SE524740C2 - Anordning och förfarande för rörelsebegränsning hos en industrirobot - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 . . - Q e. 524 740 efter och intill varandra utmed en cirkelbåge kring den första de- lens vridaxel för att med på motsatta ändar av raden belägna ändytor hos stoppelementen vid vridning av den första delen re- lativt den andra delen stöta emot stoppanslaget och bilda mot- satta ändlägen för denna vridning.

Genom tillhandahållande av en sådan sats stoppelement. vilka är bildade av klossar med väsentligen formen av stympade tårtsek- torer, kan olika antal eller kombinationer av sådana klossar an- ordnas efter varandra på nämnda rad för att täcka upp olika stora vridvinklar kring nämnda axel i beroende av de för tillfället före- kommande kraven. Medlen för fixering av dessa klossar vid den första delen, exempelvis en robotarm eller en robotfot, vilka exempelvis kan utgöras av bultar, utsätts emellertid för mycket stora belastningar när det i rörelseriktningen första stoppelemen- tet någon gäng körs emot det fasta stoppanslaget. För denna skull krävs vidtagande av olika åtgärder för att nämnda medel ej skall brista eller deformeras. En möjlighet är att söka förstärka bultarna eller att anbringa extra stöd för stoppelementen i radiell riktning, då den tangentiella kraften som överförs från det fasta anslaget till nämnda första stoppelement kommer att ge upphov till avsevärda radiella krafter på fixeringsmedlen, såsom bultarna längre nedströms i raden. Samtidigt kommer efter 90° från an- slagsändytan hos stoppelementsraden den tangentiella kraften vara i det närmaste obefintlig och i huvudsak inte någon kraft överföras på nedströms i raden kommande stoppelement. Detta innebär att de första bultarna måste ta upp all kraft. Det är både komplicerat och kostsamt att uppnå sådana lösningar på proble- met med överföring av anslagskrafterna på stoppelementens fixe- rlngsmedel.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anord- ning av det slag som definieras i ingressen hos bifogade patent- krav 1 och vilken långtgående löser det just diskuterade proble- met med tidigare kända sådana anordningar. unna» 10 15 20 25 30 35 ~ - . - o» 524 740 . . n . n» Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att denna anord- ning förses med organ för sådan inbördes förbindning av hos nämnda rad intill varandra anordnade stoppelement att dessa element med avseende på överföringen av krafter mellan dem och stoppanslaget vid slående mot det vid nämna vridning beter sig väsentligen som om de tillsammans vore ett enda samman- hängande stoppelement.

Genom att stoppelementen på detta sätt agerar som om de vore ett enda stoppelement kan den kraft som överförs på dem via stoppanslaget tas upp av betydligt flera fixeringsmedel, exempel- vis skruvar, än om stoppelementen skulle agera som skilda delar.

Således kommer den tangentiella kraften vid anslaget av det i raden främre stoppelementet mot stoppanslaget att kunna överfö- ras från stoppelement till stoppelement och därigenom till så stor del som möjligt kraften överföras till den stomme hos den första delen som stoppelementen är fixerade vid. Detta betyder att fixe- ringsmedlen skonas från stora skjuvspänningar i radiell riktning, så att de måste vare sig överdimensioneras eller förstärkas ge- nom radiella stöd för stoppelementen.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda förbindningsorgan anordnade att vid bildande av nämnda rad åstadkomma mekanisk formlåsning mellan intilliggande stopp- element. Härigenom möjliggörs en enkel montering av stoppele- menten på plats samtidigt som en tillförlitlig och effektiv hoplås- ning av elementen till att med avseende på kraften överförd via stoppanslaget agera som ett enda element uppnås. Därvid är det även möjligt att använda enkla och billiga tillverkningsmetoder både för stoppelementen och den yta de på den första delen avses skruvas mot.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar förbindningsorganen tandartade utsprång på stoppelemen- tens vid bildad rad väsentligen tangentiellt riktade ytor och där- med korresponderande urtagningar hos motsvarande ytor på in- non-n 10 15 20 25 30 35 - - - . en 524 740 tilliggande stoppelement. Detta utgör ett mycket enkelt och effek- tivt sätt att bilda nämnda formlåsning på. Dessutom blir mon- teringen mycket enkel genom att intilliggande stoppelement kan skjutas i väsentligen tangentiell riktning med tänderna och urtag- ningarna in i varandra innan de fixeras vid den första delen.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar förbindningsorganen vid bildad rad vid stoppelementens väsentligen tangentiellt riktade ändar väsentligen axiellt löpande spår eller urtagningar och däri inpassande utsprång anordnade att skjutas in axiellt i dessa. Utsprången kan därvid ha laxstjärt- eller annan lämplig form. Även denna utföringsform uppvisar de för den föregående utföringsformen nämnda fördelarna.

