SE528350C2 - Modulsystem för industrirobot - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 528 350 stommen för ett antal utrymmen som är likformigt uppbyggda för att funktionsmodulerna ska kunna dockas med stativet. De nämnda utrymmena har sålunda en utformning som korresponderar med sektorsformen hos funktionsmodulerna.

[007] Standardiseringen av funktionsmodulerna innefattar vidare att stativets stomme är försett med hopkopplingsorgan för precisionshopkoppling av en funktionsmodul med stativet. Genom att härvid alla mått är kända kan ett datorsystem som samordnar och styr arbetet vid produktionsenheten integrera industrirobotens rörelser med de hand- grepp som är erforderliga vid respektive funktionsmodul.

[008] I det kända systemet har alla anslutningar som måste göras mellan stativet och respektive funktionsenhet snabbkopplingar. Trots att det beskrivna kända systemet av- sevärt kortar ner tiden för omställning från en produktionsenhet till en annan jämfört med konventionell teknik för utförande av en ny och annorlunda sekvens av arbetsmo- ment vid den nya produktionsenheten, så innebär hanteringen av ett antal kontaktdon för kommunikation, lågspänning, högspänning och tryckluft ett onödigt antal steg och sammantaget ett flertal manuella kopplingsinsatser som måste genomföras. Speciellt, eftersom dessa insatser måste utföras vid varje funktionsmodul, både för bortkoppling av kontakter vid de funktionsmoduler som avlägsnas från produktionsenheten och för in- koppling av önskade funktionsmoduler vid omställningen går det åt tid för dessa kopp- lingsmoment. Dessutom finns risker för sammanblandning av en kabeltyp vid en funk- tionsmodul med en motsvarande kabeltyp vid en annan funktionsmodul när modulerna skall anslutas. Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är att ytterligare förkorta omställningstiden från en produktionsenhet till en annan.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN

[009] Enligt en aspekt av uppfinningen presenteras en anordning som har kännetecknen enligt patentkravet 1.

[0010] En ytterligare aspekt av uppfinningen presenteras i det oberoende metodkravet.

[0011] Ytterligare utföranden av uppfinningen uppvisas i de beroende patentkraven.

[0012] De ledningsfunktioner som avses i föreliggande uppfinning är i första hand data- kommunikationsledning, lågspänningslednlngar och ledning för tryckluft. Datakommuni- kationen mellan roboten och funktionsmodulen styrs t.ex. av en centraldator för 10 15 20 25 30 35 528 550 systemet. Härigenom kan information förmedlas till och från funktionsmodulen, t.ex. positionering av objekt. Ledningen för lågspänning kan exempelvis tillhandahålla 230 V enfas driftspänning alternativt 400 V trefas driftspänning för olika drifts- och apparatbe- hov hos funktionsmodulen.

[0013] I det kända systemet har som nämnts anslutningarna av dessa ledningar utförts medelst snabbkopplingar, vilket innebär att ett flertal ledningar med kontaktdon skall tillhandahållas vid varje dockningscell, där dessa sålunda skall hanteras manuellt var och en för sig vid dockning av en funktionsmodul i en cell. Det kan dessutom vara så att olika funktionsmoduler har olika uppsättning av ledningsfunktioner. Enligt uppfinningen sam- ordnas samtliga ledningsfunktioner till ett kontaktdon för resp. cell och ett motsvarande kontaktdon hos funktionsmodulen. Sålunda innefattar dessa multifunktionskontaktdon både ledningar för kommunikation, lågspänning, högspänning och tryckluft. En stor för- del med uppfinningen är att sammankopplingen av samtliga ledningsfunktioner mellan funktionsmodulen och robotstativet kan utföras vid ett tillfälle och med ett manuellt in- grepp per cell vid dockning av en funktionsmodul i cellen. Dockningstiden vid utbyte av funktionsmodul i en cell blir härigenom nedkortad med uppfinningen samtidigt som han- teringen vid dockning förenklas.

[0014] En produktionsenhet är uppbyggd med en industrirobot i centrum. Roboten är placerad på ett stativ som även är försett med ett förutbestämt antal celler för motta- gande och hopkoppling av en funktionsmodul för resp. cell. Cellerna har en likartad och enhetlig utformning, såtillvida att mått och form för cellerna är sådana att de till cellernas mått och form anpassade funktionsmodulerna är fritt utbytbara och dockningsbara i vil- ken som helst av cellerna.

