專利名稱：機械手裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用具有夾持機構(gòu)的機械手裝置，在水平和垂直方向上迅速傳送加工工件的方法，該傳送優(yōu)選從一個工作臺至另一個工作臺，工件重量在1千克和40千克之間，在水平方向上的傳送距離至少為1m，但小于10m，且至少部分沿著一根基本水平延伸的梁架進行傳送，夾持機構(gòu)以這種方式布置，即在沿著梁架的至少一個端部位置中，該夾持機構(gòu)在超出沿著水平梁架的端部位置之外的位置中可收集和/或輸送工件，機械手受控制單元的控制，且由至少兩個包括轉(zhuǎn)子單元的馬達來驅(qū)動。
背景技術(shù)：
目前，在工業(yè)中已通用不同類型的機械手將工件從一個工作臺傳送到另一個工作臺。在自動化工業(yè)的沖壓線中可發(fā)現(xiàn)這種典型的例子，其中，將面板逐步地從一個沖壓單元傳送到另一個沖壓單元而，連續(xù)地加工至其最后的形式。從提高生產(chǎn)率的角度看，這種沖壓線中的速率的增加是超時的。在這種生產(chǎn)線中，為提高利益率，長時間以來，一種通常的想法就是提高速率即輸出速度。在該生產(chǎn)線中一種耗時和限制因素就是在工作單元之間的實際移動。目前的機械手均比較重，這就意味著最大傳送速度受到限制，這是因為重量本質(zhì)上可產(chǎn)生一定的慣性，而能量的消耗是與產(chǎn)品的重量和傳送速度成比例的。已利用先進的系統(tǒng)進行嘗試來盡量調(diào)整速度，但總體上不能經(jīng)濟性地達到試圖超過每秒6-7m的速度。一個主要的原因就是目前機械手中布置的伺服馬達在實際運動中起部分作用。這樣，具有齒輪和電纜組的馬達本身將重量增加到傳送的物體上，由于更快的傳送需要功率更大，且布置有齒輪和電纜組的更重馬達，這樣就產(chǎn)生了一種惡性循環(huán)。同時，這樣明顯增大了成本而且產(chǎn)生了限制作用。
許多應用涉及到較大距離的傳送，有時長達10m，這就意味著需要將機械手沿著一根梁架移動較長的一段距離。被傳送的工件經(jīng)常比較重，也許會重達40千克。因此，應認識到，在一個工作臺和另一個工作臺之間傳送的過程中，用于支撐機械手的梁架單元應滿足較高的要求，這樣，成本就與機械手的重量成比例。因此，目前的機械手的較重結(jié)構(gòu)就可能帶有多種缺陷。在多種應用情況下，機械手應能在超出所述水平梁架單元端點的一點處進行收集/輸送，這樣就對機械手的構(gòu)造提出了進一步的要求，以能夠根據(jù)需要的精度進行傳送。
為采用其他機械手原理，目前已作了一些嘗試，但相對于已知的機械手系統(tǒng)來說，至今還沒有產(chǎn)生可選擇的工作方案，這也許是由于難于滿足在上述的傳送過程中存在的復雜要求?？蓞⒖糆P180,050來作為一個例子，該發(fā)明涉及一種利用具有夾持機構(gòu)的機械手的方法，在水平方向和垂直方向最好從一個工作臺向另一個工作臺迅速傳送加工件。工件的重量在1千克和14千克之間，在水平方向上的傳送距離至少為1m，但少于10m，且該傳送至少部分是沿著一個基本水平延伸梁架進行的，夾持機構(gòu)以這種方式布置，即它布置在沿著梁架的至少一個端位置中，夾持機構(gòu)可在超出沿所述水平梁架的端部的一個位置處收集和/或傳送工件，機械手由一個控制單元控制，并通過一個皮帶部件和包括轉(zhuǎn)子單元的至少兩個馬達驅(qū)動，所述轉(zhuǎn)子單元與皮帶部件的驅(qū)動輪相連，所述馬達相對于所述工作臺是不可移動的，在不移動任何一個馬達的情況下進行工件的傳送。但是，通過EP180,050了解的這種裝置具有多種缺陷。首先，它利用了兩條不同的驅(qū)動皮帶來分別移動滑動架和垂直梁架。布置的第一驅(qū)動馬達驅(qū)動皮帶，使滑動架進行水平運動，布置的第二馬達通過一個中空軸驅(qū)動一個驅(qū)動輪，驅(qū)動輪再順次驅(qū)動皮帶，以便在垂直方向上移動梁架。第二，在根據(jù)EP180,050的裝置中利用了兩個平行的梁架來實現(xiàn)從一個工作臺向另一個工作臺的傳送。第一機械手將工件從第一沖壓單元傳送到中間儲存部件，然后，第二機械手將工件從中間儲存部件傳送到第二沖壓單元。應認識到；除了成本、維護費用及同步性之外，多個單元的應用還會帶來多種明顯的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種消除或至少使上述缺陷最小化的機械手系統(tǒng)。該目的是通過由所述皮帶部件沿著一個相同的梁架單元進行傳送的整體來達到的，所述皮帶部件由單根連續(xù)的驅(qū)動皮帶構(gòu)成，同時，皮帶部件與所述驅(qū)動輪相連并受其驅(qū)動，工件的傳送沿著由在控制單元中的控制計算機預先編程的路徑引導，控制計算機進行連續(xù)控制并對形成所述馬達的一部分的每個轉(zhuǎn)子的位置進行記錄。
