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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Knickarmroboter, welcher hauptsächlich für die industrielle Verwendung
vorgesehen ist.
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Stand der Technik
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Polarkoordinaten-Knickarmroboter
werden oft als Industrieroboter verwendet. 8 zeigt ein Beispiel hiervon, welches
einen ersten Arm 1, der an einer Basis bzw. einem Fuß 3 verschwenkbar
befestigt ist, einen zweiten Arm 2, am oberen Ende des ersten
Arms 1 verschwenkbar befestigt ist, sowie einen Multirichtungs-Gelenkmechanismus 4,
welcher am oberen Ende des zweiten Arms befestigt ist, enthält. Eine
notwendige Werkzeughand, wie z.B. eine Schweißpistole oder ein Greifer ist
an der Spitze des Gelenkmechanismus 4 montiert, um Roboterarbeiten durchzuführen.
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Das Patentdokument 1 (JP
Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 63-288690 A (1988)) offenbart ein Beispiel des Gelenkmechanismus,
welcher einen zentralen zylindrischen Körper, sowie einen ersten und
zweiten zylindrischen Endkörper
enthält,
die sich an jedem Ende hiervon befinden. Diese drei Glieder sind
derart drehbar miteinander verbunden, dass die Achsen der einzelnen
zylindrischen Körper
senkrecht zueinander stehen, wobei ein Drehglied an der Spitze des
zweiten zylindrischen Endkörpers
durch Drehung der einzelnen Glieder relativ zueinander in eine gewünschte Stellung
in einem dreidimensionalen Raum gebracht wird. Die zylindrischen
Körper
können
relativ zueinander über
eine Übertragungswelle und
einen Getriebeübertragungsmechanismus
gedreht werden, wobei das Fußendteil
der Übertragungswelle
mit dem Motor als eine Antriebsquelle verbunden ist. Als anderes
Beispiel des Gelenkmechanismus offenbart Patentdokument 2 (JP Gebrauchsmusterveröffentlichung
(Kokai) Nr. 6-21882 U (1994)) einen in sich geschlossenen zweiachsigen Gelenkmechanismus,
welcher zwei Motoren als Antriebsquelle in einem Antriebsgehäuse aufweist.
[Patentdokument
1]
JP Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 63-288690 A (1988)
[Patentdokument 2]
JP Gebrauchsmusterveröffentlichung
(Kokai) Nr. 6-21882 U (1994)
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Der in 8 gezeigte
konventionelle Roboter ist ausgelegt, um einen Betriebsbereich unter
Nutzung der Längen
der ersten und zweiten Arme sicherzustellen. Da die Anzahl der Gelenke
vom Fuß zum
Gelenkmechanismus 4 gering ist, ist der ungenutzte Raum,
welcher auf die Abwinklungsbewegungen des ersten und zweiten Arms
zurückgeführt werden
kann, tendenziell im Betriebsbereich nahe dem Roboter größer. Deshalb
ist es schwierig, eine Vielzahl von Robotern nahe zueinander anzuordnen, weswegen
die Umgebung, in welcher der Roboter verwendet werden kann, begrenzt
ist.
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Kompakte Gelenkmechanismen sind somit, wie
in den obigen Veröffentlichungen
offenbart, bekannt. Diese wirken jedoch eigenständig nicht als Roboter und
erfordern einen langen Arm. Insbesondere in dem in der JP Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 63-288690 A (1988) beschriebenen Beispiel, wenn die
drei zylindrischen Körper
adaptiert sind, um sich über Übertragungswellen
und Getriebeübertragungsmechanismen
relativ zu drehen, wird Antriebskraft von einem Einzelmotor als
eine Antriebsquelle an alle Antriebswellen übertragen, weswegen die Mechanismen
folglich kompliziert sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts der obigen Umstände, ist
es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Knickarmroboter
zu schaffen, welcher den ungenutzten Raum reduzieren kann, während ein
weiter Betriebsbereich beibehalten wird, und der das Antriebsübertragungssystem,
das zur Bewegung jedes der Gelenke notwendig ist, vereinfachen kann.
