad till omkring l80° för att lasersträlen inte skall skymmas. En separat skyddsledning av bälgtyp omger laserstrâlen från källan till munstycket.

För att undanröja dessa olägenheter vid en för laserbearbet- ning användbar industrirobot ges enligt uppfinningen en robot- handled de i patentkravet l angivna sårdragen. Därigenom åstadkommes en robot med små strålníngsenergiförluster på grund av ett litet antal speglar, i vilken speglarna är så anordnade att strålgången inte begränsar robothandledens orienteringsförmåga. Genom att utnyttja en ihålig robotarm undvikes också behovet av en separat skyddsledning kring lasersträlen. Vidare åstadkommas en slank och därmed lite ut- rymmeskrävande konstruktion. vilken ger den väsentliga förde- len att även svårtillgängliga områden på arbetsstycken kan bearbetas Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen utnyttjas den ihåliga robotarmen och handleden som gasledning för den vid laserbearbetníng vanligen använda skyddsgasen.

Dessa och andra fördelar hos uppfinningen kommer klarare att framgå av följande beskrivning. som i detalj beskriver en ut- föringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade rit- ningar. av vilka: fig. 1 visar en sidovy av en datorstyrd industrirobot av den i SE patentansökan 8304726-6 beskrivna typen. fig. 2 och 3 visar i tvärsnitt en handled enligt uppfinningen med handledens yttersta axel orienterad sammanfallande med axeln hos robotens yttre arm respektive bildande maximal vin- kel mot denna. och 'få 10 15 20 25 30 35 455' 925 fig. 4 visar en sidovy. partiellt i tvärsnitt. av den tredje handledsdelen med bortskuren sidovâgg och ett till handleden fäst lasermunstycke enligt uppfinningen.

I figurerna betecknar 1 en industrirobot med sex axlar. Pâ foten 2 är ett stativ 3 roterbart lagrat kring en axel A-A. I detta stativ är en inre robotarm 4 roterbart lagrad kring en axel B. Roboten omfattar även en yttre ar: 5, som med sitt inre parti är fäst till armen 4 och som är roterbar kring axeln C. Stativet manövreras med ett inuti foten 2 anordnat icke visat drivdon. armen 4 med drivdonet 6 och armen 5 med ett drivdon 7. vars huvuddel döljes av drivdonet 6. Drivdon 8 för drivning av handleden 10 och en laserstrålkälla 9 är anordnade i förlängningen av armens 5 inre del. Vid användning av lasersträlkällor. som är för tunga att uppbäras av armen 5. såsom vid plâtskärning. kan strålkällan exempelvis placeras ovanför och bakom roboten. Lasersträlen skall då medelst speg- lar reflekteras så att den inkommer i den ihåliga armen 5 i dennas förlängningsriktning.

Handleden 10 är uppbyggd av tre efter varandra anordnade och i förhållande till varandra roterbara delar ll. 12. 13. Den första delen ll är roterbar kring en axel D-D. den andra delen 12 kring en axel E-E och den tredje delen 13 kring en axel F-F. Hela handleden utgör en lätt utbytbar enhet genom att dess första del kan sammankopplas med en i robotarmen 5 lagrad rörformad drivaxel 15.

Handledsdelen ll består av en rörhylsa lll med en vinkelrätt mot axeln D-D avskuren ände med en gängad fläns ll2, genom vilken medelst en gängad ring 113 delen ll kan sammankopplas med drivaxeln 15. I sin andra ände är delen ll snett avskuren med en spetsig vinkel ut mot en axel som går vinkelrätt mot axeln D-D. Därav följer att axeln E-E. som är vinkelrät mot den avskurna änden. bildar lika stor vinkel_n mot axeln D-D.

En spegel S1 är fäst i väggen till delen ll och placerad i centrum av den snett avskurna änden. Denna spegel sl skall 10 15 20 25 30 35 455 925 reflektera en i den yttre robotarmens 5 mitt inkommande. koaxiellt med axeln D-D gående laserstråle L längs axeln E-E. varför den plana spegelytan bildar en vinkel G /2 med axeln D-D.

