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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Industrieroboter mit einer Hängeeinheit,
die entlang einer geraden Linie an einer geraden Bewegungsachsen, die
an einem feststehenden Element befestigten ist, beweglich angeordnet
ist.
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BESCHREIBUNG VERWANDTER TECHNIK
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In
dem Fall, in dem ein Industrieroboter in eine kleine Anlage eingefügt
werden muss, wird ein Industrieroboter von sich senkrecht kreuzendem
Typ genutzt. Dieser Typ von Industrieroboter weist zwei sich senkrecht
kreuzende gerade Bewegungsachsen auf.
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Da
der Raum direkt unter den geraden Bewegungsachsen ein nutzloser
Raum (oder ein sog. Totraum) ist, im Gegensatz zu dem Arbeitsbereich
in einem Industrieroboter von sich senkrecht kreuzendem Typ, ist
es wirksam den Industrieroboter von sich senkrecht kreuzendem Typ
durch einen mit einem an einer geraden Bewegungsachse aufgehängten
Aufbau zu ersetzen.
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Wie
beispielsweise in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 59-129677 beschrieben,
kann eine effektive Nutzung des Arbeitsraumes direkt unter der geraden
Bewegungsachse durch das Anordnen einer Hängeeinheit an
einen Industrieroboter mit Linearbewegung, wie z. B. in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 54-118056 gezeigt,
angeordnet werden.
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Da
die Hängeeinheit jedoch gebildet wird durch eine in die
Höhe gerichtete Anordnung eines Antriebs und einer beweglichen
Einheit und einer Anordnung, die die Hängeeinheit an der
geraden Achse aufhängt, wird die Höhe der Hängeeinheit
und damit des gesamten Robotersystems sehr groß.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebene Problematik
zu lösen, und es ist Aufgabe derselben einen Industrieroboter
mit einer Hängeeinheit bereitzustellen, bei der die Hängeeinheit
an einer geraden Achse angehängt ist um ein kompaktes Gesamtsystem
zu erreichen, selbst wenn Komponenten der gleichen Größe
benutzt werden wie sie in konventionelle Technologie üblich
sind.
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Der
Industrieroboter mit einer Hängeeinheit gemäß einer
ersten Ausführungsform ist ein Industrieroboter mit einer
Hängeeinheit, mit einer geraden Achse befestigt an einem
feststehenden Element, mit einer Hängeeinheit entlang einer
geraden Linie an der geraden Achse aufgehängt und Kabelführmittel mit
einem gebogenen Abschnitt mit einer gekrümmten Oberfläche
an einer Seite der geraden Achse, die die gerade Achse und die Hängeeinheit
verbindet. Außerdem enthält die Hängeeinheit
ein bewegliches Element und eine Antriebsquelle zum Bewegen des beweglichen
Elements, und die Antriebsquelle ist an der Hängeeinheit
an einer inneren Seite des gekrümmten Abschnitts angebracht.
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Bewegt
sich die Hängeeinheit durch den Antrieb geradlinig auf
der geraden Achse, ändert sich durch die Bewegung der Hängeeinheit
die Form des gekrümmten Abschnittes der Kabelführmittel,
so dass die innere Seite des gebogenen Abschnittes zu einem toten
Raum wird, in dem keine Werkstücke angeordnet werden können.
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Da
die Antriebsquelle auf der Hängeeinheit angeordnet ist
und sich mit dieser mitbewegt, kann der Antrieb auf der inneren
Seite des gekrümmten Abschnittes angeordnet werden. Dadurch
kann der tote Raum der Innenseite des gebogenen Bereichs effektiv
genutzt werden und es wird eine kompakte Ausführung des
gesamten Industrieroboters erreicht.
