SE469372B - Robot foer maskinbearbetning med laserstraale - Google Patents

Description

469 572 2 nomlöpande hålet i linje med den första vridningsaxeln. Den flerledade armen inkluderar också första reflekterande organ för att reflektera laserstrålen som passerar genom det första genomlöpande hålet i en optisk bana som är bildad längs det ' flerledade armaggregatet och som sträcker sig till ett munstycks- organ som är beläget vid den främre änden av det flerledade “ armaggregatet, varifrån laserstrålen sänds ut i en önskad rikt- ning.

Med en anordning av detta slag kan laserstrålen som sänds ut från en källa för en laserstråle lätt styras in i den op- tiska banan som är bildad längs det flerledade armaggregatet utan att man behöver anordna ett komplicerat optiskt system.

Föreliggande robot är således mycket enklare till sin utform- ning i jämförelse med teknikens ståndpunkt. Eftersom dessutom en dylik anordning också medger att roboten teoretiskt sett kan röra sig längs den förutbestämda räta linjen oändligt långt kommer arbetsområdet för roboten att ökas i hög grad.

I enlighet med en annan aspekt av uppfinningen åstadkommas en med ett flerledat armaggregat försedd maskinbearbetningsan- ordning med laserstråle inkluderande ett flertal armar, ett flertal leder som operativt sammankopplar armarna, och ett op- tiskt system för att bilda en optisk bana för att styra en la- serstråle som tillförs från en källa för en laserstråle längs det flerledade armaggregatet till ett munstycksorgan som är monterat vid aggregatets främre ände. Åtminstone en av lederna sammanbinder två armar på så sätt att den ena av armarna är vridbar i förhållande till den andra, varvid denna led är för- sedd med ett genomlöpande hål längs sin vridningsaxel. I det optiska systemet ingår ett par reflektorspeglar som är anordna- de på ömse sidor om det flerledade armaggregatet och som där- vid bildar en del av den optiska banan medelst den vridbara ~ axeln hos leden mellan paret reflekterande speglar. På detta sätt blir de optiska elementen belägna på båda sidorna av det ' flerledade armaggregatet, varigenom vart och ett av de optiska elementen blir lätt åtkomligt, vilket medför att det blir lätt att utföra reparationer och underhållsarbete.

Ett första ändamål med uppfinningen är således att undvika de ovan beskrivna olägenheterna hos teknikens ståndpunkt och 469 572 3 att åstadkomma en förbättrad, med ett flerledat armaggregat försedd robot för maskinbearbetning med laserstråle.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en med ett flerledat armaggregat försedd robot för maskinbear- betning med laserstråle, vilken robot är enkel i sin konstruk- tion, lätt att tillverka och således billig att framställa.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en med ett flerledat armaggregat försedd robot för maskinbear- betning med laserstråle, varvid nämnda robot har ett stort arbetsområde och är tillförlitlig i drift. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en med ett flerledat armaggregat försedd robot för maskinbearbetning med laserstråle, varvid nämnda robot är lätt att reparera och att utföra underhållsarbete på.

Andra ändamål, fördelar och särdrag hos uppfinningen kom- mer att bli uppenbara ur den nu följande detaljbeskrivningen över uppfinningen då denna studeras i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. l schematiskt visar en frontvy av en robot för maskinbearbetning med laserstråle, varvid nämnda ro- bot är försedd med ett flerledat armaggregat som är utformat i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning, fig. 2 är en schematisk vy som visar roboten enligt fig. l från si- dan, fig. 3 är en schematisk vy som visar en frontvy av en med ett flerledat armaggregat försedd robot för maskinbearbetning med laserstråle utformad i enlighet med en annan utföringsform av föreliggande uppfinning och fig. 4 är en schematisk vy som visar roboten enligt fig. 3 från sidan.

Fig. l och 2 visar schematiskt en med ett flerledat armagg- regat försedd anordning eller robot för maskinbearbetning med laserstråle. I roboten ingår en huvuddel 1, som är anordnad att kunna röra sig fram och tillbaka längs en förutbestämd rät linje 2, exempelvis längs en skena e. dyl.

