CS245534B1

CS245534B1 - Safety clamp for industrial robot technology tool

Info

Publication number: CS245534B1
Application number: CS8410382A
Authority: CS
Inventors: Stefan Franc
Original assignee: Stefan Franc
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-10-16
Also published as: CS1038284A1

Abstract

Bezpečnostný upínač technologického nástroje priemyselného robota alebo iného mechanizovaného technologického zariadenia so senzorom na zastavenie technologického nástroja pri mechanickej kolízii s překážkou, alebo pri zlyhaní kinematickej funkcie mechanizmov. Pozostáva z držiaka pevne spojeného s koncovým členom (6) priemyselného robota alebo Iného technologického mechanizmu a zvýsuvnej hlavice nesúcej technologický nástroj (9). Držiak a výsuvná hlavica sú vzájomne spojené predpátím pružných listových pier (3j upevněných v telese (4) upínača a zapadajúcich svojimi otvormi na upínacie guličky (2) zapuštěné do základného dielu (5) upínača. Středy otvorov v pružných listových perách (3) sú oproti stredom upínacích guličielk (2) vzdialené o hodnotu potrebnú pre dosadanie výsuvnej hlavice na držiak na spoločnú referenčnú dosadaciu plochu (11) vytvorenú na základném diele (5) upínača a telese (4) snímača.Safety clamp for a technological tool of an industrial robot or other mechanized technological device with a sensor for stopping the technological tool in the event of a mechanical collision with an obstacle or in the event of a failure of the kinematic function of the mechanisms. It consists of a holder firmly connected to the end member (6) of an industrial robot or other technological mechanism and a retractable head carrying the technological tool (9). The holder and the retractable head are mutually connected by prestressing flexible leaf springs (3j) mounted in the body (4) of the clamp and engaging with their holes on the clamping balls (2) recessed in the base part (5) of the clamp. The centers of the holes in the flexible leaf springs (3) are spaced from the centers of the clamping balls (2) by the value necessary for the retractable head to rest on the holder on a common reference bearing surface (11) formed on the base part (5) of the clamp and the body (4) of the sensor.

Description

Vynález rieši bezpečnostný upínač technologického nástroja priemyselného robota alebo jiného mechanizovaného automatického technologického zariadenia.The invention provides a safety fixture of a technological tool of an industrial robot or other mechanized automatic technological equipment.

Pri aplikovaní vysokoautomatizovaných mechanizmov roznych technologických zariadení, najma však pri aplikáciách priemyselných robotov a manipulátorov pre vykonáváme zložitých technologických úkonov, přitom často v súčasnosti s dalšími analogickými zariadeniami, sú technologické nástroje týchto zariadení často vystavované nebezpečenství! mechanického poškodenia pri náraze na překážky v okolí pracovného priestoru priemyselného robota alebo automatizovaného mechanizmu, ktoré sa tam vyskytni! náhodné, pri nesprávnej funkci! návazných zariadení. Riziko mechanického poškodenia technologického nástroja hrozí aj v prípadoch havaríjneho zlyhania programu riadiaceho systému robota alebo mechanizmu technologického zariadenia, kedy bude technologický nástroj vedený náhodné po inej, ako naprogramovanej dráhe, vyplývajúcej z kinematických požiadaviek vykonávanej technologie.In the application of highly automated mechanisms of various technological equipment, but especially in the application of industrial robots and manipulators for the implementation of complex technological tasks, while often with other analogous devices, the technological tools of these equipment are often exposed to danger! mechanical damage if there are obstacles in the vicinity of the working area of an industrial robot or an automated mechanism that occurs there! accidental, malfunction! related equipment. There is also a risk of mechanical damage to the technological tool in the event of an accidental failure of the robot control system program or the technological equipment mechanism where the technological tool is guided randomly on a path other than the programmed path resulting from the kinematic requirements of the implemented technology.

Pre toto je potřebné zabezpečit technologický nástroj, priemyselný robot, alebo iný mechanizovaný nosič technologického nástroja, návazné mechanizmy a celé pracovně okolie před poškodením v důsledku mechanického narazenia v popísaných neplánovaných situáciách a pri výskyte poruch riadiacich systémov v priestore pracovného dosahu ramena nosiča technologického nástroja.For this, it is necessary to provide a technological tool, industrial robot, or other mechanized tool carrier, downstream mechanisms and the entire working environment from damage due to mechanical impact in the described unplanned situations and in the event of control system failures within the working range of the tool carrier.

