SE521354C2 - Robot samt förfarande i en robot - Google Patents

Description

20 25 30 521 354 2 Fördelarna som anges är att armens omfång minskar, mindre risk för fasthakning samt mindre problem med deformation och torsion hos kablar och ledningar. Inuti handleden är kablaget 49 fast anordnat med två klämanordnigar 50 och 51 vilka är ano rdnade inuti de ihåliga elementen 40 respektive 47. Konstruktionen möjliggör en maximal böjning av 90° av handleden genom rotation av delarna 16 och 17 och samtidig rotation av kablaget. Kablagets olika kablar, ledningar och rör ligger radiellt utspridda och hålls på avstånd från varandra över hela klämmans tvär snittsyta.

Problem uppstår när arbetet som roboten ska utföra kräver att roboten kan böja handleden mer än 90° och att den samtidigt ska skydda kablaget. Kablar för elkraft till svetselektroder, kraftförsörjning till verktyg och robot, elektriska signalkablar för överföring av information från sensorer vid svetshuvudet, slangar för tryckluft och kylmedium med mera ska klara den nödvändiga höjningen under samtidig rotation trots att de ger stort motstånd mot samtidig böjning och rotation. Försörjningsledningarna i den europeiska patentskriften är anordnade radiellt utspridda i klämmorna 50 och 51 och konstruktionen möjliggör inte böjning av kablaget mer än 90°.

Vid tillverkning av industrirobotar med stor rörlighet hos verktyget uppkommer därmed behovet av att anordna kablaget skyddat inuti roboten på ett sätt som möjliggör böjning av kablaget minst 90° under samtidig rotation.

Detta behov kan inte någon av industrirobotarna, som visas i de anförda patentskrifterna, uppfylla.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Vid utformning av robotar är syftet enligt uppfinningen att utforma roboten så att dess kablage går skyddat hela vägen genom en central hålighet genom/i roboten. När roboten används som t ex svetsrobot krävs att roboten utrustas med ett speciellt kablage samtidigt som krav finns på god rörlighet hos svetsverktyget. Speciellt inom bilindustrin görs mycket svetsarbete med hjälp av robotar. Svetsverktyget måste kunna vridas och vändas för att roboten ska nå in i trånga utrymmen på ett svetstekniskt lärnpligt sätt. Kravet på god lO 15 20 25 521 354 3 rörlighet hos svetsverktyget medför i sin tur att kablaget måste klara att böjas 90° och mera och samtidigt roteras.

Vid samtidig böjning och rotation av ett kablage utsätts de enskilda ledningarna för elastisk deformation och torsion. Eftersom roboten rör sig i repetitiva cykler sker detta hela tiden på samma ställen i kablaget, vilket med tiden leder till slitage. De enskilda ledningarna och kablarna är tillverkade av olika material beroende på deras funktion. Deras livslängd beror därmed delvis på materialens egenskaper. De enskilda ledningarna och kablarna beter sig olika beroende på deras geometriska placering i kablaget. I lägen där deformationen och torsionen av kablaget är stor sker ett oönskat slitage på de enskilda ledningarna.

Ledningarnas livslängd beror därmed även av den fysiska placeringen i kablaget.

Det är därför nödvändigt att byta ut ett slitet, alternativt skadat kablage efter en viss driftstid för att eliminera risken för oönskade driftsstopp.

Utvecklingen av kablage till robotar går mot ett flexiblare system där roboten utrustas med ett standardkoncept. Kunden får sedan bestämma hur roboten ska utrustas före leverans. I ett flexibelt system är det även möjligt för användaren att byta användnin gsområde för roboten.

Mot bakrund av ovannämnda behov bör en robot utformas så att det âr enkelt att byta ut, alternativt komplettera kablaget.

Syftet med föreliggande uppfinning är därmed att åstadkomma en robot i vilken ett kablage är anordnat på ett kompakt / utrymmessnålt och skyddat sätt. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att anordna försörjningsledningarna så att de låter sig böjas mer än 90” och roteras ett tillräckligt antal gånger utan problem.

