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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung basiert auf der früheren
japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-274263 ,
eingereicht am 24. Oktober 2008, deren Beschreibung hierin durch
Bezugnahme aufgenommen ist, und nimmt das Vorrecht ihrer Priorität
in Anspruch.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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[Technisches Gebiet der Erfindung]
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Roboter, der einen
bewegbaren Körper hat, der entlang einer Linearbewegungsschiene,
die sich in der X-Achsen-Richtung horizontal erstreckt, bewegt wird.
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[Verwandte Technik]
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Einige
Typen von Robotern sind bekannt, die Aufgaben, wie zum Beispiel
einen Zusammenbau, in einer Industrieanlage ausführen,
in der eine Zusammenbau- bzw. Fertigungsstraße als eine
Aufgabenstraße vorgesehen ist. Wie in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 8-141949 offenbart
ist, sind Roboter (X-Y-Roboter) mit kartesischen Koordinaten als
ein Typ solcher Roboter bekannt.
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Ein
solcher Roboter mit kartesischen Koordinaten arbeitet in einem Raum,
der durch eine X-Achse (eine linear bewegbare Achse), eine Y-Achse,
die orthogonal zu der X-Achse ist, eine Z-Achse (eine vertikale
Achse), die orthogonal zu der X- und Y-Achse ist, und eine T-Achse
(eine Drehungsachse), die orthogonal zu der X-Achse ist, definiert
ist. Dieser Roboter weist eine X-Achsen-Transporteinheit, die auf
dem Boden einer Fabrik angeordnet ist, eine Y-Achsen-Transporteinheit,
die durch die X-Achsen-Transporteinheit in der X-Achsen-Richtung
bewegt wird, eine Z-Achsen-Transporteinheit, die durch die Y-Achsen-Transporteinheit
in der Y-Achsen-Richtung bewegt wird, und eine Handgelenkseinheit,
die durch die Z-Achsen-Transporteinheit in der vertikalen Richtung
(Z-Achsen-Richtung) bewegt wird und um die X-Achse (T-Achse) drehbar
ist, auf. Ein Aufgabenwerkzeug, wie zum Beispiel ein Spannfutter,
ist an der Handgelenkseinheit auf eine austauschbare Art und Weise
befestigt. Somit ist dieses so konfiguriert, dass eine Aufgabe mit
der Handgelenkseinheit (dem Aufgabenwerkzeug) durchgeführt
werden kann, die in den drei Richtungen, die durch die X-, Y- und
Z-Achsen definiert sind, frei bewegt werden kann.
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Während
die Roboter, wie im Vorhergehenden beschrieben, mit ihren Aufgaben
in einer Aufgabenstraße zu tun haben, gibt es beispielsweise
einen sich erhöhenden Bedarf, einen guten Überblick über die
Fabrik zu gewinnen, sodass jemand ohne Weiteres die Betriebsbedingungen
der Aufgabenstraße erfassen kann. Aus diesem Grund ist
es gewünscht, das Volumen einer Aufgabenstraße
(das heißt einer Fertigungsstraße oder einer Herstellungsstraße)
(im Folgenden wird auf das Volumen einer Aufgabenstraße
als ein „Aufgabenstraßenvolumen” Bezug
genommen) oder insbesondere die vertikale Abmessung einer Aufgabenstraße
zu reduzieren.
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Dementsprechend
ist es ferner gewünscht, jene Roboter, die in einer Aufgabenstraße
verwendet sind, in der vertikalen Richtung (Z-Achsen-Richtung) und
der Breitenrichtung (Y-Achsen-Richtung) mit Ausnahme der X-Achsen-Richtung,
die üblicherweise mit der Transportrichtung der Arbeit
(das heißt der Aufgabenstraße) zusammenfällt,
entlang der solche Roboter angeordnet sind, in ihren Abmessungen
zu reduzieren. Von den zwei Abmessungen ist es besonders gewünscht,
dass die Abmessung in der vertikalen Richtung reduziert wird, um
einen guten Überblick über die Fabrik sicherzustellen.