Doteraz známe riešenia odstraňovali nebezpečie mechanického poškodenia technologického nástroja len čiastočne. Sú známe riešenia, pri ktorých sa ochrana technologického nástroja dosahovala jeho pružným upevněním, ktoré do značnej miery znižovalo silové účinky v případe nárazu.The known solutions have only partially eliminated the risk of mechanical damage to the technological tool. There are known solutions in which the protection of a technological tool was achieved by its flexible attachment, which greatly reduced the force effects in the event of an impact.

Sú známe aj riešenia, ktoré kombinujú pružné upnutie technologického nástroja s indikáciou pružného vychýlenia vhodným senzorom, ktorý vyvolá zastavenie pohybov mechanizovaného nosiča technologického nástroja alebo pohybov priemyselného roNevýhodou týchto riešení je zlyhanie zabezpečenia technologického nástroja proti nárazu, ak je porucha pohybov váčších rozmerov ako dovolia prvky pružného upnutia technologického nástroja. Taktiež zastavenie pohybov robota vyvolané signálom senzora pružného vychýlenia nie je okamžité, ale v značnej miere závisí od dynamiky sústavy mechanizmov technologického nosiča alebo priemyselného robota a napriek snahe zabránit mechanickému poškodeniu technologického nástroja a priemyselného robota popísanými riešeniami k takýmto poškodeniam dochádza.There are also known solutions which combine the flexible clamping of the technological tool with the indication of the elastic deflection by a suitable sensor, which causes the movement of the mechanized tool carrier or the movements of the industrial tool to stop. The disadvantage of these solutions is failure to secure the technological tool against impact clamping of technological tool. Also, stopping the movements of the robot caused by the signal of the elastic deflection sensor is not instantaneous, but is largely dependent on the dynamics of the assembly system of the technological carrier or industrial robot and despite the attempts to prevent mechanical damage to the technological tool and industrial robot by such solutions.

Uvedené nevýhody a nedostatky rieši bezpečnostný upínač technologického nástroja priemyselného robota alebo· iného mechanizovaného technologického zariadenia pódia vynálezu, ktorý je charakterizovaný tým, že sa skládá z držiaka, ktorý je prostredníctvom základného dielu upínača pevne spojený s koncovým členom priemyselného· robota alebo iného technologického mechanizmu a z výsuvnej hlavice, ktorá nesie technologický nástroj prostredníctvom unášača technologického nástroja. Držiak a výsuvná hlavica sú vzájomne spojené predpátím pružných listových pier upevněných v telese upínača. Pružné listové pera zapadajú svojimi otvormi na upínacie guličky zapuštěné do základného dielu upínača. Středy otvorov v pružných listových perách sú oproti stredom upínacích guličiek vzdiaiené o hodnotu potřební! pre dosadenie výsuvnej hlavice na držiak na spoločnú referenční! dosadaciu plochu, vytvořenu na základnom diele upínača a telesa upínača.Said drawbacks and drawbacks are solved by a safety clamp of an industrial robot technological tool or other mechanized technological device according to the invention, characterized in that it consists of a holder which is fixedly connected to the end of the industrial robot or other technological mechanism by means a retractable head that carries the tool through the tool carrier. The holder and the pull-out head are connected to each other by biasing the resilient leaf lips mounted in the chuck body. The resilient tongues fit with their holes on the clamping balls recessed into the base part of the fixture. The centers of the holes in the flexible leaf springs are required by a distance from the centers of the clamping balls! for mounting the telescopic head on the holder on the common reference! a bearing surface formed on the base part of the fixture and the fixture body.

Výhodou riešenia podfa vynálezu je zabezpečenie technologického· nástroja robota či technologického mechanizmu před poškodením pri narazení na překážky, pričom vzhfadom na mechanické odpojeníe technologického nástroja od týchto zariadení nie je na škodu ani zotrvačnými silami vyvolaný dobeh mechanizmov do ich úplného zastavenia od signálu senzora.The advantage of the solution according to the invention is to secure the robot's technological tool against damage in the event of obstacles, and due to the mechanical disconnection of the technological tool from these devices, the running-out of the mechanisms until their complete stop from the sensor signal is not damaged.