Handledens 10 andra del 12 består av en vid båda sina ändar snett avskuren rörhylsa 121. De avskurna ändarna konvergerar mot varandra och deras förlängningar skär varandra under en spetsig vinkel som är lika med 20 . Rörhylsans 121 tvärsnitt har således. i ett plan som går genom rörhylsans l2l längsaxel och innehåller dennas kortaste och längsta del. formen av en undre del hos en parallellt med basen avskuren likbent triangel med toppvinkeln 2G . Hitt på basen är en spegel S2 placerad vinkelrätt mot detta plan. vilket även innefattar rotationsaxeln B-E. kring vilken rörhylsan 121 roterar.

Den av spegeln S1 längs rotationsaxeln E-E reflekterade laser- strålen kommer följaktligen att infalla med vinkeln G mitt i spegeln S2. såsom lättast inses av fig. 2. och från denna spe- gel reflekteras längs axeln F-F på grund av rörkroppens 121 symmetriska uppbyggnad. I detta sammanhang påpekas att vid rotation av den andra handledsdelen 12 kommer spegelns S2 mittpunkt att ligga still. eftersom denna punkt sammanfaller med axeln E-E, kring vilken delen 12 roterar. Denna punkt sammanfaller även med axeln F-F. som går igenom mitten av handledsdelens 12 längst från handledsdelen ll belägna ände vinkelrätt mot ett plan som omfattar denna ände.

Handledsdelen 13 utgöres likaså av en rörhylsa 131. Den ände av rörhylsan. som vetter mot delen 12. är snett avskuren med vinkeln a mot en linje vinkelrät mot hylsans 131 längsaxel G-G och den andra änden är avskuren vinkelrätt mot längsaxeln.

Denna andra ände innefattar även ett verktygsfäste 136 (se fig. 4). som i föreliggande exempel användes för att fästa ett lasermunstycke och som är roterbart kring längsaxeln G-G. I den snett avskurna ändens centrum är en spegel S3 placerad. vilken är fäst i handledsdelens 13 vägg. Denna spegel skall reflektera den längs axeln F-F infallande laserstrålen längs 10 15 20 25 30 35 455 925 axeln G-G. Eftersom axlarna F-F och G-G alltid skär varandra under vinkeln C. så skall den plana spegeln S3 ha en lut- ningsvinkel U l2 mot axeln G-G.

Rotationsdrivníngen av handledens tre delar utgör ingen del av föreliggande ansökan och för att förstå uppfinningen är det tillräckligt att veta att dessa tre delar kan roteras relativt varandra från det i fig. 2 visade läget till läget i fig. 3.

För övrigt ges en detaljerad redogörelse för denna rotations- dryßfing i nämnda SE patentansökan 8304726-6. verktygsfästet 136 roteras i den föredragna utföringsformen medelst en i handledsdelen 13 anordnad motor H. son via en rem 132 driver den ingående axeln i en växel 133. vars kuggför- sedda utgående axel driver ett kugghjul 134 med yttre kuggar.

Därvid är att märka att dessa delar inte får störa laserstrål- gången och växeln 133 och kugghjulet 134 är således inte pla- cerade i rörhylsans 131 centrum, utan förskjutna utåt från mittplanet med ett sådant avstånd att kugghjulet 134 inte stör strålgången. Remmen 132 är således riktad nedåt-utåt från motorns utgångsaxel. En med kugghjulet 134 fast förbunden axel utgör ingångsaxel i en ytterligare växel 135. vars kuggför- sedda utgångsaxel år i ingrepp ned en yttre kuggning hos verk- tygsfästet 136. Motorns_M utgångsaxel är. såson indikeras i fig. 4, även drivande förbunden med en ytterligare rem 137, som går snett inåt, bort från rörhylsans nittplan. till ett icke visat reglerdon. som är avsett att ge en signal. vilken motsvarar rotationsvinkeln för verktygsfästet 136. till styr- kretsen hos den datorstyrda roboten. Man kan naturligtvis tänka sig andra utföranden av verktygsfästets rotationsdriv- ning'och det visade utförandet är enbart givet son ett icke begränsande exempel.