Uppfinningen avser även ett förfarande för åstadkommande av en begränsning av arbetsområdet runt en axel hos en industrirobot enligt bifogade förfarandepatentkrav.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfin- ningen framgår av den efterföljande beskrivningen samt övriga osjälvständiga patentkrav.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Härefter beskrivs såsom exempel anförda föredragna utförings- former av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig 1 visar i sidovy en industrirobot kring vars olika vridaxlar ar- betsområdet kan vara begränsat genom en anordning av det uppfinningsenliga slaget, fig 2 är en perspektivvy av en del av en industrirobot med en anordning enligt en föredragen utföringsform av uppfin- ningen anbringad vid en led mellan två armar hos roboten, Innan 10 15 20 25 30 35 524 740 fig 3 är en delvis skuren vy av en led hos en industrirobot för- sedd med en uppfinningsenlig anordning, fig 4 är en detaljvy av ett stoppelement hos en anordning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, och fig 5 är en detaljvy av ett stoppelement hos en anordning enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN I fig 1 visas en möjlig typ av industrirobot, på vilken en anordning för rörelseområdesbegränsning enligt uppfinningen är applicer- bar. Roboten har ett stativ 1 som är kring en vertikal axel C ro- terbart lagrat i en på ett monteringsunderlag fast fixerbar robotfot 2. En första robotarm 3 är svängbart lagrad vid stativet 1 kring en axel B. I den övre änden av armen 3 är en andra robotarm 4 svängbart lagrad kring en axel A.

Arbetsområdet för axlarna A, B och C är av säkerhetsskäl be- gränsade med hjälp av mekaniska eller elektriska stoppanord- ningar, såsom en mekanisk stoppanordning av det slag som före- liggande uppfinning avser och som kommer att beskrivas härefter under att nu samtidigt hänvisa till fig 2 och 3. l fig 2 illustreras hur en anordning enligt uppfinningen är anord- nad för begränsning av arbetsområdet i form av den maximala vinkeln för vridning av en övre robotarm 4 relativt en nedre ro- botarm 3 kring en axel A. På den nedre robotarmen 3 är två fasta stoppanslag 5, 6 med relativt vridaxeln A väsentligen tangentiellt riktade stoppanslagsytor anordnade. Stoppanslagen 5, 6 utgörs företrädesvis av vid gjutningen av stommen hos armen 3 bildade klackar.

Anordningen innefattar vidare en sats stoppelement 7, 7', 7” i form av klossar med väsentligen formen av stympade tårtsekto- oas-n 10 15 20 25 30 35 524 740 rer, vilka är anordnade att placeras i en rad efter och i anliggning mot varandra på den övre armen 4 eller därmed fast förbunden del utmed en cirkelbåge kring vridaxeln A. Därvid uppvisar armen 4 kring axeln A fördelade första hål 8 och stoppelementen andra hål 9 för genomstickande av bultar 14, skruvar eller dylikt för fixering av stoppelementen relativt armen 4. Härigenom kommer stoppelementen med på motsatta ändar av raden belägna änd- ytor vid vridning av armen 4 kring axeln A att stöta emot stopp- anslagen 5 respektive 6 och bilda motsatta ändlägen för vrid- ningen. Satsen av stoppelement kan kombineras på godtyckligt sätt och fixeras genom fixeringsmedlen (skruvarna) på olika önskade ställen kring axeln A, för att definiera skiftande önskade ändlägen hos industrirobotens arbetsområde kring axeln A.

Exempelvis kan för denna skull satsen av stoppelement uppvisa några få, eventuellt endast ett, stoppelement anordnat att sträcka sig över en relativt stor vinkel utmed nämnda cirkelbåge, exem- pelvis över 60°, företrädesvis mellan 65° och 90°, medan den kan innehålla betydligt fler mindre stoppelement med en motsvarande vinkel av mellan 10° och 40°, företrädesvis mellan 15° och 30°.

