BE1019209A3 - Opstelling voor een robot voor de aan- en/of afvoer van werkstukken of dergelijke aan een werktuigmachine en steun daarbij toegepast. - Google Patents

Abstract

Opstelling van een robot met gerobotiseerde arm (12) voor de aan- en/of afvoer van werkstukken of dergelijke aan een werktuigmachine (1), meer speciaal een werktuigmachine (1) met een werkruimte (2) die voorzien is van een frontale toegangsopening (3) voor de aan- en afvoer van werkstukken, waarbij de robot (7) voorzien is van een verankeringsvoet (11) waarop de gerobotiseerde arm (12) verdraaibaar is aangebracht rond een meetkundige rotatieas, de zogenaamde hoofdas (I), daardoor gekenmerkt dat de robot (7) vast is opgesteld naast de frontale toegangsopening (3) en met de voornoemde hoofdas (I) schuin opgesteld, zodat de hoofdas (I) een hoek insluit met de horizontale richting en met de verticale richting.

Description

Opstelling voor een robot voor de aan- en/of afvoer van werkstukken of dergelijke aan een werktuigmachine en steun daarbij toegepast.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een opstelling van een robot met een gerobotiseerde arm voor de aan- en/of afvoer van werkstukken, werktuigen en dergelijke aan een werktuigmachine.

Het is bekend dat werktuigmachines, zoals draaibanken, freesbanken, plooibanken of dergelijke voorzien zijn van een werkruimte waarin de te bewerken stukken worden _____bewerkt.________________________________________________ ___________________________ __________________

Deze werkruimte is uit veiligheidsoverwegingen doorgaans ingesloten in een behuizing en is bereikbaar via een afsluitbare frontale toegangsopening waarlangs de te bewerken stukken in de werkruimte kunnen worden ingebracht, bijvoorbeeld om ze in de klauwplaat van een draaibank te kunnen inklemmen, en waarlangs ze na bewerking opnieuw verwijderd kunnen worden.

De aan- en afvoer van werkstukken kan geautomatiseerd gebeuren door middel van een robot met een gerobotiseerde arm met zes of meer rotatiemogelijkheden, waarbij deze robot voor het aan- en afvoeren van de werkstukken en/öf werktuigen recht voor de frontale toegangsopening is opgesteld.

Een probleem dat zich voordoet, is echter dat een operator ook toegang moet kunnen hebben tot de werkruimte, al was het maar om de werktuigmachine te kunnen kuisen en te kunnen onderhouden of af te stellen.

Doorgaans is er onder de toegangsopening ook een afvalschuif gemonteerd voor de opvang van het afval van de bewerkte stukken, zoals spaankrullen en dergelijke, welke schuif langs de voorzijde van de werktuigmachine uitgeschoven moet kunnen worden voor het ledigen ervan.

Het is dus duidelijk dat de plaats vóór de toegangsopening bijgevolg permanent vrij moet zijn of minstens tijdelijk vrijgemaakt moet kunnen worden om een operator toegang te geven tot de werkruimte voor onderhoud of andere werkzaamheden en/of voor het leegmaken van de voornoemde afvalschuif.

Een mogelijke oplossing hiervoor is dat de betreffende robot op een voldoende afstand van de werktuigmachine is opgesteld zodat er permanent voldoende ruimte is tussen de robot en de werktuigmachine om het de operator mogelijk te maken te allen tijde onbelemmerd toegang te krijgen tot de werkruimte en de afvalschuif onbelemmerd te kunnen openen.

Een nadeel van deze opstelling is echter dat op die manier veel verloren ruimte nodig is om een veiligheidszone rond de robot en de werktuigmachine af te bakenen.

Een ander nadeel is dat de robot de afstand tot de werktuigmachine moet kunnen overbruggen, waardoor een overgedimensioneerde robot nodig is. Door de lengte van de robotarm moet de robot er bovendien op voorzien zijn om grote krachtenkoppels te kunnen opvangen die veroorzaakt worden door de manipulatie van de werkstukken op afstand, wat eveneens een overdimensionering noodzaakt ten opzichte van een situatie waarbij de robot dichter bij de werktuigmachine opgesteld zou kunnen worden.

Een andere oplossing is de robot op te stellen op rails, waardoor deze verplaatsbaar wordt tussen een positie waarbij de robot recht vóór de toegangsopening is opgesteld voor het aan- en afvoeren van werkstukken en een positie waarbij de robot van vóór de toegangsopening wordt' weggeschoven of weggerold, bijvoorbeeld voor. onderhoud of — voor het ledigen van de afvalschuif.