Lösningen enligt uppfinningen är att låta en del av kablaget ta upp rotationsrörelsen och en annan del av kablaget ta upp böjrörelsen och anordna ett styrande bärorgan för att möjliggöra en övergång mellan rotations- och böjrörelse. 10 15 20 25 30 521 554 4 FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer att förklaras närmare genom beskrivning av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning, där fig 1 visar en roterbar överarm med hylsa anordnad i enlighet med uppfinningen, flg 2 visar en utformning av uppfinningen med ledningarna fördelelade längs en delningsdiameter hos hylsan, fig 3 visar bärorganet och robotenheten med kablaget i rakt / oböjt läge, fig 4 visar teknikens ståndpunkt BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Uppñnningen avser en robot vilken innefattar en kring sin längdaxel (A) roterbar ihålig armdel (l) genom vilken ett kablage (4) är draget och anslutet till en kring en axel (B) roterbar robotenhet (3) där armdelen och robotenheten är anordnade för kombinerad rotation och böjning relativt varandra (fig la). Kablaget är radiellt fixerat i ett styrande bärorgan (5) anordnat inuti armdelen (1) ,vilket bärorgan är anordnat att rotera i huvudsak synkront med den roterbara robotenheten (3). Kablaget styrs och bärs upp av bärorganet (5), vilket är rörligt anordnat inuti armen. Bärorganet kan därmed rotera och är glidbart anordnat inuti armen, inom ett begränsat intervall av armens längdaxel. Vid kombinerad böjning/tiltning kring en axel (C) och rotation kring en axel (B) av robotenheten i förhållande till armdelen tas böjningsrörelsen av kablaget upp av den del av kablaget som befinner sig mellan bärorganet (5) och robotenheten (3) och rotationsrörelsen tas upp av den del av kablaget som befinner sig före bärorganet från kraftkällan räknat.

Den i utföringsexemplet visade industriroboten (fig lc), vilken innefattar den ihåliga överarmen (l),som är roterbar omkring sin längdaxel (A), uppvisar en handled (2) och en vridskiva (3 '). Ett kablage (ej visat) är draget genom roboten till överarrnen ( 1), därefter 10 15 20 25 30 521 554 5 genom handleden (2) och fram till och genom vridskivan (3 '). På vridskivan (3 ') anordnas och ansluts ett verktyg t ex ett svetsaggregat (ej visat).

Ett styrande bärorgan (5 ') är anordnat inuti överarmen (l) för att styra kablaget inuti armen så att det hindras att skava mot armens insida. I det beskrivna utföringsexemplet är det styrande bärorganet utformat som ett styrande block (5 '). Blocket (5 ') är cylindriskt och har genomgående kanaler (6) genom vilka kablaget (4) är draget (fig 2). Blocket (5 ') är roterbart och glidbart anordnat inuti armen längs axeln (A). Blocket (5 ') är anordnat i överarmen (1), från kraftkällan (D) räknat före en tiltaxel (C), vilken motsvarar tiltningen i handleden (fig lb).

De enskilda ledningarna som ingår i kablaget (4) är axiellt förskjutbara och radiellt fixerade i kanaler (6) i blocket (5 '). I den här visade utföringsformen är kanalerna (6) inbördes orienterade på en delningsdiameter (8) hos blocket (5') (fig 2). Kablaget (4) blir därmed utformat som ett band (10) (fig lb).

Vridskivan (3 ') har en centralt placerad hålighet genom vilken kablaget passerar. Kablaget är fast i Vridskivan (3 ') och de i kablaget ingående kablarna och slangarna är fördelade på i huvudsak samma delningsdiarneter (8) som i det styrande blocket (5 '). Vridskivan roterar kring sin centrumaxel (B), vilken utan böjning sammanfaller med axeln (A).

Lösningen enligt uppfinningen (fig la) är att låta en del av kablaget (a) ta upp rotationsrörelsen och en annan del av kablaget (b) ta upp böjrörelsen. I det här visade utföringsexemplet är det i den del av kablaget som löper från kraftkällan (D), genom överarmen och fram till det styrande bärorganet (5) som rotationen sker. Närmare bestämt är det i delen (a') närmast före bärorganet, från kraftkällan (D) sett, som rotationsrörelsen tas upp. Kablaget är här anordnat som en bunt kablar och ledningar, vilka låter sig roteras.

Böjningsrörelsen sker i den del (b) av kablaget som löper mellan bärorganet och Vridskivan / verktyget. Kablaget (4) är här utformat som ett band av bredvid varandra anordnade kablar och ledningar, vilket band låter sig böjas. Når kablaget växelvis böjs och ”rätas ut” sker längdföränd ringar som tas upp genom att kablage och enstaka slangar tillåts att glida 10 15 20 25 30 521 3534 6 axiellt igenom blocket. Blocket rör sig längs ett begränsat avsnitt av armens längdaxel (A), mellan tvâ stopplägen i form av t ex stift.

Ett alternativ är att blocket är roterbart anordnat, men sitter fast i förhållande till armens längdaxel (A). Kablaget förskjuts axiellt genom blocket och blocket roterar efter behov.

Ett ytterligare alternativ är att både kablage och block rör sig axiellt (fig lb). I det här alternativet sitter åtminstone en ledning i kablaget roterbart fästad i blocket. Det är företrädesvis den centrala ledningen som sitter fast i blocket. Den centrala ledningen (6 ') (fig 2) utsätts för minst påfrestning och bör därför vara den av kablagets ledningar som är styvast. Den fasta ledningens längd mellan blocket och vridskivan anpassas så att kablaget får en lämplig böjradie. I figur lb anger I blockets läge vid rakt kablage och II anger blockets läge efter böjning av kablaget. Vid behov kan blockets rörlighet i armens längdled begränsas även här.