Výhodou riešenia podfa vynálezu je jeho bezpečnostně funkcia pri působení vonkajších sil v l'ubovol'nom smere s výnimkou sil působiacich presne v rovině určenej upínacími bodmi základného dielu upínača, čo však je případ, ktorý prakticky nenastane, pretože technologický nástroj sa dobezpečnostného upínača podfa vynálezu fixuje vždy excentricky oproti tejto rovině.The advantage of the solution according to the invention is its safety function when exerting external forces in any direction with the exception of forces acting precisely in the plane determined by the clamping points of the fixture base part, which is a case which practically does not occur. it always fixes eccentrically with respect to this plane.

Na pripojenom obrázku je znázorněný princip bezpečnostného upínača technologického nástroja podfa vynálezu, kde je ako příklad technologického nástroja upevněný zvárací horák pre elektrické oblúkové zváranie v ochraně plynov.The attached figure shows the principle of a safety clamp of a technological tool according to the invention, where, as an example of a technological tool, a welding torch for electric arc welding in gas protection is mounted.

Bezpečnostný upínač technologického nástroja priemyselného robota je vytvořený z dvoch dielov. Prvý diel, držiak, je tvořený telesom 4 upínača, na ktorého vnútornom obvode sú upevněné predpaté pružné listové pera 3 a z vonkajšej strany jeho obvodu je upevněný unášač 8 technologického nástroja, pričom je teleso 4 upínača uzatvorené nosičom 1 senzora a na ňom upevněným senzorom 7 a signálnymi prívodmi 10. Druhý diel, výsuvnú hlavicu, tvoři základný diel 5 upínača, v ktorom sú zapuštěné po jeho vonkajšom obvode upínacie guličky· 2 a je upevněný na koncovom člene 6 priemyselného robota. Technologický nástroj 9 (například zvárací horák) je upevněný v unášači 8 technologického nástroja prvého dielu bezpečnostného upínača. Obidva diely bezpečnostného upínača podfa vynálezu sú spolu vzájomne spojené tak, že navzájom dosadajú na referenčně dosadacie plochy 11 s predpatím dosahovaným excentricitou umiestnenia otvorov v predpatých pružných listových perách 3 oproti stredom upínacích guličiek 2 v základného dielu 5 upínača a predpatých pružných listových pier 3 telesa 4 upínača zabezpečuje definovaná vzájomnú polohu oboch dielov bezpečnostného upínača technologického nástroja podfa vynálezu.The safety clamp of the industrial robot's technological tool is made up of two parts. The first part, the holder, consists of a clamping body 4, on the inner circumference of which the biased spring tongues 3 are fixed, and from the outside of its circumference a tool carrier 8 is fastened, the clamping body 4 being closed by sensor carrier 1 and sensor 7 mounted thereon. The second part, the retractable head, forms the base part 5 of the fixture, in which the clamping balls 2 are embedded around its outer periphery and is fixed to the end member 6 of the industrial robot. The technology tool 9 (e.g., a welding torch) is mounted in the technology tool carrier 8 of the first part of the safety fixture. The two parts of the safety clamp according to the invention are interconnected so that they abut against each other the abutment reference surfaces 11 with the prestressing achieved by the eccentricity of the holes in the biasing spring 3 relative to the centers of the clamping balls 2. The chuck provides a defined relative position of the two parts of the security chuck of the technological tool according to the invention.