[0015] Genom att välja funktionsmoduler för utförande av en bestämd sekvens av ar- betsmoment kan en flexibel produktionsenhet byggas upp. Funktionsmoduler för att ut- föra arbetsmoment finns i ett flertal varianter. Här uppräknas ett antal tillgängliga vari- anter av funktionsmoduler, där en sådan är anordnad för att utföra ett arbetsmoment ur gruppen: lasermärkning, etikettering, pallfyllning, vibratormatning, limning, bearbetning, avjonisering, flamnlng, granulering, Vägning, påssvetsning, skruvdragning, tampotryck- nlng, coronabehandling, lasermätnlng, kavitetssortering, robotbestyckning, linjärmat- ning, kartongresnlng, tejpnlng. Funktionsmoduler kan även ha som funktion att vara ut- rustade med multibord eller fungera som magasin. I vissa arbetsmoment kan även en mindre manipulator ingå i funktionsmodulen, där denna manipulator kan utföra ett flertal olika arbetsuppgifter, då t.ex. industriroboten inte ensam tidsmässigt klarar av att utföra alla arbetsmoment vid samtliga funktionsmoduler i produktionsenheten. Valet av 10 15 20 25 30 35 528 550 4 funktionsmoduler skapar sålunda en specifik produktionsenhet som kan åstadkommas på kort tid.

[0016] Funktionsmodulerna dockas som nämnts in l en cell och kopplas mekaniskt sam- man med cellen med hjälp av element för precislonshopkoppling. Detta görs i det aktu- ella fallet med hål i stativet i resp. cell och motsvarande låstappar hos funktionsmodulen eller omvänt. Vid själva dockningsögonblicket utnyttjas även styrningar som beskrivs nedan.

BESKRIVNING AV RITNINGARNA

[0017] Fig. 1 visar en produktionsenhet enligt en aspekt av uppfinningen.

Fig. 2 visar från ovan 6 st funktionsmoduler placerade intill varandra.

Fig. 3 visar schematiskt en funktionsmodul avskalad från utrustning som denna kan in- nehålla för utförande av arbetsmoment.

Fig. 4 är en perspektivvy av fronten hos ett multifunktionskontaktdon för anslutning av en funktionsmodul med produktionsenheten.

BESKRIVNING AV UTFÖRANDEN

[0018] Ett antal utföranden av anordningen enligt uppfinningen och för genomförande av metoden kommer att beskrivas i det följande med stöd av de bilagda ritningarna.

[0019] Fig. 1 visar en produktionsenhet enligt en aspekt av uppfinningen, där en industrirobot 1 plockar produkter från en produktformningsstation (icke visad) för efter- behandling med olika arbetsmoment vid ett antal kring industriroboten 1 arrangerade funktionsmoduler 3. Produktformningsstationen kan utgöras av en formspruta för form- ning av plastprodukter, exempelvis produkters baskomponenter i form av chassin, höl- jen, etc. Enligt ett annat alternativ kan produktformningsstationen utgöras av en station där metallstrukturer gjuts i formar för användning av nämnda struktur i den produkt som tillverkas vid produktionsenheten. I produktionsenheten enligt figur 1, där funktionsmo- dulerna 3 är anordnade i en halvcirkel, upptas åtminstone en del av utrymmet utefter den halvcirkel som inte fylls av funktionsmoduler och som industriroboten 1 kan nå av produktformningsstationen. Denna är för åskådlighetens skull icke visad i figur 1. 10 15 20 25 30 35 528 350

[0020] Industriroboten 1 styrs enligt ett centralt styrprogram som tillhör produktions- enheten och är anordnat i anslutning till industriroboten. Genom denna styrning tillses att industriroboten hämtar en produkt (ev. flera samtidigt) i produktformningsstationen för att därefter i tur och ordning låta produkten (produkterna) genomgå ett antal ar- betsmoment vid de olika funktionsmodulerna 3. I figur 1 är endast ett arbetsmoment illustrerat vid en funktionsmodul genom en utrustning som allmänt symboliseras av en arbetsstation 2. De arbetsmoment som skall utföras vid respektive funktionsmodul är avhängigt produkten och diskuteras ej vidare här, eftersom detta är känd teknik. Se- kvensen av arbetsmoment som skall utföras i anslutning till färdigställande av resp. pro- dukt vid produktionsenheten ligger till grund för urvalet av funktionsmoduler 3.