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Bei
einem Industrieroboter mit einer Hängeeinheit gemäß einem
zweiten Aspekt, sind die Kabelführmittel parallel zur Längsrichtung
der geraden Achse angeordnet, und die Hängeeinheit ist
versetzt von der Mitte der geraden Achse angeordnet, so dass ihr
Schwerpunkt nahe der Mitte des Industrieroboters in Breitenrichtung
liegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Industrieroboters mit einer Hängeeinheit
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Vorderansicht eines Industrieroboters;
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3 eine
Draufsicht eines Industrieroboters;
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4 eine
Ansicht der Unterseite eines Industrieroboters ohne Dreheinheit;
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5 einen
Längsschnitt eines typischen Aufbaus einer Dreheinheit;
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6 eine
Seitenansicht der Einheit, bei der ein Hebevorrichtung eine höchste
Position einnimmt;
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7 eine
Seitenansicht der Einheit, wobei das Hebevorrichtung eine mittlere
Position einnimmt; und
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8 eine
Seitenansicht der Einheit, wobei das Hebeelement eine niedrigste
Position einnimmt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird im Folgenden
ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Industrieroboters, 2 zeigt
eine Vorderansicht eines Industrieroboters, und 3 zeigt
eine Draufsicht eines Industrieroboters.
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Es
wird angemerkt, dass in den 1, 2 und 3 keine
Kabel, Pressluftschläuche, etc. gezeigt sind.
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Der
Industrieroboter 1 enthält eine Dreheinheit (äquivalent
zu einer Hängeeinheit) 3 hängend angeordnet
und durch eine Linearbewegungseinheit 2 geradlinig bewegbar.
Der Industrieroboter 1 ist in einer vorbestimmten Arbeitsumgebung
(nicht gezeigt), z. B. durch Befestigung an der Decke (nicht gezeigt, äquivalent
zu einem stationären Unterbau) oder an Stützbeinen
(nicht gezeigt, äquivalent zu einem stationären
Unterbau) installiert. Der Industrieroboter 1 kann horizontal,
vertikal oder in beliebiger Richtung befestigt werden; gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist der Industrieroboter 1 horizontal
befestigt.
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Die
Linearbewegungseinheit 2 besteht im Wesentlichen aus einer
geraden Achse 4. Innerhalb der geraden Achse bzw. Schiene 4 ist
in Längsrichtung eine Führungsschiene 5 angeordnet,
die Gleitstücke 6 enthält, die geradlinig
entlang der Führungsschiene 5 bewegbar sind. Die
gerade Schiene 4 enthält einen Kugelgewindetrieb
(nicht gezeigt), und der Kugelgewindetrieb ist mit einer Mutter
(nicht gezeigt) verschraubt, die an den Gleitstücken 6 befestigt
ist. Der Kugelgewindetrieb ist ausgeführt um, angetrieben
durch einen Motor für die Linearbewegungsachse 7 (vereinfacht „Motor"),
zu rotieren bis die Rotation durch die Verbindungseinheit 8 verlangsamt
wird. Die Gleitstücke 6 bewegen sich mit der Rotation
des Motors 7 geradlinig entlang der Führungsschiene 5.
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Der
Motor 7 ist mittels einer Halteplatte 9 an der
Verbindungseinheit 8 befestigt. Die Halteplatte 9 weist
in horizontaler Richtung von der geraden Schiene 4 weg,
wobei ein Kastenanschluss 10 auf einer Seite des horizontal
wegweisenden Teils angeordnet ist. Auf einer anderen Seite der Halteplatte 9 ist
ein Kasten 11 horizontal angeordnet, so dass die nicht gezeigten
Kabel (Stromkabel, Datenkabel) und Pressluftschläuche durch
den Kastenanschluss 10 in den Kasten 11 geführt
werden. Eine Hängeplatte 12 ist an der Unterseite
mit den Gleitstücken 6 in Eingriff, und die Dreheinheit 3 ist
an der Hängeplatte 12 befestigt.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Unterseite des Industrieroboters 1,
wobei die Dreheinheit 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht
gezeigt ist. Die Hängeplatte 12 ist ein Bauteil
an das die Dreheinheit 3 geschraubt ist, auch ein Gehäuseteil 13 und
eine L-förmige Kabeldurchführung sind an der Seite
der Hängeplatte 12 gemeinsam angeordnet.