Detta kan vara fördelaktigt i det fall exempelvis nämnda rad skall omväxlande täcka ett vinkelområde av mellan 100° och 150°, då ett ”stort stoppelement” i så fall kan kombineras med exempelvis 1-4 ”små stoppelement”. Det är naturligtvis fullt möjligt att satsen även innehåller stoppelement av en mellanliggande storlek.

Hos den uppflnningsenliga anordningen finns organ för inbördes förbindning av hos nämnda rad intill varandra anordnade stopp- element så att dessa element med avseende på överföring av krafter mellan dem och stoppanslagen 5, 6 vid slående mot an- slagen vid vridningen beter sig väsentligen som om de tillsam- mans vore ett enda sammanhängande stoppelement. I de visade föredragna utföringsformerna är förbindningsorganen anordnade på själva stoppelementen för att åstadkomma mekanisk formlås- ning mellan intilliggande stoppelement, och hos utföringsformen illustrerad i fig 3 och 4 är detta uppnått genom att tandartade ut- språng 10 är anordnade på stoppelementens vid bildad rad vä- sentligen tangentiellt riktade ytor, och därmed korresponderande 0-4.; 10 15 20 25 30 35 a u . Q u; 524 740 urtagningar 11 är bildade på motsvarande ytor på intilliggande stoppelement. Tänderna 10 och urtagningarna 11 är företrädes- vis långsträckta likt åsar och dalar, vilket ger en mycket god lås- ning och kraftöverföring dememellan, och speciellt föredraget är det att de i runt axeln anbringat läge av stoppelementet har en axiell längdutsträckning. För att uppnå optimal kraftöverföring mellan stoppelementen är företrädesvis en tand på en sida av ett stoppelement följd av en tand i exakt motsvarande läge hos stoppelementet på motsatt sida om detta stoppelement. l fig 5 illustreras hur stoppelementen kan uppvisa annorlunda or- gan för inbördes mekanisk formlåsning, och här är stoppelemen- tens tangentlellt riktade ändar försedda med väsentligen axiellt löpande spår 12 och däri inpassande utsprång 13 anordnade att skjutas in axiellt i dessa. l detta fall uppvisar spåren och ut- sprången ett tvärsnitt med laxstjärtform, men andra tvärsnittsfor- mer är även tänkbara. Det viktiga är att förbindningsorganen mot- verkar relativrörelse av intilliggande stoppelement i radiell rikt- ning, så att vid anbringande av en väsentligen tangentlellt riktad kraft på den i rörelseriktningen sett främre ytan hos ett stopp- element vid träffande av ett stoppanslag denna kan föras vidare från det stoppelementet till nästa som om detta i praktiken ut- gjorde ett sammanhängande parti av det första stoppelementet.

Detta kommer att innebära att stoppelementen med avseende på överförande av denna vid motslåendet mot stoppanslaget alstra- de kraften kommer att agera som om de vore ett enda stopp- element och därigenom kraften fördelas och tas upp av betydligt fler fixeringsmedel 14 än vid frånvaro av formlåsningen. Således skulle förbindningsorganen även kunna vara bildade av väsent- ligen tangentlellt riktade fingrar och motsvarande urtagningar hos respektive stoppelements ändytor för inskjutande däri i väsent- ligen tangentiell riktning, såsom för tänderna hos utföringsformen visad i fig 4. Stoppelementklossarna är med fördel tillverkade av strängsprutad aluminium, vilket ger goda möjligheter att skapa en komplex tvådimensionell geometri med goda toleransmöjligheter. nanm. 10 15 20 25 30 35 - ø - ~ .- 524 740 Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fack- man på området, utan att denne för den skull avviker från uppfin- ningens grundtanke sådan denna framgår av bifogade patent- krav.

