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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 Hängeeinheit,
die entlang einer geraden Linie an einer geraden Bewegungsachse,
die an einem feststehenden Element befestigt ist, beweglich angeordnet
ist.
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BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN
TECHNIK
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In
dem Fall, in dem ein Industrieroboter in eine kleine Anlage eingefügt
werden muss, wird ein Industrieroboter vom sich senkrecht kreuzenden
Typ genutzt. Dieser Typ eines Industrieroboters weist zwei sich
senkrecht kreuzende gerade Bewegungsachsen auf. Um die beweglichen
Teile an den geraden Bewegungsachsen mit Signalleitungen und Stromversorgungskabeln
zu versorgen, werden die Kabel und Leitungen in einem Kabelführmittel
geführt.
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Das
Kabelführmittel ist so angeordnet, dass dessen Biegerichtung
senkrecht zur Führungsoberfläche der Kabelführmittel
liegt, wie es z. B. auch in den veröffentlichten
japanischen Patentanmeldungen
Nr. 2003-83473 und Nr.
2000-161447 offenbart ist.
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Wenn
das Kabelführmittel auf Grund der Schwerkraft in die Bewegungsrichtung
der Hängeeinheit ragt, können Kabelführmittel
und Hängeeinheit zusammenstoßen und Lärm
und Staub verursachen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die im Vorhergehenden beschriebene
Problematik zu lösen, und es ist eine Aufgabe derselben
einen Industrieroboter mit einer Hängeeinheit bereitzustellen,
der das Auftreten von Lärm und Staub durch die Kabelführmittel
vermeidet, wenn sich die Hängeeinheit bewegt.
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Mit
dem Industrieroboter mit Hängeeinheit gemäß einem
ersten Aspekt wird ein Industrieroboter geschaffen, mit einer Hängeeinheit,
die eine gerade Achse, befestigt an einem feststehenden Element, umfasst,
mit einer Hängeeinheit, die bewegbar entlang einer geraden
Linie an einer geraden Achse befestigt ist, und mit einem Kabelführmittel
mit einem gebogenen Abschnitt mit gewölbter Oberfläche,
angeordnet an einer Seite der geraden Achse, die die gerade Achse
und die Hängeeinheit verbindet. Außerdem erstreckt
sich das Kabelführmittel in eine Richtung parallel zur
Längsrichtung der geraden Achse entlang der Seite der geraden
Achse.
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Da
das Kabelführmittel so angeordnet ist, dass die Biegerichtung
parallel zur Längsrichtung der geraden Achse ist, ist das
Kabelführmittel in der Lage sein eigenes Gewicht in Richtung
der Schwerkraft zu tragen. Daher berührt das Kabelführmittel
immer eine Führungsoberfläche der Wartungseinheit
und bewegt sich entsprechend der Bewegung der Hängeeinheit ungeachtet
der Bewegung oder der gegenwärtigen Stellung der Hängeeinheit,
auch eine Kollision kann daher nicht auftreten und Lärm
und Staub aufgrund einer Kollision kann somit vermieden werden.
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In
einem Industrieroboter mit Hängeeinheit gemäß einem
zweiten Aspekt wird das Kabelführmittel niedriger als die
höchste Position des Roboters angeordnet.
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In
einem Industrieroboter mit Hängeeinheit gemäß einem
dritten Aspekt ist die Hängeeinheit mit einer Hebevorrichtung
ausgestattet, und das Kabelführmittel ist über
der höchsten Position der angehobenen Hebevorrichtung angeordnet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Industrieroboters mit 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 einer 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 eine Hebevorrichtung eine höchster
Position einnimmt;
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7 eine
Seitenansicht einer Einheit, bei der sich die Hebevorrichtung eine
mittleren Position einnimmt; und
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8 eine
Seitenansicht einer Einheit, bei der die Hebevorrichtung eine niedrigste
Position einnimmt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird im Folgenden
eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Industrieroboters mit Hängeeinheit, 2 zeigt eine
Vorderansicht eines Industrieroboters, und 3 zeigt
eine Draufsicht des Industrieroboters.