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Ein
solcher allgemein verwendeter Roboter mit kartesischen Koordinaten,
wobei alle drei Achsen X, Y und Z Linearbewegungsachsen sind, wird
jedoch ein Problem beim Reduzieren des Aufgabenstraßenvolumens
haben. Die Z-Achsen-Transporteinheit benötigt beispielsweise
eine vertikale Abmessung, die für den erforderlichen vertikalen
Bewegungsbereich der Handgelenkseinheit geeignet ist. Es ist jedoch
schwierig, eine gute Reduzierung der vertikalen Abmessung des Roboters
mit kartesischen Koordinaten zu erreichen, wenn der erforderliche vertikale
Bewegungsbereich der Handgelenkseinheit beibehalten werden soll.
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Ein
Erreichen einer Reduzierung des Aufgabenstraßenvolumens
wäre ferner nutzlos, wenn die Reduzierung verursacht, dass
die Taktzeit (Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters) zu verlängern ist.
Mit der Erreichung der Reduzierung des Aufgabenstraßenvolumens
ist es erforderlich, dass mindestens eine Taktzeit eines herkömmlichen
Niveaus beibehalten wird. Es ist zusätzlich nötig,
Hindernisse auf der Aufgabenstraße oder einen hängenden Überhang
zu vermeiden, ohne eine Kollision mit den Hindernissen zu verursachen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Lichte der im Vorhergehenden beschriebenen
Umstände gemacht und hat als ihre Aufgabe, einen Roboter
zu schaffen, der einen bewegbaren Körper hat, der entlang
einer Linearbewegungsschiene, die sich in der X-Achsen-Richtung
horizontal erstreckt, bewegbar ist, der fähig ist, die
vertikale Abmessung des Roboters zu reduzieren, während
der erforderliche Bewegungsbereich und die erforderliche Bewegungsgeschwindigkeit
beibehalten werden, und ferner fähig ist, Hindernisse auf
der Aufgabenstraße oder einen hängenden Überhang
zu vermeiden, ohne eine Kollision mit den Hindernissen zu verursachen.
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Um
die vorhergehende Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende
Erfindung einen Roboter, der in einem Raum getrieben ist, in dem
es orthogonale X-Achsen, Y-Achen und Z-Achsen gibt, das heißt
einen kartesischen Raum gibt. Der Roboter weist eine Linearbewegungsschiene,
die sich parallel zu der X-Achsen-Richtung erstreckt, einen bewegbaren Körper,
der entlang der Linearbewegungsschiene linear bewegt wird, einen
Schwenkarm, der ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, wobei
das erste Ende mit dem bewegbaren Körper um eine R-Achse (die
eine Schwenkachse ist), die sich in einer horizontalen Richtung
erstreckt, die orthogonal zu der X-Achsen-Richtung ist, drehbar
verbunden ist, und sich das zweite Ende von der R-Achse radial erstreckt,
und einen Linearbewegungsarm auf, der mit dem zweiten Ende des Schwenkarms
verbunden ist und eine Handgelenkseinheit in der Y-Achsen-Richtung
bewegt, die parallel zu der R-Achse ist, wobei die Handgelenkseinheit
mit einem Aufgabenwerkzeug bestückt ist.
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Mit
dieser Konfiguration wird die Handgelenkseinheit an dem Ende des
Linearbewegungsarms mit der X-Achsen-Linearbewegung des bewegbaren
Körpers in der X-Achsen-Richtung bewegt. Die Handgelenkseinheit
wird ferner entlang eines Drehungsortes, der aus der Drehung (Schwenkhandlung)
des Schwenkarms um die R-Achse, die orthogonal zu der X-Achsen-Richtung
ist und sich in der horizontalen Richtung erstreckt, resultiert,
bewegt, um dadurch den vertikalen Bewegungsbereich sicherzustellen.
Die Handgelenkseinheit wird ferner mit dem Linearbewegungsarm in
der Y-Achsen-Richtung bewegt.
