SE515372C2

SE515372C2 - Industrial robot with a balancing device in the form of a leaf spring, as well as a method for manufacturing and a method for balancing an industrial robot

Info

Publication number: SE515372C2
Application number: SE0002534A
Authority: SE
Inventors: Thomas Gunnarsson
Original assignee: Abb Ab
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2001-07-23
Also published as: AU2001266516A1; SE0002534D0; WO2002006018A1; SE0002534L

Abstract

Industrial robot comprising a manipulator and a control system. The manipulator comprises a first arm part (4) and a second arm part (2) that are arranged to pivot in relation to one another. The first and second arm parts relative to one another during pivoting are balanced by a balancing device (7) that comprises a leaf spring (8). A first end (9) of the leaf spring is arranged to pivot in a first attachment (13) on the first arm. A second end (11) of the leaf spring is arranged designed with a longitudinal section (a) with a width (b) that decreases towards the second end. The second end is arranged to be displaceable in a second attachment (14) on the second arm.

Description

25 30 . . . . , , . . . , t v 515 3.72 H .w- 2 utböjning av bladﬁädern, vilken i sin ena ände är fast anordnad i stativet och i sin andra ände är fritt förskjutbar mellan två styrpinnar anordnade på armen. Vridningen medför att fjäderlängden mellan förankringspunkten och styrpinnama förkortas. Det anges i dokumentet att bladﬁädern kan vara skiktad. Syﬁet med anordningen är att åstadkomma en balanseringsanordning, som återvänder till utgångsläget när vridmomentet upphör. Fördelar som anges är att det inte behövs någon expanderande och sammandragande anordning, som riskerar att klämma och skada kablar och dylikt. lndustrirobotar är vanligen anordnade med en första arm, vilken är vridbart förbunden med robotens stativ i en led. Almen är i sitt utgångsläge / viloläge vertikalt orienterad. När roboten rör sig vrids första armen i ett vertikalplan kring ledens rotationsaxel. Berörd motor måste klara både att vrida robotarmen och att böja ut bladtjädem. Genom utböjningen av bladtjädem alstras ett böjmoment hos bladﬁädern, vilket vill räta upp bladﬁädem och därmed underlätta för motom att vrida armen tillbaka till utgångsläget. 25 30. . . . ,,. . . , t v 515 3.72 H .w- 2 deflection of the leaf spring, which at one end is fixedly arranged in the stand and at its other end is freely displaceable between two guide pins arranged on the arm. The rotation means that the spring length between the anchoring point and the guide pins is shortened. The document states that the leaf vein may be stratified. The purpose of the device is to provide a balancing device, which returns to the initial position when the torque ceases. Advantages stated are that no expanding and contracting device is needed, which risks squeezing and damaging cables and the like. Industrial robots are usually provided with a first arm, which is rotatably connected to the stand of the robot in one joint. Almen is in its initial position / rest position vertically oriented. When the robot moves, the first arm rotates in a vertical plane around the axis of rotation of the joint. The affected engine must be able to both turn the robot arm and bend the blade tether. By bending the blade edge, a bending moment is generated in the blade spring, which wants to straighten the blade edge and thus make it easier for the motor to turn the arm back to the initial position.

Berörd vridmotor ska därmed, vid vridning av armen, klara av ett resterande vridmoment M, som utgörs av skillnaden mellan robotens totala belastningsmoment och bladﬁädems böjmoment. Momentet M är litet vid liten och vid stor vridning ( närmare 90 grader).The rotating motor concerned must thus, when turning the arm, be able to handle a residual torque M, which consists of the difference between the robot's total load torque and the bending of the blade edema. Torque M is small at small and at large rotation (closer to 90 degrees).

Däremellan passerar momentet M ett maxvärde vid cirka 45 graders vridning. I praktiken har det visat sig att det är i vridningsintervallet 25-50 grader, som vridmotorn behöver störst avlastning. I det här vridningsintervallet bör den balanserande bladtjädem uppvisa maximalt böjmoment.In between, the moment M passes a maximum value at about 45 degrees of rotation. In practice, it has been found that it is in the rotation interval 25-50 degrees that the rotary motor needs the greatest relief. In this rotation interval, the balancing blade edge should exhibit maximum bending moment.

Bladtjäderns böjmotstånd och berörd vridmotors styrka är därmed i beroendeförhållande.The bending resistance of the blade head and the strength of the rotating motor concerned are thus dependent.

Genom att industrirobotar är anordnade med balanseringanordningar, som hjälper och avlastar drivmotorema, tvingas inte robottillverkaren att installera onödigt stora och kraftfulla motorer i roboten.Because industrial robots are equipped with balancing devices, which help and relieve the drive motors, the robot manufacturer is not forced to install unnecessarily large and powerful motors in the robot.

