FR2505238A1

FR2505238A1 - MEANS FOR TRANSFERRING PARTS OF THE DUAL-ARM ROBOT TYPE

Info

Publication number: FR2505238A1
Application number: FR8208170A
Authority: FR
Inventors: J Peter Niedzielski
Original assignee: ROB CON Ltd
Current assignee: ROB CON Ltd
Priority date: 1981-05-11
Filing date: 1982-05-11
Publication date: 1982-11-12
Also published as: JPS57201189A; DE3217521A1

Abstract

A programmable automaton has two carrying arms, mounted in a frame, which can be horizontally drawn in and moved out independently of each other in mutually opposite directions by means of hydraulic drives. The frame carrying the two arms can be twisted through a predetermined angle so that gripping devices, arranged at the ends of the carrying arms, for the transfer of workpieces between work stations arranged on both sides of the automaton can be activated.

Description

La présente invention concerne un appareil permettant le transfert d'articles entre postes de travail séparés à l'aide d'une paire de bras qui peuvent pivoter d'un arc de 1800, les bras tant escamotés après la saisie des articles afin de réduire la distance entre la charge et l'axe de rotation des bras. The present invention relates to an apparatus allowing the transfer of articles between separate work stations using a pair of arms which can pivot by an arc of 1800, the arms being retracted after gripping the articles in order to reduce the distance between the load and the axis of rotation of the arms.

De semblables appareils de transfert de pièces sont connus dans la technique et sont quelquefois appelés "robots". Ces dispositifs de la technique anterieure ont généralement une structure complexe impliquant de nombreux éléments constitutifs qui sont sujets a l'usure, sont difficiles à entretenir et sont fréquemment non fiables. Un appareil produisant un mouvement de transfert analogue est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amerique nO 3 834 555. Similar coin transfer devices are known in the art and are sometimes called "robots". These prior art devices generally have a complex structure involving many components which are subject to wear, are difficult to maintain and are frequently unreliable. An apparatus producing a similar transfer movement is described in United States Patent No. 3,834,555.

L'objet général de l'invention est de proposer un appareil possédant deux bras escamotables indépendamment mobiles montés sur un bati de support, le b ti étant lui-même monté sur un socle, et l'appareil comportant des moyens cylindres hydrauliques permettant d'allonger indépendamment les bras, de soulever ou d'abaisser les bras a des hauteurs ajustées au-dessus du socle, et de faire pivoter le b ti et les bras sur le socle. la forme préferee de l'appareil peut être facilement et de manière fiable commandée par un système hydraulique asservi à boucle fermée sous commande d'un calculateur, ce système pouvant réagir plus rapidement qu'un mécanisme a moteur et pignons, pouvant soulever des charges relativement lourdes, possedant un moins grand nombre de pièces, et produisant une moindre usure que d'autres dispositifs connus de la technique. The general object of the invention is to provide a device having two independently movable retractable arms mounted on a support frame, the b ti itself being mounted on a base, and the device comprising hydraulic cylinder means making it possible to independently extend the arms, raise or lower the arms to adjusted heights above the base, and rotate the b ti and the arms on the base. the preferred shape of the device can be easily and reliably controlled by a closed loop controlled hydraulic system under the control of a computer, this system being able to react more quickly than a motor and pinion mechanism, capable of lifting relatively loads heavy, having a smaller number of parts, and producing less wear than other devices known in the art.

Un avantage conféré par des bras escamotables est que les moyens de saisie. des pièces peuvent amener les articles faisant l'objet d'un transfert plus près du centre de rotation des bras, ce qui produit un moindre surplomb, une charge plus petite et un transfert plus rapide des pièces. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les pièces tournent d'environ 900 par seconde, ce qui resulte directement de l'utilisation des bras escamotables et d'un système d'actionnement hydraulique. Cette vitesse ne peut pas être facilement atteinte au moyen d'un dispositif à crémaillère et pignon. An advantage conferred by retractable arms is that the gripping means. parts can bring the transferred articles closer to the center of rotation of the arms, resulting in less overhang, smaller load and faster transfer of the parts. In the preferred embodiment of the invention, the parts rotate around 900 per second, which results directly from the use of the retractable arms and a hydraulic actuation system. This speed cannot be easily reached by means of a rack and pinion device.

De plus, un système hydraulique peut être inversé plus rapidement qu'un système utilisant un moteur électrique en raison du temps neces- saire au moteur pour inverser sa rotation.In addition, a hydraulic system can be reversed faster than a system using an electric motor because of the time it takes for the motor to reverse its rotation.