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Ein
Ende einer Kabelführung 15 ist als Kabelführmittel
mit dem Kasten 11 verbunden, wobei die Kabelführung 15 sich
parallel zur Längsrichtung der geraden Schiene 4 entlang
der geraden Schiene 4 (z. B. in horizontaler Richtung)
erstreckt. Die Kabelführung 15 hat einen gekrümmten
Abschnitt mit einer gewölbten Oberfläche und ist
verbunden mit dem Kasten 11 zwischen der Linearbewegungseinheit 2 und
der Dreheinheit 3 angeordnet, wobei die Biegerichtung parallel
zur Längsrichtung der geraden Schiene 4 (z. B.
in horizontalen Richtung) ist.
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Eine
lange plattenförmige Wartungseinheit 16 ist mittels
eines Abstandshalters 17 an der Seite der geraden Schiene 4 in
Längsrichtung der geraden Schiene 4 befestigt,
und die Kabelführung 15 ist ausgehend von dem
Kasten 11 an der Seite der geraden Schiene 4 in
Kontakt mit der Wartungseinheit 16 angebracht.
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Die
Kabelführung 15 ist mit dem Teilstück, das
parallel zur Längsrichtung der geraden Schiene 4 (z.
B. in horizontaler Richtung) zurückgebogen ist, mit der
Kabeldurchführung 14 verbunden.
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Die
Linearbewegungseinheit 2 ist aufgebaut wie oben erwähnt,
und die Dreheinheit 3 ist an der Hängeplatte 12 befestigt,
und bildet damit die Linearbewegungseinheit 2. Die Kabel
und die Druckluftschläuche, die durch die Kabelführung 15 und
die Kabeldurchführung 14 geführt sind,
sind mit der Dreheinheit 3 verbunden. In diesem Beispiel
ist die Kabelführung 15 unterhalb des höchsten
Punktes des Industrieroboters 1 (wenn der Industrieroboter 1 wie
gezeigt horizontal errichtet ist) angeordnet.
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5 zeigt
einen Längsschnitt eines typischen Aufbaus einer Dreheinheit 3.
Die Dreheinheit 3 enthält eine Aufnahme 18,
einen Antrieb (äquivalent zu einer Antriebsquelle) 19,
einen Antrieb 20, einen Rotationsarm (äquivalent
zu einem beweglichen Element) 21, und eine Hebevorrichtung 22.
Der Antrieb 19 ist seitlich an der Seite der Aufnahme 18 angeordnet,
und der Antrieb 20 ist drehbar in der Aufnahme 18 gelagert.
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Der
Antrieb 19 enthält eine auf der Achse 24 eines
Drehmotors 23 angeordnete Riemenscheibe 25. Der
Antrieb 20 enthält eine Riemenscheibe 27, die
am oberen Ende einer Achse 26 angeordnet ist, die in der
Aufnahme 18 drehbar gelagert ist, und ein Drehelement 28,
das an dem unteren Ende der Achse 26 befestigt ist.
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Die
Riemenscheiben 25 und 27 sind mit einem Antriebsriemen 29 verbunden,
so dass der Drehmotor 23 das Drehelement 28 dreht.
In diesem Beispiel befindet sich der Kopfbereich des Antriebs 19 an
der Seite der geraden Achse 4, in dem Gehäuse 13.
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Der
Rotationsarm 21 ist an dem Drehelement 28 des
Antriebs 20 befestigt. Mit der Bewegung des Drehmotors 23 dreht
sich der Rotationsarm 21 daher parallel zu der Längsrichtung
der geraden Schiene 4 (z. B. in horizontale Richtung).
In dem Rotationsarm 21 ist ein Hebemotor 30 angeordnet.
An dem vorderen Ende der Achse 31 des Hebemotors 30 ist
ein Antriebsritzel 31a angebracht.
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Die
Hebevorrichtung 22 ist am vorderen Ende des Rotationsarms 21 befestigt.
Die Hebevorrichtung 22 enthält eine Haltevorrichtung 32,
ein Hauptgleitstück 33 und ein weiteres Gleitstück 34, wobei
diese Komponenten zu einem sog. Teleskopmechanismus verbunden sind.