Vid utveckling av industrirobotar ﬁnns behov av bl a snabba och kompakta robotar med låg vikt. Robotens arrndelar kan utformas i material med låg densitet. Däremot kan inte robotens drivmotorer minskas i vikt lika lätt. En utvecklingsväg är därför att minska behovet av stora och kraftﬁrlla drivmotorer. Härvid har robotar utrustats med balanseringsanordningar, vilka hjälper och avlastar drivmotorerna-För att ytterligare sänka robotens vikt och omfång har bladﬁädrar anordnats som balanseringsanordningar. Nästa steg i utvecklingen, mot snabba 10 15 20 25 30 « . . . . . » . | « i f 515 57.2 n ..- 3 och kompakta robotar med låg vikt, är därmed att anordna bladtj ädrarna så att bladíj ädrarna i sig möjliggör en minskning av drivmotoremas storlek och styrka.When developing industrial robots, there is a need for fast and compact robots with low weight. The robot's part parts can be designed in low density materials. However, the robot's drive motors cannot lose weight as easily. A development path is therefore to reduce the need for large and powerful drive motors. In this case, robots have been equipped with balancing devices, which help and relieve the drive motors-In order to further reduce the weight and scope of the robot, blades have been arranged as balancing devices. The next step in development, towards fast 10 15 20 25 30 «. . . . . ». | «I f 515 57.2 n ..- 3 and compact robots with low weight, is thus to arrange the blade springs so that the blade springs themselves enable a reduction in the size and strength of the drive motors.

Utvecklingen av industrirobotar enligt ovan, med balanseringsanordningar i form av bladfjädrar, strävar efter att begränsa robotarmens vridningsvinklar till närmare 90 grader. Det har visat sig att en robots mest frekventa arbetsområde motsvarar en vridning av 25-50 grader.The development of industrial robots as above, with balancing devices in the form of leaf springs, strives to limit the rotation angles of the robot arm to almost 90 degrees. It has been shown that a robot's most frequent working range corresponds to a rotation of 25-50 degrees.

Härur uppstår behovet av att i en robot enligt ovan anordna en bladfjäder, som balanseringsanordning, vilken i varje vridningsläge uppvisar maximalt möjligt böjmoment.This results in the need to arrange a leaf spring in a robot as above, as a balancing device, which in each rotational position has the maximum possible bending moment.

Vid en liten vridning av armen från viloläget bör därför bladfjädern ha ett relativt lågt böjmotstånd. Vid en vridning av armen i intervallet 25-50 grader bör bladtjädern ha ett större böjmotstånd, för att sedan få ett ännu större böjmotstånd när armen närmar sig horisontellt.Therefore, with a slight rotation of the arm from the rest position, the leaf spring should have a relatively low bending resistance. When the arm is rotated in the range 25-50 degrees, the leaf capercaillie should have a greater bending resistance, in order to then have an even greater bending resistance when the arm approaches horizontally.

Bladtjädem enligt det japanska dokumentet är i sin ena ände fast förankrad i stativet. Detta medför att en del av bladtjädem närmast förankringspunkten förblir stel och overksarn under balanseringsförfarandet. I den andra änden är bladíjädem instyrd mellan två styrpinnar. Detta möjliggör en axiell förskjutning av bladfjädem utan att ge någon nämnvärd böjning av tjädem förrän vid mycket stor belastning. En liten vridning av armen från viloläge ger en utböjning av bladtjädern, som verkar endast i en kortare del av bladfjädern mellan och på avstånd från bladtjädems fästpunkter. Bladíjädern uppvisar för stor styvhet och vridningen sker med för stor radie / för liten acceptabel utböjning, vilket för roboten innebär att den önskade vridningsvinkeln inte uppnås och att arbetsområdet inte uppfylls.Leaf edema according to the Japanese document is at one end firmly anchored in the stand. This means that a part of the blade edge closest to the anchoring point remains rigid and overactive during the balancing procedure. At the other end, the blade spring is guided between two guide pins. This enables an axial displacement of the leaf spring without giving any appreciable bending of the cap until very high loads. A slight rotation of the arm from the rest position gives a deflection of the leaf cap, which acts only in a shorter part of the leaf spring between and at a distance from the attachment points of the leaf cap. The blade spring has too much stiffness and the rotation takes place with too large a radius / too small an acceptable deflection, which for the robot means that the desired angle of rotation is not achieved and that the working area is not met.

Vid en vridning av armen i den japanska roboten i intervallet 25-50 grader sker utböjningen enbart i ett begränsat parti av bladtjädem mellan och på avstånd från dess fastpurmter.When the arm of the Japanese robot is rotated in the range of 25-50 degrees, the deflection takes place only in a limited portion of the blade edge between and at a distance from its fixed purges.