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Der
vertikale Bewegungs-(Z-Achsen-Bewegungs-)Bereich der Handgelenkseinheit
fällt somit in den Bereich der Drehung (Schwenkhandlung)
des Schwenkarms um die R-Achse, die sich in der horizontalen Richtung
erstreckt. Auf diese Weise kann verglichen mit dem Roboter, der
die Z-Achsen-Transporteinheit verwendet, der Roboter der vorliegenden Erfindung
die Z-Achsen-Abmessung der gesamten Arme reduzieren, jedoch trotzdem
gestatten, dass die Handgelenkseinheit den gleichen Z-Achsen-Bewegungsbereich
wie derselbe des Roboters, der die Z-Achsen-Transporteinheit verwendet,
hat.
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Bei
der vorliegenden Erfindung haben im Gegensatz dazu die Roboter auf
einer Aufgabenstraße nicht nur mit Zusammenbauaufgaben,
die an der gleichen Position durchgeführt werden, sondern
ferner mit Nehmen-und-Platzieren-Aufgaben (das heißt dem
Aufnehmen, Tragen und Platzieren einer Arbeit bei einer spezifischen
Position), die mit der X-Achsen-Bewegung zu tun haben, zu tun. Abhängig
von der Fabrik gibt es für einen Roboter nicht immer ausreichend
Raum, um eine Arbeit zu einem Ziel zu tragen, da Kästen
von Ergänzungsteilen auf der Aufgabenstraße platziert
werden können, oder da andere Einrichtungen der Fabrik
in die Aufgabenstraße eindringen können.
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Unter
solchen Bedingungen ist es erforderlich, dass der Roboter seinen
Arm hebt (das heißt erforderlich, sich in der Z-Achsen-Richtung
zu bewegen), um die Hindernisse zu vermeiden und die Arbeit zu dem
Ziel zu tragen.
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Bei
einem allgemein verwendeten Roboter mit kartesischen Koordinaten
bedeutet für die Vermeidung eines Hindernisses das Heben
des Arms auf ein bestimmtes Niveau in der Z-Achsen-Richtung das
Zulassen, dass sich die Z-Achsen-Transporteinheit aufwärts
bewegt, was zu einer möglichen Kollision mit anderen Hindernissen,
die beispielsweise von der Decke hängen können,
führt.
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Die
X-Achsen-Bewegung der Handgelenkseinheit kann durch Kombinieren
der X-Achsen-Bewegung des bewegbaren Körpers entlang der
Linearbewegungsschiene mit den X-Achsen-Bewegungskomponenten der
Schwenkhandlung des Schwenkarms hergestellt werden. Die Arbeit kann
daher schneller als bei einem allgemein verwendeten Roboter mit kartesischen
Koordinaten zu dem Ziel getragen werden. Die Bewegungsgeschwindigkeit
kann dementsprechend sichergestellt werden, was bedeutet, dass die
Taktzeit beibehalten oder verkürzt werden kann.
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Der
Roboter der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ferner eine
X-Achsen-Bewegung auf den bewegbaren Körper übertragen,
während Hindernisse, wie zum Beispiel die Einrichtungen der
Fabrik oder andere Vorrichtungen oder Arbeiten, die teilweise in
dem Bewegungsbereich des Roboters anwesend sein würden,
vermieden werden.
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Der
Roboter der vorliegenden Erfindung kann insbesondere durch Heben
oder Senken des Schwenkarms, um zu gestatten, dass sich der bewegbare
Körper in der X-Achsen-Richtung bewegt, Hindernisse vermeiden.
Bei beispielsweise einer Nehmen-und-Platzieren-Aufgabe, die unter
Verwendung der X-Achsen-Bewegung entlang der Linearbewegungsschiene
durchgeführt wird, kann der Roboter der vorliegenden Erfindung
insbesondere durch Heben und Senken der Handgelenkseinheit die Drehung
(Schwenkhandlung) des Schwenkarms um die R-Achse nutzend, wobei
die Spitze der Handgelenkseinheit parallel zu der X-Achsen-Richtung
ist, Hindernisse, die oberhalb und unterhalb der Linearbewegungsschiene
anwesend sind, vermeiden.
