DE3300361A1

DE3300361A1 - Manipulator

Info

Publication number: DE3300361A1
Application number: DE19833300361
Authority: DE
Inventors: Herbert 72348 Västerås Kaufmann; Jan 72476 Västeraas Larsson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1982-01-15
Filing date: 1983-01-07
Publication date: 1983-09-22
Also published as: US4507534A; JPS58173088A; DE3300361C2; SE8200203L; JPS6333947B2; SE444402B

Description

ASEA Aktiebolag, Västeras/Schweden Manipulator

Die Erfindung betrifft einen Manipulator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Manipulator, mit dem Punktschweißungen ausgeführt werden sollen. Für diese Zwecke bestimmte Manipulatoren enthalten in der Regel einen um eine vertikale Achse drehbaren Ständer, in dem ein erster Arm um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist. Ein zweiter Arm ist drehbar um eine horizontale Achse in dem ersten Arm gelagert. Dieser zweite Arm trägt eine Tragvorrichtung für eine Schweißzange oder dergleichen. Diese Tragvorrichtung kann um eine oder um mehrere Achsen drehbare Einheiten enthalten.

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Beim Punktschweißen müssen große Ströme vom Schweißtransformator zur Schweißzange übertragen werden. Ferner muß Kühlwasser zum Kühlen der Schweißelektroden sowie Druckluft zum Steuern der Schweißzange zur Schweißzange hin und von dieser zurück geleitet werden. Flexible Leiter für den elektrischen Strom und Schläuche für Kühlwasser und Druckluft - haben bei Schweißrobotern in vielen Anwendungsfällen eine unzureichende Lebensdauer, da die häufigen Biegungen bzw. die freie Anordnung dieser Leitungen und Schläuche schnell zum Verschleiß führen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Manipulator der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die elektrischen Leiter und die Leitungen für Wasser und Druckluft (Steuerluft) geschützt angeordnet sind und die verwendeten elektrischen Leiter bei der Bewegung des Manipulators im wesentlichen keinen Biegungen ausgesetzt sind.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Manipulator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Gemäß der Erfindung wird also bei einem Roboter zum Punktschweißen die Schweißzange von einer im zweiten Arm drehbar gelagerten Einheit getragen, in der Leiter für den zur Schweißzange zu leitenden Strom angeordnet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Arm rohrförmig ausgebildet und trägt den Schweißtransformator, von dem der Strom zur Schweißzange geleitet wird. Die Tragvorrichtung für die Schweißzange enthält eine rohrförmige Einheit, die drehbar in dem zweiten Arm gelagert ist und somit koaxial zu diesem verläuft. Die genannten Leiter sind in dieser drehbaren Einheit fest angeordnet.

Die rohrförmige Einheit kann an ihrem äußeren Ende ein Teil tragen, das drehbar um eine Achse gelagert ist, die senkrecht zur Rotationsachse der rohrförmigen Einheit verläuft. Dieses rotierbare Teil kann eine Befestigungsvorrichtung für die Schweißzange enthalten, wobei diese Befestigungsvorrichtung drehbar um eine Achse angebracht ist, die senkrecht zur Achse des tragenden Teils verläuft.

Die Leiter für den Strom vom Transformator zur Schweißzange laufen durch die genannte drehbare rohrförmige Einheit in dem zweiten Arm des Manipulators und sind als zwei koaxiale Rohre ausgebildet, von denen das eine innerhalb des anderen liegt. Die Rohre liegen also konzentrisch zueinander. Sie bilden Kanäle für Kühlwasser. In einer Richtung strömt das Kühlwasser durch das innere Rohr und in der anderen Richtung durch den ringförmigen Raum zwischen den beiden Rohren. Im inneren Stromleiterrohr kann eine Druckluftleitung angeordnet sein.

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Der Schweißstrom vom Transformator wird durch die Rohrleiter in der rotierbaren Einheit in dem zweiten Arm des Manipulators übertragen und zwischen anderen Leiterteilen über Kontaktvorrichtungen mit Schaltstellen übertragen, deren Kontakte beim Einstellen (Positionieren) des Manipulators offengehalten werden. Diese Kontaktvorrichtungen können- ringförmige Kontaktscheiben enthalten, die von mit Druckluft betriebenen Betätigungsvorrichtungen zusammengepreßt werden, die zusammen mit der Schweißzange betätigt werden.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 einen Manipulator gemäß der Erfindung in Seitenansicht,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie X - X in Fig. 1, Fig. 3 -einen Schnitt durch den zweiten Arm des Manipulators längs der Linie Y - Y in Fig. 2, Fig. 4 schematisch den Verlauf der Stromleiter vom Schweißtransformator zur Schweißzange.