Bladfjäderns ändpartier vid respektive fástpurikter är således fortfarande overksamma vid utböjningen. Bladtjädem har en stor böjstyvhet. Det är först när armen vrids förhållandevis mycket, som bladfjädern erhåller en jämförelsevis ordentlig utböjning och därmed ger ett för roboten nödvändigt vridande moment. Vid vridning av den japanska roboten från vertikalläge krävs det att berörd motor klarar att böja ut bladtjädern, balansera ut dels pålagd hanteringsvikt och dels robotens aktuella egenvikt. Det ställs därmed stora krav på berörd vridmotors storlek och styrka. 10 15 20 25 30 . . - . . . » - . . .- 515 572 .a n» 4 Infastningen av en bladfjäder är därmed en faktor som högst väsentligt påverkar bladfjäderns utböjning vid belastning. När roboten enligt det japanska patentet arbetar blir utböjningen av bladfjädern jämförelsevis liten och därmed är bladfjädern inte en optimal balanseringsanordning. Bladfjädern i det japanska patentet kan därmed inte uppfylla behovet av att kunna minska berörda vridmotorers storlek och styrka .The end portions of the leaf spring at the respective fastening curves are thus still inactive during the deflection. Leaf edema has a large bending stiffness. It is only when the arm is rotated relatively much that the leaf spring obtains a comparatively proper deflection and thus provides a torque necessary for the robot. When turning the Japanese robot from a vertical position, it is required that the engine in question is able to bend the leaf cap, balance out both the applied handling weight and the robot's current dead weight. There are thus great demands on the size and strength of the rotary engine concerned. 10 15 20 25 30. . -. . . »-. . .- 515 572 .a n »4 The attachment of a leaf spring is thus a factor which most significantly affects the deflection of the leaf spring under load. When the robot according to the Japanese patent operates, the deflection of the leaf spring becomes comparatively small and thus the leaf spring is not an optimal balancing device. The leaf spring in the Japanese patent can thus not meet the need to be able to reduce the size and strength of the rotary motors concerned.

Att bladfjädem i det japanska patentet är instyrd mellan två styrpinnar men i övrigt fri i sin ände medför risk för fasthakning i andra detaljer vid roboten. Dessutom finns. risk för fastklämning mellan styrpinnama så att den axiella förskjutningen och därmed förkortning / förlängning av bladfjädern störs. Detta leder till en mindre driﬁssäker balanseringsanordning för roboten.The fact that the leaf spring in the Japanese patent is controlled between two guide pins but otherwise free at its end entails a risk of getting caught in other details of the robot. In addition, there are. risk of jamming between the guide pins so that the axial displacement and thus shortening / elongation of the leaf spring is disturbed. This leads to a less reliable balancing device for the robot.

Bladfjädern, som visas i det japanska patentet, är fast inspänd i sin ena ände. Det medför att slitage på bladfjädern uppstår och ökar lokalt på ett avsnitt av bladfjädem. Detta förkortar bladfjädems livslängd högst väsentligt, speciellt vid skiktade eller ﬂerbladiga bladfjädrar.The leaf spring, shown in the Japanese patent, is firmly clamped at one end. This causes wear on the leaf spring to occur and increase locally on a section of leaf spring. This shortens the life of the leaf spring very significantly, especially with layered or leaf leaves.

Vid tillverkning av industrirobotar av ovan angivet slag uppkommer därmed behov av en balanseringsanordning i form av en bladfj äder, vilken är anordnad så att den vid böjning kan utnyttja sitt maximala böjmoment. Dessutom bör bladfjädem uppvisa ett varierande böjmotstånd, ett jämförelse lågt böjmotstånd vid liten vridning från utgångsläget / viloläget vilket successivt ökar med vridningen. Med oförändrade villkor i övrigt kan berörd vridmotor väljas jämförelsevis mindre till både storlek och styrka. Bladfjädem ska även vara lätt att montera/ byta ut. Vidare bör bladfjädern inte uppvisa någon fritt rörlig ände. Bladfjädem bör vara anordnad så att slitaget fördelas över en jämförelsevis längre del av bladfjädern.In the manufacture of industrial robots of the type indicated above, there is thus a need for a balancing device in the form of a leaf spring, which is arranged so that it can utilize its maximum bending moment when bending. In addition, the leaf spring should have a varying bending resistance, a comparatively low bending resistance at small rotation from the initial position / rest position, which gradually increases with the rotation. With unchanged conditions in other respects, the rotary engine concerned can be chosen comparatively smaller in both size and strength. Leaf spring must also be easy to mount / replace. Furthermore, the leaf spring should not have a freely movable end. Leaf spring should be arranged so that the wear is distributed over a comparatively longer part of the leaf spring.

Bladfjäderns infästningspunkter ska ge en säker och skonsam styrning av bladfjäderris båda ändpartier.The attachment points of the leaf spring must provide a safe and gentle control of both end portions of the leaf spring rice.

Dessa behov kan inte balanseringsanordningen enligt det ovannämnda japanska patentet uppfylla.These balancing devices according to the above-mentioned Japanese patent can not meet.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNTNGEN En industrirobot, innefattande en manipulator med styrsystem, uppvisar en första och en andra armdel, vilka är vridbart anordnade i förhållande till varandra. En balanseringsanordning i form av en bladfjäder är anordnad vid armdelama för att balansera armdelarnas inbördes 10 15 20 25 30 - . - . » | - ~ - » 1 ~ 515 372. 5 lägesförhållande vid vridning. Bladtjädems ena ände är anordnad på den första armdelen i en första infästning och bladtjäderns andra ände är anordnad på andra armdelen i en andra infästning.DISCLOSURE OF THE INVENTION An industrial robot, comprising a manipulator with control system, has a first and a second arm part, which are rotatably arranged relative to each other. A balancing device in the form of a leaf spring is arranged at the arm parts to balance the mutual parts of the arm parts. -. »| - ~ - »1 ~ 515 372. 5 position ratio when turning. One end of the leaf edge is arranged on the first arm part in a first attachment and the other end of the leaf cap is arranged on the second arm part in a second attachment.