Ett flerledat armaggregat 3 är monterat på robotens huvuddel 1 med sitt basparti 4 fixerat anslutet till robotens huvuddel 1.

Det flerledade armaggregatet 3 inkluderar en första arm 5 som sträcker sig rakt och en första led 7 som är belägen mellan baspartiet 4 och den första armen 5, varvid den första armen 5 kan vrida sig kring den första leden 7 i förhållande till bas- 469 372 4 partiet 4 som är fixerat anslutet till robotens huvuddel 1. Den första leden 7 har således en första vridningsaxel kring vilken den första armen 5 vrider sig, och denna första vridningsaxel är belägen parallellt med den förutbestämda räta linjen 2 längs vilken robotens huvuddel 1 rör sig fram och tillbaka. Den förs- ta leden 7 är försedd med ett första genomlöpande hål 13 som sträcker sig genom den första leden 7 från den ena sidan till den andra längs den första vridningsaxeln, och den är så ut- formad att en laserstråle L, som utsänds från en källa (inte visad) för utsändning av en laserstråle, passerar genom det första genomlöpande hålet 13 i linje med den första vridnings- axeln från den ena sidan av det flerledade armaggregatet 3 till den andra eller från höger till vänster i den i fig. l vi- sade utföringsformen.

Det flerledade armaggregatet 3 är försett med en första reflektorspegel l2 i närheten av den första leden 7 på så sätt att nämnda spegel reflekterar laserstrålen L som passerar ge- nom det första genomlöpande hålet 13 i den första leden 7 i rät vinkel i en riktning som är parallell med den längsgående riktningen hos den första armen 5. Det bör observeras att den första reflektorspegeln 12 är fixerat monterad på den första leden 7 i linje med den första vridningsaxeln hos den första leden 7 på vänster sida (då man ser i fig. 1) hos det fler- ledade armaggregatet 7 på så sätt att den första reflektorspe- geln 12 vrider sig tillsammans med den första armen 5 när den första armen 5 vrider sig med avseende på baspartiet 4 kring den första vridningsaxeln. Sålunda slår laserstrålen L, som passerar genom det första genomlöpande hålet 13, alltid an mot den första reflektorspegeln 12 och reflekteras i en riktning som är parallell med den längsgående riktningen hos den första armen 5 även om den första armen 5 vrider sig kring den första vridningsaxeln.

En andra led 8 är anordnad vid en bortände hos den första armen 5, genom vilken en andra arm 6, som också sträcker sig rakt, är anordnad att vara vridbar i förhållande till den förs- ta armen 5. Den andra armen 8 har således också en andra vrid- ningsaxel, kring vilken den andra armen 6 kan tränga eller vri- da sig i förhållande till den första armen 5. Det bör observe- 469 372 5 ras att den andra leden 8 i sin tur är försedd med ett andra genomlöpande hål 14 som sträcker sig parallellt med det första genomlöpande hålet 13 från den ena sidan av det flerledade arm- aggregatet 3 till den andra i linje med den andra vridnings- axeln hos den andra leden 8. Det flerledade armaggregatet 3 är på samma sätt försett med en andra reflektorspegel 15 som är fixerat monterad på den andra leden 8 vid sidan av den första armen 5 i linje med den andra vridningsaxeln hos den andra le- den 8. Lägesrelationen mellan den första armen 5 och den andra reflektorspegeln 15 är således fixerad. Såsom följd av detta slår den av den första reflektorspegeln 12 reflekterade laser- strålen L nu an mot den andra reflektorspegeln 15 som då reflek- terar laserstrålen L i rät vinkel så att den passerar genom det andra genomlöpande hålet 14 i linje med den andra vridnings- axeln.