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Der erfindungsgemäße Knickarmroboter enthält einen
Arm mit einer Mehr- bzw. Vielzahl von miteinander verbundenen Gelenkarmen.
Im Roboter sind die Gelenkarme über
eine erste Drehwelle an mindestens einer Stelle und über eine
zweite Drehwelle an mindestens einer Stelle miteinander verbunden,
wobei die Achse der zweiten Drehwelle relativ zu der Achse der ersten
Drehwelle geneigt ist. Jede Drehwelle ist mit einem Motor zum Antrieb
der Drehwelle und mit einem Drehzahl-Reduzierungsmechanismus bzw.
Untersetzungsgetriebe versehen.
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Im Knickarmroboter ist jeder Gelenkarm
mit einem Motor als eine Antriebsquelle und mit einem Drehzahl-Reduzierungsmechanismus
versehen, und somit kann ein Antriebsmechanismus und ein Antriebsübertragungsmechanismus
für den
gesamten Roboter erheblich vereinfacht werden. Mehrere Gelenkarme
sind über
die erste Drehwelle als eine horizontale Drehwelle und über eine
zweite Drehwelle vorzugsweise wechselweise bzw. alternierend verbunden,
wobei die Achse der letzteren relativ zu der Achse der ersten Drehwelle
geneigt ist, wodurch der gesamte Arm gebildet wird. Dieser Roboter
kann, verglichen mit dem in 8 gezeigten
konventionellen Roboter, welcher erste und zweite Arme aufweist, den
ungenutzten Raum reduzieren. Deshalb können viele Roboter dieser Art
nahe zusammen angeordnet werden, was einen verbesserten Freiheitsgrad
im Hinblick auf die Umgebung, in welcher der Roboter verwendet wird,
ergibt.
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Der Neigungswinkel der zweiten Drehwelle relativ
zu der Achse der ersten Drehwelle beträgt vorzugsweise 45 °, ist aber
nicht speziell darauf beschränkt.
Ferner ist es vorzuziehen, viele Gelenkarme anzuordnen, so dass
die ersten und zweiten Drehwellen wie oben beschrieben wechselweise
angeordnet sind, um es zu erleichtern, die Stellung einer auf der
Armspitze montierten Werkzeughand in einem dreidimensionalen Raum
zu steuern. Jedoch können,
in Übereinstimmung
mit der Umgebung, in welcher der Roboter verwendet wird, zwei oder
mehr Verbindungsteile über
die zweiten Drehwellen (geneigte Drehwellen), zum Beispiel fortgesetzt
werden. In solch einem Fall können
die zweiten Drehwellen verschiedene Neigungswinkel relativ zu der
ersten Drehwelle aufweisen.
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Entsprechend einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Knickarmroboters,
weisen die ersten und zweiten Drehwellen jeweils einen hohlen Teil
auf. Kabel oder dergleichen, welche zum Betrieb des Knickarmroboters
notwendig sind (wie z.B. Kabel, Leitungen oder Drähte zum
Betrieb einer Werkzeughand, welche an der Spitze des Armes montiert ist),
oder Drähte
für Motoren,
die sich in oberen Bereichen befinden, werden durch den hohlen Teil
geführt
und sind in diesem angeordnet. In dieser Ausführungsform befinden sich keinerlei
Kabel oder Drähte
außerhalb
des Arms, so dass das Risiko, dass der Arm mit Ausrüstungselementen
um den Roboter in Berührung
kommt, vermieden werden kann, und es möglich ist, Roboter nahe aneinander
anzuordnen, sowie ein Werkstück
näher an
dem Roboter anzuordnen. Demzufolge wird eine sichere Arbeitsumgebung
sichergestellt und der für
die Bewegung des Roboters notwendige Raum reduziert.