In Figur 1 bezeichnet 1 ein transportables Fundament, auf dem ein Manipulator (Roboter) 2 und eine Stromversorgungseinheit 3 angeordnet sind. Ein Ständer 4 ist rotierbar um die vertikale Achse A auf der Grundplatte 5 angeordnet. Die Drehbewegung wird durch einen Motor 6 erzeugt, der über ein Zahnradgetriebe 7 und ein Treibrad mit einem Zahnkranz verbunden ist, welcher mit der Grundplatte 5 fest verbunden ist. Am Ständer 4 ist ein erster Arm 8 rotierbar um eine horizontale Achse B gelagert. Der Arm 8 wird von einer Antriebseinheit 9 betätigt, die im Ständer 4 um eine Achse 10 gelagert ist. Die Antriebseinheit 9 besteht aus einem Motor 11, der eine Spindel 12 antreibt, die in einer Kugelmutter 13 läuft. Diese ist um eine Achse 14 im Arm 15 gelagert, der mit dem Arm 8 fest verbunden ist.

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Ein zweiter Manipulator arm 16 ist drehbar um eine Achse C am oberen Ende des ersten Manipulatorarms 8 gelagert. Er wird von einer in der Figur verdeckten Antriebseinheit betätigt, die von gleicher Art wie die Antriebseinheit 9 ist. Der Manipulatorarm enthält eine rohrförmige Hülse 17, die im Arm 8 gelagert ist. In der Hülse 17 ist ein rohrförmiges Teil 18 drehbar um eine Achse D gelagert und wird über ein Zahnrad 20 von einer Antriebseinheit 9 angetrieben. Am äußeren Ende des rohrförmigen Teils 18 befindet sich ein Teil 21, das drehbar um eine Achse F gelagert ist und von einer Antriebsvorrichtung 22 betätigt wird. In diesem Teil 21 ist eine Befestigungsvorrichtung

23 für eine nicht dargestellte Schweißzange drehbar um eine Achse G gelagert. Die Antriebsvorrichtung ist in dem Teil 21 angeordnet.

Auf der Hülse 17 des Arms 16 ist ein Schweißtransformator

24 angeordnet. Er wird über ein Kabel 64 mit Strom von der Stromversorgungseinheit 3 gespeist. Der Strom vom Schweißtransformator 24 wird zur Schweißzange über eine Kontaktvorrichtung 25, konzentrische, rohrförmige Leiter 26, 27, äußere Leiter 28 und 29 (29 von 28 in Fig. 1 verdeckt), eine Kontaktvorrichtung 30, Leiter 31 und 32 (32 von 31 in Fig. 1 verdeckt) und eine Kontaktvorrichtung 33 geleitet.

Die Kontaktvorrichtungen 30 und 33 sind von gleicher Art wie die Kontaktvorrichtung 25, die in Figur 2 detaillierter dargestellt ist.

Die Kontaktvorrichtung 25 enthält einen ersten scheibenförmigen Kontakt 35, der mit dem Leiter 26 verbunden ist, und einen zweiten scheibenförmigen Kontakt 36, der mit dem Leiter 27 verbunden ist. Zwischen den Kontaktscheiben 35, 36 befindet sich ein Distanzteil 37, das zweekmäßigerweise aus Isoliermaterial besteht oder aber isolierende Zwischenlagen enthält, die einen Kurzschluß zwischen Kontaktscheiben verhindern. Die Kontaktscheiben 35 und 36 sowie das Distanzteil 37 sind mit dem rotierbar gelagerten

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Teil 18 in der Hülse 17 fest verbunden. Zwischen den Kontaktscheiben 35 und 36 befinden sich zwei axial bewegliche, im übrigen jedoch feste (nicht rotierende) Kontaktscheiben 38 und 39. Diese werden in Richtung aufeinander von mehreren Federn 40 beaufschlagt und beim Zusammenführen gegen einen Zentriervorsprung 37a am Distanzteil 37 gedrückt, so daß zwischen den Scheiben 35 und 38 bzw. zwischen 36 und 39 Luftspalte 41, 42 auftreten, die so groß sind, daß ein Schleifkontakt beim Drehen der Scheiben 35 und 36 nicht eintritt. Zwischen den Scheiben 38 und 39 befinden sich eine oder mehrere Betätigungsvorrichtungen zum Anpressen der Scheiben 38, 39 gegen die Scheiben 35 und 36. Bei dein gezeigten Ausführungsform besteht *

flj ρ Betati gringsvorrichtung aus einem ringförmigen Zylinder 43 und einem Ringkolben 44. Die Betätigungsvorrichtung wird mittels Druckluft über die Öffnung 45 betätigt. Die Kontaktscheiben 38 und 39 sind mit den Anschlüssen 46 und 47 am Schweißtransformator über flexible Leiter und 49 des Blatt-Typs verbunden.