Een nadeel hiervan is echter dat de rails de opstelling duurder maken en dat bovendien de stabiliteit en de precisie van de robot hierdoor nadelig wordt beïnvloed, wat . voor toepassingen in combinatie met een werktuigmachine wel heel nadelig is.

De rails nemen bovendien ook een zekere plaats in beslag en houden ook risico's in van struikelen en dergelijke.

Nog andere toepassingen gaan ervan uit dat de robot in de hoogte wordt opgehangen boven de toegangsopening, meer bepaald aan het plafond of aan een portaal of aan de zijkant van een paal of dergelijke.

Zulke portaal of paal brengt vanzelfsprekend extra kosten met zich mee ten opzichte van een klassieke montage op de werkvloer.

Een montage aan het plafond vereist ook extra versterkingen van het plafond en voldoende vrije hoogte en zorgt ook voor de nodige verwikkelingen bij onderhoud en herstellingen van de robot en dergelijke. Ook voor de stabiliteit van de robot zijn bijkomende maatregelen vereist ten opzichte van een montage op de werkvloer die traditioneel veel zwaarder en sterker is uitgevoerd dan plafonds.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere na.delen een oplossing te bieden. _

Hiertoe betreft de uitvinding een opstelling van een robot met een gerobotisteerde arm met meerdere rotatieassen voor de aan- en/of afvoer van werkstukken of dergelijke aan een werktuigmachine, meer speciaal een werktuigmachine met een werkruimte die voorzien is van een frontale toegangsopening voor de aan- en afvoer van werkstukken, waarbij de robot voorzien is van een verankeringsvoet waarop de gerobotiseerde arm verdraaibaar is aangebracht rond een eerste meetkundige as of zogenaamde hoofdas, met als kenmerk dat de robot vast is opgesteld naast de frontale toegangsopening en met de voornoemde hoofdas schuin opgesteld zodat de hoofdas een hoek insluit met de horizontale richting en met de verticale richting.

Een voordeel van de vaste opstelling naast de frontale toegangsopening is dat deze toegangsopening permanent vrij blijft zodat de toegang tot de werkruimte van de werktuigmachine en tot de afvalschuif steeds vrij blijft voor onderhoud en andere werkzaamheden zonder dat hiervoor extra voorzieningen nodig zijn om de robot te kunnen verplaatsen.

Bovendien kan de robot dicht bij de werktuigmachine worden gepositioneerd zonder een obstructie te vormen voor de toegang tot de werkruimte van de werktuigmachine.

Dit brengt met zich mee dat de robot kleiner kan zijn dan in gevallen waar de robot verder afstaat van de werktuigmachine om ruimte te bieden voor een operator tussen _._de. .- robot______en____de_____toegangsopening- - -van------de.,— werktuigmachine.

Deze vaste opstelling naast de toegangsopening is echter slechts opportuun indien dit in combinatie gebeurt met de schuinstelling van de hoofdas van de robot volgens de uitvinding, aangezien anders de behuizing van de werktuigmachine, meer speciaal langs de randen van de toegangsopening, een hindernis vormen voor de robotarm om bepaalde plaatsen in de werkruimte van de werktuigmachine te kunnen bereiken.

Zonder deze schuinstelling zou het bijvoorbeeld in het geval van een draaibank niet mogelijk zijn voor een zes-assige robot om de spanklauwen te bereiken die zich traditioneel aan de zijkanten van de voornoemde werkruimte bevinden en zou hiervoor een robot met minstens zeven assen nodig zijn.

De uitvinding laat dus toe om op zeer eenvoudige en goedkope wijze de bereikbaarheid van de werkruimte voor de robot te verbeteren en dus bepaalde plaatsen in deze werkruimte toegankelijk te maken, zelfs voor een robot met een beperkt aantal rotatieassen, bijvoorbeeld voor een robot met zes assen.