Det flerledade armaggregatet 3 är också försett med en tredje reflektorspegel 16 som är monterad på den andra leden 8 till höger i fig. l och således på motsatt sida mot sidan där den andra reflektorspegeln 15 är belägen. Denna tredje reflek- torspegel 16 är också anordnad att ligga i linje med den andra vridningsaxeln hos den andra leden 8 för att reflektera laser- strålen L som passerar genom det andra genomlöpande hålet 14 i rät vinkel i en riktning som löper parallellt med en längsgåen- de riktning hos den andra armen 6. Den tredje reflektorspegeln 16 är sålunda monterad på den andra leden 8 på så sätt att den är vridbar tillsammans med den andra armen 6, varför den av den tredje reflektorspegeln 16 reflekterade laserstrålen 1 all- tid blir riktad i en riktning som löper parallellt med den längsgående riktningen hos den andra armen 6 även om den andra armen 6 vrider sig i förhållande till den första armen 5.

Såsom har beskrivits ovan har den andra armen 6 sin närän- de ansluten till den andra leden 8 medan en tredje led 9 är an- ordnad vid den andra armens 6 bortände. Det flerledade armagg- regatet 3 är också försett med ett par fjärde och femte reflek- torspeglar 17 och 18 som är monterade på den tredje leden 9.

Det bör observeras att dessa reflektorspeglar 17 och 18 är mon- terade på den tredje leden 9 på samma sida, dvs. på den vänstra sidan, av aggregatet 3 i den visade utföringsformen. Den fjärde 469 572 6 reflektorspegeln 17 är monterad på så sätt att den upprätthål- ler en fixerad lägesrelation med den andra armen 6, varvid så- lunda laserstrålen L från den tredje reflektorspegeln 16 reflek- teras i rät vinkel i en tredje vridningsriktning som löper pa- rallellt med nämnda första och andra vridningsaxlar och såle- des med den förutbestämda räta linjen 2. Å andra sidan är den femte reflektorspegeln 18 monterad på den tredje leden 9 i lin- je med den tredje vridningsaxeln på så sätt att den vrider sig i förhållande till den andra armen, varvid laserstrålen som kommer från den fjärde reflektorspegeln 17 längs den tredje vridningsaxeln alltid reflekteras i rät vinkel i en önskad riktning, såsom kommer att klargöras omedelbart nedan.

Det flerledade armaggregatet 3 inkluderar vidare en fjärde led 10 som är ansluten till den tredje leden 9 på så sätt att den fjärde leden 10 kan vrida sig 3600 kring en normallinje som bildar rät vinkel med den tredje vridningsaxeln som är bil- dad mellan de fjärde och femte reflektorspeglarna 17 och 18.

Riktningen hos den av den femte reflektorspegeln 18 reflekte- rade laserstrålen definierar således denna normallinje. En sjätte reflektorspegel 19 är fixerat monterad på den fjärde leden 10 i linje med nämnda normallinje för att alltid reflek- tera laserstrålen från den femte reflektorspegeln 18 hos den tredje leden 9 i rät vinkel. Den fjärde leden 10 är också för- sedd med ett munstycksorgan 11 som kan vridas 3600 tillsammans med den sjätte reflektorspegeln 19 kring normallinjen som är definierad av reflektionsriktningen hos den femte reflektor- spegeln 18. Ehuru det inte är visat särskilt skall det fram- hållas att munstycksorganet är försett med ett optiskt element, såsom en konvergeringslins, för att fokusera den däri löpande laserstrålen L. Det skall således framhållas att en variabel optisk bana är bildad längs det flerledade armaggregatet 3 me- delst reflektorspeglarna 12, 15, 16, 17, 18 och 19 och att den optiska banan sträcker sig genom aggregatet 3 och inkluderar delar på båda sidorna om aggregatet 3.

Med detta utformningssätt styrs laserstrålen L, som till- förs från en (inte visad) källa för en laserstråle, först så att den rör sig längs den första vridningsaxeln medelst ett lämpligt godtyckligt organ (inte visat) genom det första genom- 469 372 7 löpande hålet 13 i den första leden 7. Därefter styrs laser- strålen L så att den förs längs den optiska banan som är bil- dad utefter aggregatet 3, varvid laserstrålen reflekteras av de skilda speglarna 12, 15, 16, 17, 18 och 19, varefter laser- strålen i sista hand utsänds från munstycksorganet ll mot ett arbetsstycke (inte visat). Det står således klart att med ett dylikt utformningssätt behöver man inte anordna ett komplice- rat optiskt system i det flerledade armaggregatet 3 för att styra laserstrålen till ett önskat läge, vilket innebär att hela anordningen är mycket enkel till sin utformning. Dessutom sträcker sig det första genomlöpande hålet 13, som i praktiken definierar ett inlopp till den optiska banan i aggregatet 3 för laserstrålen L, parallellt med den förutbestämda räta lin- jen 2 längs vilken robotens huvuddel 1 förs fram och tillbaka, och tack vare detta kan armaggregatet 3 föras över ett stort område utan begränsningar. Det bör också observeras att i den visade utföringsformen är speglarna 15 och 16 anordnade på ömse sidor om aggregatet 3, varigenom reparationer eller underhålls- arbeten på dessa speglar l5 och 16 blir i hög grad förenklade.