Syftet med uppﬁnningen är att anordna en bladfj äder, som balanseringsanordning på en robot enligt ovan och att bladíjädem böjs ut längs hela sin verksamma längd vid vridning av robotens första och andra arindel i förhållande till varandra. Bladfjäderns verksamma längd avser här bladtjädems hela längd mellan ovannämnda infastningspunkter och den verksamma längden varierar med robotens vridning. Böjning av bladtjädem avser här böjning i bladfjäderns plan. Syftet med uppfinningen är även att vid en viss vridning öka bladtjäderns relativa utböjning, så att bladtjädern får ett jämförelsevis större böjmoment.The purpose of the invention is to arrange a leaf spring, as a balancing device on a robot as above, and that the leaf spring is bent out along its entire effective length when the first and second part of the robot are rotated relative to each other. The effective length of the leaf spring here refers to the entire length of the leaf edge between the above-mentioned attachment points and the effective length varies with the rotation of the robot. Bending of leaf tadpole here refers to bending in the plane of the leaf spring. The object of the invention is also to increase the relative deflection of the leaf cape at a certain rotation, so that the leaf cape has a comparatively larger bending moment.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att utforma själva bladtjädern så att bladﬁädems böjmotstånd varierar med robotens vridning. Därigenom kan berörda vridmotorer avlastas ytterligare. Med en bladfjäder med varierande böjmotstånd kan berörda vridmotorer väljas mindre och svagare. Det ingår i uppfinningstariken att berörd vridmotor och bladijäder ska klara balansering av en robots rörelser även när roboten körs tom dvs utan pålagd hanteringsvikt.A further object of the invention is to design the leaf cap itself so that the bending resistance of the leaf blade varies with the rotation of the robot. As a result, the affected rotary motors can be further relieved. With a leaf spring with varying bending resistance, affected rotary motors can be selected smaller and weaker. It is part of the invention that the rotary motor and blade spring concerned must be able to balance a robot's movements even when the robot is running empty, ie without the applied handling weight.

Lösningen enligt uppfinningen kännetecknas av den i patentkrav l angivna industriroboten med en bladtjäder, vilken är anordnad så att den uppvisar ett successivt ökande/minskande böjmotstånd. Bladtjädem är i sin första ände medelst en första infastning i form av en led anordnad vridbart ledad på första armdelen. Bladijädem är, i sin andra ände anordnad i en andra infastning, axiellt förskjutbar i en långsträckt infästningsanordning anordnad på den andra armdelen. Den andra infastningen utgörs av själva mynningen på infästningsanordningen. I infastningsanordningen är bladíjädern törskjutbart styrd och lagrad med sina lângsidor med bredden (b) mellan två mötstående rullbanor.The solution according to the invention is characterized by the industrial robot specified in claim 1 with a leaf cap, which is arranged so that it has a successively increasing / decreasing bending resistance. The blade edge is at its first end by means of a first attachment in the form of a joint arranged rotatably hinged on the first arm part. The blade spring is, at its other end arranged in a second fastening, axially displaceable in an elongate fastening device arranged on the second arm part. The second fastening consists of the mouth itself of the fastening device. In the fastening device, the leaf spring is slidably guided and stored with its long sides with the width (b) between two opposite roller tracks.

Vid framställning av industriroboten enligt uppfinningen anbringas balanseringanordingen i enlighet med det självständiga förfarandekravet.In the manufacture of the industrial robot according to the invention, the balancing device is applied in accordance with the independent method requirement.

Vid vridning av roboten vrids armdelama i förhållande till varandra och bladtjädems verksamma tjäderlängd utgörs av hela längden av fjädem mellan infästningaina i enlighet med det självständiga förfarandekravet. Lagringen medger en rullning så att fjädems böjmotstånd ökar och dess verksamma längd minskar vid vridning av armen från vertikalläge i enlighet med de underordnade kraven. 10 15 20 25 30 1 . - . , - . ~ . . .- 515 372 Uppﬁnningen bygger således på att bladtj ädern förskjuts i en infästningsanordning och att den därmed tar hänsyn till den förkortning / förlängning av den verksamma ﬁäderlängden, som är nödvändig för att balansera vridningen mellan armdelama. Den verksamma íjäderlängden är därmed en avgörande variabel i balanseringsförfarandet. I och med att bladíjäderns första ände kan vrida sig kontinuerligt i leden anpassar den sin orientering till belastningen och bladtjädems andra ände. Den verksamma íjäderlängden utgörs här av hela bladíjäderns längd mellan infästningariia. Vid vridning ger uppfinningen en längre verksam ﬁäderlängd vilket ger en jämförelsevis större utböjning. Uppfinningen ger därmed en maximal, möjlig utböjning vid en given belastning: Den ger även en effektivare balansering och därmed kan berörd drivmotor välj as mindre och mera energisnål.When rotating the robot, the arm parts are rotated relative to each other and the effective cap length of the blade cap consists of the entire length of the spring between the fasteners in accordance with the independent method requirement. The bearing allows a rolling so that the bending resistance of the spring increases and its effective length decreases when the arm is rotated from a vertical position in accordance with the subordinate requirements. 10 15 20 25 30 1. -. , -. ~. . .- 515 372 The invention is thus based on the blade tether being displaced in a fastening device and that it thereby takes into account the shortening / extension of the effective spring length, which is necessary to balance the rotation between the arm parts. The effective spring length is thus a crucial variable in the balancing process. Because the first end of the leaf spring can rotate continuously in the joint, it adapts its orientation to the load and the other end of the leaf spring. The effective spring length here consists of the entire length of the leaf spring between attachments. When rotated, the invention gives a longer effective spring length, which gives a comparatively larger deflection. The invention thus provides a maximum, possible deflection at a given load: It also provides a more efficient balancing and thus the affected drive motor can be chosen as less and more energy efficient.