Zulke opstelling wordt bij voorkeur gerealiseerd door middel van een opwaarts gerichte steun waarmee de robot op de grond verankerd kan worden, waarbij deze steun voorzien is van een steunvlak waarop de robot kan worden bevestigd en dit steunvlak schuin is gericht.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op zulke steun.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werktuigmachine die is uitgerust met een robot met een gerobotiseerde arm voor de aan- en/of afvoer van werkstukken of dergelijke aan de werktuigmachine, meer speciaal een werktuigmachine met een werkruimte ' die voorzien is van een frontale toegangsopening voor de aan-en afvoer van werkstukken, waarbij de robot voorzien is van een verankeringsvoet waarop de gerobotiseerde arm verdraaibaar is aangebracht rond eerste meetkundige as of zogenaamde hoofdas, met als kenmerk dat daardoor gekenmerkt is dat de robot vast is opgesteld naast de frontale toegangsopening en met de voornoemde hoofdas schuin opgesteld zodat de hoofdas een hoek insluit met del horizontale richting en met de verticale richting.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende opstelling voor een robot volgens de uitvinding beschreven voor de aan- en/of afvoer van werkstukken of dergelijke aan een werktuigmachine, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, evenals een daarbij horende steun, waarin: figuur 1 schematisch en in perspectief een klassieke opstelling van een robot weergeeft voor de aan- en/of af voer van werkstukken of dergelijke aan een werktuigmachine; figuur 2 een frontaal zicht weergeeft volgens pijl F2 in figuur 1; _ j figuur 3 een zicht weergeeft, zoals dat van figuur 2, doch voor een andere stand van de robot; figuur 4 een zicht weergeeft zoals dat van figuur 1, doch voor een opstelling van de robot volgens de uitvinding; figuur 5 in perspectief en op grotere schaal de steun weergeeft die in figuur 4 door F5 is aangeduid; figuur 6 een frontaal zicht weergeeft volgens pijl F6 in figuur 4; figuur 7 een doorsnede weergeeft volgens lijn VII-VII in figuur 6; figuur 8 een zicht weergeeft zoals dit van figuur 6, doch voor een andere stand van de robot.

In figuur 1 is een werktuigmachine 1 opgegeven die in het weergegeven voorbeeld een draaibank is.

De werktuigmachine 1 is voorzien van een werkruimte waarin . werkstukken kunnen worden afgedraaid en die toegankelijk is via een frontale toegangsopening 3 die uit veiligheidsoverwegingen afsluitbaar is door middel van een toegangsdeur 4 wanneer de werktuigmachine in werking is.

In een zijwand van de werkruimte is op bekende wijze een klauwplaat voorzien waarin de te draaien werkstukken kunnen worden ingeklemd door middel van een robot 7 die deze werkstukken kan aanvoeren vanaf een magazijn 8 dat naast de toegangsopening is opgesteld, althans vanuit het standpunt van een operator die voor de toegangsopening staat en met zijn gezicht gericht is naar de toegangsopening.

Het magazijn 8 kan tevens dienst doen voor het opslaan van afgewerkte stukken die door de robot 7 uit de werktuigmachine 1 gerecupereerd worden.

De werktuigmachine is gebruikelijk ook voorzien van een afvalschuif 9 waarin de metaalkrullen van het afdraaien van de werkstukken in kunnen worden opgevangen en die in . de richting van pijl B kan open getrokken worden om de afvalschuif 9 te kunnen leegmaken.

De robot 7 is opgesteld op rails 10 die hier schematisch in streeplijn zijn weergegeven en die toelaten de robot 7 te verplaatsen vanuit een operationele positie waarbij de robot 7 zich vóór de toegangsopening 3 bevindt, zoals weergegeven in figuur 1, voor het aanvoeren van werkstukken, naar een positie waarbij de robot 7 opzij is geschoven tot naast de toegangsopening 3, zoals weergegeven in figuur 3, bijvoorbeeld teneinde de schuif 9 te kunnen openen of een operator toegang te verlenen tot de werkruimte 2.

De robot 7 is voorzien van een verankeringsvoet 11 waarmee hij verankerd kan worden op een niet in de figuren weergegeven slede of wagen waarmee de robot 7 verplaatsbaar, is op de rails 10.

De robot 7 is voorzien van een gerobotiseerde arm 12 die op zijn uiteinde is voorzien van een grijper 13 om de werkstukken te kunnen opnemen en die verdraaibaar is ten opzichte van de voet 11 rond een verticale meetkundige as I die in de beschrijving de hoofdas wordt genoemd.________________

Alhoewel in de praktijk doorgaans een 7-assige robot wordt gebruikt, is in figuur 1 een robot weergegeven met zes rotatieassen, respectievelijk de hoofdas I en vijf andere rotatieassen II tot en met VI die zijn afgebeeld in figuur 1 en waarvan de rotatieassen V en VI rotatieassen zijn van de grijper 13 ten opzichte van de arm 12. Zulke robot 7 met zes rotatieassen is genoegzaam bekend en wordt hier dan ook niet in meer detail beschreven.