Exempelvis är andra förbindningsorgan än de ovan visade och/ eller diskuterade möjliga, och det ligger inom uppfinningens ram att exempelvis på andra sätt förbinda intilliggande stoppelement med varandra, så att de i nämnda hänseende beter sig som ett enda sammanhängande stoppelement, än genom inbördes form- låsning, såsom genom från stoppelementen helt separata organ som anbringas i övergången mellan intilliggande stoppelement, exempelvis bygelartade element med skänklar som sticks in i urtagningar i respektive stoppelement eller dylikt. Dock synes en formlåsning att vara att föredraga i de flesta applikationer tack vare dess enkelhet och stora tillförlitlighet. Således inbegriper uttrycket, att stoppelementen är avsedda att med avseende på överföring av krafter mellan dem bete sig som ett enda samman- hängande stoppelement, all typ av inbördes förbindning mellan dem, vilken åstadkommer detta beteende, men som möjliggör senare lösgöring för att satsen stoppelement skall kunna valfritt kombineras igen. Följaktligen inbegripes inte permanent hoplim- ning av stoppelementen.

Av resonemanget ovan framgår att patentkraven även avses täcka in fallet av att det inte är ett och samma (även om det kan vara det) stoppanslag som de motsatta ändytorna av raden av stoppelement är avsedda att stöta emot vid nående av respektive gräns hos arbetsområdet.

Det är även fullt möjligt att det i praktiken är så att endast den ena ändytan hos raden av stoppelement har någon möjlighet att nå och slå emot det fasta stoppanslaget, och att den andra grän- sen för arbetsområdet, vilken definieras av stoppelementen, ald- rig kan nås genom att den motsatta ändytan hos stoppelements- onan- 10 15 20 » a - . n» 524 740 raden stöter emot ett stoppanslag på grund av att andra rörelse- begränsningar finns inbyggda i anordningen. Patentkravsdefi- nitionen ”för att med på motsatta ändar av raden belägna ändytor hos stoppelementen vid vridning av den första delen relativt den andra delen stöta emot stoppanslaget och bilda motsatta ändlä- gen för denna vridning” skall även tolkas att täcka in ett sådant fall.

Tänderna skulle kunna vara utformade likt pyramider eller koner eller på annat sätt skilja sig från åsar genom avbrott och urtag- ningarna vara modifierade på motsvarande sätt.

I det visade exemplet skulle naturligtvis lika väl de fasta stopp- anslagen kunna vara anordnade på den övre armen och stopp- elementen på den nedre.