以前曾嘗試利用已知的“笛卡兒式(Cartesian type)”機械手，該機械手利用在實際移動中不起作用的靜態(tài)馬達，因此，以前所做的嘗試均未取得突破或成功，特別是對于沖壓線來說更是如此。例如，根據(jù)EP310481的一種已知機械手，其包括可沿所述梁架單元進行移動的一個滑動架；與所述第一梁架單元基本垂直延伸的第二梁架單元，該第二梁架單元可移動地布置在所述滑動架上；布置在所述第二梁架單元的一端上的一個夾持機構(gòu)；與控制單元相連的兩個驅(qū)動馬達；多個偏轉(zhuǎn)滾輪；以及一條驅(qū)動皮帶，該皮帶圍繞所述驅(qū)動馬達的驅(qū)動輪和所述偏轉(zhuǎn)滾輪進行運轉(zhuǎn)。
在DE G9417837.2中也披露了一種相似的裝置。但是，這些已知的裝置均沒有證明在超過水平梁架的一個位置中利用這種機械手撿取工件的靈活性，首先，它們沒有顯示出如何將任何靈活撿取/收集功能整合在一起，其中，所述的撿取/收集發(fā)生在超出所述梁架單元的端點處。除此之外，如果象前面已知常用機械手那樣對這種機械手提出較高的精度要求(再現(xiàn)精度約為0.05mm)，這種機械手就可能比較昂貴。后面的這些缺陷的組合可能就是為什么這種類型的機械手原理，在市場上、在這種類型的工作線例如沖壓線中沒找到其出路的原因。
已顯示出如果應用本發(fā)明的組合就可取得明顯的優(yōu)勢。由于應用的機械手原理不連續(xù)地移動馬達，這樣就可應用也許高達每秒10m以上的速度，從而就顯著地提高了工作線中的生產(chǎn)能力。此外，馬達一起工作，這樣就意味著與每根軸具有一個獨立馬達的傳統(tǒng)方案相比，馬達和齒輪的尺寸(輸出)可被減半。通過一種所謂的“自動teach-in”(auto teach-in)過程來校正機械手的移動，因此，可在一定程度上舍棄機械手設計中的精度，特別是在應用一段時間之后產(chǎn)生磨損、撕裂及伸長的情況下。很少需要超過約0.05mm的重復精度，在沖壓的主要工作線中經(jīng)常得到的重復精度約為1mm。由于已知的“auto teach-in”系統(tǒng)可迅速且容易的投入應用，因此，通過以固定的間隔對系統(tǒng)進行自動重復編程/校正，就可保持所需要的移動精度。不管是從產(chǎn)量方面還是從成本方面來說，重新校正不會產(chǎn)生問題。不必將精度放大但可將其保持在一合理的水平，這樣就可以非常合理的成本來生產(chǎn)機械手，所應用的材料及其生產(chǎn)方法可將精度保持在一標準的范圍之內(nèi)。
通過下文中的詳細描述可明確本發(fā)明的其他優(yōu)點和方面。


參考附圖，下面將對本發(fā)明進行詳細的描述，其中圖1所示為根據(jù)本發(fā)明安裝在兩個工作位置之間的一個機械手，圖中顯示了從一個工作位置收集工件；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的機械手的一個優(yōu)選實施例的部分剖面俯視圖；圖3所示為圖2中的機械手的詳細側(cè)視圖；圖4所示為控制單元及該控制單元如何與控制面板和馬達相連；圖5示意性地顯示了機械手是如何與固定的中間臺一起工作的；圖6示意性地顯示了機械手是如何與可移動的中間臺一起工作的；圖7示意性地顯示了機械手與可移動的中間臺一起工作情況的一種變型例；圖8顯示了如何應用根據(jù)本發(fā)明的兩個機械手在收集和輸送位置中達到不同的高度；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中機械手布置有一個可移動的夾持機構(gòu)；圖10示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明具有一個可移動的傳送裝置的機械手的工況；圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個變型例布置有一根第三軸的機械手；圖12顯示了一種裝置的變型實施例，該裝置的工作原理與圖9中所示的裝置的工作原理相一致。
具體實施例方式
圖1所示為具有本發(fā)明的機械手10的一個沖壓線，該機械手10用于將面板件2從一個沖壓單元3傳送/撿取到另一個沖壓單元4。機械手10設有一個夾持機構(gòu)12，該機構(gòu)包括一個伸長的單元12D，在伸長的單元12D的兩端布置有兩個夾持機構(gòu)單元12A、12B，夾持機構(gòu)12可利用其一個夾持單元12A，在第一沖壓單元3處撿取面板2，利用其第二夾持單元12B將面板放置到第二沖壓單元4中。在將面板2從夾持單元12A轉(zhuǎn)送至另一個夾持單元12B時，利用了一個中間臺16以公知的方式來中間存放面板2。
機械手包括一根水平的固定柱/梁架20，該梁架20通過靈活的部件5、6緊固到每個沖壓單元3、4上。為了消除在沖壓單元中可能產(chǎn)生的較大的振動，這些靈活的緊固部件5、6在沖壓線中是必需的。在梁架20上布置有一個可水平移動的滑動件11。在滑動架11上依序布置有一個可垂直移動的柱/梁架22。本發(fā)明利用一根柔性皮帶24來移動滑動架11和垂直梁架22。兩個馬達26、27(參見圖2)通過驅(qū)動輪26A、27A驅(qū)動皮帶24，使其圍繞兩個外側(cè)皮帶偏轉(zhuǎn)滾輪28A、28B運行。