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Die
Hebe- und Senkhandlungen der Handgelenkseinheit, die durch die Drehung
des Schwenkarms um die R-Achse verursacht werden, werden dementsprechend
auf den gestatteten Z-Achsen-Bewegungsbereich beschränkt,
ohne zuzulassen, dass der Arm aus dem gestatteten Z-Achsen-Bewegungsbereich
vorsteht. Ein Durchführen der Nehmen-und-Platzieren-Aufgaben,
während Hindernisse vermieden werden, kann somit ohne Weiteres
sichergestellt werden. Auf diese Weise kann der Roboter der vorliegenden
Erfindung die Flexibilität bei der Vermeidung von Hindernissen
verbessern.
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Es
wird bevorzugt, dass der Linearbewegungsarm ein teleskopisch bewegbarer
zurückziehbarer Arm ist, dessen Bewegung teleskopisch gesteuert
und zurückziehbar ist.
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Mit
dieser Konfiguration kann die Handgelenkseinheit mit der Teleskophandlung
des Linearbewegungsarms an sich in der Y-Achsen-Richtung bewegt
werden. Der Linearbewegungsarm kann somit, wenn benötigt,
gestreckt werden und kann sonst in einem zurückgezogenen
Zustand bleiben.
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Auf
diese Weise kann der Linearbewegungsarm in der Y-Achsen-Richtung
mit seiner reduzierten Y-Achsen-Abmessung einen breiteren Bewegungsbereich
sicherstellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1A eine
Vorderansicht, die einen Roboter gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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1B eine
linke Seitenansicht, die den Roboter gemäß dem
Ausführungsbeispiel darstellt;
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1C eine
Draufsicht, die den Roboter gemäß dem Ausführungsbeispiel
darstellt;
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2A eine
perspektivische Vorderansicht, die den Roboter gemäß dem
Ausführungsbeispiel darstellt;
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2B eine
perspektivische Hinteransicht, die den Roboter gemäß dem
Ausführungsbeispiel darstellt;
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3A eine
vertikale Querschnittsansicht, die die Konfiguration eines Linearbewegungsarms des
Roboters in einem zurückgezogenen Zustand gemäß dem
Ausführungsbeispiel darstellt; und
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3B eine
vertikale Querschnittsansicht, die die Konfiguration des Linearbewegungsarms
des Roboters in einem ausgestreckten Zustand gemäß dem
Ausführungsbeispiel darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ist im Folgenden
ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die vorliegende
Erfindung bei einem Wandmontage-(Hänge-)Roboter angewendet
ist.
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Das
allgemeine Erscheinungsbild eines Roboters 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel ist aus den Darstellungen in 1A bis 2B zu
erfassen. Wie in 1B gezeigt ist, ist der Roboter 1 angepasst, um
an einer vertikalen Wandoberfläche W, die beispiels weise
in einer Fabrik vorgesehen ist, mit einer Befestigungsoberfläche
(Hinteroberfläche) des Roboters 1, der daran angebracht
ist, befestigt zu werden.
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Die
folgende Beschreibung ist unter einer Annahme angegeben, dass die
Befestigungsoberfläche des Roboters 1 eine Hinterfläche
ist, die horizontale Richtung die X-Achsen-Richtung ist, die Breitenrichtung
die Y-Achsen-Richtung ist, und die vertikale Richtung die Z-Achsen-Richtung
ist.
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Wie
in 1A bis 2B gezeigt
ist, ist der Roboter 1 mit einer Linearbewegungsschiene 2,
die sich in der horizontalen Richtung (X-Achsen-Richtung) erstreckt,
und einem bewegbaren Körper 3 versehen. Der bewegbare
Körper 3 ist durch die Linearbewegungsschiene 2 gestützt,
um in der X-Achsen-Richtung verschiebbar bewegbar zu sein. Die Linearschiene 2 ist
mit einer Linearbewegungseinrichtung, wie zum Beispiel einer Kugelspindeleinrichtung,
nicht gezeigt, vereinigt, derart, dass der bewegbare Körper 3 entlang
der Linearbewegungsschiene 2 oder in der X-Achsen-Richtung
linear beweget werden kann. Der bewegbare Körper 3 ist
konfiguriert, um eine im Wesentlichen L-förmige Seitenfläche
für eine Anordnung über die Vorder- und die Oberseitenflächen
der Linearbewegungsschiene 2 zu haben.