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Auf
die Darstellung von Kabeln, Druckluftschläuchen, etc. wurden
in den 1, 2 und 3 verzichtet.
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Der
Industrieroboter 1 enthält eine Dreheinheit (äquivalent
zur Hängeeinheit) 3 entlang einer geraden Linie
an der Linearbewegungseinheit 2 hängend befestigt.
Der Industrieroboter 1 ist in einer vorbestimmten Arbeitsumgebung
(nicht gezeigt), beispielsweise durch Befestigung an der Decke (nicht gezeigt, äquivalent
zu einem standfesten Element) oder an einem Stützbein (nicht
gezeigt, äquivalent zu einem standfesten Element) angeordnet.
Der Industrieroboter 1 kann horizontal, vertikal oder in
beliebiger Richtung befestigt werden; der Industrieroboter 1 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist jedoch horizontal befestigt.
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Die
Linearbewegungseinheit 2 besteht im Wesentlichen aus einer
geraden Achse 4. Eine Führungsschiene 5 ist
in der geraden Achse bzw. Schiene 4 entlang der Längsrichtung
ausgeführt, und enthält Gleitstücke 6,
die entlang einer geraden Linie in der Führungsschiene 5 bewegbar
sind. Die gerade Schiene 4 enthält einen Kugelgewindetrieb
(nicht gezeigt) und der Kugelgewindetrieb ist mit einer Mutter 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 mit der
Verbindungseinheit 8 verbunden. Die Halteplatte 9 weist
in horizontaler Richtung weg von der geraden Schiene 4,
wobei ein Kastenanschluss 10 auf einer Seite des von der
geraden Schiene 4 horizontal wegweisenden Teils angeordnet
ist. Auf einer anderen Seite der Halteplatte 9 ist ein
Kasten 11 horizontal angeordnet und nicht gezeigte Kabel
(Stromkabel, Datenkabel) und Druckluftschläuche werden
durch den Kastenanschluss 10 hindurch in den Kasten 11 geführt.
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 zur besseren Übersichtlichkeit die Dreheinheit 3 entfernt
ist. Die Hängeplatte 12 ist ein Bauteil an das
die Dreheinheit 3 angeschraubt ist, und ein Gehäuseteil 13 und eine
L-förmige Kabelführung sind auf der Seite der Hängeplatte 12 gemeinsam
angeordnet.
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Ein
Ende einer Kabelführung 15 ist als Kabelführmittel
mit dem Kasten 11 verbunden und die Kabelführung 15 erstreckt
sich parallel zur Längsrichtung der geraden Schiene 4 entlang
der geraden Schiene 4 (z. B. in horizontale Richtung).
Die Kabelführung 15 hat einen gebogenen Abschnitt
mit einer gewölbten Oberfläche und ist verbunden
zu 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 horizontaler Richtung) ist.
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Eine
lange plattenähnliche Wartungseinheit 16 ist an
der Seite der geraden Schiene 4 mittels eines Abstandshalters 17 entlang
der Längsrichtung der geraden Schiene 4 befestigt
und die Kabelführung 15 ist übereinstimmend
mit der Seite der geraden Schiene 4 vom Kasten 11 in
Berührung mit der Wartungseinheit 16 angeordnet.
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Die
Kabelführung 15 ist mit dem Teilstück, das
parallel zur Längsrichtung der geraden Achse 4 (z.
B. in horizontaler Richtung) zurückgebogen ist, mit der
Kabeldurchführung 14 verbunden.
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Die
Linearbewegungseinheit 2 ist ausgebildet wie oben beschrieben
und die Dreheinheit 3 ist an der Hängeplatte 12 befestigt
und bildet damit die Linearbewegungseinheit 2. Die Kabel
und Pressluftschläuche, die durch die Kabelführung 15 und
die Kabeldurchführung 14 geführt sind,
sind verbunden mit der Dreheinheit 3. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Kabelführung 15 so angeordnet, dass er
niedriger ist als der höchste Punkt des Industrieroboters 1 (wenn
der Industrieroboter 1 wie gezeigt horizontal errichtet
ist).