皮帶通過其端部24A、24B固連在垂直梁架22的下端中。馬達26、27及皮帶24的驅(qū)動可使夾持機構(gòu)12在X/Y方向中移動。通過選擇驅(qū)動方向及各個馬達的轉(zhuǎn)速，就可以受控的方式引導夾持機構(gòu)12的運動。例如，如果馬達以相同的速度而在相反的方向中轉(zhuǎn)動，夾持機構(gòu)將只能在垂直方向中移動。同時，如果在馬達之間存在一定的速度差，那么在馬達之間就會產(chǎn)生一定的水平位移。另一方面，如果馬達在相同的方向上以相同的速度轉(zhuǎn)動，就只能產(chǎn)生水平移動。通過對馬達的轉(zhuǎn)子26C、27C進行精確的計算機控制，就可容易地得到在空間中自由地進行精確傳送的形式。
在運行過程中，由于馬達是固定而不能移動的，就將可移動部件12、22、28A-D、30A-D的重量制作的很低，以增大應用的傳送速度。這樣，就可提高沖壓線的工作能力。在增加工作能力的同時，還可得到下述的優(yōu)點-較低的能量消耗-較低的材料成本-較少的維修費用-較高的可維護性圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的機械手的一個優(yōu)選實施例的部分剖面俯視圖。如圖所示，可移動的機械手10布置在兩根水平梁架20A、20B上?；瑒蛹?1由兩個側(cè)盤19A、19B及頂盤11B和底盤11C(參見圖3)構(gòu)成。四根軸13A-13D固定安裝在側(cè)盤中，在圖2中只看到上面的兩根軸。在每根軸上自由地安裝有多個導輪15A、15B及17A、17B，這些導輪精確地安裝在各個梁架20A、20B的頂部及下面，這樣，當滑動架11沿著梁架20A、20B即在所謂的X和Y方向中移動時，在沒有任何摩擦阻力的情況下就由這些滾輪來引導。為了在第三方向即Z方向中對滑動架11進行精確引導，應用了側(cè)盤19A、19B，側(cè)盤19A、19B與梁架的外側(cè)20A、20B相互作用。圖2還顯示出垂直梁架22具有I形梁架截面，該I形梁架截面布置在滑動架中間的切口11A中。梁架22通過引導滾輪21A、21B及23A、23B在切口11A中受到精確引導，引導滾輪21A、21B及23A、23B也圍繞所述軸13A、13B自由地安裝。偏轉(zhuǎn)輪30C和30D也分別安裝在所述軸13A和13B上。馬達26和27安裝在梁架20B上。馬達26和27分別通過齒輪26B和27B由驅(qū)動輪26A和27A向前驅(qū)動皮帶24。
圖3所示為沿著圖2中的標記所作的剖面?zhèn)纫晥D。從圖中可看到截面為I形(參見圖2)的垂直梁架22，垂直梁架22有利地構(gòu)造有輔助孔22B，這樣可將機械手制作地盡可能輕。梁架22利用其外部表面22C、22D進行導引。梁架22的一側(cè)22C通過與位于一個相同垂直平面內(nèi)的四個引導滾輪23A-23D相接觸而被導引。此外，一套相似的引導滾輪21A-21D(參見圖2)在另一個平行的垂直平面中引導梁架22的另一側(cè)22D。這樣，共計8個引導滾輪23A-23D、21A-21D來保證垂直梁架的精確引導/移動。但是，這些引導滾輪不以任何方式驅(qū)動梁架。梁架單元的驅(qū)動受控于驅(qū)動皮帶24，驅(qū)動皮帶24通過固連到一端22A并通過偏轉(zhuǎn)輪30A-30D而進行迂回運行，從而對梁架單元22起作用。偏轉(zhuǎn)輪30A-30D與布置在滑動架11上的其他引導輪及偏轉(zhuǎn)輪一樣，也沿著一根及同樣的連續(xù)軸13A-13D安裝。在裝置中布置有四根這樣的軸，在每根軸上，例如在上部左邊的一根軸13A上，布置有兩個圖2中所示的使滑動架沿著梁架20A和20B運動的引導輪15A、17A、用以引導垂直梁架單元22的兩個引導輪21A、23A，以及布置在軸的中點處的偏轉(zhuǎn)輪30C。軸13A-13D安裝在滑動架11的外盤19A、19B中。滑動架通過內(nèi)盤19B及下面和上面的蓋單元11B和11C而保持在一起。因此，所有的引導輪和偏轉(zhuǎn)輪均可圍繞所述軸13自由安裝和布置，這樣，它們就可相對于滑動架的結(jié)構(gòu)部件11、19自由轉(zhuǎn)動。從圖2和圖3中可看到，對于滑動架和垂直梁架的運動最好采用相同的引導輪，這樣，四個等尺寸的引導輪，即同樣的引導輪，就布置在一根和同樣的軸13上。偏轉(zhuǎn)輪30A-30D的直徑必須小于引導輪的直徑，以使它們自由轉(zhuǎn)動及皮帶24自由運轉(zhuǎn)。最后，圖3顯示出用于皮帶24的上偏轉(zhuǎn)滾輪28A、28B圍繞軸25A、25B自由安裝在每個拐角中，軸25A、25B均定位在垂直梁架22的上端。