Rörelseenergi absorberande dämparskikt, exempelvis av gummi, kan vara anordnade på stoppanslagets yta anordnad att träffas av det ”främsta” stoppelementet i raden och/eller på detta stoppelements i rörelseriktningen främre yta, och detta är avsett att täckas av patentkravsdefinitionen att stoppelementet slår emot stoppanslaget.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 . . - . - . - « n » n» -a- .- 10 Patentkrav Anordning för begränsning av arbetsområdet runt en axel hos en industrirobot i form av begränsning av den maximala vinkeln för vridning av en första del (4) hos roboten relativt en därmed förbunden andra del (3), varvid roboten innefattar ett hos' den andra delen anordnat fast stoppanslag (5, 6), varvid anordningen innefattar en sats stoppelement (7, 7', 7") och medel (8, 9, 14) för fixering av ett valfritt antal av stoppelementen på den första delen (4) i en rad efter och i anliggning mot varandra utmed en cirkelbåge kring den första delens vridaxel för att med på motsatta ändar av raden belägna ändytor hos stoppelementen vid vridning av den första delen relativt den andra delen stöta emot stoppanslaget och bilda motsatta ändlägen för denna vridning, kännetecknad av att anordningen innefattar organ (10-13) för sådan inbördes förbindning av hos nämnda rad intill varandra anordnade stoppelement (7, 7', 7") att dessa organ motverkar relativrörelse av intilliggande stoppelement i radiell riktning, så att vid anbringande av en väsentligen tangentiellt riktad kraft på den i rörelseriktningen sett främre ytan hos ett stoppelement vid träffande av stoppanslaget denna kan föras vidare från det stoppelementet till nästa så att dessa element med med avseende pâ överföringen av krafter mellan dem och stoppanslaget (5, 6) vid slående mot det senare vid nämnda vridning beter sig väsentligen som om de tillsammans vore ett enda sammanhängande stoppelement. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda för- bindningsorgan (10-13) är anordnade att vid bildande av nämnda rad åstadkomma mekanisk formlåsning mellan in- tilliggande stoppelement (7, 7', 7”). Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att nämndaåför- bindningsorgan innefattar tandartade utsprång (10) på stopp- elementens vid bildad rad väsentligen tangentiellt riktade 10 15 20 25 30 35 . . . . . Q « Q . . u. .ut n 11 ytor och därmed korresponderande urtagningar (11) hos mot- svarande ytor på intilliggande stoppelement. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att nämnda för- bindningsorgan innefattar vid bildad rad vid stoppelementens väsentligen tangentiellt riktade ändar väsentligen axiellt lö- pande spår eller urtagningar (12) och däri inpassande ut- språng (13) anordnade att skjutas in i dessa. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda fixeringsmedel innefattar i nämnda första del runt armens vridaxel fördelade första hål (8) och i stoppele- menten (7, 7', 7") anordnade andra hål (9) samt långsträckta stavartade stycken (14) anordnade att vart och ett skjutas igenom ett första och ett andra hål för fixering av respektive stoppelement vid den första delen. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att nämnda stycken är bultar (14) utformade för fastskruvning av stopp- elementen (7, 7', 7") vid nämnda första del. Anordning enligt något av föregående krav kännetecknad av att nämnda sats stoppelement (7, 7', 7") innehåller stopp- element med inbördes väsentligt skiljaktiga längder med av- seende på den vinkel de är avsedda att sträcka sig över ut- med nämnda cirkelbåge. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att nämnda sats innehåller 1-3 första stoppelement (7) med en väsentligt större nämnd vinkel än de andra stoppelementen (7', 7") som är fler till antalet än de första. Anordning enligt krav 8, kännetecknad av att nämnda sats innehåller åtminstone ett första stoppelement (7) med en nämnd vinkel överstigande 60°, företrädesvis mellan 65° och 90°. 10 15 20 25 30 35 10. 11. 12. 13. 14. 15. . . u n Q n - . n ~ un e 12 Anordning enligt krav 8 eller 9, kännetecknad av att nämnda sats innehåller flera, företrädesvis 3-6 andra stoppelement (7, 7', 7") med en nämnd vinkel mellan 10° och 40°, företrä- desvis 15° och 30°. 1 Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att stoppelementen (7, 7', 7") är bildade av klossar med väsentligen formen av stympade tårtsektorer. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda medel (8, 9, 14) är anordnade att fixera stoppelementen på en arm hos en industrirobot. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den är utformad för applicering vid en vridled (A) mel- lan första och andra delar i form av två armar (3, 4) hos en industrirobot. Anordning enligt något av kraven 1-11, kännetecknad av att den är utformad för applicering vid en vridled (C) i form av ett stativ (1) och en robotfot (2) hos en industrirobot. Förfarande för åstadkommande av en begränsning av ar- betsområdet runt en axel hos en industrirobot i form av be- gränsning av den maximala vinkeln för vridning av en första del (4) hos roboten relativt en därmed förbunden andra del (3), varvid roboten innefattar ett hos den andra delen anord- nat fast stoppanslag (5, 6), vid vilket ett valfritt antal av en sats stoppelement (7, 7', 7") fixeras på den första delen (4) i en rad efter och i anliggning mot varandra utmed en cirkel- båge kring den första delens vridaxel för att med på motsatta ändar av raden belägna ändytor hos stoppelementen vid vridning av den första delen relativt den andra delen stöta emot stoppanslaget och bilda motsatta ändlägen för denna vridning, kännetecknat därav, att i nämnda rad intill var- andra liggande stoppelement (7, 7', 7") förbinds inbördes med varandra på sådant sätt att relativrörelse av 10 15 16. . . - o u n - . u . a. .sl s. 13 intilliggande stoppelement i radiell riktning motverkas, så att vid anbr-ingande av en väsentligen tangentiellt riktad kraft på den i rörelseriktningen sett främre ytan hos ett stoppelement vid träffande av stoppanslaget denna kan föras vidare från det stoppelementet till nästa så att dessa element med avse- ende på överföring av krafter mellan dem och stoppanslaget (5, 6) vid slående mot det senare vid nämnda vridning beter sig väsentligen som om de tillsammans vore ett enda sammanhängande stoppelement. Förfarande enligt krav 15, kännetecknat därav, att intillig- gande stoppelement förbinds inbördes med varandra genom hopförande av dem för upprättande av en mekanisk formlås- ning av dem vid varandra.