DE3817833C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Manipulieren von Werkzeugen od. dgl., nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen aus DE-34 45 003 A1 bekannten Vorrichtung zum automatischen Manipulieren von Werkzeugen oder dgl. ist der Grundkörper mit seiner Längsachse in einem fest vorgegebenen Abstand zur ersten Hauptachse exzentrisch angeordnet. Dadurch ist der von der Vorrichtung zu erreichende Arbeitsraum fest vorgegeben, so daß diese bekannte Vorrichtung auf ganz bestimmte Verhältnisse abgestimmt ist. Eine Veränderung der Größe und/oder Lage des Arbeitsraumes bzw. des betreffenden Werkstückes würde eine konstruktive Änderung der Vorrichtung zur Folge haben. Dies ist zeitaufwendig und unwirtschaftlich.

Aus der DE 33 01 022 A1 ist ferner eine Vorrichtung zum automatischen Manipulieren von Werkzeugen oder dgl. bekannt geworden, bei der die Möglichkeit besteht, sie um eine zusätzliche Achse zu verstellen, um auf diese Weise eine Zugänglichkeit des betreffenden Werkzeuges zu teilweise abgedeckten Bereichen an einer Fahrzeugkarosserie zu erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum automatischen Manipulieren von Werkzeugen od. dgl. der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Arbeitsraum erweitert werden kann und bei der die Verwendbarkeit für klein- und großvolumige Werkstücke garantiert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Vorrichtung zum automatischen Manipulieren von Werkzeugen oder dgl. der genannten Art die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, den Grundkörper und damit alle Haupt- und Nebenachsen, um die das Werkzeug bewegbar ist, gegenüber der vertikalen ersten rotatorischen Hauptachse zu versetzen, so daß das Werkzeug an der Vorrichtung entsprechend des eingestellten Hauptachsenversatzes des Grundkörpers einen größeren Arbeitsraum überstreichen bzw. durchfahren kann. Dies bedeutet, daß mit einer derartigen Vorrichtung nicht nur in kleinen Räumen und längs kleiner Werkstücke sondern auch in großen Arbeitsräumen und längs großer Werkstücke verfahren werden kann. Dabei ist dies in sehr einfacher Weise unter gleichzeitiger Beibehaltung aller anderen Roboterachsen und durch einfache konstruktive Mittel möglich. Des weiteren ist die Zugänglichkeit der Werkzeuge mit Hilfe der Vorrichtung zu entsprechenden zu bearbeitenden Bereichen an den großen oder kleinen Werkstücken verbessert und es sind damit Kollisionsmöglichkeiten, die sich beim Werkzeug gegenüber den Werkstückbereichen und Bereichen der Arbeitsraumbegrenzung bieten, vermindert.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Merkmale gemäß Anspruch 2 vorgesehen sind.

Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung sind die Merkmale des Anspruchs 3 vorgesehen, womit eine zusätzliche ebenfalls konstruktiv einfache einstellbare Versetzmöglichkeit des Grundkörpers bzw. dessen zweiter rotatorischer Hauptachse gegenüber der ersten rotatorischen Hauptachse gegeben ist. Hierbei ergibt sich eine Schrägstellung im wesentlichen des gesamten Roboters gegenüber der ersten Hauptachse.

Dabei sind zweckmäßigerweise die Merkmale gemäß Anspruchs 4 vorgesehen, um eine optimale Erweiterung des Arbeitsraumes zu ermöglichen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 ergibt sich eine konstruktiv vorteilhafte Ausführung bzgl. des zusätzlichen kippbaren Versatzes des Grundkörpers gegenüber der ersten rotatorischen Hauptachsen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 ergibt sich konstruktiv vorteilhafte Ausführungen bzgl. des kippbaren Versatzes des Grundkörpers gegenüber der ersten rotatorischen Hauptachse.