圖4顯示了一種已知的操縱面板60，即一個人機交互(HMI)單元的示意圖。該HMI單元60與控制單元50相連，控制單元50通過兩個馬達26、27控制機械手的運行情況，馬達26、27應被更精確地稱為具有相應電力設備的伺服馬達。
控制單元50包括一個控制計算機51，該控制計算機具有存儲器單元和處理器單元等?？刂茊卧郊拥嘏c記錄單元52相配合，特別地，該記錄單元52可連續(xù)地記錄每個馬達26、27的位置，這是通過各個軸(轉(zhuǎn)子)上的位置傳感器來達到的?？刂朴嬎銠C51調(diào)整伺服馬達26、27的運動，這樣，機械手的運動形式即為操作者所認識到的具體運動。
控制計算機通過記錄單元52獲得軸的位置上的連續(xù)信息，控制計算機51連續(xù)利用該信息來控制馬達。除了控制實際的運動之外，該控制計算機51也用于存儲關(guān)于多種運動形式如軸的轉(zhuǎn)速和位置的數(shù)據(jù)。
控制計算機51利用特定的軟件來編制程序，用以迅速驅(qū)動負載(面板)，同時通過復雜的控制功能使面板承受最小的應力作用(微小的速度變化)，這樣，就可使根據(jù)本發(fā)明的機械手在兩次沖壓之間保持較高的生產(chǎn)率。伺服馬達26、27是通過控制計算機的指令而執(zhí)行實際運動的部件。伺服馬達精確地遵從控制計算機的指令(位置)，并在千分之一秒的時間內(nèi)改變其位置(運動)。伺服馬達的典型額定功率約為3-10kW。被稱作HMI即人機交互單元的操作面板60，可使操作者較容易地操縱機械手，并使其程序化(teach)，以便遵從不同的運動形式。
為得知運動形式而進行的典型的“teach-in”即處理順序如下1、操作者通過手工控制操作面板60驅(qū)動機械手10進入位置(E2)，在位置中，面板2被集中在沖壓單元3中(參見圖1)。
2、按壓操作面板60上的“teach-in”鍵，通過記錄單元52在該選擇的位置中更換每個轉(zhuǎn)子的精確位置，將“收集狀態(tài)”的位置存儲到控制計算機51中。
3、操作者將機械手垂直驅(qū)動入收集位置(E2)正上的位置中，面板自該處可被水平驅(qū)動而不與沖壓工具相碰撞，該點被稱作“水平自由收集點”。
4、按壓“teach-in”鍵，通過記錄單元52在該選擇位置中更換每個轉(zhuǎn)子的精確位置，將“水平自由收集”位置存儲到控制計算機51中。
5、操作者將機械手水平驅(qū)動入圖1所示的沖壓單元4中的沖壓工具正上的位置，面板自該處可被垂直向下驅(qū)動至沖壓工具，該點被稱作“垂直沖壓工具輸送點”。
6、按壓“teach-in”鍵，通過記錄單元52在該選擇位置內(nèi)更換每個轉(zhuǎn)子的精確位置，將“垂直沖壓工具輸送”位置存儲到控制計算機51中。
7、操作者將機械手垂直驅(qū)動入沖壓工具中的一個位置，在該位置中面板可被輸送，該點被稱作“輸送位置(F2)”，在該點處將面板輸送入沖壓單元4中。
8、按壓“teach-in”鍵，通過記錄單元52在該選擇位置中更換每個轉(zhuǎn)子的精確位置，將“輸送”的位置存儲到控制計算機51中。
在通過利用“teach-in”而編程的每個位置中，也給出了精確度的指示即以何種速度到達該點。利用軟件，控制計算機就可在所指示的位置之間選擇最佳的移動以達到最快的移動。
圖5顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的機械手10結(jié)合固定的中間臺16如何將工件2′從工作臺3移動入另一個工作臺4。圖A顯示了夾持機構(gòu)12如何向下移動，并通過附加在夾持單元12A上的抽吸頭的活動抓持工件2的情況。工件通過抽吸頭產(chǎn)生的一定抽吸力(ΔP)的作用，一旦工件固定到夾持單元12A上并由控制單元50進行記錄，兩個馬達26、27就開始在相反的方向上轉(zhuǎn)動，使垂直梁架22進行垂直運動。左馬達26緊接在該動作之后或在發(fā)生該動作的同時增大其轉(zhuǎn)動速度，從而產(chǎn)生水平運動，也就是說，滑動架11也開始移動。該移動是沿著所需要的路徑進行的，且在利用前述的“teach-in”過程中已被編成程序。如圖B所示，大部分移動只是在水平方向上進行的。此時，兩個馬達同向轉(zhuǎn)動，即右馬達已改變了其轉(zhuǎn)動方向，從而達到迅速的水平移動。圖C顯示了機械手接近其最遠端位置，通過改變左馬達的轉(zhuǎn)動方向而進行一定的垂直運動。隨后，機械手利用右夾持機構(gòu)單元12B將工件2″送入遠端的沖壓單元4中。與此同時，機械手也將在左沖壓單元3中收集的工件2送到固定臺16上。此后，機械手沿著與它在另一個方向所沿的路徑基本相同的路徑返回，從左沖壓單元3處收集一個新的工件2，同時將夾持中間工件2′并將其移動入較遠的沖壓單元4中。
圖6顯示了與圖5中所示基本相同的移動情況，不同之處在于使用了一個可移動的中間臺16A。通過利用可移動的中間臺16A，就縮短了沖壓單元之間的移動距離。在中間臺固定的情況下，沖壓單元和中間臺16之間的距離實際上應與兩個夾持機構(gòu)單元12A、12B之間的距離相對應，而在具有可移動中間臺的情況下，通過可移動的中間臺16A以補償?shù)姆绞綄⒆陨矶ㄎ痪涂煽s短沖壓單元之間的距離。而移動的原理與圖5中的原理相同。