Alternativt kan den optiska banan sträcka sig delvis eller helt och hållet invändigt i armarna 5 och 6 om så önskas.

Med hänvisning nu till fig. 3 och 4 skall nämnas att dessa visar en med ett flerledat armaggregat utformad robot för be- arbetning med laserstråle i enlighet med en annan utförings- form av uppfinningen. Eftersom denna utföringsform är likartad den tidigare utföringsformen som är visad i figurerna l och 2 i många avseenden har lika element försetts med lika hänvis- ningsbeteckningar. Den enda skillnaden mellan dessa båda ut- föringsformer ligger i sättet på vilket man anordnar den femte reflektorspegeln 18. I den nya utföringsformen som är visad i figurerna 3 och 4 är nämligen den femte reflektorspegeln 18 an- ordnad på motsatt sida mot den sida där den fjärde reflektor- spegeln 17 är anordnad i förhållande till aggregatet 3. Ehuru det inte är närmare visat måste således den tredje leden 9, som är monterad vid kortänden hos denna andra arm 6, vara för- sedd med ett tredje genomlöpande hål som sträcker sig genom den tredje leden 9 från aggregatets 3 ena sida till den andra så att laserstrålen som reflekteras i rät vinkel av den fjärde 469 372 8 reflektorspegeln 17 skall nå den femte reflektorspegeln 18 som är belägen på motsatt sida om aggregatet 3 i föreliggande ut- föringsform. Ett sådant tredje genomgående hål bör givetvis inkludera den tredje vridningsaxeln som är definierad såsom en del av den optiska banan mellan de fjärde och femte reflektor- speglarna 17 och 18.

Eftersom den femte reflektorspegeln 18 är anordnad på mot- satt sida mot den sida där den fjärde reflektorspegeln 17 är anordnad i förhållande till aggregatet 3 är den fjärde leden 10, som är förbunden med den tredje leden 9, också anordnad på samma sida som den där den femte reflektorspegeln 18 är anord- nad, dvs. vänster sida i fig. 3. Den sjätte reflektorspegeln 19, som är monterad på den fjärde leden 10, är således så an- ordnad, att den mottar laserstrålen som reflekteras av den femte reflektorspegeln 18 och reflekterar strålen mot spets- änden hos munstycksorganet ll så att strålen utsänds i en önskad riktning som är bestämd av munstycksorganets ll orien- tering. Det skall således framhållas att i den i fig. 3 och 4 visade utföringsformen är inte endast speglarna 15 och 16 vid den andra leden 8 utan också speglarna 17 och 18 vid den tred- je leden 9 anordnade på ömse sidor om aggregatet 3, varför re- parationer och underhållsarbeten på det optiska systemet hos denna utföringsform blir ytterst lätta att utföra.

Ehuru det ovanstående utgör en fullständig och komplett beskrivning av de föredragna utföringsformerna av föreliggande uppfinning kan skilda modifikationer, alternativa konstruktio- ner och ekvivalenta lösningar förekomma inom uppfinningens ram.

Den ovan givna beskrivningen och de på ritningarna visade fi- gurerna får således inte tolkas på så sätt att de begränsar uppfinningens omfattning.