Um die Ansteuerung einer derartigen Vorrichtung nicht komplizierter bzw. aufwendiger machen zu müssen, sind die Merkmale gemäß Anspruch 6 vorgesehen. Dies bedeutet, daß die Linearachse und ggf. die Kippachse, längs der bzw. um die die Verstellung des Grundkörpers relativ zur ersten rotatorischen Hauptachse erfolgt, als reine Rüstachse anzusehen ist, die während der Bearbeitung bzw. des Arbeitsvorgangs der Vorrichtung starr und unbeweglich bleibt. Dies heißt mit anderen Worten, daß das vor einer Bearbeitung mit dem Industrie-Roboter vorgenommene Rüsten (Versetzen des Grundkörpers gegenüber der ersten rotatorischen Hauptachse) nicht in das Programm für die Bearbeitung mit eingebracht und verrechnet werden muß, sondern daß diese während einer Bearbeitung stets gleichbleibende Rüststellung des Grundkörpers lediglich als fester Parameter in das Bearbeitungsprogramm miteinzubinden ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer perspektivischer Ansicht einen Industrieroboter zur Ausführung von Schweißarbeiten gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht eines Industrieroboters, jedoch gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Der in der Zeichnung dargestellte Industrieroboter 11 bzw. 11′ gemäß zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung dient zum Ausführen von Schweißarbeiten, bspw. Schutzgas-Schweißarbeiten und ist derart ausgebildet, daß er sowohl in kleinen Räumen als auch in großen Arbeitsräumen einsetzbar ist, wobei gleichzeitig Zugänglichkeit und Kollisionsfreiheit optimiert sind.

Der Industrieroboter 11 gemäß Fig. 1 und der Industrieroboter 11′ gemäß Fig. 2 sind grundsätzlich im wesentlichen gleich aufgebaut, wobei beide eine erste, eine zweite und eine dritte rotatorische Hauptachse C, B bzw. A und eine erste, eine zweite und eine dritte Nebenachse D, E bzw. P besitzen. Im folgenden sei deshalb zunächst im einzelnen lediglich der Industrieroboter 11 gemäß Fig. 1 beschrieben.

Der Industrieroboter 11 besitzt einen Grundkörper 12, der auf einem ortsfesten Drehtisch 13 um die vertikal angeordnete erste Hauptachse C drehbar gehalten ist. Der aufrecht stehende längliche Grundkörper 12 ist beim Ausführungsbeispiel parallel zur vertikalen ersten Hauptachse C angeordnet; er kann hierzu auch geneigt angeordnet sein. Am oberen Ende des Grundkörpers 12 ist die zweite rotatorische Hauptachse B vorgesehen, die horizontal angeordnet ist und um die ein unterer Tragarm 14 relativ zum Grundkörper 12 schwenkbar ist. Der untere Tragarm 14, der an einer Seitenfläche 15 des Grundkörpers 12 angeordnet ist, ist an seiner dem Grundkörper 12 zugewandten Seitenfläche 16 mit einem oberen Tragarm 17 versehen, der um die am unteren Tragarm 14 horizontal angeordnete dritte rotatorische Hauptachse A schwenkbar angeordnet ist. Diese dritte Hauptachse A ist in einem Bereich am oder nahe dem dem Grundkörper 12 abgewandten freien Ende des unteren Tragarms 14 angeordnet und verläuft parallel zur zweiten Hauptachse B.

Der obere Tragarm 17 ist mit einer ggf. hin und her verfahrbar angeordneten Verlängerung 18 versehen, an deren freiem Ende ein Gelenkkopf 19 angeordnet ist, der um die erste Nebenachse D drehbar sein kann, die in Richtung der Längserstreckung von oberen Tragarm 17 und Verlängerung 18 und senkrecht zur dritten Hauptachse A verläuft. Der Gelenkkopf 19, dessen einer Teil 21 um die erste Nebenachse D drehbar sein kann, ist mit der zweiten Nebenachse E versehen, die im wesentlichen etwa parallel zur zweiten rotatorischen Hauptachse B verläuft und um die der andere Teil 22 des Gelenkkopfes 19 schwenkbar angeordnet ist, welcher einen Werkzeughalter 23 trägt. Dieser andere Teil 22 des Gelenkkopfes 19 besitzt ferner die dritte Nebenachse P, die senkrecht zur ersten Nebenachse D und zur zweiten Nebenachse E verläuft und um die der Werkzeughalter 23 schwenkbar ist. Der Werkzeughalter 23 trägt an einem Ausleger 27 ein Schweißwerkzeug 26, das über eine oder mehrere entsprechende Verbindungsleitungen 28 zum Elektroschweißen oder Schutzgasschweißen mit entsprechenden Versorgungsaggregaten verbunden ist, die in nicht dargestellter Weise innerhalb des Grundkörpers 12 angeordnet sind.

Insoweit entspricht der Industrieroboter 11′ gemäß Fig. 2 in seinem konstruktiven Aufbau dem oben beschriebenen Industrieroboter 11 gemäß Fig. 1, wobei in Fig. 2 dieselben Bezugsziffern, lediglich mit einem Strich versehen, verwendet sind.

Der programmgemäß steuerbare Antrieb der einzelnen Elemente 12, 14, 17, 18, 19 bzw. 12′, 14′, 17′, 18′, 19′ erfolgt bspw. mittels nicht dargestellter pneumatischer Einheiten.