圖7顯示了對圖6中所示的過程的一種變型情況。在這種情況下，以這樣一種方式采用中間臺16A，即使機械手10不必與中間存儲裝置處于相連的狀態(tài)。相反，較遠的夾持機構(gòu)單元12B可在運行過程中夾持中間工件2″(參見圖7B)。在夾持操作過程中，夾持機構(gòu)12以與中間臺16A相同的速度運動，即V1＝V2，這是通過控制單元50來實現(xiàn)的，這樣就將機械手10的運動與中間臺16A的運動相結(jié)合。在利用右夾持單元12B撿取右邊的工件之后，中間臺16A就在相反的方向上運動，即在圖中向左移動，從而將自身定位，這樣，在右夾持機構(gòu)單元12B將其上的工件2″送入右沖壓單元4中的同時，左夾持機構(gòu)單元12A將其工件2′放置到中間臺上。
圖8顯示了一個實施例，其中，工件的收集和傳送是在處于不同水平的第一沖壓單元3和第二沖壓單元4中進行的。在這種情況下，利用根據(jù)本發(fā)明的機械手單元10A支撐中間臺16C，中間臺16C上下均面對實際的機械手單元10。兩個機械手單元在控制單元50的作用下是同步的，這樣，當從左沖壓單元3處收集工件時，中間臺16C可達到相同的收集高度。此后，原則上按著與前述的內(nèi)容相同的方式在圖中向右進行移動，從而利用右夾持機構(gòu)單元12B將工件2″送入右沖壓單元4中。在機械手單元10移動的同時，具有中間臺16C的較低機械手單元10A也進行移動，這樣，中間臺16C就與較遠沖壓臺4中的處理高度處于相同的水平。
應認識到如果將中間臺在水平方向上固定，也可利用圖8中所示的在垂直方向中調(diào)節(jié)中間臺的優(yōu)點。在具有不同高度單元的情況下，除了上述傳送優(yōu)點之外，還存在這樣的優(yōu)點，即可利用在垂直方向上調(diào)節(jié)的中間臺來彌補夾持機構(gòu)的位置中產(chǎn)生的任何變化。這種變化的一個例子為夾持機構(gòu)的一個臂12A接收強有力的振動，該振動使夾持機構(gòu)的臂彎曲，從而改變了夾持機構(gòu)12A的位置。通常情況下，這就意味著將不得不改變夾持機構(gòu)并校正該裝置。利用在垂直方向中可調(diào)節(jié)的中間臺的幫助，借助新的teach-in而將已改變的夾持機構(gòu)12A的位置輸入系統(tǒng)，人們就可繼續(xù)應用已變化的夾持機構(gòu)12，這樣就可節(jié)省時間和成本。
圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的機械手的一個基本示意圖，其中，一個可移動的夾持機構(gòu)12C已布置在垂直梁架22的較低端22A上。梁架20、滑動架11、皮帶24及其驅(qū)動機構(gòu)的設計，與上面所述內(nèi)容中的設計相同。在常用的驅(qū)動皮帶24之上，圖9中還顯示了另一條驅(qū)動皮帶29，驅(qū)動皮帶29可與夾持機構(gòu)12C一起進行其他的運動。該驅(qū)動皮帶29由驅(qū)動輪31驅(qū)動，驅(qū)動輪31與外偏轉(zhuǎn)滾輪28A中之一相連。因此，驅(qū)動皮帶29將與機械手10同步運動。在圖示的情況下，驅(qū)動輪31的直徑與偏轉(zhuǎn)滾輪28A的直徑相同，第二驅(qū)動皮帶29的移動速度將與第一驅(qū)動皮帶24的移動速度恰好相等。夾持機構(gòu)12C沿著其梁架12D的水平位移等于滑動架11的水平位移，這樣，夾持機構(gòu)12C在水平方向上的移動速度是滑動架11的兩倍。通過在垂直梁架的較低端上布置偏轉(zhuǎn)滾輪33A、33B及布置一個水平梁架單元12D，當滑動架11在水平方向移動時，夾持機構(gòu)12C將進行精確的同步移動，在水平梁架單元12D的端部布置有偏轉(zhuǎn)滾輪35A、35B。根據(jù)所顯示的實施例，外偏轉(zhuǎn)滾輪35A、35B的轉(zhuǎn)動中心與分別位于其上的驅(qū)動輪26A、27A的中心處于相同的平面內(nèi)。當梁架單元22只進行垂直移動時，夾持機構(gòu)單元12C不產(chǎn)生移動，這是因為位于梁架單元上端的皮帶24不進行任何相對運動，即偏轉(zhuǎn)滾輪28A、28B保持靜止。夾持機構(gòu)12C在梁架12D中是以適當方式緊固的，為使摩擦最小，最好通過導引滾輪安裝，圖中顯示了基本根據(jù)該原理而對滑動架11和垂直梁架22進行支撐的情況。
圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明，具有圖9所示的可移動夾持機構(gòu)12C的機械手是如何工作的。如圖10所示，可移動夾持機構(gòu)12C沿梁架12D進行的移動比固定的梁架單元20要短一些。因此，夾持機構(gòu)單元12C的移動距離比實際滑動架11的移動距離要短。為達到上述的目的，通過利用直徑小于偏轉(zhuǎn)滾輪28直徑的驅(qū)動輪31，就可使滑動架運動的傳動量變小，驅(qū)動輪31直徑小于偏轉(zhuǎn)滾輪28A直徑的量，與梁架12C比固定梁架20短的量相等。這樣就得到一種完全同步的運動，這就意味著當滑動架11處于沿著梁架20的各個端部位置時，可移動的夾持機構(gòu)12C也分別處于各端點處。圖中顯示了夾持機構(gòu)12C如何通過向下移動、與工件2相接觸及啟動抽吸頭，而從第一沖壓單元3收集工件2的情況。此后，機械手單元提起工件2且以合成速度，即滑動架11的速度加上夾持機構(gòu)向第二沖壓單元4移動的速度的組合速度，來移動工件，將工件2放下后返回以便收集下一個工件2。
根據(jù)一種變型，在該變型情況中取代對夾持機構(gòu)12的強制控制，通過緩沖的能量使夾持機構(gòu)12從一側(cè)移動向另一側(cè)。但在水平位移的端部制動機械手10時，夾持機構(gòu)12就將從梁架12D的一側(cè)滑動向另一側(cè)。
圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的機械手單元10，通過安裝與皮帶29相似的驅(qū)動皮帶36，使可移動的夾持機構(gòu)12C具有其他功能即傾斜、傾翻和/或側(cè)移，驅(qū)動皮帶36由與偏轉(zhuǎn)滾輪之一相連的驅(qū)動輪37驅(qū)動。在圖11所示的情況下，驅(qū)動輪37與下部左偏轉(zhuǎn)滾輪30A相連。驅(qū)動皮帶36附加地圍繞驅(qū)動輪38運轉(zhuǎn)，通過驅(qū)動輪38的輸出軸(圖中未顯示)，驅(qū)動已知的傳動機構(gòu)39。該傳動機構(gòu)39可被調(diào)節(jié)，以根據(jù)需要進行不同形式的運動，如傾斜(見圖11A)、傾翻(見圖11B)或側(cè)移(見圖11C)。在移動過程中，由于前述的不同偏轉(zhuǎn)滾輪在獨立的場合下進行轉(zhuǎn)動，因此，將驅(qū)動輪37布置在所需的位置上，可在需要時自動同步地進行運動。由于偏轉(zhuǎn)滾輪31A在純水平移動的情況下不進行轉(zhuǎn)動，因此，根據(jù)所示例子的傳動機構(gòu)39只在梁架單元22相對于滑動架11進行垂直運動的情況下才被啟動。一般來說，該傳動機構(gòu)39只是在撿取及輸送工件的情況下才被啟動，為將物體迅速移出及送入沖壓單元，在許多場合下是需要這種情況的。
圖12顯示了一個實施例，其中主要的元件、工件已在圖9中進行了描述。在下面的內(nèi)容中，將重點對與圖9中的基本不同點進行描述。第一個重要的不同之處在于，驅(qū)動皮帶24固連到垂直梁架22的上端22E上。驅(qū)動皮帶24不管是固連到上緣還是下緣(如圖9所示)，均對工作原理沒有功能性的影響，但這樣提供了一種利用較短驅(qū)動皮帶29的選擇。根據(jù)圖12所示的實施例，驅(qū)動皮帶29直接圍繞一個外偏轉(zhuǎn)輪28A布置，偏轉(zhuǎn)輪28A放置在垂直梁架22的下端22A上。在該“轉(zhuǎn)換”方案的幫助下就可利用一根非常短的皮帶29。從圖還可以看到應用了一個平衡缸筒40。該平衡缸筒40最好是氣動的，平衡缸筒40布置有滑動架11上的氣缸單元41和活塞42，滑動架11可在水平方向上進行運動，活塞42距垂直梁架22的較低端22A較近，垂直梁架22可在滑動架11中的垂直方向上進行移動。根據(jù)前面已知的情況，平衡缸筒可用于平衡在垂直方向上作用的外力(重力)。該平衡缸筒40可被用于找到垂直梁架22相對于滑動架11在垂直方向中所需要的一種平衡狀態(tài)，從而產(chǎn)生這樣的優(yōu)點即不需要馬達26A、27A通過驅(qū)動皮帶24產(chǎn)生任何力的作用來使夾持機構(gòu)保持一種平衡狀態(tài)。從能量的方面來說，實際上不希望在停機狀態(tài)下啟動馬達。相反，人們可選擇將壓力置入平衡缸筒40(可不只一個)中，這樣，在平衡狀態(tài)下，在不用馬達的情況下，活塞42通過驅(qū)動皮帶就可確定夾持機構(gòu)的需要位置，驅(qū)動皮帶可產(chǎn)生力的作用以抵銷重力的作用。
本發(fā)明并不僅限于上述內(nèi)容，在下述的專利權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可對本發(fā)明進行變化。因此，應認識到除上述內(nèi)容之外，可采用多種不同形式的方案以滑動的方式將滑動架布置在梁架20上，并布置梁架單元22，這樣梁架單元22就可在滑動架11中進行滑動。取代所顯示的內(nèi)容，可采用多個引導輪及滾針球軸承等，例如，可將多個引導輪及滾針球軸承布置在進行相對運動的所有平面之間，也可利用不應用引導輪的引導系統(tǒng)，最好利用低摩擦材料如PTFE型材料構(gòu)造滑動表面，低摩擦材料與金屬表面相接觸可提供較高的抗磨損能力。