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Entsprechend einer anderen Ausführungsform
des Knickarmroboters der vorliegenden Erfindung ist jeder Gelenkarm
mit einem Einzelmotor zur Steuerung entweder der ersten oder zweiten
damit verbundenen Drehwelle ausgestattet. Ferner, entsprechend einer
anderen Ausführungsform,
enthalten die Vielzahl der Gelenkarme, Gelenkarme mit der ersten
Drehwelle an einem Ende und der zweiten Drehwelle an dem anderen
Ende. Unter solch einer Vielzahl von Dreharmen mit ersten und zweiten
Drehwellen, werden Gelenkarme mit zwei Motoren zur Steuerung der
ersten und zweiten Drehwellen, und Gelenkarme ohne Motor wechselweise
verbunden. Die volle Länge
des Arms in der letzteren Ausführungsform
kann aufgrund des Vorhandenseins von Gelenkarmen ohne Motoren kürzer als
in der vorhergehenden Ausführungsform
ausfallen, obgleich die Roboter die gleiche Anzahl von Gelenken
aufweisen. Wenn der Roboter Roboterarbeiten in einer geringen Höhe durchführen muss,
ist die letztere Ausführungsform
sehr vorteilhaft.
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Im allgemeinen ist der Motor, welcher
für einen
Roboter diesen Typs verwendet wird, gewöhnlich integral mit einem Encoder
und einer Bremse für die
Positionssteuerung, zusätzlich
zu einem Hauptmotorgehäuse
als eine Antriebsvorrichtung, versehen. Demzufolge nimmt die Gesamtlänge eines
solchen Motors zu, und dessen Spitze steht in aller Regel aus dem
Gehäuse,
welches den Gelenkarm bildet, hervor, wenn der Motor innerhalb des
Gelenkarms montiert ist. Wenn der Motor wie oben beschrieben außerhalb
des Gelenkarms hervorsteht, ist ein großer Umgebungsraum notwendig,
um eine Beeinträchtigung
durch die Umgebung auszuschließen. Eine
Vergrößerung des
Durchmessers des Gelenkarms würde
ein Herausragen verhindern; dies würde jedoch dem ursprünglichen
Kern der vorliegenden Erfindung entgegenwirken, der darin besteht,
den für den
Knickarmroboter erforderlichen Raum zu versuchen zu reduzieren.
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Angesichts solcher Umstände wurde
eine andere Ausführungsform
des Knickarmroboters entsprechend der vorliegenden Erfindung angefertigt. Im
erfindungsgemäßen Knickarmroboter
ist mindestens ein Gelenkarm mit einer vom Motor unabhängigen Bremsvorrichtung
vorhanden, wobei die Bremsvorrichtung parallel zum Motor, relativ
zu Getrieben, welche einen Drehzahl-Reduzierungsmechanismus bilden, angeordnet
ist. In dieser Ausführungsform kann
die Gesamtlänge
des Motors gekürzt
werden, und das gesamte Antriebssystem kann in einem entsprechenden
Gelenkarm, ohne den Durchmesser des Gelenkarms zu vergrößern, aufgenommen
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Gesamtansicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Knickarmroboters.
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Teils des Roboters von 1.
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3 bildet
den Betriebsbereich des Knickarmroboters von 1 ab.
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4 ist
eine andere Ansicht, die den Betriebsbereich des Knickarmroboters
von 1 abbildet.
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5 bildet
eine Ausführungsform,
in der Weise, in welcher der Knickarmroboter entsprechend der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, ab.
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6 ist
eine Gesamtansicht, welche eine andere Ausführungsform des Knickarmroboters
entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
eine Teilansicht, welche eine andere Ausführungsform abbildet.