Het is duidelijk dat in de operationele positie van figuur 1, de grijper 13 over voldoende manoeuvreerruimte beschikt om de te bewerken werkstukken in de klauwplaat 6 te kunnen aanbrengen.

In deze positie staat de robot 7 echter in de weg om de schuif 9 te kunnen openen of om een operator een veilige toegang te verschaffen tot de werkruimte 2.

Om die reden moet de robot 7 opzij geplaatst kunnen worden, bijvoorbeeld tot in de stand van figuur 3, weliswaar met de arm 12 dan weggedraaid uit de werkruimte 2.

Uit een vergelijking van de standen van de robot 7 in de figuren 2 en 3, valt af te leiden dat in de opzij geschoven stand van figuur 3, het naar links zwenken van de robotarm 12 rond de verticale hoofdas I belemmerd wordt door de behuizing 14, meer speciaal door de toegangsdeur 4, ; waardoor de robotarm 12 niet voldoende _ver_ naar._links_ .kan zwenken om een werkstuk in te klauwplaat 6 te kunnen >, aanbrengen en dat bijgevolg de robot 7 voor het aan- en afvoeren van werkstukken opnieuw naar zijn operationele -stand van figuur 2 verplaatst moet worden.

In figuur 4 is een opstelling volgens de uitvinding weergegeven, waarbij in dit geval de robot 7 is opgesteld op een vaste plaats naast de toegangsopening 3 en waarbij de robot 7 zodanig op de werkvloer is bevestigd dat de voornoemde hoofdas I schuin is georiënteerd ten opzichte van de verticale en van de horizontale richting.

In het voorbeeld van figuur 4 sluit de hoofdas een hoek. A in met de verticale richting X-X'.

Dit wordt bij voorkeur verwezenlijkt door de robot 7 op de werkvloer te verankeren door middel van een opwaarts gerichte steun 15, zoals is weergegeven in figuur 5.

Deze steun 15 is voorzien van een grondvlak 16 en van een steunvlak 17 waarop de verankeringsvoet 11 van de robot 7 kan worden bevestigd, waarbij dit steunvlak 17 schuin is ten opzichte van de werkvloer en waarbij de normale 18 op dit grondvlak een hoek A insluit met de verticale X-X' overeenstemmend met de voornoemde hoek A ingesloten tussen de hoofdas I en de verticale X-X'.

Bij voorkeur is de voornoemde hoek A minstens 5°, beter nog minstens 10°, liever nog van de orde van grootte van 15° : _ waarbij de hoofdas I naar boven toe naar de toegangsopening 3 overhelt ten opzichte van een meetkundig vlak 19 door het centrum van de verankeringsvoet 11 van de robot 7 en loodrecht gericht op de toegangsopening 3, zoals is voorgesteld in figuur 6 door de hoek A'.

Tevens kan de hoofdas I zo zijn georiënteerd dat hij naar boven toe weghelt van de werktuigmachine 1, zoals wordt weergegeven in figuur 7, door de hoek A", alhoewel dit niet strikt noodzakelijk is.

Op te merken valt dat de robot 7 dicht bij de werktuigmachine 1 kan worden opgesteld, in het bijzonder op een afstand L waarbij de verankeringsvoet 11 van de robot 7 zich op minder dan 1 meter afstand bevindt van de werktuigmachine 1, liever nog op een afstand L die kleiner is dan een halve meter.

Door de korte afstand van de verankeringsvoet 11 tot de werkruimte kan een robot 7 gekozen worden met relatief korte robotarm 12, zodat de robot 7 en de veiligheidszone rond de robot 7 slechts weinig plaats innemen.

Zoals te bemerken valt uit de vergelijking van de opstelling, zoals weergegeven in figuur 3 met een robot 7 met een verticale hoofdas I met de schuine opstelling van de hoofdas I volgens de uitvinding, zoals weergegeven in figuur 6, kan in de situatie van de uitvinding de arm 12 verder naar de klauwplaat 6 draaien zonder interferentie met de behuizing 14, waardoor de robot 7 een werkstuk zonder moeite in de klauwplaat 6 kan aanbrengen, wat niet het geval is vanuit de positie van de robot 7 in figuur 3, ten minste voor een vergelijkbare robot met eenzelfde aantal rotatieassen.