與導槽相互作用的引導銷及引導刷也是本領(lǐng)域技術(shù)人員在選擇范圍內(nèi)可構(gòu)思的技術(shù)方案。還應認識到所述及所顯示的裝置的數(shù)量不是限制性的。因此，可認識到可利用多根驅(qū)動皮帶來取代一根驅(qū)動皮帶，這樣，如果一根皮帶被撕裂也可防止運行的停止。雖然優(yōu)選圖示齒輪從動型皮帶，但該裝置也可由其他具有相同功能相似元件如鏈來驅(qū)動。應進一步認識到本發(fā)明可應用于多種類型的夾持機構(gòu)而不僅僅是抽吸頭，如夾持爪、電磁鐵等。還應認識到為在側(cè)向上引導滑動架11，同樣可將側(cè)盤19A、19B放置到梁架20A、20B的內(nèi)側(cè)(取代放置到外側(cè))，這樣，就可方便地構(gòu)造象梁架22一樣具有輔助孔的盤19A、19B及其他可移動部件。
權(quán)利要求
1.利用具有夾持機構(gòu)(12)的機械手(10)，在水平和垂直方向上優(yōu)選地從一個工作臺(3)向另一個工作臺(4)迅速傳送加工件的方法，工件(2)的重量在1千克和40千克之間，在水平方向上的傳送距離至少為1m，但少于10m，該傳送至少部分是沿著基本水平延伸的梁架單元(20)進行的，夾持機構(gòu)(12)以這種方式布置，即在沿著梁架(20)的至少一端位置(E1)處，該夾持機構(gòu)(12)在超過沿著所述水平梁架(20)的端位置(E1)之外的一個位置(E2)處，收集和/或傳送工件(2)，機械手受控制單元(50)的控制，并由一個皮帶部件(24)及包括轉(zhuǎn)子單元的至少兩個馬達(26，27)驅(qū)動，轉(zhuǎn)子單元與用于所述皮帶部件(24)的驅(qū)動輪(26A，27A)相連，所述馬達(26，27)相對于所述工作臺(3，4)不可移動地布置，工件(2)的傳送是在不移動兩個馬達(26，27)中的任意一臺的情況下進行的，其特征在于整個傳送是沿著一個相同的梁架單元(20)進行的，其中，所述皮帶部件(24)由單根連續(xù)的驅(qū)動皮帶(24)構(gòu)成，同時，皮帶部件與所述驅(qū)動輪(26A，27A)相連并受其驅(qū)動，工件的傳送沿著由控制單元(50)中的控制計算機(51)預先編程的路徑引導，控制單元(50)進行連續(xù)控制，且對形成所述馬達(26，27)一部分的每個轉(zhuǎn)子的位置進行記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于夾持機構(gòu)(12)布置在機械手(10)上，通過這種方式就可進行覆蓋沿著水平梁架(20)進行傳送的水平運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于夾持機構(gòu)(12)布置有至少兩個單元(12A，12B)，一個單元(12A)在端位置(E2)中收集工件(2)，另一個單元(12B)將工件(2)放置到另一個端位置(F2)中，其中在將工件(2)從端位置(E2)傳送至另一個端位置(F2)之前，中間存儲部件(16)用于改變工件(2)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于中間存儲所用的裝置(16)可移動地布置在至少水平方向上，在該相同的方向中進行機械手的主要水平傳送。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于夾持機構(gòu)的傳送是通過所謂的“teach-in”過程來程序化的，其中，工作周期根據(jù)夾持機構(gòu)(12)的實際傳送所經(jīng)過的工作時間，由操作者編成程序，對于形成所述馬達(26，27)的一部分的轉(zhuǎn)子單元，對需要值的連續(xù)記錄進行程序化，這樣，控制計算機(51)通過與記錄單元(52)相連通就可保證自動運行。
6.用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1的方法的機械手(10)，該機械手(10)包括在兩個端點(E2，F(xiàn)2)之間延伸的第一梁架單元(20)；第一和第二工作臺(3，4)；沿著所述梁架單元(20)可移動布置的滑動架(11)；與所述第一梁架單元(20)基本垂直延伸且可移動地布置在所述滑動架(11)上的第二梁架單元(22)；布置在所述第二梁架單元(22)的一端(22A)上的夾持機構(gòu)(12)；與控制單元(50)相連的兩個驅(qū)動馬達(26A，27A)；多個偏轉(zhuǎn)滾輪(28，30)；以及皮帶部件(24)，其特征在于所述皮帶部件(24)為單根連續(xù)驅(qū)動皮帶(24)的形式，該驅(qū)動皮帶圍繞所述驅(qū)動馬達的兩個驅(qū)動輪(26A，27A)和所述偏轉(zhuǎn)滾輪運行，并固連到所述第二梁架單元(22)的一端(22A)上，其中，相同的夾持機構(gòu)(12)到達位于超出所述水平梁架(22)的端點(E1，F(xiàn)1)之外的端點(E2，F(xiàn)2)，所述控制單元(50)與操作面板(60)相連，通過該操