Bladtjädern enligt uppfinningen är utformad så att den ger ett relativt lågt böjmotstånd när arrndelarna befinner sig i utgångsläget / viloläget. Böjmotståndet ökar då vridningen mellan armdelama ökar. Det ökande böjmotståndet erhålls genom att utforma bladtjädern med ett längdavsnitt a med successivt ökande/ minskande bredd b (ﬁg 2).The leaf spring according to the invention is designed so that it gives a relatively low bending resistance when the arm parts are in the initial position / rest position. The bending resistance increases as the rotation between the arm parts increases. The increasing bending resistance is obtained by designing the leaf cape with a longitudinal section a with successively increasing / decreasing width b (ﬁ g 2).

Fj äderkraften kan förenklat uttryckas enligt: F=3EIö/(L3), därI=bh3/12 E = elasticitetsmodulen, l = böjtröghetsmomentet, ö = nedböjningen av bladtj ädem, L = verksamma tjäderlängden, b = bladfjäderns bredd, h = bladtj ädems tjocklek.The spring force can be simply expressed according to: F = 3EIö / (L3), where I = bh3 / 12 E = the modulus of elasticity, l = the moment of bending inertia, ö = the deflection of leaf tether, L = effective capercaillie length, b = leaf spring width, h = leaf tether thickness .

Detta innebär att: För tjäderlängden L1< LO fås en ökande tjäderkraﬁ F med bibehållna värden i övrigt ( ﬁg 2 ).This means that: For the capercaillie length L1 <LO, an increasing capercaillie force ﬁ F is obtained with otherwise maintained values (ﬁ g 2).

För bladﬁädems bredd bl> b0 fås en ökande ﬁäderkraﬁ F med bibehållna värden i övrigt. En viss bredd hos bladíjädern ger ett visst böjmoment vid en viss böjning av fjädern. En 10 15 20 25 30 - . X @ » ~ | . . f i v 51-5 372 H E.. 7 minskning av bredden hos bladfjädern ger ett mindre böjmoment vid samma böjning av fjädem eftersom en mindre bredd ger mindre böj styvhet.For leaf ﬁ edema width bl> b0, an increasing ﬁ ederkra ﬁ F is obtained with otherwise maintained values. A certain width of the leaf spring gives a certain bending moment at a certain bending of the spring. And 10 15 20 25 30 -. X @ »~ | . . f i v 51-5 372 H E .. 7 reduction of the width of the leaf spring gives a smaller bending moment at the same bending of the spring because a smaller width gives less bending stiffness.

Genom att utforma bladfjädern enligt uppfinningen i sin ena ände med ett längdavsnitt a med från änden sett successivt ökande bredd b kan böjmotståndet förändras/ styras och bladfj ädem lämnar sitt linjära beteende. När robotarrnen befinner sig i vertikalläge / utgångsläge är bladfjädem enligt uppfinningen inskjuten i en infastningsanordning, fjäderns verksamma längd är L0 och dess bredd är B0 (fig 2). Vid vridning av armen från vertikalläge, läge 0, till läge l förskjuts bladfjädern in i infastningsanordningen varvid den verksamma fjäderlängden minskar till Ll och fjäderbredden ökar till Bl. Därmed uppvisar bladfjädern ett relativt lågt böjmotstånd vid en liten vridning från vertikalläge vilket underlättar för berörd vridmotor.By designing the leaf spring according to the invention at its one end with a longitudinal section a with gradually increasing width b seen from the end, the bending resistance can be changed / controlled and the leaf spring leaves its linear behavior. When the robot arm is in the vertical position / initial position, the leaf spring according to the invention is inserted into a fastening device, the effective length of the spring is L0 and its width is B0 (Fig. 2). When the arm is rotated from vertical position, position 0, to position 1, the leaf spring is displaced into the fastening device, whereby the effective spring length decreases to L1 and the spring width increases to B1. Thus, the leaf spring has a relatively low bending resistance at a small rotation from the vertical position, which makes it easier for the rotating motor concerned.