Bezpečnostný upínač podfa vynálezu pri působení neprimeraných nadměrných venikajších sil na technologický nástroj 9 zareaguje uvolněním upínacích bodov základného dielu 5 upínača z predpatých pružných listových pier 3 telesa 4 upínača, pričom sa celá mechanická sústava bezpečnostného upínača rozpadne na dva samostatné diely, z ktorých základný diel 5 upínača ostává fixovaný na koncovom člene 6 technologického nosiča robota alebo automatu a druhý diel telesa 4 upínača spojený s technologickým nástrojom sa nárazom oddělí a stane sa v priestore volným a nezávislým na ďalšom pohybe koncového člena S priemyselného robota alebo automatu, pričom medzi oboma dielmi bezpečnostného upínača podfa vynálezu je umiestnený senzor 7, ktorý indikuje oddelenie jeho dielov a je do riadiaceho systému robota alebo automatu přepojený tak, že zastaví dalšie pohyby týchto mechanizmov.The safety clamp according to the invention reacts by disproportionately excessive external forces on the tool 9 by releasing the clamping points of the clamp base 5 from the pre-tensioned spring leaf lips 3 of the clamping body 4, the entire mechanical clamping assembly disintegrating into two separate parts. the fixture remains fixed on the end member 6 of the robot or automated technological support and the second part of the fixture body 4 connected to the processing tool is detached by impact and becomes free and independent of further movement of the industrial robot or automated end member S between the two parts of the safety fixture According to the invention, a sensor 7 is provided which indicates the separation of its parts and is connected to the robot or automation control system so as to stop further movements of these mechanisms.

Obidva diely bezpečnostného upínača technologického nástroja podfa vynálezu sú navzájom spojené trojbodovo a s takým predpatím, že tieto diely dosadajú vždy navzájom presne na referenčně plochy 11, vytvořené na oboch protikusocb, čím je zabezpečená opakovaná přesnost polohy technologického nástroja upnutého pomocou bezpečnostného upínača podfa vynálezu.The two parts of the toolholder of the tool according to the invention are connected to each other in a three-point manner and with such a pretension that the parts always fit precisely to each other on the reference surfaces 11 formed on both counterparts, thereby ensuring repeated positioning accuracy of the tool.

Po odstranění poruchy, ktorá sposobila narazenie technologického nástroja a rozpadnutie bezpečnostného upínača technologického nástroja na dva diely. zložia sa spolu tieto diely ručně prostým vzájomným zasunutím, pričom zaskočia navzájom upínacie body základného dielu upínača a predpaté pružné listové perá 3 telesa 4 upínača tak, že dotlačia na seba referenčně plochy 11 oboch protikusov, čím zaujmú vzájomne presne stanovenu polohu, a tým aj zabezpečíš presnú opakovaná polohu upnutia technologického nástroja 9 na koncový člen β priemyselného robota alebo automatického technologického mechanizmu.After removal of the failure that caused the impact of the technological tool and the safety tool clamp of the technological tool in two parts. the parts are folded together by simply sliding together, snapping together the clamping points of the clamp base and the biased spring tongues 3 of the clamp body 4 by pushing the reference surfaces 11 of the two counterparts together, thereby assuring a precisely defined position, the exact repeating position of the clamping of the processing tool 9 on the end member β of the industrial robot or automatic processing mechanism.

Riešenie podfa vynálezu možno aplikovat pre nesenie různých technologických nástrojov priemyselným robotom alebo automatizovaným mechanizmom různých technologických zariadení. Výhodné uplatnenie je pre upínanie zváracích alebo řezacích horákov na ramenách zváracích priemyselných robotov, upínanie brúsiacich jednotiek, striekacích pistolí pre robotizované povrchové úpravy různých výrobkov a podobné.The solution according to the invention can be applied for carrying various technological tools by an industrial robot or by an automated mechanism of various technological equipment. Preferred applications are for clamping welding or cutting torches on the arms of welding industrial robots, clamping grinding units, spray guns for robotic finishes of various products and the like.

Claims

SUBJECT

Safety tool clamp of an industrial robot or other mechanized technological device with a sensor for stopping a technological tool in a mechanical collision with an obstacle or in the case of failure of the kinematic function of the mechanisms, characterized in that it consists of a holder connected to an end member (6j of an industrial robot or other technological mechanism) and to a withdrawable head carrying a technological tool (9) by means of a carrier (8) of the technological tool,

Wherein the holder and the slide head are mutually connected by biasing the resilient leaf lips (3) mounted in the clamp body (4) and engaging with their bore holes (2) recessed into the base part (5j of the clamp, the center of the holes in the resilient leaf blades) the spacers (3) spaced from the centers of the clamping balls (2) by the amount necessary to engage the slide head on the holder on the common reference abutment surface (11i) formed on the clamp base (5) and the clamp body (4).