Eine Zahnstange 35 ist an dem weiteren Gleitstück 34 angebracht,
und das Antriebsritzel 31a und der Hebemotor 30 sind
in Eingriff mit der Zahnstange 35.
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Das
weitere Gleitstück 34 enthält einen weiteren
Drehmotor 36, und einen Flansch 37, der durch den
Drehmotor 36 gedreht werden kann. Der Flansch 37 ist
so ausgeführt, dass er mit einer Greifvorrichtung (nicht
gezeigt) bestückt werden kann. In dem Fall, in dem Greifvorrichtung
auf dem Flansch mit Pressluft betrieben wird, wird die Luft durch
die Druckluftschläuche in der Kabelführung 15 über
ein Magnetventil zu der Greifvorrichtung geführt, um die Greifvorrichtung
mit Druckluft zu versorgen.
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Das
Hauptgleitstück 33 und das weitere Gleitstück 34 führen
entsprechend der Kraft des Hebemotors 30 eine Hebebewegung
aus. D. h. in dem Fall, in dem sich das Hauptgleitstück 33 und
das weitere Gleitstück 34 in der obersten Stellung
befinden, wie in 6 gezeigt, wird sich das weitere
Gleitstück 34 mit der Zahnstange 35 bei
Drehung des Hebemotors 30 nach unten bewegen. In diesem
Fall bewegt sich das Hauptgleitstück 33 zusammen
mit dem weiteren Gleitstück 34 bei Abwärtsbewegung
des weiteren Gleitstück 34 nach unten.
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Wie
in 7 gezeigt, verhindert die Haltevorrichtung 32 das
Herunterfahren des Hauptgleitstücks 33, wenn das
Hauptgleitstück 33 100 mm abgesenkt wurde, und
nur das weitere Gleitstück 34 kann weiter heruntergefahren
werden. Wie in 8 gezeigt, verhindert das Hauptgleitstück 33 ein
weiteres Herunterfahren des weiteren Gleitstücks 34, wenn
das weitere Gleitstück 34 weitere 100 mm abgesenkt
wurde und sich in der untersten Stellung befindet.
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Wird
der Hebemotor 30, wie in 8 gezeigt,
in die entgegengesetzte Richtung gedreht, hebt sich das weitere
Gleitstück 34 und an der Position, an der das
weitere Gleitstück 34 das Hauptgleitstück 33 berührt,
heben sich das weitere Gleitstück 34 und das Hauptstück
gemeinsam.
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Die
oben erwähnten einzelnen Motoren 7, 23, 30 und 36 und
das Magnetventil für die Pressluftzufuhr werden durch eine
(nicht gezeigte) Robotersteuereinheit gesteuert.
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In
dem beschriebenen Industrieroboter 1 ist der Antrieb 19 an
der inneren Seite des gekrümmten Bereiches der Kabelführung 15 an
der Seite der Linearbewegungseinheit 2 angeordnet.
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Außerdem
ist die Dreheinheit 3 außerhalb der axialen Mitte
der geraden Schiene 4 angeordnet, so dass der Schwerpunkt
des Rotationsarms 21 in etwa in der Mitte des Industrieroboters 1,
in Breitenrichtung gesehen, angeordnet ist.
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Wie
in 3 zu sehen heißt das, da die Breite des
Industrieroboters 1 als Abstand zwischen der Endoberfläche
der geraden Schiene 4 und dem anderen Ende, der Oberfläche
des Kastens 11 definiert ist, ist der Schwerpunkt der Dreheinheit 3 in
etwa in der Mitte des Abstandes der geraden Schiene 4 zu der
Endoberfläche des Kastens 11.
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Außerdem
ist die Kabelführung 15 an einer höheren
Position angeordnet als die Hebevorrichtung 22 in ihrer
höchsten Stellung.
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Falls
sich nun der Motor 7 (für die Linearbewegungsachse)
aufgrund eines Befehls der Robotersteuereinheit dreht, bewegt sich
die Dreheinheit 3 in geradliniger Bewegung mit der geradlinigen
Bewegung der Gleitstücke 6.