[0021] Funktlonsmodulerna 3 är i exemplet anordnade i en halvcirkel kring industrirobo- ten 1 för att ge industriroboten åtkomst till samtliga funktionsmoduler. Av detta skäl är enligt exemplet funktionsmodulerna väsentligen utförda som sektorer av en cirkel, i det visade fallet ett exempel där 6 st. funktionsmoduler bildar en halvcirkel. Det är fullt tänk- bart att utöka antalet moduler till att tillsammans bilda en hel cirkel eller en större del av en cirkel. Sålunda kan funktionsmodulerna 3 med samma storlek på dessa sinsemellan vid en produktionsenhet vara anordnade i upp till 12 stycken till antalet.

[0022] Industriroboten 1 är placerad på ett stativ (icke visat) som innefattar en platta 4.

Denna platta 4 är härvid, enligt exemplet, anordnad för att mottaga 6 st. funktionsmo- duler som kan anslutas till nämnda stativ i ett för var och en av funktionsmodulerna re- serverat utrymme, här benämnt en cell 5. Funktionsmodulerna 3 i systemet är anord- nade för att dockas till stativet genom att anslutas mekaniskt till plattan 4. Den meka- niska delen av dockningen kan utföras på olika sätt. Sålunda är det visat i figurerna 1, 2 och 3 att funktionsmodulens 3 sektorformade bottenplatta 6 är utförd med ett par lås- tappar 7 vid den snävaste delen av bottenplattan 6. I korrespondens med detta är stati- vets platta 4 försedd med låsorgan för låstapparna 7 i form av hål 8. Hålen 8 är vid re- spektive cell anordnade att gripa tag om låstapparna 7 och låsa den dockande funk- tionsmodulen 3. Positionerna för hål 8 resp. styrtappar 7 är precisionsutförda och dess lägen kända, varvid programmet som styr produktionsenheten är helt uppdaterat med alla erforderliga positionsdata för en funktionsmodul 3 så snart denna anslutits till syste- met, dvs. då styrprogrammet kan kommunicera med funktionsmodulen 3. Naturligtvis är det möjligt att utforma den mekaniska precisionshopkopplingen och att låsa funktions- modulerna på annat sätt. Att förse funktionsmodulerna med hål 8 och stativets platta 4 med styrtappar 7 är en sådan variant, men även andra möjligheter finns. Dockningen är inrättad så att styrning 9a och styrtapp 9b tillsammans orienterar funktionsmodulen 3 i 10 15 20 25 30 35 528 350 rätt läge, varefter funktionsmodulen kan sänkas ned mot plattan 4, varvid låstapparna 7 och hålen 8 låser funktionsmodul 3 och stativ mot varandra.

[0023] Vid dockning av en funktionsmodul 3 till skivan 4 i en av cellerna 5 (cellen 5 ut- görs endast av ett reserverat utrymme och innehåller inga omgivande väggar) underlät- tas dockningen genom att en styrning 9a i form av ett urtag med en infasning utefter sidorna styr in funktionsmodulen 3 till exakt position med hjälp av en stYfïaPP 9D På Ski' van 4. För åskådllghetens skull är endast enstaka styrningar 9a och styrtappar 9b mar- kerade i figurerna. De återfinns naturligtvis med motsvarigheter i varje cell och funk- tionsmodul.

[0024] En funktionsmodul 3 kan vara utrustad med allehanda utrustningar för utförande av arbetsmoment i produktionsenheten. Dessa utrustningar kan utgöras av motorer, sliputrustningar, gradningsverktyg, putsverktyg, limningsdon, förpackningsanordningar, monteringsverktyg, etc. I vissa fall kan en mindre manipulator utföra en mängd delupp- gifter vid en funktionsmodul, där industriroboten 1 behöver avlastas för att hinna med alla deluppgifter vid produktionsenheten.

[0025] För att kunna leverera kraft och styrspänningar till utrustning vid funktionsmodu- len 3 och möjlighet till styrning av utrustningen när denna är inkopplad i systemet måste utrustningen anslutas ledningsmässigt till produktionsenheten. Detta görs genom att funktionsmodulen 3 har Iedningsfunktioner som kopplas till motsvarande ledningsfunk- tioner befintliga i stativet vid respektive cell 5 för dockning. Enligt uppfinningen görs detta som ett enda arbetsmoment vid dockning av en funktionsmodul i en cell i produk- tionsenheten genom att ett kontaktdon med multifunktion är anordnat vid respektive cell och ett motsvarande kontaktdon vid varje funktionsmodul 3.