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8 bildet
einen konventionellen Industrieroboter ab.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend durch
Bezug auf die Ausführungsformen
beschrieben werden. Die 1 und 2 bilden einen Knickarmroboter 10 entsprechend
einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ab. In dieser Ausführungsform weist der Roboter
sechs Gelenke und sieben Gelenkarme auf. Ein erster Gelenkarm A1
ist auf einem Fuß G
befestigt, um als Maschinentisch zu wirken. Er ist mit einem Motor
M1 als eine Antriebsleistungsquelle und einer Einführungsöffnung 11 für Kabel
versehen. Der Motor M1 weist einen eingebauten Encoder und eine
Bremsvorrichtung auf. Der Motor M1 weist eine Drehantriebswelle 12,
welche in einer horizontalen Richtung angeordnet ist, sowie ein
Kegelradgetriebe 13, welches am Ende der Antriebswelle
befestigt ist, auf.
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Eine feste Hohlwelle 14 ist
vertikal in der ersten Gelenkwelle A1 angeordnet, und eine horizontale Drehwelle 15 (entsprechend
einer "ersten Drehwelle" der vorliegenden
Erfindung) ist um die Welle 14 eingefügt bzw. eingepasst. Eine Kegelradgetriebe 16 ist an
dem unteren Ende der horizontalen Drehwelle 15 befestigt,
und mit dem Kegelradgetriebe 13, welches auf der Drehantriebswelle 12 des
Motors befestigt ist, im Eingriff. Das Ineinandergreifen der Kegelradgetriebe 13 und 16 bildet
einen Drehzahl-Reduzierungsmechanismus. Wie im Detail in einer vergrößerten Ansicht
von 2 gezeigt, ist ein äußerer Laufring
B1 eines Lagers B auf einer oberen Endoberfläche des ersten Gelenkarms A1
konzentrisch mit einer Achse L1 der festen Hohlwelle 14 (als
auch der horizontalen Drehwelle 15) befestigt. Ein innerer
Laufring B2 des Lagers B ist an der horizontalen Drehwelle 15 über eine
geeignete Einrichtung befestigt. Eine untere Endoberfläche 21 des
zweiten Gelenkarms A2, welcher eine zylindrische Form aufweist,
ist an einem oberen Ende der Welle 15 zum Beispiel über ein
Axialdrucklager 17, befestigt. Wenn sich der Motor M1 dreht,
wird dementsprechend die Drehung an die horizontale Drehwelle 15 über die
Kegelradgetriebe 13 und 16 übertragen, so dass sich der
zweite Gelenkarm A2 in einem 360°-Bereich
drehen kann. Diese horizontale Drehwelle 15 bildet ein
erstes Gelenk.
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Der zweite Gelenkarm A2 ist zylindrisch.
Er weist eine obere Endoberfläche,
welche aus einer geneigten Ebene 22, die in einem 45°-Winkel zu
ihrer eigenen Achse (welche sich mit der Li-Achse schneidet) gebildet
ist, und eine sich davon erstreckende horizontale Ebene 23,
sowie einen Innenraum 24, auf. Die horizontale Ebene 23 hat
die Funktion, die Höhe
des zweiten Gelenkarms A2 zu reduzieren. Falls es keine Höhenbegrenzung
gibt, kann daher die vollständige
obere Endoberfläche
aus der geneigten Ebene 22 gebildet sein.
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Auf dem zweiten Gelenkarm A2 ist
ein dritter zylindrischer Gelenkarm A3 befestigt. Eine untere Endoberfläche des
Arms A3 ist aus einer geneigten Ebene 31, welche um 45° zu der Achse
geneigt ist, gebildet. Der zweite Gelenkarm A2 und der dritte Gelenkarm
A3 sind über
die geneigten Ebenen 22 und 31 verbunden, so dass
sie relativ zueinander um eine geneigte Drehwelle 32 ("einer zweiten Drehwelle" der vorliegenden
Erfindung entsprechend) gedreht werden, welche eine um 45° geneigte,
und somit sich mit der Achse L1 schneidende Achse L2 aufweist.