Fig. 4 visar också ett föredraget utförande av ett lasernun- stycke 20. För att ytterligare öka orienteringsförnågan hos roboten är munstyckets utloppsdel vinklad relativt rörhylsans 13 längsaxel G-G. och följaktligen innefattar munstycket en spegel S4, som reflekterar den längs axeln G-G infallande la- 10 15 20 25 30 455 9á5 _ i sersträlen längs nunstyckets utloppsaxel. En lins 201 är pla- cerad vinkelrätt mot munstyckets utloppsaxel. vilken lins har en sådan brännvidd att den inkommande laserstrâlen fokuseras på lämpligt avstånd utanför lunstyckets utloppsöppning. Denna lins är uppburen i en tvärvâgg 202. som även innefattar en öppning 203. Denna öppning är avsedd för genomgång av en skyddsgas. syre eller en inert gas. som strömmar genom den ihåliga robotarmen. genom handleden och ut genom munstyckets utloppsöppning. Handleden 10 kan också användas tillsammans med ett rakt munstycke. varvid inte längre spegeln S4 behövs.

Efter avslutad laserbearbetning kan speglarna vid behov ren- göras genom att en lämplig rengöringsfluid spolas igenom ro- botarmen. handleden och lasermunstycket. Den tidigare nämnda skyddsgasen skyddar dock mot nedsmutsning. varför rengörings- behovet hålles så litet som möjligt.

Genom uppfinningen åstadkommes således en industrirobot. som enbart med tillsats av en laserstrålkälla. vilken lämpligen är placerad i förlängningen av den yttre armen 5. och ett mun- stycke kan användas för laserbearbetning av arbetsstycken och som genom borttagandet av munstycket utan inskränkning är an- vändbar för konventionell bearbetning. Antalet speglar. som leder lasersträlen genom armen 5 och handleden 10. är endast tre. varför energiförlusterna från källa till munstycke blir små. Vidare är dessa speglar så anordnade att laserstrålen inte skymmes oavsett inbördes rotationsläge hos handledens tre delar.

Uppfinningen har beskrivits med avseende på laserstrålar. men självklart kan även andra typer av ljusstrâlar ledas genom robotarmen och handleden. m. i)

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 455 925 Patentkrav

1. Robothandled för laserbearbetning med ett flertal i serie med varandra anordnade ihåliga, roterbara delar, vilken inne- fattar en första del (11). som är roterbar kring en första axel (D-D). en andra del (12), som är lagrad i den första de- len (ll) och roterbar kring en andra axel (E-E). vilken skär den första axeln (D-D). och en tredje del (13). som är lagrad i den andra delen (12) och roterbar kring en tredje axel (F-F), vilken skär den tredje delens (13) längsaxel (G-G), varvid den tredje delen (13) uppbär ett verktygsfäste (136). som är roterbart kring längsaxeln för den tredje delen, av att i handledens (10) ihåliga inre är speglar (S1. S2, S3) anordnade, så att en från en ihålig robotarm (5) inkommande ljusstråle (L) obruten kan gå igenom handledens alla delar (ll, 12. 13) oavsett dessa delars inbör- des rotatíonslägen, varvid en första spegel (S1) är placerad i skärningspunkten mellan den första axeln (D-D) och den andra k ä n n e t e c k n a d axeln (E-E). en andra spegel (S2) är placerad i skärninga- punkten mellan den andra axeln (E-E) och den tredje axeln (F-F). och en tredje spegel (S3) är placerad i skärnings- punkten mellan den tredje axeln (F-F) och den fjärde axeln (G-G), varvid dessa speglar (S1. S2. S3) har en sådan lutning att en längs den första axeln (D-D) inkommande ljusstråle avlänkas längs nämnda andra. tredje och fjärde axlar.

2. Robothandled enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att den första och tredje spegeln (Sl, S3) är fästa till från ínnerväggarna hos den första respektive tredje handledsdelen (ll. 13) utskjutande fästelement. och att den andra spegeln (S2) är'fäst direkt till ínnerväggen hos den andra handlede- delen (12). k ä n n e t e c k n a d av att ett lasermunstycke (20) är fäst till verktygsfästet (136), varvid munstyckets utloppsdel är lutad relativt den tredje

3. Robothandled enligt krav 1. 455 925' i handledsdelens längsaxel (G-G) och innefattar en spegel (S4). som avlänkaz den längst denna längsaxel (G-G) inkommande ljus- strâlen längs munstyckets (20) utloppsaxel.

4. Robothandled enligt krav 3. k ä n n e t e c K n a d av att “ en tvärvägg (202) hos munstycket (20). vilken uppbär mun- styckets fokuseríngslíns (201), är försedd med en genomgånge- öppníng (203) för skyddsgas.