Le mode de réalisation de l'invention permet en outre que les mécanismes de saisie de pièces portés par les deux bras soient allonges et rétractés suivant une ligne de déplacement horizontale qui passe par le centre de rotation des bras, ceci assurant une charge équilibrée sur le moyen d'entrainement. The embodiment of the invention also allows the workpiece gripping mechanisms carried by the two arms to be elongated and retracted along a horizontal line of movement which passes through the center of rotation of the arms, this ensuring a balanced load on the training medium.

La description suivante, conçue a titre d'illustration de l'invention, vise a donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages ; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels
la figure 1 est une vue en perspective d'un robot à double bras illustrant le mode de réalisation préféré de l'invention
la figure 2 est une vue en plan intérieure du socle, montrant le moyen permettant de faire tourner les bras ;
la figure 3 est une vue en élévation du socle
la figure 4 est une vue en plan d'un bati dont la partie supérieure a été retirée pour montrer la position des bras
la figure 5 est une vue en élévation du bati, où certaines parties ont été retirées de la structure interne ; et
la figure 6 est une vue simplifiée montrant comment un cylindre hydraulique typique est commandé en vue d'un déplacement programmé.The following description, intended to illustrate the invention, aims to give a better understanding of its characteristics and advantages; it is based on the accompanying drawings, among which
Figure 1 is a perspective view of a double-arm robot illustrating the preferred embodiment of the invention
Figure 2 is an interior plan view of the base, showing the means for rotating the arms;
Figure 3 is an elevational view of the base
Figure 4 is a plan view of a frame whose upper part has been removed to show the position of the arms
Figure 5 is an elevational view of the frame, where some parts have been removed from the internal structure; and
Figure 6 is a simplified view showing how a typical hydraulic cylinder is controlled for programmed movement.

Comme on peut le voir sur les dessins, un robot double bras préféré 10 est illustré sur la figure 1 comme comportant un socle 12 et un bati 14 monté pour tourner sur le socle. As can be seen in the drawings, a preferred double arm robot 10 is illustrated in FIG. 1 as comprising a base 12 and a frame 14 mounted to rotate on the base.

Les figures 2 et 3 montrent le socle, dont le capot a été retiré. Le b ti 14 est porté par un roulement 16 afin de tourner sur un axe vertical. Un arbre 18 se prolonge au-dessous du bati et porte une roue dentée 20. Une paire de cylindres hydrauliques 22 et 24 sont montés sur le socle, et des tiges de piston 26 et 28 sont respectivement destinées être allongées et rétractées par rapport aux cylindres. Figures 2 and 3 show the base, from which the cover has been removed. The b ti 14 is carried by a bearing 16 in order to rotate on a vertical axis. A shaft 18 extends below the frame and carries a toothed wheel 20. A pair of hydraulic cylinders 22 and 24 are mounted on the base, and piston rods 26 and 28 are respectively intended to be extended and retracted with respect to the cylinders .

Une channe 30 est connectée par une extrémité à la tige de piston 26, tandis que son extrémité opposée est connectée 1 tige de piston 28. La chaine s'enroule sur la roue dentée 30 de façon que, lorsque la tige de piston 26 se rétracte et la tige de piston 28 s'allonge par rapport aux cylindres respectifs, la roue dentée 20 et le b ti 14 tournent dans un certain sens. Le bâti pivote dans le sens opposé lorsqu'on inverse le déplacement des deux tiges de piston. L'amplitude de déplacement est telle que le bâti peut pivoter sur un arc de 1800. A chain 30 is connected at one end to the piston rod 26, while its opposite end is connected to 1 piston rod 28. The chain is wound on the toothed wheel 30 so that, when the piston rod 26 retracts and the piston rod 28 elongates with respect to the respective cylinders, the toothed wheel 20 and the b ti 14 rotate in a certain direction. The frame pivots in the opposite direction when the movement of the two piston rods is reversed. The amplitude of displacement is such that the frame can pivot on an arc of 1800.