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Die
Linearbewegungsschiene 2 ist an dem linken Endabschnitt
derselben mit einer Basis 4 versehen, die eine Form eines
rechtwinkligen Kastens hat. Die Basis 4 nimmt darin einen
X-Achsen-Bewegungsmotor 5, der als eine Antriebsquelle
für die Linearbewegungseinrichtung dient und einen Verbinder
zum Einrichten einer Verbindung mit einer externen Einheit (Robotersteuerung)
aufweist, auf. Wie in 1B gezeigt ist, ist der Roboter 1,
wenn derselbe an der Wandoberfläche W befestigt ist, so
angepasst, dass die Hinterfläche der Basis an der Wandoberfläche
W angebracht ist. In diesem Fall ist sichergestellt, dass ein Zwischenraum
zwischen der Wandoberfläche W und der Linearbewegungsschiene 2 vorgesehen
ist.
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Wie
in 1C und 2B gezeigt
ist, ist eine Bodenplatte 6 an der Linearbewegungsschiene 2 befestigt,
um sich in dem Zwischenraum zu befinden und sich von dem unteren
Hinterkantenabschnitt der Linearbewegungsschiene 2 nach
hinten zu erstrecken. Eine elektrische Verdrahtung (als auch ein Luftrohrleitungssystem),
die zwischen die Basis 4 und den bewegbaren Körper 3 geschaltet
ist, ist durch einen flexiblen Kabelträger (das heißt
ein flexibles Flachkabel, das Cable Bear® genannt
ist) 7 biegbar gehalten und auf der Bodenplatte 6 (das heißt
in dem Zwischenraum zwischen der Wandoberfläche W und der
Linearbewegungsschiene 2) angeordnet.
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Wie
in 1A gezeigt ist, sind Montageplatten 8, 8 bei
den linken und rechten Positionen der Bodenplatte 6 vorgesehen,
um von der Bodenfläche derselben nach unten vorzustehen
und an das Äußere verbolzt zu sein. Anstatt eines
Befestigens an der Wandoberfläche W kann der Roboter 1 an
einer Tragsäule (einem Stütztisch), nicht gezeigt,
durch Montieren der Montageplatten 8, 8 daran
befestigt sein.
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Der
bewegbare Körper 3 hat eine Vorderfläche,
mit der ein Schwenkarm 9 verbunden ist. Der Schwenkarm 9 hat
einen Basisabschnitt (den oberen Abschnitt wie in 1A oder 1B gesehen)
und einen Spitzenabschnitt. Der Basisabschnitt ist an dem bewegbaren
Körper 3 befestigt, sodass der Schwenkarm 9 um
eine R-Achse, die orthogonal zu der X-Achsen-Richtung ist und sich
in der horizontalen Richtung (Breitenrichtung oder der Y-Achsen-Richtung)
erstreckt, gedreht (geschwenkt) werden kann. Der Spitzenabschnitt
erstreckt sich in der radialen Richtung von der R-Achse. Die R-Achse
ist als eine Schwenkachse für den Schwenkarm 9 vorgesehen.
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Wie
in 1B und 1C gezeigt
ist, ist der Schwenkarm 9 angepasst, um durch einen R-Achsen-Motor 10,
der bei dem oberen Teil des bewegbaren Körpers 3 vorgesehen
ist, um die R-Achse frei betätigt und gedreht (geschwenkt)
zu werden.
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Es
sollte zu erkennen sein, dass in 1A bis 3B der
Schwenkarm 9 dargestellt ist, wobei der Spitzenabschnitt
nach unten gerichtet ist. In der folgenden Beschreibung wird dieser
Zustand des Schwenkarms 9 als ein Bezug verwendet, um Richtungen,
die durch solche Begriffe wie „nach oben”, „nach
unten”, „obere (r, s)”, „untere
(r, s)” und dergleichen ausgedrückt werden, anzugeben.
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Wie
ebenso in 3A und 3B gezeigt ist,
ist der Endabschnitt des Schwenkarms 9 an einem Linearbewegungsarm 12 befestigt,
an dem weiter eine Handgelenkseinheit 11 befestigt ist.