Um nun eine möglichst universelle Verwendung des Industrieroboters 11 bzw. 11′ sowohl in kleinen Räumen als auch in großen Arbeitsräumen und damit sowohl für kleinvolumige als auch für großvolumige Werkstücke bei gleichzeitiger Verminderung von Kollisionsmöglichkeiten und Verbesserung der Zugänglichkeit zu erreichen, ist der Grundkörper 12 bzw. 12′ mit einer Rüstachse 31 bzw. 31′ und damit sozusagen mit einer siebten Achse versehen, mittels der der Grundkörper 12 bzw. 12′ gegenüber der ersten rotatorischen Hauptachse C versetzt bzw. verstellt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Rüstachse 31 durch eine Linearachse gebildet, und zwar in der Weise, daß der Grundkörper 12 mittels eines Schlittens 32 auf horizontal angeordneten Führungsschienen 33 also senkrecht zur ersten Hauptachse C verfahrbar ist. Damit ist der Grundkörper 12 gegenüber der ersten Hauptachse C exzentrisch verstellbar, bspw. durch einen pneumatischen Antrieb.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Rüstachse 31′ durch eine horizontal angeordnete Kippachse gebildet, die in einer Gabel 36 aufgenommen ist, welche auf dem Drehtisch 13′ um die erste Hauptachse C drehbar angeordnet ist. Um diese Kippachse 31′, die parallel zur zweiten Hauptachse B verläuft, ist der Grundkörper 12′ schwenkbar und damit neigbar. Die Verstellung erfolgt mit Hilfe einer vorzugsweise pneumatischen Kolbenzylindereinheit 37, die einerseits an der Grundplatte der Gabel 36 und andererseits am Grundkörper 12′ angreift.

Bei beiden Ausführungsbeispielen gehört die Rüstachse 31, 31′ nicht unmittelbar zum Industrieroboter 11 bzw. 11′, denn sie ist während des Bearbeitungsprogramms für den lndustrieroboter starr und unbeweglich und muß daher nicht zusätzlich gesteuert bzw. im Programm mit eingearbeitet und verrechnet werden. Das Rüsten dieser Rüstachse 31, 31′ erfolgt entweder manuell, mit einer SPS-Steuerung in Schritten mechanisch absteckbar oder durch eine NC-Steuerung. Der Rüstvorgang ist jedoch in den Transformationsgleichungen der oben erwähnten Haupt- und Nebenachsen des Industrieroboters 11 bzw. 11′ zu berücksichtigen.

Bei einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist der Grundkörper sowohl längs der linearen Rüstachse 31 verfahrbar als auch um die Rüstachse 31′ kippbar.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Maßnahme, nämlich eine zusätzliche siebte Achse in Form einer Rüstachse zwischen Grundkörper 12, 12′ und der ersten rotatorischen Hauptachse C vorzusehen, auch bei anderen Industrierobotern bzw. automatischen Handhabungsgeräten zur Vergrößerung des Arbeitsraumes dieser Geräte bei gleichzeitiger Optimierung von Zugänglichkeit und Kollisionsfreiheit vorgesehen sein können.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum automatischen Manipulieren von Werkzeugen od. dgl. mit einem auf einem ortsfesten Drehtisch (13) angeordneten und um eine erste Hauptachse (C) drehbaren Grundkörper (12), an dem über mindestens zwei Tragarme (14, 17) ein Werkzeughalter (23) um eine zweite Hauptachse (B) drehbar gelagert ist und der parallel zur ersten Hauptachse (C) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (12) auf dem Drehtisch Teil (13) mittels eines Schlittens (32) auf Führungsschienen (33) senkrecht zur ersten Hauptachse (C) translatorisch fahrbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Translationsbewegung des Grundkörpers (12) gegenüber dem Drehtisch (13) längs einer Linearachse (31) senkrecht zur zweiten Hauptachse (B) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper Grundkörpers (12, 12′) relativ zum Drehtisch (13, 13′) kippbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse (31′) des Grundkörpers (12) gegenüber dem ortsfesten Drehtisch (13, 13′) parallel zur zweiten Hauptachse (B) verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse (31′) an dem der zweiten Hauptachse (B) abgewandten Ende des Grundkörpers (12′) angeordnet ist, der in einem gabelförmigen Teil (36) gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Grundkörpers (12) gegenüber dem Drehtisch (13) längs der Linearachse (31) bzw. um die Kippachse (31′) vor der Ansteuerung zur Vorrichtung durch ihr Bearbeitungsprogramm erfolgt.