När roboten arbetar styrs verktyget av en kraftkälla (inte visad). Vridskivan / verktyget roteras och kablagedelen (b) fungerar som medbringare av rotationsrörelsen till det styrande bärorganet dvs kablage-delen (b) driver bärorganet med en försumbar tidsfördröjning.

Resultatet blir att vridskivan och bärorganet roterar i huvudsak synkront.

För att uppfylla kravet att kablaget gär helt skyddat hela vägen genom roboten och ut genom vridskivan kan kablagedelen (b) anordnas löpande genom en skyddshylsa (9) i handledenüig 3).

I en alternativ utföringsform av uppfinningen är det styrande bärorganet utformat som ett axiellt rörligt sfäriskt bärorgan. Bärorganet blir då styrande anordnat med möjlighet till viss vinkelställning och axiell rörelse.

Mot bakgrund av utföringsexemplet kan man tänka sig ett antal alternativa sätt att överföra rotationen från vridskivan till bärorganet så att de roterar i huvudsak synkront. Nedan följer ett antal alternativ: flexibel drivning, bälg, kugghjul, kardanknutar, vilka samtliga i sig är förut kända. 10 Ett ytterligare alternativ är att placera en drivning på överarmens bakre del, om verktyget anses sitta i överarmens främre del. Det är även möjligt att låta drivningen driva både vridskiva och bärorgan i huvudsak synkront.

Kablaget ansluter till vridskivan respektive bârorganet med en inbördes orientering som bibehålls. Det ingår i uppfinningstanken att kablaget kan anordnas som ett band av bredvid varandra anordnade ledningar och kablar eller med någon annan orientering som underlättar böjrörelsen.

För att förenkla bytet kan kablaget levereras med monterad vridskiva och pâhängande bärorgan.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 521 54 tš' PATENTKRAV Robot innefattande en kring sin längdaxel (A) roterbar ihålig armdel (1), en kring en centrumaxel (B) roterbar robotenhet (3) samt ett kablage (4), vilket kablage är draget genom armdelen (1) och anslutet till robotenheten (3) där armdelen och robotenheten är anordnade för både rotation och böjning relativt varandra k ä n n e t e c k n a d a v att kablaget är radiellt fixerat i ett styrande bärorgan (5) anordnat inuti armdelen (1) ,vilket bärorgan är anordnat att rotera i huvudsak synkront med den roterbara robotenheten (3). Robot i enlighet med patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att bärorganet (5) är anordnat glidbart längs längdaxeln (A). Robot i enlighet med patentkrav 1-2 k ä n n e t e c k n a d a v att kablaget (4) är anordnat som ett band (10). Robot i enlighet med patentkrav 2 k ä n n e t e c k n a d a v att bärorganet (5) är anordnat begränsat gl idbart längs längdaxeln (A). Robot i enlighet med patentkrav 1-2 k ä n n e t e c k n a d a v att bärorganet (5) är fast anordnat på längdaxeln (A). Robot i enlighet med patentkrav 1-5 k ä n n e t e c k n a d a v att armdelen (1) utgörs av en överarm. Robot i enlighet med patentkrav 1-6 k ä n n e t e c k n a d a v att roboten är en svetsrobot. Robot i enlighet med patentkrav 1-7 k ä n n e t e c k n a d a v att robotenheten utgörs av en vridskiva (3 ') för ett verktyg. 10 15 20 10 ll 12 521 554 “I Förfarande i en robot innefattande en kring sin längdaxel (A) roterbar ihålig armdel (1) genom vilken ett kablage (4) är draget och anslutet till en kring en axel (A) roterbar robotenhet (3) där armdelen och robotenheten är anordnade för både rotation och böjning relativt varandra k ä n n e t e c k n a t a v att kablaget (4) styrs och bärs upp av ett bärorgan (5) roterande anordnat inuti armdelen (1), att böjningsrörelsen upptas i den delen av kablaget som befinner sig mellan bärorganet (5) och robotenheten (3) och att rotationsrörelsen upptas av den delen av kablaget som befinner sig inuti armdelen (1) före bärorganet (5) från en kraftkälla (D) räknat. Förfarande i enlighet med patentkrav 9 k ä n n e t e c k n a t a v att bärorganet (5) bringas att glida längs axeln (A) inuti armdelen (1). Förfarande i enlighet med patentkrav 9-10 k ä n n e t e c k n a t a v att robotenheten (3) och bärorganet (5) bringas att rotera i huvudsak synkront. Användning av en robot enlighet något av kraven 1-8 och ett förfarande enligt något av kraven 9-11 vid svetsarbeten.