Därefter ökar böjmotståndet vid fortsatt vridning eftersom bladfjädems bredd i den ovan angivna andra infästningen, mynningen på infästningsanordningen, ökar. Vid vridning tillbaka till utgångsläget har bladfjädem ett jämförelsevis större vridande moment, som motverkar gravitationskrafterna och avlastar berörd drivmotor. Uppfinningen möjliggör därigenom att berörd drivmotor kan vara mindre och energisnålare.Thereafter, the bending resistance increases with continued rotation as the width of the leaf spring in the above-mentioned second attachment, the mouth of the attachment device, increases. When rotating back to the starting position, the leaf spring has a comparatively larger rotating torque, which counteracts the gravitational forces and relieves the affected drive motor. The invention thereby enables the drive motor concerned to be smaller and more energy-efficient.

Genom att utforma och infasta bladfjädem enligt uppfinningen utnyttjas hela bladfjädern mellan infastningspunkterna. Bladfjädem får en jämnare fördelad utböjning längs hel verksamma längden. Dessutom får bladfjädern, vid jämförelse med bladfjädem i det japanska patentet, en jämnare böjpåkärining längs fjädern vilket ger en jämnare utböjning. Detta medför minskat slitage på bladfjädem.By designing and fastening the leaf spring according to the invention, the entire leaf spring between the fastening points is utilized. Leaf spring has a more evenly distributed deflection along the entire effective length. In addition, when compared to the leaf spring in the Japanese patent, the leaf spring has a more even bending stress along the spring, which gives a more even deflection. This results in reduced wear on the leaf spring.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen är bladfjädern utfonnad med en bredd som successivt varierar/ ökar längs hela dess längd.According to an advantageous embodiment of the invention, the leaf spring is formed with a width which gradually varies / increases along its entire length.

Enligt andra fördelaktiga utföringsforrner av anordningen enligt uppfinningen är bladfjädern utformad med ﬂera skikt, vilka är lika långa, olika långa eller av olika tjocklek. Bladfjädem kan vara anordnad i en riktning som avviker från den vertikala. I uppfinningstanken ingår även utföringsformen där bladfj ädems infastningar växlat plats.According to other advantageous embodiments of the device according to the invention, the leaf spring is formed with sk your layers, which are of equal length, different length or of different thickness. Leaf spring can be arranged in a direction that deviates from the vertical. The inventive concept also includes the embodiment in which the attachments of the leaf spring have changed places.

I uppfinningstariken ingår förutom att utforma bladfjädem med avsnitt med ökande / minskande bredd även att påverka böjmotståndet genom materialval. Bladfjädem tillverkas av kompositmaterial aktivt valda för att påverka/ styra böjmotståndet hos bladfj ädern. 10 15 20 25 30 - . ; . . . . . , . - n 515 372 Denna beskrivning ska inte ses som en begränsning av uppfinningen utan endast som en vägledning till full förståelse av uppfinningen. Anpassningar till robotar med andra ingående verksamma delar och ersättning av delar och detaljer som är självklara för en fackman på området kan naturligtvis göras inom uppfinningstanken.In addition to designing leaf springs with sections with increasing / decreasing width, the invention tarik also includes influencing the bending resistance through the choice of material. Leaf springs are made of composite material actively selected to influence / control the bending resistance of the leaf spring. 10 15 20 25 30 -. ; . . . . . ,. This description should not be construed as limiting the invention but merely as a guide to a full understanding of the invention. Adaptations to robots with other constituent active parts and replacement of parts and details which are obvious to a person skilled in the art can of course be made within the inventive concept.

FIGURBESKRIVNING Uppﬁnningen kommer att förklaras närmare genom beskrivning av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning, där Fig. 1 visar en industrirobot med en balanseringsanordning i form av en bladtjäder anordnad enligt föreliggande uppfinning och där bladfjädem ses från sin kortsida.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail by describing an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows an industrial robot with a balancing device in the form of a leaf capercaillie arranged according to the present invention and in which the leaf spring is seen from its short side.

Fig. 2 visar bladtjäderns utformning vid det avsmalnande längdavsnittet.Fig. 2 shows the design of the leaf cap at the tapered longitudinal section.

BESKRIVNING Av UTFÖRINGSEXEMPEL En industrirobot 1 ( ﬁg 1 ) innefattar ett stativ 2, en på stativet 2 i en led 3 förbunden underarm 4 och en på underarmen 4 i en led 5 förbunden överarm 6. Vridningsaxlarna 3a och Sa i de två ledema är horisontellt orienterade. En balanseringsanordning 7 i form av en bladfjäder 8 är anordnad vid roboten. Bladij ädem 8 är i sin första ände 9 medelst en ledtapp 10 anordnad vridbart ledad på underarmen 4. Bladfjädem 8 är i sin andra ände 11 anordnad axiellt förskjutbar i en långsträckt infästningsanordníng 12, vilken är fast anordnad på stativet 2. Ledtappen 10 och infästningsanordningen 12 är fast anordnade vertikalt förskjutna i motsatta riktningar från underarrnens 4 vridningsaxel 3a i leden 3 och utgör bladfjädems två infástningspunkter 13 och 14. När roboten 1 beﬁnner sig i viloläge/läge O. intar både underarmen 4 och den obelastade bladfj ädem 8 vertikalläge.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An industrial robot 1 (ﬁ g 1) comprises a stand 2, an upper arm 4 connected to the stand 2 in a hinge 3 and an upper arm 6 connected to the forearm 4 in a hinge 5. . A balancing device 7 in the form of a leaf spring 8 is arranged at the robot. The blade spring 8 is arranged at its first end 9 by means of a guide pin 10 rotatably articulated on the forearm 4. The leaf spring 8 is arranged at its second end 11 axially displaceable in an elongate fastening device 12, which is fixedly mounted on the frame 2. The guide pin 10 and the fastening device 12 are fixedly arranged vertically displaced in opposite directions from the axis of rotation 3a of the forearm 4 in the joint 3 and constitute the two attachment points 13 and 14 of the leaf spring.