Die rohrförmigen Leiter 26 und 27 werden zum Kuhlwassertransport benutzt. Das Kühlwasser kann durch das innere Rohr 27 zur Punktschweißzange geleitet werden und durch den ringförmigen Raum 50 zwischen den Rohren von der Zange weggeleitet werden oder umgekehrt. Eine Druckluftleitung 51 kann in dem inneren Leiterrohr 27 verlegt werden. Wasser und Druckluft können über einen sog. "swivel" auf der einen Seite der Kontaktvorrichtung 25 zugeführt werden. Ein inneres Teil 52 ist mit dem rotierbaren Teil der Kontaktvorrichtung 25 fest verbunden. Um dieses ist eine nicht rotierbare Hülse 53 angebracht. In dem Teil 52 sind · ringförmige Nuten 54, 55, 56 sowie Kanäle 57, 58, 59 angeordnet, welche diese mit dem ringförmigen Raum 50, dem Raum 60 zwischen dem Leiterrohr 27 und der Druckluftleitung 51 sowie mit der Druckluftleitung 51 verbinden. In der Hülse 52 befinden sich Anschlüsse 61, 62, 63 für Wasser bzw. Druckluft.

Figur 4 zeigt schematisch das Verlegen der Schweißstromleiter zwischen dem Schweißtransformator 24 und der Befestigungsvorrichtung 23 für die Schweißzange. Der Transformator 24 ist über die Anschlüsse 46 bzw. 47 und die fle'xiblen Leiter 48 bzw. 49 mit den festen Kontakten 38 und 39 der Kontaktvorrichtung 24 verbunden. Die rotierbaren Kontakte 35 bzw. 36 der Kontaktvorrichtung 25 sind an die Leiterrohre 26 bzw. 27 angeschlossen. Die Rohre und 27 sind über die Leiter 28 bzw. 29 an die Kontakte 36 bzw. 35 der Kontaktvorrichtung 30 angeschlossen. Die Kontakte 38 und 39 der Kontaktvorrichtung 30 sind über flexible Leiter 32 bzw. 31 an die Kontakte 38 bzw. 39 der Kontaktvorrichtung 33 angeschlossen. Die Kontakte 35 und 36 sind an nicht dargestellte Anschlüsse an der Schweiß-Zangenbefestigung 23 angeschlossen.

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

U Manipulator, vorzugsweise zur Durchführung von Punktschweißungen, mit einem um eine erste Achse (A) drehbaren Ständer (4), einem in diesem Ständer(4) um eine zweite Achse (B) drehbar gelagerten ersten Arm (8), einem in diesem Arm (8) um eine dritte Achse (C) drehbar gelagerten zweiten Arm (16) und einer von diesem zweiten Arm getragenen Tragvorrichtung für ein Arbeitswerkzeug (z.B. eine Punktschweißzange oder dergleichen), welche Tragvorrichtung um eine oder mehrere Achsen (F, G) rotierbare Einheiten (21, 23) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung für das Arbeitswerkzeug eine in dem zweiten Arm (16) um dessen Achse (D) rotierbar gelagerte Einheit (18) enthält, die Leiter (26, 27) für die Stromzuführung zum Arbeitswerkzeug enthält.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem zweiten Arm (16) rotierbar gelagerte Einheit (18) fest in dieser Einheit (18) angeordnete Leiter für die Stromführung von einem elektrischen Transformator (24) an das Arbeitswerkzeug enthält.

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3. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm (16) rohrförmig ist.

4. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm (16) des Manipulators den Transformator (24) trägt.

5. Manipulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem zweiten Arm (16) gelagerte Einheit (18)

35 rohrförmig ist.

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NACKGEREICHT

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6. Manipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Einheit (18) der Tragvorrichtung ein äußeres Teil (21) enthält, das drehbar um eine zu der Rotationsachse (D) der rohrförmigen Einheit (18) senkrechte Achse (F) angeordnet ist.

7. Manipulator nach Anspruch 6", dadurch'gekennzeichnet, daß das äußere Teil (21) der Tragvorrichtung ein Befestigungsorgan (23) enthält, das drehbar angeordnet und an dem das Arbeitswerkzeug befestigbar ist.

8. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (26, 27) von dem Transformator (24) zu dem Arbeitswerkzeug die drehbare rohrförmige Einheit (18) in dem zweiten Arm (16) passieren.

9. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aus zwei konzentrischen Rohren (26, 27) bestehen.

10. Manipulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Leiter (26, 27) Leitungen für Kühlwasser bilden.

11. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter zwischen dem Transformator (24) und dem Arbeitswerkzeug in mehrere Teile aufgeteilt sind, die über Kontaktvorrichtungen (25, 30, 33) miteinander verbunden sind, die gegeneinander bewegliche Kontakte (35, 36, 38, 39) enthalten.

12. Manipulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktvorrichtungen mindestens zwei ringförmige Kontaktscheiben (35, 36) und an diese anpreßbare Kontakte enthalten, die ebenfalls■als ringförmige Scheiben (38, 39) ausgebildet sein können.

13. Manipulator nach einem der Ansprüche 9 .Ms 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem inneren Leiterrohr (27) eine Leitung (51) für Druckmedium, Luft oder Flüssigkeit, angeordnet ist, das zur Betätigung des Arbeitswerkzeugs und/oder einer Kontaktvorrichtung dient.

14. Manipulator nach einem der Ansprüche 10 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß Kühlwasser zu den Leitungen in dem zweiten Arm durch ein sog. "swivel" überführt wird.