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Insbesondere ist die geneigte Ebene 22 des zweiten
Gelenkarms A2 mit einer um die Achse L2 zentrierten Öffnung 25 ausgebildet,
und ein innerer Laufring B2 eines Lagers B ist, auf die gleiche
Weise wie das zuvor erwähnte
Lager B konzentrisch an der Achse L2 befestigt. Eine um eine Achse
L2 zentrierte feste Hohlwelle 33 ist indessen senkrecht
zur Ebene 31 an der geneigten Ebene 31 des dritten
Gelenkarms A3 montiert. Die feste Welle 33 reicht bis zum Raum 24 des
zweiten Gelenkarms A2. Die geneigte Drehwelle 32 ist um
die feste Welle 33 eingefügt bzw. eingepasst, und ein
Getriebe 34 ist an einem oberen Ende der Welle 32 (in
Richtung des dritten Gelenkarms A3) montiert. Das Umfangsteil der
geneigten Drehwelle 32 ist mit einem äußeren Laufring B1 des Lagers
B, welcher an der geneigten Ebene 31 des dritten Gelenkarms
A3 befestigt ist, über
eine geeignete Einrichtung fest verbaut.
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Ein Motor M2 ist innerhalb des dritten
Gelenkarms A3 vorhanden, und ein Getriebe 35, welches an
einer Drehantriebswelle des Motors M2 montiert ist, ist mit dem
Getriebe 34 in Eingriff. Wenn sich der Motor M2 dreht,
wird dementsprechend die Drehung an die geneigte Drehwelle 32 über die
Getriebe 35 und 34 übertragen. Der dritte Gelenkamn
A3 kann sich dadurch relativ zu dem zweiten Gelenkarm A2 in einem
360°-Bereich
drehen. Diese geneigte Drehwelle 32 bildet ein zweites
Gelenk.
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Eine obere Endoberfläche des
dritten Gelenkarms A3 ist aus einer horizontalen Ebene 36 gebildet,
an welcher eine horizontale Drehwelle 15A im Wesentlichen
auf die gleiche An, wie an der oberen Endoberfläche des ersten Gelenkarms A1
montiert ist. Die horizontale Ebene 36 ist nämlich mit
einer Öffnung 37 in
der Mitte gebildet, deren Achse sich mit der Achse L1 schneidet,
wenn sich der Roboter im Ganzen, wie in der Figur gezeigt, in einer
vertikalen Stellung befindet. Eine feste Hohlwelle 14A ist
in einer vertikalen Richtung befestigt und weist eine Mittelachse,
welche sich mit der Achse der Öffnung 37 schneidet,
auf. Eine horizontale Drehwelle 15A ist um die feste Welle 14A eingepasst.
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Ein Getriebe 16A ist an
einem unteren Ende der horizontalen Drehwelle 15A montiert,
und ist mit einem Getriebe (in 1 und 2 nicht gezeigt), welches
an einer Drehantriebswelle eines Motors M3 montiert ist, welcher
innerhalb des dritten Gelenkarms A3 montiert ist, in Eingriff. An
der horizontalen oberen Endoberfläche 36 des dritten
Gelenkarms A3 ist ein äußerer Laufring
B1 eines Lagers B konzentrisch mit der Achse der festen Welle 14A befestigt, und
ein innerer Laufring B2 eines Lagers B ist an dem Umfangsteil der
horizontalen Drehwelle 15A über eine geeignete Einrichtung
befestigt. An dem oberen Ende der horizontalen Drehwelle 15A,
ist ein vierter Gelenkarm A4, welcher denselben Aufbau als der zweite
Gelenkarm A2 aufweist, über
ein Axialdrucklager 17A oder dergleichen auf gleiche Weise
befestigt. Wenn der Motor M3 entsprechend dreht, wird die Drehung
an die horizontale Drehwelle 15A über das Getriebe des Motors
M3, sowie das Getriebe 16A übertragen, wodurch ermöglicht wird,
dass sich der vierte Gelenkarm A4 relativ zu dem dritten Gelenkarm
A3 in einem 360°-Bereich dreht. Diese
horizontale Drehwelle 15A bildet ein drittes Gelenk.