Les extrémités aveugles des deux cylindres sont raccordées par une conduite de fluide 32 de façon que le fluide qui sort de l'extrémité aveugle du cylindre 22 soit délivré I'extrémité aveugle du cylindre 24 lorsque la tige de piston 26 se rétracte et que la tige de piston 28 s'allonge. Lorsque les deux tiges de piston se déplacent dans le sens inverse, le fluide hydraulique passe du cylindre 24 au cylindre 22 de telle manière que la chaine 30 est toujours maintenue dans uh état tendu. The blind ends of the two cylinders are connected by a fluid line 32 so that the fluid which leaves the blind end of the cylinder 22 is delivered to the blind end of the cylinder 24 when the piston rod 26 retracts and the rod piston 28 lengthens. When the two piston rods move in the opposite direction, the hydraulic fluid passes from the cylinder 24 to the cylinder 22 so that the chain 30 is always maintained in a taut state.

La figure 2 montre également un potentiomètre de réaction 34 possédant un pignon (non représenté) qui se déplace sur une cremaillère 36 afin d'indiquer A un moyen 38 de commande par ordinateur la position d'extension de la tige de piston 28. FIG. 2 also shows a reaction potentiometer 34 having a pinion (not shown) which moves on a rack 36 in order to indicate to a means 38 for computer control the position of extension of the piston rod 28.

La figure 6 illustre la manière dont ces moyens de commande par calculateur commandent chacun des cylindres du robot pour réaliser un déplacement programmé. Le potentiomètre relié a chaque cylindre indique la position de la tige de piston au calculateur. Le calculateur transmet alors un signal électrique 9 une soupape d'asservissement 39 via un moyen de connection 39A. La soupape 39 commande alors la délivrance de fluide par une source 39C à une conduite de fluide 39D ou une conduite de fluide 39E afin de déplacer la tige de piston 28 jusqu'A une position prédéterminée. FIG. 6 illustrates the way in which these control means by computer control each of the cylinders of the robot to carry out a programmed movement. The potentiometer connected to each cylinder indicates the position of the piston rod to the computer. The computer then transmits an electrical signal 9 to a control valve 39 via a connection means 39A. The valve 39 then controls the delivery of fluid from a source 39C to a fluid line 39D or a fluid line 39E to move the piston rod 28 to a predetermined position.

Le bati 14 possède des cotés 40, une partie supérieure 42 et une partie inférieure 44. La figure 4 montre le bâti alors que la partie supérieure 42 a été retire, tandis que la figure 5 montre le bâti alors que les côtés 40 ont été retirés. Quatre tiges de guidage 46, 48, 50 et 52 sont montées verticalement entre la partie supérieure 42 et la partie inférieure 44. Un chariot 54 est monté coulis sant verticalement sur les tiges de guidage 46 et 48, et un chariot 56 est monté coulissant verticalement sur les tiges de guidage 50 et 52. The frame 14 has sides 40, an upper part 42 and a lower part 44. Figure 4 shows the frame while the upper part 42 has been removed, while Figure 5 shows the frame while the sides 40 have been removed . Four guide rods 46, 48, 50 and 52 are mounted vertically between the upper part 42 and the lower part 44. A carriage 54 is mounted vertically sliding on the guide rods 46 and 48, and a carriage 56 is mounted to slide vertically on the guide rods 50 and 52.

Des moyens bras horizontalement mobiles 58 et 60 sont respectivement portés par les chariots 54 et 56. Les deux moyens bras sont identiques, à l'exception de leurs orientations respectivement gauche et droite.Horizontally movable arm means 58 and 60 are respectively carried by the carriages 54 and 56. The two arm means are identical, except for their respectively left and right orientations.

Les moyens bras 58 et 60 sont respectivement montés sur les chariots 54 et 56 afin de se déplacer verticalement avec eux.The arm means 58 and 60 are respectively mounted on the carriages 54 and 56 in order to move vertically with them.

Un cylindre hydraulique 64 est monté sur le chariot 54. A hydraulic cylinder 64 is mounted on the carriage 54.

Le cylindre hydraulique 64 porte une tige de piston 66 qui est présentée dans sa pleine extension sur les figures 4 et 5. Un bras inté rieur 68 est raccordé å l'extrémité de la tige de piston 66 de façon être horizontalement mobile avec elle.The hydraulic cylinder 64 carries a piston rod 66 which is shown in its full extension in FIGS. 4 and 5. An internal arm 68 is connected to the end of the piston rod 66 so as to be horizontally movable with it.

La figure 4 montre l'extrémité antérieure du bras intérieur 68 dans la position correspondant å la pleine extension de la tige de piston 66. Dans sa position entièrement rétractée, l'extrémité opposée du bras intérieur 68 est rétractée jusqu'a la position indi quée en trait fictif par "A". Figure 4 shows the front end of the inner arm 68 in the position corresponding to the full extension of the piston rod 66. In its fully retracted position, the opposite end of the inner arm 68 is retracted to the position shown in dummy line with "A".