De uitvinding laat dus toe om op zeer eenvoudige wijze het bereik van de grijper 13 van de robot 7 te optimaliseren vanuit een vaste positie naast de toegangsopening 3 en dit zonder te moeten investeren in een robot met een groter aantal vrijheidsgraden.

Het is duidelijk dat dezelfde voordelen kunnen worden bekomen met robotten met meer of minder rotatieassen alhoewel in de praktijk doorgaans voor de hier beschreven toepassingen een robot met zes of zeven rotatieassen wordt gebruikt.

Het is duidelijk dat vanuit de vaste positie van de robot zoals weergegeven in figuur 4 de toegangsopening 3 tot de werkruimte 2 gemakkelijk vrijgemaakt kan worden door de gerobotiseerde arm 12 van de toegangsopening 3 weg te zwenken, zoals weergeven in figuur 8, zodat een operator op een veilige manier toegang kan krijgen tot de werkruimte 3 en de schuif 9 kan openen.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven opstelling, doch een opstelling volgens de uitvinding voor een robot voor de aan- en/of afvoer van werkstukken of dergelijke aan een werktuigmachine kan op allerlei manieren worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. 1 i

Claims (11)

1. Opstelling van een robot met gerobotiseerde arm (12) voor de aan- en/of afvoer van werkstukken of dergelijke aan een werktuigmachine (1), meer speciaal een werktuigmachine (I) met een werkruimte (2) die voorzien is van een frontale toegangsopening (3) voor de aan- en afvoer van werkstukken, waarbij de robot (7) voorzien is van een verankeringsvoet (II) waarop de gerobotiseerde arm (12) verdraaibaar is aangebracht rond een meetkundige rotatieas, de zogenaamde hoofdas (I), daardoor gekenmerkt dat de robot (7) vast is opgesteld naast de frontale toegangsopening (3) en met.de voornoemde hoofdas (I) schuin opgesteld, zodat de hoofdas (I) een hoek insluit met de horizontale richting en met de verticale richting.

2. Opstelling volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de robot (7) niet meer dan zes rotatieassen (I tot VI) bezit.

3. Opstelling volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de robot (7) een zogenaamde zes-assige robot is.

4. Opstelling volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde hoofdas (I) naar boven toe naar de toegangsopening (3) overhelt ten opzichte van een meetkundig vlak (19) door het centrum van de verankeringsvoet (11) van de robot (7) en loodrecht gericht op de toegangsopening (3).

5. Opstelling volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde hoofdas (I) naar boven toe weghelt van de werktuigmachine (1).

6. Opstelling volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de hoek die de hoofdas (I) met de horizontale richting of met de verticale richting insluit minstens 5° is, beter nog minstens 10° is, liefst nog van de grootteorde van 15° is.

7. Opstelling volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de robot (7) dicht bij de werktuigmachine (1) is opgesteld, in het bijzonder op- een, afstand (L) waarbij de verankeringsvoet (11) van de robot · (7) zich op minder dan één meter afstand bevindt van de werktuigmachine (1), liever nog op een afstand (L) die kleiner is dan een halve meter.

8. Opstelling volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de robot (7) rechtstreeks of door middel van een opwaarts gerichte steun (15) op de grorid is bevestigd.

9. Opstelling volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde steun (15) voorzien is van een steunvlak (17) waarop de robot (7) kan worden bevestigd, waarbij dit steunvlak (15) schuin is gericht wanneer de steun (15) op de grond is verankerd.

10. Steun voor het verankeren van een robot op de grond, daardoor gekenmerkt dat de steun (15) voorzien is van een steunvlak (17) waarop de robot (7) kan worden bevestigd, waarbij dit steunvlak (17) schuin is gericht wanneer de steun (15) op de grond is verankerd.

11. Werktuigmachine met robot met gerobotiseerde arm voor de aan- en/of afvoer van werkstukken of dergelijke aan de werktuigmachine (1), meer speciaal een werktuigmachine (1) met een werkruimte (2) die voorzien is van een frontale toegangsopening (3) voor de aan- en afvoer van werkstukken, waarbij de robot (7) voorzien is van een verankeringsvoet (11) waarop de gerobotiseerde arm (12) verdraaibaar is aangebracht rond een meetkundige as of zogenaamde hoofdas (I), daardoor gekenmerkt dat de robot (7) vast is opgesteld naast de frontale toegangsopening (3) en met de voornoemde hoofdas (I) schuin opgesteld zodat de hoofdas (I) een hoek insluit met de horizontale richting en met de verticale richting.