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An dem vierten Gelenkarm A4 ist ein
fünfter Gelenkamn
A5, welcher den gleichen Aufbau als der dritte Gelenkarm A3 aufweist,
auf gleiche Weise angeordnet, und eine geneigte Drehwelle 32A,
welche den vierten und fünften
Gelenkarm verbindet, bildet ein viertes Glied. Ferner ist an dem
fünften
Gelenkarm A5 ein sechster Gelenkarm A6 mit dem gleichen Aufbau als
der zweite Gelenkarm A2 in gleicher Weise angeordnet, und eine horizontale
Drehwelle 15B, welche den fünften und sechsten Gelenkarm verbindet,
bildet ein fünftes
Gelenk. Ein siebter Gelenkarm A7 ist an dem sechsten Gelenkarm A6
in gleicher Weise wie oben angeordnet, welcher eine flache Oberfläche 50 aufweist,
die durch Entfernung der horizontalen Drehwelle 15A oder 15B von
dem oberen Ende des dritten oder fünften Gelenkarms A3 oder A5
gebildet ist. Eine geneigte Drehwelle 32B, welche den sechsten
und siebten Gelenkarm verbindet, bildet ein sechstes Gelenk. Die
flache Oberfläche 50 des
siebten Gelenkarms A7 wird zur Anbringung einer Werkzeughand, wie
z.B. einer Schweißpistole,
einer Lackierpistole oder einem Greifer verwendet, was somit einen
Knickarmroboter 10 mit sechs Gelenken vervollständigt.
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In 1 und 2 repräsentiert ein Zeichen "C" Kabel, Leitungen, Drähte oder
dergleichen, welche zum Betrieb des Knickarmroboters 10 notwendig sind.
Sie werden, wo erforderlich, durch den Raum innerhalb jedes Gelenkarms
und des in jeder Drehwelle gebildeten hohlen Teils eingeführt. Die
Kabel, Drähte
oder dergleichen befinden sich somit nicht außerhalb des Gelenkarms, wodurch
das Risiko, dass die Kabel, etc. mit Gegenständen in der Nähe des Roboters
in Berührung
kommen, vermieden wird. Natürlich
können
die Kabel, etc. ohne die Verwendung des zuvor erwähnten Hohlteils
angeordnet werden. In solch einem Fall wäre der Hohlteil, welcher in jeder
Drehwelle gebildet ist, nicht notwendig.
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In der obigen Ausführungsform,
nehmen der dritte und fünfte
Gelenkarm A3 und A5 jeweils zwei Antriebsmotoren (z.B. M2 und M3)
auf, einer für
die horizontale Drehwelle und einer für die geneigte Drehwelle, welche
oben und unten an dem Arm angebracht sind. Der zweite, vierte und
sechste Gelenkarm A2, A4 und A6 nehmen keinen Antriebsmotor auf.
Dies ermöglicht,
dass die Gesamtlänge
des zweiten, vierten und sechsten Gelenkarms A2, A4 und A6 kürzer ausfällt, als
in einem Fall, in dem jeder Arm einen Einzelmotor aufnimmt. Die
Gesamtlänge des
Roboters entsprechend der vorliegenden Ausführungsform kann somit verglichen
mit der eines Roboters, in dem in jedem Gelenkarm ein Antriebsmotor angeordnet
ist, gekürzt
werden, obgleich beide Roboter die gleiche Anzahl von Gelenken aufweisen.