作面板(60)，控制單元(50)中的控制計算機(51)就可通過所謂的“teach-in”過程進行連續(xù)的重新程序化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機械手，其特征在于夾持機構(gòu)(12)包括一個伸長的部件(12D)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機械手，其特征在于在所述伸長部件(12D)的一端布置有第一夾持機構(gòu)元件(12A)，在其另一端布置有第二夾持機構(gòu)元件(12B)，所述的伸長部件(12D)在與所述第一梁架單元(20)相同的垂直方向上延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機械手，其特征在于在所述的第一和第二工作臺(3，4)之間，布置有用于對工件(2)進行中間存儲的中間臺(16)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機械手，其特征在于所述中間臺相對于所述工作臺(3，4)可移動地布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機械手，其特征在于所述夾持機構(gòu)(12C)相對于所述伸長部件(12D)可移動地布置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機械手，其特征在于所述可移動的夾持機構(gòu)單元(12C)利用沿著所述梁架單元(12D)的緩沖力移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機械手，其特征在于所述可移動的夾持機構(gòu)單元(12C)通過由驅(qū)動輪(31)驅(qū)動的皮帶(29)的裝置，被強制性地沿著所述梁架單元(12C)進行移動，所述驅(qū)動輪(31)與所述偏轉(zhuǎn)滾輪(28，30)中的任何一個進行結(jié)構(gòu)性地連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的機械手，其特征在于在第一機械手(10)的下面安裝一個面向上及面向下的機械手(10A)，該面向上及面向下的機械手(10A)構(gòu)成用于所述第一機械手的中間存儲臺(16C)。
15.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的機械手，其特征在于還包括一條驅(qū)動皮帶(36)，該驅(qū)動皮帶(36)可驅(qū)動地連接到垂直梁架(22)的較低端(22A)上的傳動裝置(39)上，從而可使夾持機構(gòu)(12)進行進一步的運動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的機械手，其特征在于所述皮帶(36)由與所述偏轉(zhuǎn)滾輪(30A)之一相連的驅(qū)動輪(37)驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用具有夾持機構(gòu)(12)的機械手(10),在水平和垂直方向上優(yōu)選的從一個工作臺(3)向另一個工作臺(4)迅速傳送加工件的方法,工件(2)的重量在1千克和40千克之間,在水平方向上的傳送距離至少為1m,但少于10m,并且該傳送至少部分是沿著基本水平延伸的梁架單元(20)進行的,夾持機構(gòu)(12)以這種方式布置,即在沿著梁架(20)的至少一端位置(E1)處,夾持機構(gòu)(12)在超過沿著所述水平梁架(20)的端位置(E1)之外的一個位置(E2)處收集和/或傳送工件(2),機械手受控制單元(50)的控制,且由一個皮帶部件(24)及包括轉(zhuǎn)子單元的至少兩個馬達(26,27)驅(qū)動,轉(zhuǎn)子單元與用于所述皮帶部件(24)的驅(qū)動輪(26A,27A)相連,所述馬達(26,27)相對于所述工作臺(3,4)不可移動地布置,工件(2)的傳送是在不移動兩個馬達(26,27)中的任意一臺的情況下進行的,其特征在于:整個傳送沿著一個相同的梁架單元(20)進行,其中,所述皮帶部件(24)由單根連續(xù)的驅(qū)動皮帶(24)構(gòu)成,同時,皮帶部件與所述驅(qū)動輪(26A,27A)相連并受其驅(qū)動,工件的傳送沿著由在控制單元(50)中的控制計算機(51)預先編程的路徑引導,控制單元(51)進行連續(xù)控制,并對形成所述馬達(26,27)的一部分的每個轉(zhuǎn)子的位置進行記錄。
文檔編號B25J9/02GK1358127SQ0080943
公開日2002年7月10日 申請日期2000年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月13日
發(fā)明者斯蒂芬·布洛姆格倫, 英格馬·彼得森 申請人:比納股份公司