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Da
das Ende der Kabelführung 15 mit der Kabeldurchführung 14 der
Hängeplatte 12 verbunden ist, bewegt sich das
Ende der Kabelführung 15 entsprechend der Bewegung
der Dreheinheit 3 und die Form des gebogenen Abschnitts
der Kabelführung 15 ändert sich.
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Da
sich die Form des gebogenen Bereichs der Kabelführung 15 entsprechend
der Bewegung der Dreheinheit 3 ändert, wird außerdem
die innere Seite des gebogenen Bereiches zu einem toten Raum, in
dem keine Werkstücke angeordnet sein können.
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Da
jedoch der Antrieb 19 an der Seite der geraden Schiene 4 in
der Dreheinheit 3 angeordnet ist und sich in dieser Ausführungsform
gemeinsam mitbewegt, gibt es keine Probleme beim Anordnen des mit
der Dreheinheit 3 verbundenen Antriebs 19 an einer
inneren Seite des gebogenen Abschnitts der Kabelführung 15.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist die Dreheinheit 3 so
gebildet, dass der Antrieb 19, der die Dreheinheit 3 bildet,
an einer inneren Seite des gebogenen Abschnitts der Kabelführung 15 an der
Seite der geraden Schiene 4 angeordnet ist. Daher kann
der tote Raum, der sich auf der Innenseite des gebogenen Abschnitts
der Kabelführung 15 bildet effektiv genutzt und
eine kompakte Bauform des gesamten Industrieroboters 1 erreicht
werden.
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Da
außerdem der Schwerpunkt der Dreheinheit 3 nahezu
in der Mitte der Breite des Industrieroboters 1 liegt,
können die Mitte des Industrieroboters 1 und die
Mitte einer Arbeitsfläche in Übereinstimmung gebracht
werden, so dass eine Anordnung des Industrieroboters 1 oder
eine Anleitung zur Bedienung vereinfacht wird.
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Diese
Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen
beschränkt, vielmehr sind verschiedenste Ausführungen
innerhalb der Offenbarung der wesentlichen Punkte der gegenwärtigen
Erfindung möglich.
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Diese
Erfindung ist nicht beschränkt auf eine Dreheinheit 3,
sondern ist auch anwendbar wenn die Hängeeinheit aus einer
Antriebsquelle und einem beweglichen Element angetrieben durch den
Antrieb besteht. Es können auch andere Kabelführmittel
als die Kabelführung 15 verwendet werden.
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Die
Kabelführung 15 kann außerdem auch senkrecht
installiert werden. In diesem Fall wird der Drehmotor 23 horizontal
angebracht, und ein Antriebsritzel wird genutzt um den Drehmotor 23 senkrecht
zu bewegen, z. B. kann der Antrieb 19 auf der inneren Seite
des gebogenen Abschnitts der Kabelführung 15 angeordnet
sein.
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- 1
- Industrieroboter
- 2
- Linearbewegungseinheit
- 3
- Dreheinheit
- 4
- gerade
Schiene
- 5
- Führungsschiene
- 6
- Gleitstücke
- 7
- Motor
für die Linearbewegungsachse
- 8
- Verbindungseinheit
- 9
- Halteplatte
- 10
- Kastenanschluss
- 11
- Kasten
- 12
- Hängeplatte
- 13
- Gehäuseteil
- 14
- Kabeldurchführung
- 15
- Kabelführung
- 16
- Wartungseinheit
- 17
- Abstandshalter
- 18
- Aufnahme
- 19
- Antrieb
- 20
- Antrieb
- 21
- Rotationsarm
- 22
- Hebevorrichtung
- 23
- Drehmotor
- 24
- Achse
- 25
- Riemenscheibe
- 26
- Achse
- 27
- Riemenscheibe
- 28
- Drehelement
- 29
Antriebsriemen
-
- 30
- Hebemotor
- 31
- Achse
- 31a
- Antriebsritzel
- 32
- Haltevorrichtung
- 33
- Hauptgleitstück
- 34
- weiteres
Gleitstück
- 35
- Zahnstange
- 36
- Drehmotor
- 37
- Flansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 59-129677 [0004]
- - JP 54-118056 [0004]