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3 beschreibt
den Betriebsbereich des Knickarmroboters 10 der 1 und 2 in einer vertikalen Ebene. Wenn das
zweite Gelenk (geneigte Drehwelle 32) um 180° durch Drehung
des Motors M2 gedreht wird, verändert
der Roboter seine Haltung von einer Vertikalen in eine Horizontale,
gezeigt als P1 oder P2. Wenn sich der Motor M1 dreht, während der Roboter
sich in der horizontalen Haltung befindet, dreht sich das erste
Gelenk (horizontale Drehwelle 15), so dass sich der Roboter
in einem 360°-Bereich drehen kann,
während
er in der Horizontalhaltung verbleibt. Wenn das vierte Gelenk (geneigte
Drehwelle 32A) um 180° aus
der P1- oder P2-Haltung gedreht wird, ändert sich das Teil, welches
sich über das
vierte Gelenk hinaus erstreckt, von einer Horizontalhaltung in eine
Vertikalhaltung, wie als P3 gezeigt. Wenn das dritte Gelenk (horizontale
Drehwelle 15A), während
solch eine Haltung beibehalten wird, gedreht wird, kann das Teil,
das sich über
das vierte Gelenk hinaus erstreckt, in einem 360°-Bereich innerhalb einer vertikalen Ebene
bewegt werden. Ferner, wenn das sechste Gelenk (geneigte Drehwelle 32B)
um 180° gedreht
wird, während
die P3-Haltung beibehalten wird, verändert das Teil, das sich über das
sechste Gelenk hinaus erstreckt seine Haltung von einer vertikalen
Haltung in eine horizontale, wie als P4 gezeigt. Wenn das fünfte Gelenkteil
(horizontale Drehwelle 15B), während solch eine Haltung beibehalten
wird, gedreht wird, kann das Teil, welches sich über das sechste Gelenk hinaus
erstreckt, in einem 360°-Bereich
innerhalb einer horizontalen Ebene bewegt werden. Eine durch die
Spitze des Roboters in 3 gezeigte
gezeichnete Kurve beschreibt die Bewegungslaufbahn der äußersten
Kante des Roboters, wodurch der maximale Betriebsbereich des Roboters,
wie in 1 gezeigt, angezeigt
wird.
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4 zeigt
den Betriebsbereich des Roboters, wenn sein oberes Ende bzw. Spitzenteil
eine Vertikalhaltung einnimmt. Obwohl die spezifischen Bewegungen
jedes Gelenks nicht beschrieben werden, kann der maximale Betriebsbereich
des Roboters von 1 und 2, wenn er die obige Haltung
einnimmt, durch eine durch die Spitze des Roboters gezeichnete Kurve,
wie es in 3 der Fall
ist, verständlich
gemacht werden.
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5 zeigt
ein Beispiel der Art, in welcher der obige Knickarmroboter verwendet
wird. Der Knickarmroboter entsprechend der vorliegenden Erfindung
kann mit vielen Gelenken zwischen dem Fuß und dem anderen Ende zur
Befestigung einer Werkzeughand wie z.B. einer Schweißpistole
oder eines Greifers in einem einfachen Aufbau ausgestattet sein.
Deshalb kann der ungenutzte Raum des Betriebsbereichs verglichen
mit einem konventionellen Roboter, erheblich reduziert werden. Dies
ermöglicht, dass
eine Vielzahl von Knickarmrobotern 10 nahe aneinander auf
einer kleinen Fläche,
wie in der Figur gezeigt, angeordnet werden können, und somit können die
Roboter als Halteroboter zum Halten eines zu schweißenden Werkstücks W eingesetzt
werden, zusätzlich
zu der Verwendung als konventionellem Schweißroboter, ausgestattet mit
einer Schweißpistole.
Die gleiche Gruppe von Robotern kann ohne weiteres ein Werkstück W verschiedener
Arten, Formen und Größen halten,
was für
die praktische Verwendung von großem Vorteil ist.
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6 zeigt
einen Knickarmroboter 10A entsprechend einer anderen Ausführungsform.