Der Linearbewegungsarm 12 ist angepasst, um die Handgelenkseinheit 11 in
der Y-Achsen-Richtung, die parallel zu der R-Achse ist, linear zu
bewegen. Ein Aufgabenwerkzeug TL (wie zum Beispiel eine Hand) wird
an der Handgelenkseinheit 11 befestigt werden. Bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Linearbewegungsarm 12 aus
einem sogenannten teleskopisch bewegbaren zurückziehbaren
Arm. Bezug nehmend auf 3A und 3B ist
im Folgenden die Konfiguration des Linearbewegungsarms 12 im
Detail beschrieben.
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Der
Linearbewegungsarm 12 weist ein plattenähnliches
erstes bewegbares Glied 13 und ein plattenähnliches
zweites bewegbares Glied 14 auf. Das erste bewegbare Glied 13 ist
mit einem langen Schlitz 13a, der sich in der Y-Achsen-Richtung
erstreckt und auf der Seite des Spitzenabschnitts des Schwenkarms 9 (auf
der Seite der unteren Fläche des Spitzenabschnitts, wie
in 3A oder 3B gezeigt
ist) angeordnet ist, versehen. Das zweite bewegbare Glied 14 ist
auf der Seite der unteren Fläche des ersten bewegbaren
Glieds 13 angeordnet. Das bewegbare Glied 14 hat
eine untere Fläche, die mit einem zylindrischen Glied 14a versehen
ist. Die Handgelenkseinheit 11 ist an der Vorderendfläche des
zylindrischen Glieds 14a vorgesehen, um um eine T-Achse,
die parallel zu der Y-Achsen-Richtung ist, koaxial drehbar zu sein.
Um die Handgelenkseinheit 11 zu betätigen und
koaxial zu drehen, ist ein T-Achsen-Motor 15 in dem zylindrischen
Glied 14a vorgesehen.
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Das
erste bewegbare Glied 13 hat eine Hinterfläche
(obere Fläche), die mit einer ersten Schiebeschiene 16,
die sich in der Y-Achsen-(Breiten-)Richtung erstreckt, und einer
ersten Zahnstange 17, die in der Y-Achsen-(Breiten-)Richtung
länglich ist, versehen ist. Unterdessen sind erste Linearführungsblöcke 18 an
einer Endfläche (unteren Fläche) des Spitzenabschnitts
des Schwenkarms 9 vorgesehen. Die ersten Linearführungsblöcke 18 sind
angepasst, um die erste Schiebeschiene 16 auf eine verschiebbare
bewegbare Art und Weise zu stützen, wodurch das erste bewegbare
Glied 13 in der Y-Achsen-(Breiten-)Richtung relativ zu
dem Schwenkarm 9 bewegbar gemacht ist.
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Das
zweite bewegbare Glied 14 hat eine Hinterfläche
(obere Fläche), die mit einer zweiten Schiebeschiene 19,
die sich in der Y-Achsen-(Breiten-)Richtung erstreckt, und einer
zweiten Zahnstange 20, die in der Y-Achsen-(Breiten-)Richtung
länglich ist, versehen ist. Unterdessen sind zweite Linearführungsblöcke 21 bei
einer Vorderfläche (unteren Fläche) des ersten
bewegbaren Glieds 13 vorgesehen. Die zweiten Linearführungsblöcke 21 sind
angepasst, um die zweite Schiebeschiene 19 auf eine verschiebbare
bewegbare Art und Weise zu stützen, wodurch das zweite
bewegbare Glied 14 in der Y-Achsen-(Breiten-)Richtung relativ
zu dem ersten bewegbaren Glied 13 bewegbar gemacht ist.
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Der
Schwenkarm 9 ist darin mit einem Y-Achsen-Bewegungsmotor 22 versehen,
der eine Drehwelle 22a hat, die durch die untere äußere
Wand des Schwenkarms 9 geht und nach unten von derselben vorsteht.
Das vorstehende Ende der Drehwelle 22a geht ferner durch
den langen Schlitz 13a, der in dem ersten bewegbaren Glied 13 gebildet
ist, und erstreckt sich zu der Seite der Hinterfläche (oberen
Fläche) des zweiten bewegbaren Glieds 14. Die
Drehwelle 22a des Y-Achsen-Bewegungsmotors 22 ist
mit einem ersten Ritzel 23 und einem zweiten Ritzel 24 versehen.