Claims (8)

9 469 372 PATENTKRAV

1. Anordning för maskinbearbetning med en laserstråle, k ä n n e t e c k n a d därav, att den innefattar en huvud- del (1), som är rörlig fram och tillbaka längs en första rät linje, samt ett flerledat armaggregat (3) som inkluderar ett basparti (4) som är fast monterat på nämnda huvuddel (1), en första arm (5) som är vridbart ansluten till nämnda basparti (H) genom en första led (7) och därvid är vridbar kring en första vridningsaxel, varvid nämnda första vridningsaxel är parallell med nämnda första räta linje, en andra arm (6) som är vridbart ansluten till-nämnda första arm (5) genom en and- ra led (8) och därvid är vridbar kring en andra vridnings- axel, ett munstycksorgan (11), som är förbundet med nämnda flerledade armaggregat (3), och ett optiskt system innefatt- ande ett flertal optiska element för att styra en laserstråle som tillförs från en källa för en laserstråle till nämnda munstycksorgan (11), varvid nämnda munstycksorgan (11) riktar laserstrålen mot ett önskat föremål och nämnda första led (7) är försedd med ett första genomlöpande hål (13) som sträcker sig från den ena sidan till den andra längs nämnda första vridningsaxel, varigenom den från källan tillförda laserstrå- len kan styras längs nämnda första vridningsaxel in i det optiska systemet genom att passera igenom nämnda första ge- nomlöpande häl (13), vilket är så beläget, att nämnda optiska element är anbragta på ömse sidor om nämnda flerledade arm- àasresat (3).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda optiska system inkluderar en första reflek- torspegel (12) monterad på nämnda första led (7) i linje med nämnda första vridningsaxel för att reglera nämnda laser- stråle som passerar genom nämnda första genomlöpande hål (13) i rät vinkel mot nämnda första vridningsaxel, varvid nämnda första reflektorspegel (12) är vridbar tillsammans med nämnda första arm (5).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda första arm (5) sträcker sig rakt och att nämnda första reflektorspegel (12) reflekterar nämnda laser- stråle i en riktning som är parallell med en längsgående riktning hos nämnda raka första arm (5). .o 469 372 10 U.

Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda optiska system inkluderar ett par andra (15) och tredje (16) reflektorspeglar som är monterade på ömse sidor om nämnda andra led (8), som är försedd med ett andra genomlöpande hål (1M) som sträcker sig från den ena sidan till den andra ä parallellt med nämnda första genomlöpande hål (13), att nämnda andra spegel (15) är fixerad i läge med nämnda första arm (5) och att nämnda tredje spegel (16) är vridbar med nämnda andra arm (6) så att nämnda andra spegel (15) reflekterar laserstrålen från nämnda första spegel (12) längs nämnda andra vridningsaxel mot nämnda tredje spegel (16) som också reflekterar laserstrålen i rät vinkel mot nämnda andra vridningsaxel. FS

5. Anordning enligt krav U, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda flerledade armaggregat (3) vidare inkluderar en tred- je led (9) som är anordnad (6) och att nämnda optiska fjärde (17) och femte (18) strålen från nämnda tredje (11).

6. _Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda par fjärde (17) och femte (18) speglar är monterade på nämnda tredje led (9) på samma sida av nämnda aggregat (3).

7. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda tredje led (9) är försedd med ett tredje genomlöpande hål som sträcker sig från den ena sidan till den andra längs en tredje vridningsaxel som är parallell med de första och andra vridningsaxlarna, varvid paret fjärde (17) och femte (18) spegé sidor om aggregatet (3) för att leda tredje spegel (16) till nämnda mun- stycksorgan (11) genom nämnda tredje genomlöpande hål.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda flerledade armaggregat (3) ytterligare inkluderar en fjärde led (10) som är kopplad till nämnda tredje led (9) och som är vridbar över 3600 i förhållande till nämnda tredje led (9) och på vilken nämnda munstycksorgan (11) är monterat och att vid en bortände hos nämnda andra arm system ytterligare inkluderar ett par reflektorspeglar för att leda laser- spegel (16)till nämnda munstycksorgan lar är anordnade på ömse laserstrålen från nämnda ff nämnda optiska system vidare inkluderar en sjätte reflektor- spegel (19) som är monterad på nämnda fjärde led (10) för att leda laserstrålen från den femte spegel (18) till en utgång från nämnda munstyoksorgan (11).