Jeder Gelenkarm ist hierbei mit einem Einzelantriebsmotor ausgestattet.
Ein Motor M1 ist innerhalb des Gelenkarms A2 montiert, um ein erstes
Gelenk (horizontale Drehwelle 15) zu steuern, wobei ein
Motor M2 innerhalb des Gelenkarms A3 montiert ist, um ein zweites Gelenk
(geneigte Drehwelle 32) zu steuern. Gleichfalls ist ein
Motor innerhalb jeder der nachfolgenden Gelenkarme bis Gelenkarm
A7 montiert. In dieser Ausführungsform
weist jeder Gelenkarm eine größere Länge auf,
da sämtliche
Gelenkarme einen Motorantrieb aufweisen. Jeder Arm weist vorteilhafterweise
jedoch einen kleineren Durchmesser auf. Der Betrieb und Betriebsbereich
des Roboters entsprechend dieser Ausführungsform ist der gleiche
als der der zuvor erwähnten
Ausführungsform
und wird daher nicht beschrieben.
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7 zeigt
den Roboter entsprechend einer anderen Ausführungsform, dabei aus der Richtung von
Pfeil X in 2 gesehen.
Während
in Bezug auf den in 1 und 2 gezeigten Knickarmroboter
beschrieben wurde, dass in den Motor ein Encoder sowie eine Bremsvorrichtung
eingebaut ist, ist in dieser Ausführungsform eine Bremsvorrichtung
MB unabhängig
von dem Motor M vorhanden. Die Bremsvorrichtung MB ist parallel
zu dem Motor M relativ zu den Getrieben, welche den Drehzahl-Reduzierungsmechanismus
bilden, angeordnet. In dieser Ausführungsform kann die Gesamtlänge des
Motors reduziert werden, so dass das gesamte Antriebssystem leicht
in einem entsprechenden Gelenkarm aufgenommen werden kann.
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Die zuvor erwähnte Beschreibung demonstriert
mehrere bevorzugte Ausführungsformen
des Knickarmroboters entsprechend der vorliegenden Erfindung, und
viele andere Ausführungsformen
sind möglich.
Zum Beispiel, während
der Roboter als sechs Gelenke aufweisend beschrieben worden ist, kann
die Anzahl der Gelenke größer oder
kleiner ausfallen. Solange mindestens eine horizontale Drehwelle,
sowie mindestens eine geneigte Drehwelle vorhanden ist, kann der
Knickarmroboter der vorliegenden Erfindung gebildet werden. In Übereinstimmung
mit der Umgebung, in welcher der Roboter verwendet wird, kann die
Anzahl der Gelenke geeigneterweise bestimmt werden. Ferner, während oben beschrieben
worden ist, dass die horizontalen Drehwellen und die geneigten Drehwellen
wechselweise angeordnet sind, können
zwei oder mehr geneigte Drehwellen in Reihe angeordnet werden. In
solchen Fällen
ist es wünschenswert,
dass der Neigungswinkel der geneigten Drehwelle kleiner als 45 ° relativ
zu der vertikalen Achse als Referenz ist. Des weiteren, in der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform, kann der Neigungswinkel
der geneigten Drehwelle anders als 45 ° relativ zu der vertikalen Achse
als eine Referenz ausfallen. Der Drehzahl-Reduzierungsmechanismus ist auch nicht
auf den Getriebedrehzahl-Reduzierungsmechanismus
beschränkt, sondern
es können
andere Arten von Drehzahl-Reduzierungsmechanismen
entweder allein oder in Kombination mit einem Getriebedrehzahl-Reduzierungsmechanismus
eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft
einen verbesserten Knickarmroboter, in welchem der ungenutzte Raum
reduziert wird, während
ein weiter Betriebsbereich beibehalten wird, und in welchem das Kraftübertragungssystem,
welches zur Bewegung jedes Gelenks notwendig ist, wesentlich vereinfacht wird.