Bladfjädern är utformad med långsidor 15 med bredden b och kortsidor 16 med tjockleken c (fig 2). I infástningsanordningen 12 är bladfjädern 8 med sin andra ände 11 förskjutbart styrd.The leaf spring is formed with long sides 15 with width b and short sides 16 with thickness c (Fig. 2). In the fastening device 12, the leaf spring 8 with its other end 11 is slidably guided.

När bladfjädem förskjuts rör sig /styrs och stöds långsidorna 15 mellan två motstående vertikalt orienterade rullbanor 17 och 18, vilka är fast anordnade på stativet 2. Samtidigt innefattar stöd kortsidoma 16. infastningsanordningen 12 /styrning för Infästningsanordningens 12 mot leden 3 vända mynning 19 utgör bladfjädems infästning 14.When the leaf spring is displaced, the long sides 15 move / are guided and supported between two opposite vertically oriented roller tracks 17 and 18, which are fixedly arranged on the frame 2. At the same time the support comprises the short sides 16. the fastening device 12 / guide for the fastening device 12 attachment 14.

Vid vridning av underarmen 4 i förhållande till stativet 2 belastas bladfj ädern 8 så att den böjs ut i sitt eget plan. Härvid vrids bladfjäderns första ände 9 kring ledtappen 10 på underarmen 4 där ledtappen 10 utgör bladfjäderns infästning 13. Bladfjädems andra ände 11 förskjuts axiellt 10 15 20 25 30 - . ~ . s. 515 -372 9 mellan rullbanoma 16, 17 vid vridningen (se riktningspil i ﬁg 1). Eﬁersom bladtjädern 8 och infástningama 13 och 14 hela tiden ( utom i viloläge ) befinner sig på avstånd från och på samma sida om underarmens rotationsaxel 3a kommer bladfjäderns 8 verksamma fjäderlängd L att förkortas vid vridning i riktning bort från viloläget, läge 0 i ﬁg 1.When the forearm 4 is rotated relative to the frame 2, the leaf spring 8 is loaded so that it bends out in its own plane. In this case, the first end 9 of the leaf spring is rotated around the guide pin 10 on the forearm 4, where the guide pin 10 constitutes the attachment 13 of the leaf spring 13. The second end 11 of the leaf spring is displaced axially. ~. pp. 515 -372 9 between the roller tracks 16, 17 at the turn (see direction arrow in ﬁ g 1). Since the leaf spring 8 and the fasteners 13 and 14 are at all times (except in the rest position) at a distance from and on the same side of the axis of rotation 3a of the forearm, the effective spring length L of the leaf spring 8 will be shortened when rotated away from the rest position, position 0 in ﬁ g 1.

Bladtj äderns 8 verksamma tjäderlängd L avser den del av bladﬁ ädem, som låter sig böjas vid belastning. Bladijädem enligt uppfinningen har därmed en verksam längd L, som utgörs av bladíj ädems hela längd mellan infästningspunkterna 13 och 14.The effective capercaillie length L of the blade edge 8 refers to the part of the blade edge that can be bent under load. The blade spring according to the invention thus has an effective length L, which consists of the entire length of the blade edge between the attachment points 13 and 14.

Bladíjädern 8 har från sin andra ände 11 sett ett längdavsnitt a med kontinuerligt ökande bredd b (ﬁg 2). I viloläge ( läge 0 i ﬁg 1 ) är bladtjädern 8 obelastad och anordnad med sin andra ände 11 samt endast en del av närrmda längdavsnitt a inskjutet mellan infästningsanordningens 12 rullbanor 17 och 18. Läge 0 motsvaras av en verksam ﬁäderlängd L0 och en fjäderbredd bO ( figur 2 är inte skalenligt ritad ). Vid vridning av underarmen 4 från viloläge/läge O till ett godtyckligt läge ( läge 1 i ﬁg 1 ) har den verksamma ijäderlängden LO minskat till L1 samtidigt som ijäderbredden b0 har ökat till bl.The leaf spring 8 has seen from its other end 11 a longitudinal section a with continuously increasing width b (ﬁ g 2). In the rest position (position 0 in ﬁ g 1) the leaf spring 8 is unloaded and arranged with its other end 11 and only a part of the approximate longitudinal sections a inserted between the roller tracks 17 and 18 of the fastening device 12. figure 2 is not drawn to scale). When turning the forearm 4 from the rest position / position 0 to an arbitrary position (position 1 in ﬁ g 1), the effective spring length LO has decreased to L1 at the same time as the spring width b0 has increased to e.g.