Das erste Ritzel 23 befindet sich zum Eingriff mit der
ersten Zahnstange 17 bei einem Zwischenabschnitt der Drehwelle 22a.
Das zweite Ritzel 24 befindet sich zum Eingriff mit der
zweiten Zahnstange 20 bei dem vorstehenden Ende der Drehwelle 22a.
Das zweite Ritzel 24 hat einen Durchmesser, der doppelt
so groß ist wie derselbe des ersten Ritzels 23.
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Mit
der im Vorhergehenden beschriebenen Konfiguration wird, wenn die
Drehwelle 22 betätigt durch den Y-Achsen-Bewegungsmotor 22 gedreht wird,
das erste Ritzel 23 betätigt, um sowohl die erste Zahnstange 17 als
auch das erste bewegbare Glied 13 in der Y-Achsen-Richtung
zu bewegen. Zu der gleichen Zeit wird das zweite Ritzel 24 ebenfalls
betätigt, um sowohl die zweite Zahnstange 20 als
auch das zweite bewegbare Glied 14 in der Y-Achsen-Richtung
zu bewegen. Als ein Resultat wird der Linearbewegungsarm 12 in
der Y-Achsen-(Breiten-)Richtung linear bewegbar (teleskopisch bewegbar).
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Es
wird somit sichergestellt, dass sich der Linearbewegungsarm 12 mit
der normalen Drehung des Y-Achsen-Bewegungsmotors 22 nach
vorne bewegt (gestreckt wird) und sich mit der umgekehrten Drehung
des Motors 22 nach hinten bewegt (zurückgezogen
wird). In diesem Fall bewegt sich das zweite bewegbare Glied 14 eine
Strecke, die um einen Faktor zwei länger als das erste
bewegbare Glied 13 ist, da der Durchmesser des ersteren
doppelt so groß wie der des letzteren ist, wie es im Vorhergehenden erwähnt
ist.
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Der
Linearbewegungsarm 12 ist normalerweise in einem zurückgezogenen
Zustand, wie in 3A gezeigt ist. 3B stellt
einen Zustand dar, bei dem der Linearbewegungsarm 12 maximal
nach vorne gestreckt wurde.
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Im
Folgenden sind einige Vorteile der vorhergehenden Konfiguration
beschrieben. Wie zu Beginn erwähnt ist, führt
der Roboter 1, der wie im Vorhergehenden beschrieben konfiguriert
ist, eine Aufgabe, wie zum Beispiel eine Zusammenbauaufgabe, eine Bearbeitungsaufgabe,
eine Schweißaufgabe oder eine Beschichtungsaufgabe, in
einer Anlageneinrichtung (Aufgabenstraße, das heißt
einer Herstellungsstraße oder Fertigungsstraße)
aus. Daher ist der Roboter 1 an der Wandoberfläche
W oder einer Tragsäule, nicht gezeigt, beispielsweise aufgestellt,
derart, dass die X-Achsen-Richtung (die Richtung, in der sich die
Linearbewegungsschiene 2 erstreckt) mit der Transportrichtung
der Arbeitsstücke auf der Aufgabenstraße zusammenfällt.
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In
diesem Fall ist ein erforderliches Aufgabenwerkzeug TL an der Handgelenkseinheit 11 an dem
Ende des Linearbewegungsarms 12 des Roboters 1 befestigt.
Dann treibt die Robotersteuerung, nicht gezeigt, sowohl den X-Achsen-Bewegungsmotor 5,
den R-Achsen-Motor 10, den Y-Achsen-Bewegungsmotor 22 und
den T-Achsen-Motor 15 als auch das Aufgabenwerkzeug TL
und steuert dieselben.