[0026] Ett sådant kontaktdon10 tillhandahåller samtliga behov av anslutningar mellan funktionsmodul 3 och stativet med dess cell S. Fig. 4 åskådliggör kontaktdonet 10 med dess multifunktion genom en bild som visar kontaktdonets 10 kontakter framifrån. Fig. 4 återger ett av kontaktdonen 10, såsom det kontaktdon som är anordnat vid en kabelan- slutning för en funktionsmodul 3. I figuren är de kontaktuttag som är integrerade i kon- taktdonet 10 återgivna med dess funktion, där respektive kontakt är numrerad enligt: 10a: anslutning för kraftmatning 10b: anslutning för manöverspänning 10c: kontaktuttag för spänningsmatning via datanät 10d: kontaktuttag för signalkommunikation via databuss 10e: anslutning för seriell datakommunikation 10 15 20 25 30 35 528 350 10f: anslutning för tryckluft (för drivning av pneumatiska enheter vid en funktionsmo- dul).

[0027] Kraftmatningen vid anslutningen 10a innehåller både 230 V enfas och 400 V tre- fas.

De övriga anslutningarna används enligt följande: 10b: Manöverspännlng används för säkerhetsbrytare på moduler, t.ex. vid öppning av grind. Den är sammankopplad med robotens autostoppsfunktion. 10c: Spänningsmatning till givare och ventiler. Spännlngsmatningen bryts vid autostopp 10d: Databusskommunikatlon för givare och ventiler 10e: Anslutningen används för kommunikation mellan styrsystem och extern dator 10f: Används t.ex. för slag i arbetscylindrar.

[0028] Respektive funktionsmodul 3 är försedd med en kabel för anslutning till produk- tionsenheten medelst det enda kontaktdonet 10, så som visas i fig. 1. I denna figur visas även att nämnda kontaktdon 10 kopplas samman med motsvarande mottagande kon- taktdon som är anordnade vid väggarna av en kopplingsbox 11 i robotstativet och så- lunda beläget ovanpå plattan 4. I exemplet visas att kopplingsboxen 11 är fyrsidlg och i det visade utförande försedd med 2 mottagande kontaktdon på tre av kopplingsboxens väggar. Kopplingsboxen kan naturligtvis ha annan form och anordnas för mottagande av fler kontaktdon 10.

[0029] Genom att det nämnda kontaktdonet 10 fungerar som en standard mellan funk- tionsmodulerna 3 och cellerna 5 i systemet, så kan samma kontaktdon 10 anslutas i ett handgrepp oberoende av vilken funktionsmodul som inkopplas i produktionsenheten, dvs vilken arbetsuppgift som skall utföras vid funktionsmodulen 3. Härigenom förenklas handhavandet och ställtider för växling av funktionsmoduler vid förändring av en pro- duktionsenhet förkortas.

[0030] Fastän den föreliggande uppfinningen har beskrivits i samband med specifika utföranden avses den inte att vara begränsad till den eller de specifika former, i vilka de framställts i denna beskrivning. I själva verket är omfånget hos den föreliggande uppfin- ningen endast begränsat av de medföljande patentkraven. I patentkraven exkluderar sådana termer som innefattande och inkluderande inte närvaron av andra element eller steg. Vidare, fastän de inte är individuellt listade, kan ett flertal anordningar, element eller metodsteg implementeras av t. ex. en enda enhet. Dessutom, fastän individuella särdrag kan inkluderas i olika patentkrav, kan dessa möjligtvis fördelaktigt kombineras och inkluderandet l olika patentkrav medför inte att en kombination av särdrag inte är 528 350 lämplig och/eller fördelaktig. Dessutom singulära referenser utesluter inte en pluralitet.