Vridning av underarmen 4 från viloläge medför således att bladtjäderns andra ände 11 samt längdavsnittet a successivt förskjuts axiellt in i infástningsanordningen 12 genom mynningen 19, varigenom bladtjäderns bredd i mynningen 19 ökar kontinuerligt upp till full bredd. Detta innebär att bladijädems 8 verksamma längd minskar samtidigt som en önskad ökning av böjmotståndet erhålles. Bladijädems utformning medför således att böjmotståndet styrs att variera med balanseringen.Rotation of the forearm 4 from the rest position thus causes the other end 11 of the leaf cap and the longitudinal section a to be successively displaced axially into the fastening device 12 through the mouth 19, whereby the width of the leaf cap in the mouth 19 continuously increases up to full width. This means that the effective length of the blade spring 8 decreases at the same time as a desired increase of the bending resistance is obtained. The design of the blade jejme thus means that the bending resistance is controlled to vary with the balancing.

Vid en vridning av underarmen 4 tillbaka mot utgångsläget LO motverkar bladtjädems vridande moment gravitationskrafterna, utböjningen av bladijädern 8 minskar, bladﬁädern 8 förskjuts axiellt upp ur infästningsanordningens 12 mynning 19. Härvid förskjuts bladtjädem 8 så att bladets bredd b vid infästningen 14 / myrmingen 19 minskar samtidigt som bladíjädems verksamma längd L ökar. Bladtjädems andra ände 11 förblir inskjuten i infästningsanordningen 12 i samtliga arbetslägen för roboten.When the forearm 4 is rotated back towards the initial position LO, the rotating moment of the leaf blade counteracts the gravitational forces, the deflection of the leaf spring 8 decreases, the leaf spring 8 is displaced axially up from the mouth 19 of the fastening device 12. as the effective length L of the leaf blade increases. The other end 11 of the blade edge remains inserted in the fastening device 12 in all working positions of the robot.

Claims

10 15 20 25 30. Industrial robot according to one of Claims 1 to 2. Industrial robot according to any one of claims 1-3 a.,.,. . f u ..: u, .-; | . . . .- i vi aa nu o. u a n - - »o. u» ve u; a u n x e «~ f 'u» in v vu n »nu» s x v »f f. . . .u n -u n n n r v »g v. 1 n. .. n f. 1 - = «- = 10 PATENTKRAV

An industrial robot (1), including a manipulator and a control system, said manipulator comprising a first arm part (4) and a second arm part (2), which are arranged rotatable relative to each other, wherein first (4) and second (2) the relative position of the arm parts during rotation is balanced by a balancing device (7), which comprises a leaf spring (8), characterized in that the first end (9) of the leaf spring (8) is rotatably arranged in a first attachment (13) on the first arm part (4). ) and that the second end (11) of the leaf cap is arranged formed with a longitudinal section (a) with a width (b) decreasing towards the other end (11), which second end (11) is slidably arranged in a second insert (14) on the second arm part (2). . The industrial robot according to claim 1, characterized in that the blade edge is arranged with an effective length (L), which consists of the entire length of the leaf spring (8) between the fasteners (13) and (14). characterized in that the first attachment (13) comprises a hinge pin (10). characterized in that the second attachment (14) consists of a mouth (18) on an elongate attachment device (12). . The industrial robot according to claim 4, characterized in that the fastening device (12) comprises two opposite roller tracks (16) and (17). . A method of manufacturing an industrial robot, (1) including a manipulator and a control system, which manipulator comprises a first arm part (4) and a second arm part (2) which are arranged rotatable relative to each other, where first (4) and second ( 2) the relative position of the arm parts during rotation is balanced by a balancing device (7), which comprises a leaf spring (8), characterized in that the first end (9) of the leaf spring (8) is rotatably mounted in a first attachment (13) on the first the arm part (4) and that the other end (11) of the blade spring is caused to comprise a longitudinal section (a) with towards the other end (l 1) 10 nm n. .- of «. «. - n ~ ~ ~ - -I g a, nu f »n; u. 1 n - f. U a »v:: u s. C n u a x s» f u, n., N. U. »En ~ 1 u» r I r -. q v o a »n o - o - v v. n I 1 w v. v.. i - = - decreasing width (b), which second end (ll) is arranged slidably in a second fastening (14) on the second arm part (2). . Method in an industrial robot, (1) including a manipulator and a control system, which manipulator comprises a first arm part (4) and a second arm part (2) which are arranged rotatable relative to each other, where first (4) and second (2) the relative position of the arm parts when rotated is balanced by a balancing device (7), which comprises a leaf spring (8), characterized in that when rotating the first end (9) of the leaf spring (8) is rotated in a first attachment (13) on the first arm part (4) and that the other end (11) of the leaf spring is arranged formed with a longitudinal section (a) with a width (b) decreasing towards the other end (11), which second end (11) is displaced in a second attachment (14) on the other arm part (2). . Method according to claim 7, characterized in that the blade spring (8) is caused to balance the arm parts when rotated by bending out along its entire length between the attachments (13) and (14).