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5 ist
einen Längsschnitt eines typischen Aufbaus einer Dreheinheit 3.
Die Dreheinheit 3 enthält ein 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 Aufnahme 18 angeordnet
und der Antrieb 20 ist in der Aufnahme 18 drehbar
gelagert.
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Der
Antrieb 19 enthält eine Riemenscheibe 25 angebracht
auf einer Achse 24 eines Drehmotors 23. Der Antrieb 20 enthält
eine Riemenscheibe 27, welche an einem oberen Ende einer
Achse 26 befestigt ist, die in der Aufnahme 18 drehbar
gelagert ist und ein an dem unteren Ende der Achse 26 befestigtes
Drehelement 28.
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Die
Riemenscheibe 25 und 27 sind mit einem Antriebsriemen 29 verbunden,
so dass der Drehmotor 23 das Drehelement 28 bewegt.
In diesem Beispiel ist der Antrieb 19 in einer Form ausgeführt,
so dass sein Kopfbereich an der Seite der geraden Schiene 4 angeordnet
ist und innerhalb des Gehäuses 13 liegt.
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Der
Rotationsarm 21 ist an dem Drehelement 28 des
Antriebs 20 befestigt. Mit der Drehung des Drehmotors 23 dreht
sich der Rotationsarm 21 daher parallel zur Längsrichtung
der geraden Schiene 4 (z. B. in horizontale Richtung).
Der Rotationsarm 21 umfasst einen Hebemotor 30.
Ein Antriebsritzel 31a ist am vorderen Ende der Achse 31 des
Hebemotors 30 angeordnet.
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Die
Hebevorrichtung 22 ist am vorderen Ende des Rotationsarms 21 befestigt.
Das Hebevorrichtung 22 umfasst eine Haltevorrichtung 32,
ein Hauptgleitstück 33 und ein weiteres Gleitstück 34, wobei
all diese Komponenten zu einem sog. Teleskopmechanismus verbunden
sind. Eine Zahnstange 35 ist an dem weiteren Gleitstück 34 befestigt
und das Antriebsritzel 31a des Hebemotors 30 ist
in Eingriff mit der Zahnstange 35.
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Das
weitere Gleitstück 34 enthält einen weiteren
Drehmotor 36, der einen Flansch 37 dreht. Der Flansch 37 ist
ausgeführt um eine Greifvorrichtung, die hier nicht gezeigt
ist, aufnehmen zu können. In dem Fall, in dem die am Flansch 37 befestigte
Greifvor richtung mit Druckluft betrieben wird, wird die Druckluft
der Greifvorrichtung durch die Druckluftschläuche im Inneren
der Kabelführung 15 nach dem Öffnen eines
Magnetventils (nicht gezeigt) der Greifvorrichtung zugeführt.
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Das
Hauptgleitstück 33 und das weitere Gleitstück 34 führen
entsprechend der Antriebskraft des Hebemotors 30 eine Hebebewegung
aus. D. h., wenn sich das Hauptgleitstück 33 und
das weitere Gleitstück 34, wie in 6 gezeigt,
in der obersten Stellung befinden, wird das weitere Gleitstück 34 mit der
Zahnstange 35 durch die Drehung des Hebemotors 30 heruntergefahren.
In diesem Fall bewegt sich das Hauptgleitstück 33 mit
dem weiteren Gleitstück 34 entsprechend der Abwärtsbewegung
des weiteren Gleitstücks 34 gemeinsam nach unten.
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Wenn,
wie in 7 gezeigt, das Hauptgleitstück 33 100
mm heruntergefahren ist, verhindert die Halteplatte 32 ein
weiteres Absenken des Hauptgleitstücks 33 so,
dass nur das weitere Gleitstück 34 weiter herabbewegt
wird. Wenn, wie in 8 gezeigt, das weitere Gleitstück 34 weitere
100 mm herabbewegt wurde und sich an in der untersten Stellung befindet,
verhindert das Hauptgleitstück 33 ein weiteres Absenken
des weiteren Gleitstücks 34.