Sålunda förhindrar inte referenser till ”en", "första”, "andra", etc. att ett flertal förekom- mer, om detta inte är explicit betonat. Hänvisningsbeteckningar i patentkraven är endast tiilförda som förtydligande exempel och skali inte tolkas som att de begränsar patentkra- vens omfång på något sätt.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 528 350 PATENTKRAV System av moduler för automatisering av en sekvens av arbetsmoment i en produktionslinje, innefattande: - en industrirobot (1) anordnad på ett stativ invid en produktformningsstation, - ett antal funktionsmoduler (3), var och en anordnad för utförande av minst ett arbetsmoment i produktionslinjen, - sagda stativ har ett förutbestämt antal celler (5) med enhetlig utformingjör dockning av en funktionsmodul (3) l en av nämnda celler (5), - sagda stativ har vid respektive cell mekaniska kopplingselement (7, 8) för precisionshopkoppling av en funktionsmodul (3) med stativet, - funktionsmodulerna är fritt utbytbara och dockningsbara i vilken som helst av cellerna (5), - funktionsmodulerna (3) som är dockningsbara i cellerna (5) har varierande uppsättningar av ledningsfunktioner, kännetecknat av att -sekvensen av arbetsmoment innefattar ett urval av funktionsmoduler (3) som är dockade i de sagda cellerna (5) och ~ varje cell (5) och varje funktionsmodul (3) är utrustad med korresponderande kon- taktdon (10) som ansluter samtliga funktionsmodulens (3) uppsättning av ledningsfunktioner och systemet i en enda kontaktfunktion, - kontaktdonet (10) fungerar som en standard i systemet, varvid en funktionsmodul (3) kan dockas i valfri cell (5) och anslutas till produktionsenheten medelst kontaktdonet (10) i ett handgrepp oberoende av vilken funktionsmodul (3) som lnkopplas och oberoende av vilka ledningsfunktioner som förekommer vid den enskilda funktionsmodulen. Systemet enligt patentkrav 1, där kontaktdonet (10) utgörs av ett kontaktorgan som i sig innefattar anslutningar för ledningsfunktionerna: - anslutning för kraftmatnlng (10a), - anslutning för manöverspänning (10b), ~ anslutning för spännlngsmatning via datanät (10c), - anslutning för signalkommunikation via databuss (10d) - anslutning för seriell datakommunikation (me) - anslutning för tryckluft (10f). 10 15 20 25 30 35 528 550 10 Systemet enligt patentkrav 1 eller 2, där en funktlonsmoduls (3) kontaktdon (10) vid dockning ansluts till ett motsvarande kontaktdon inrättat vid en kopplingsbox (11) anordnad vid industrirobotens (1) stativ. Systemet enligt patentkrav 1, där de mekaniska kopplingselementen (7, 8) utgörs av låstappar (7) och korresponderande hål (8) vid funktlonsmoduler och stativ. Metod för sammankoppling av funktlonsmoduler vid ett system för automatisering av en sekvens av arbetsmoment i en produktionsenhet, där: - en industrirobot (1) är anordnad på ett stativ invid en produktformningsstation, - ett antal funktlonsmoduler (3) är var och en anordnad för utförande av minst ett arbetsmoment i produktionsenheten, - sagda stativ är inrättad med ett förutbestämt antal lika celler (5) för dockning av en funktionsmodul (3) i en av nämnda celler (5) och - sagda stativ har i respektive cell mekaniska kopplingselement för precisionshop- koppling av en funktionsmodul (3) med stativet, - funktionsmodulerna (3) utförs fritt utbytbara och dockningsbara med vilken som helst av cellerna (5), - funktionsmodulerna (3) som är dockningsbara i cellerna (5) utförs med varierande uppsättningar av ledningsfunktioner, 'kännetecknad av att metoden innefattar stegen: - ett urval av funktlonsmoduler (3) väljs ut för att fullgöra en sekvens av arbetsmo- ment i produktionsenheten, - varje vald funktionsmodul (3) dockas i en cell (5) och - samtliga funktionsmodulens (3) uppsättning av ledningsfunktioner för en funktionsmodul (3) som dockas till en oell (5) ansluts till produktionsenheten medelst en kontaktfunktion som inkopplas via en enda manuell operation och - där nämnda kontaktfunktion innefattas i ett kontaktdon (10) utfört som en standard i systemet, varvid en funktionsmodul (3) kan dockas I valfri cell (5) och anslutas till produktionsenheten medelst kontaktdonet (10) i ett handgrepp oberoende av vilken funktionsmodul (3) som inkopplas och oberoende av vilka ledningsfunktioner som förekommer vid den enskilda funktionsmodulen.