Un autre cylindre hydraulique 70 est porté par le bras intérieur 68 de façon å être mobile avec la tige de piston 66. Le cylindre hydraulique 70 porte une tige de piston 72 qui est représenrée dans sa pleine extension sur les figures 4 et 5. Lorsque la tige de piston 72 est rétractée, son extrémiste extérieure est étroitement voisine de l'extrémité extérieure de la tige de piston 66. Lorsque les deux tiges de piston sont complètement rétractdes, elles sont disposees au voisinage du côté du bati 14. Another hydraulic cylinder 70 is carried by the inner arm 68 so as to be movable with the piston rod 66. The hydraulic cylinder 70 carries a piston rod 72 which is shown in its full extension in FIGS. 4 and 5. When the piston rod 72 is retracted, its outer extremity is closely adjacent to the exterior end of the piston rod 66. When the two piston rods are fully retracted, they are arranged in the vicinity of the side of the frame 14.

Un moyen outil 74 destiné a la saisie d'une pièce est monte sur un bras'ext8rieur 75 porté par la tige de piston 72. A tool means 74 intended for gripping a part is mounted on an outer arm 75 carried by the piston rod 72.

Le moyen outil est déplace suivant une ligne de mouvement horizontal 76 qui passe par le centre de rotation 78 du bati et des deux moyens bras. Le montage utilisant des bras escamotables permet de déplacer le moyen outil et la pièce (non représentée) jusqu'
, . ..The tool means is moved along a horizontal line of movement 76 which passes through the center of rotation 78 of the frame and of the two arm means. The assembly using retractable arms makes it possible to move the tool medium and the part (not shown) up to
,. ..

une position étroitement voisine du c6té du btti 14 afin de réduire le porte-à-faux de la charge portée par le bAti pendant sa rotation.a position closely adjacent to the side of the btti 14 in order to reduce the overhang of the load carried by the frame during its rotation.

Un cylindre hydraulique 80 est fixé au chariot 54 et possède une paire de tiges 80A et 80B respectivement connectées à -la partie inférieure 44 et la partie supérieure 42, ainsi que cela est représenté sur la figure 5. Ce montage permet de soulever ou d'abais- ser le chariot jusqu'a une hauteur voulue par rapport au socle de l'appareil. A hydraulic cylinder 80 is fixed to the carriage 54 and has a pair of rods 80A and 80B respectively connected to the lower part 44 and the upper part 42, as shown in FIG. 5. This assembly makes it possible to lift or lower the carriage to a desired height from the base of the unit.

De la même façon, un moyen à piston et cylindre hydraulique 82, représenté sur la figure 4, est monte entre la partie supérieure et la partie inférieure du bati et est relié au chariot 56 afin de soulever et d'abaisser celui-ci, indépendamment du deplace- ment vertical du chariot 54. Un cylindre hydraulique 86 possédant une tige de piston 88 est monté sur le chariot 56. La tige de piston 88 est reliée à un bras intérieur 90 mobile. Le bras intérieur 90 porte un cylindre hydraulique 92 possédant une tige de piston 94 qui porte un bras extérieur 96.Un moyen outil 98 est monté sur I'extrd- mité extérieure du bras extérieur 96 de façon à être entraîné en déplacement suivant la ligne de déplacement 76, si bien que les moyens outils 74 et 98 peuvent être allongés et rétractés suivant la ligne fictive 76, mais dans des sens opposés par rapport au bati. Likewise, a piston and hydraulic cylinder means 82, shown in FIG. 4, is mounted between the upper part and the lower part of the frame and is connected to the carriage 56 in order to raise and lower the latter, independently of the vertical movement of the carriage 54. A hydraulic cylinder 86 having a piston rod 88 is mounted on the carriage 56. The piston rod 88 is connected to a movable inner arm 90. The inner arm 90 carries a hydraulic cylinder 92 having a piston rod 94 which carries an outer arm 96. A tool means 98 is mounted on the outer end of the outer arm 96 so as to be driven in displacement along the line of displacement 76, so that the tool means 74 and 98 can be extended and retracted along the fictitious line 76, but in opposite directions with respect to the frame.