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Bewegt
sich der Hebemotor 30 in die entgegengesetzte Richtung,
wie in 8 gezeigt, wird das weitere Gleitstück 34 angehoben
und an einer Position, an der das weitere Gleitstück 34 das
Hauptgleitstück 33 berührt werden das
weitere Gleitstück 34 und das Hauptgleitstück 33 gemeinsam
angehoben.
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Die
oben genannten einzelnen Motoren 7, 23, 30 und 36 und
das Magnetventil zum Zuführen der Pressluft werden durch
eine Robotersteuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert.
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In
dem beschriebenen Industrieroboter 1 ist der Antrieb 19 an
einer inneren Seite des gebogenen Bereichs der Kabelführung 15 an
der Seite einer Linearbewegungseinheit 2 angeordnet.
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Außerdem
ist die Dreheinheit 3 versetzt von 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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Da,
wie in 3 gezeigt, sich die Breite des Industrieroboters 1 als
Abstand zwischen einer Endoberfläche der geraden Schiene 4 und
einer anderen Endoberfläche des Kastens 11 ergibt,
ist der Schwerpunkt der Dreheinheit 3 etwa in der Mitte
zwischen der geraden Schiene 4 und der Endoberfläche des
Kastens 11 angeordnet.
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Außerdem
ist die Kabelführung 15 höher angeordnet
als die Hebevorrichtung 22 in ihrer höchsten Stellung.
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Wenn
sich nun der Motor 7 (für die Linearbewegungsachse)
gemäß der Befehle der Robotersteuereinheit bewegt,
bewegt sich die Dreheinheit 3 geradlinig gemäß 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 entsprechend der Bewegung der Dreheinheit 3 und
die Form des gebogenen Abschnittes der Kabelführung 15 ändert
sich.
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Da
die Kabelführung 15 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform so angeordnet ist, dass sie sich
in einer horizontalen Ebene biegt und ihr eigenes Gewicht in Richtung
der Schwerkraft hält, stoßen die Kabelführung 15 und
die Wartungseinheit 16 nicht zusammen, selbst wenn sich
die Form des gebogenen Abschnitts der Kabelführung 15 wie
oben beschrieben ändert.
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Entsprechend
der oben beschriebenen Ausführungsform kann die Kabelführung 15 ihr
eigenes Gewicht in Richtung der Schwerkraft halten, da die Kabelführung 15 einen
gebogenen Abschnitt aufweist, der zwischen der Linearbewegungseinheit 2 und
der Dreheinheit 3 verbunden ist und so angeordnet ist,
dass die Biegerichtung horizontal wird.
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Daraus
resultierend, stoßen die Kabelführung 15 und
die Wartungseinheit 16 nicht zusammen, so dass Lärm
oder Staub, verursacht durch ein zusammenstoßen, vermieden
werden kann.
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Nachdem
die Kabelführung 15 außerdem an der Seite
der geraden Schiene 4 angeordnet ist, kann die Höhe
des Roboters 1, verglichen mit Aufbauten die eine Kabelführung 15 auf
der Oberseite der geraden Schiene 4 angeordnet haben, niedrig
gehalten werden.
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Da
außerdem die Kabelführung 15 niedriger angebracht
ist als der höchste Punkt des Roboters 1, überragt
die Kabelführung 15 den höchsten Punkt des
Roboters 1 nicht, so dass die Höhe des Roboters 1 nicht
durch die Kabelführung 15 limitiert ist.
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Da
sich außerdem die Kabelführung 15 und die
Hebevorrichtung 22 nicht kreuzen, weil die Kabelführung 15 höher
angeordnet ist als die angehobene Hebevorrichtung 22 in
oberster Stellung, ist der Drehbereich der Dreheinheit 3 nicht
durch die Kabelführung 15 limitiert.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf eine Dreheinheit 3,
sondern die vorliegende Erfindung kann auf jede Hängeeinheit
angewandt werden, die an einer geraden Schiene geradlinig bewegbar
hängend angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-83473 [0003]
- - JP 2000-161447 [0003]