Un potentiomètre de réaction 100 est raccordé la tige de piston 72, et un autre moyen de commande par potentiomètre de reaction 102 est raccord a la tige de piston 94. Les deux potentiomètres sont connectés a un moyen de commande par calculateur 38 de façon que l'utilisateur puisse programmer le déplacement des outils. A reaction potentiometer 100 is connected to the piston rod 72, and another means of control by reaction potentiometer 102 is connected to the piston rod 94. The two potentiometers are connected to a control means by computer 38 so that the the user can program the movement of the tools.

Relativement à la figure 1, les moyens outils 74 et 98 sont identiques et comportent chacun un moyen 106 de saisie de pièce que l'on peut faire pivoter sur trois axes de déplacement, à savoir roulis, flexion et lacet, d'une manière bien connue de l'homme de l'art. Relative to FIG. 1, the tool means 74 and 98 are identical and each comprise a piece gripping means 106 which can be pivoted on three axes of movement, namely roll, bending and yaw, in a good manner. known to those skilled in the art.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir de l'appareil dont la description vient dtêtre donnée titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. Of course, those skilled in the art will be able to imagine, from the device, the description of which has just been given by way of illustration and in no way limiting, various variants and modifications not departing from the scope of the invention.

Claims

RESELL I CAT IONS

1. Means for transferring parts, characterized in that it comprises:

- a base (12);

- a frame (14) mounted on the base to rotate on a vertical axis;

- a first hydraulic actuation means (20, 22, 24, 26, 28, 30) connected to the frame in order to rotate it from a first position to a second position and to bring the frame from the second position to the first position;

- vertical uprights (46, 48; 50, 52) mounted on the frame;

- a first carriage (54) and a second carriage (56) slidably mounted vertically on the uprights, and a second actuation means (80; 82) allowing the first carriage and the second to be raised or lowered hydraulically independently carriage up to desired heights with respect to the base;

- an elongated hydraulic piston-cylinder means (64, 66; 86, 88) mounted in a horizontal position on each of the carriages;

- a first retractable arm means (58) mounted on the first carriage for performing a horizontal longitudinal movement, the first arm means comprising an interior horizontal arm (68) and an exterior horizontal arm (75) connected to the hydraulic piston-cylinder means, the first arm means being mounted on the first carriage in a retracted position close to the frame, the arms being movable in the direction of an elongated position by the effect of a displacement in a first direction of spacing relative to the frame

- a second retractable arm means (60) mounted on the second carriage for performing a horizontal longitudinal movement, the second arm means comprising an interior horizontal arm (90) and an exterior horizontal arm (96) connected to the hydraulic cylinder-piston means, the second arm means being mounted on the second carriage in a retracted position close to the frame, the arms mentioned last being movable towards an elongated position by the effect of a displacement in a second direction, opposite to the first direction, independently of the first retractable arm means.

2. Means for transferring parts according to claim 1, characterized in that it comprises a first means for gripping parts (74) carried by the first arm means, had a second means for gripping parts (98) carried by the second means arms.

3. Means for transferring parts according to claim 1, characterized in that the first and second arm means are mounted parallel to a certain distance from each other in their respective retracted positions and are horizontally movable relative to the frame in opposite directions.

4. Means of transfer of parts according to claim 1, characterized in that the frame is movable on an arc of 1800 between said first position and said second position.

5. Means of transfer of parts according to claim 1, characterized in that the first arm means is movable horizontally independently of the second arm means and is movable vertically independently of the second arm means.

6. Means for transferring parts according to claim 1, characterized in that the first hydraulic actuation means comprises a toothed wheel (20) connected to the frame, a pair of hydraulic cylinders (22, 24) mounted on the base, pistons (26, 28) respectively mounted in the cylinders to effect a sliding movement, and a chaste (30) whose opposite ends are connected to the pistions, the chain being engaged with the toothed wheel so that, when each of the pistons moves relative to its associated cylinder, the wheel and the frame rotate relative to the base.

7. Means for transferring parts according to claim 6, characterized in that the cylinders are connected so that fluid is transferred from one end of one of the cylinders to the other of the cylinders when the chaste moves relative to the gear wheel.

8. Means for transferring parts according to claim 1, characterized in that it comprises hydraulic piston-cylinder means (80; 82) respectively mounted between the frame and each of the first and second carriages in order to lower or raise the trolleys to a desired position relative to the base.

9. Parts transfer means according to claim 1, characterized in that the first and second arm means (58; 60) are rotatably mounted on a vertical axis and comprise means for gripping parts (74; 98) carried respectively by the outer ends (75; 96) of said arm means so as to be horizontally movable on the opposite sides of the frame along a common line of displacement (76).