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Bei
dem Roboter 1 wird der bewegbare Körper 3 entlang
der Linearbewegungsschiene 2, betätigt durch den
X-Achsen-Bewegungsmotor 5, in der X-Achsen-Richtung frei
bewegt. Zu der gleichen Zeit wird der Schwenkarm 9, der
bei der Vorderfläche des bewegbaren Körpers 3 vorgesehen
ist, durch den R-Achsen-Motor 10 betätigt und
um die R-Achse gedreht (geschwenkt), die zu der X-Achsen-Richtung orthogonal
ist und sich in der horizontalen Richtung erstreckt. Der Linearbewegungsarm 12,
der bei dem Spitzenabschnitt des Schwenkarms 9 vorgesehen ist,
wird ferner durch den Y-Achsen-Bewegungsmotor 22 betätigt
und bewegt sich in der Y-Achsen-(Breiten-)Richtung von dem Spitzenabschnitt
des Schwenkarms 9 frei (bewegt sich teleskopisch). Zu der
gleichen Zeit wird die Handgelenkseinheit 11, die an dem
Ende des Linearbewegungsarms 12 vorgesehen ist (insbesondere
das zylindrische Glied 14a), durch den T-Achsen-Motor 15 betätigt
und um die T-Achse koaxial gedreht. Der Roboter 1 ist somit
angepasst, um eine Aufgabe mit einer freien Bewegung der Handgelenkseinheit 11 (dem
Aufgabenwerkzeug TL) in drei Dimensionen (den X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen)
auszuführen.
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Bei
einer Aufgabenstraße, bei der Roboter, wie zum Beispiel
der Roboter 1, verwendet sind, ist es gewünscht,
dass die Betriebsbedingungen der Aufgabenstraße durch beispielsweise
Gewinnen eines guten Überblicks über die gesamte
Fabrik ohne Weiteres erfasst werden können. Es ist dementsprechend
gewünscht, das Volumen einer Aufgabenstraße (Aufgabenstraßenvolumen)
zu reduzieren, oder insbesondere die vertikale Abmessung der Aufgabenstraße
zu reduzieren.
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In
dieser Hinsicht ermöglicht der Roboter 1 gemäß dem
vorhergehenden Ausführungsbeispiel unter Verwendung des
Schwenkarms 9, der um die R-Achse schwenkt, die sich in
der horizontalen Richtung erstreckt, eine Bewegung in der vertikalen (Z-Achsen-)Richtung.
Verglichen mit einem allgemein verwendeten Roboter mit kartesischen
Koordinaten, bei dem alle seine drei Achsen X, Y und Z Linearbewegungsachsen
sind, kann daher der Roboter 1 die Z-Achsen-Abmessung in
ihrer Gesamtheit reduzieren, was gestattet, dass die Handgelenkseinheit 11 den
gleichen Z-Achsen-Bewegungsbereich wie derselbe des allgemein verwendeten
Roboters mit kartesischen Koordinaten hat.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die X-Achsen-Bewegung
der Handgelenkseinheit 11 durch Kombinieren der X-Achsen-Bewegung des
bewegbaren Körpers 3 entlang der Linearbewegungsschiene 3 mit
den X-Achsen-Bewegungskom ponenten bei der Schwenkhandlung des Schwenkarms 9 hergestellt
werden. Die Arbeit kann daher schneller als bei einem allgemein
verwendeten Roboter mit kartesischen Koordinaten zu dem Ziel getragen
werden. Die erforderliche Geschwindigkeit kann dementsprechend sichergestellt
werden, was bedeutet, dass die Taktzeit beibehalten werden kann oder
verkürzt werden kann.
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Der
Roboter 1 ist ferner beispielsweise fähig, die
X-Achsen-Bewegung auf den bewegbaren Körper 3 zu übertragen,
während Hindernisse, wie zum Beispiel die Einrichtungen
der Fabrik oder andere Vorrichtungen oder Arbeiten, die teilweise
in dem Bewegungsbereich des Roboters anwesend wären, vermieden
werden.
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Der
Roboter 1 kann insbesondere durch Heben oder Senken des
Schwenkarms 9, um zu gestatten, dass sich der bewegbare
Körper in der X-Achsen-Richtung bewegt, die Hindernisse
vermeiden. Bei beispielsweise einer Nehmen-und-Platzieren-Aufgabe,
die mit der X-Achsen-Bewegung entlang der Linearbewegungsschiene 2 durchgeführt wird,
kann der Roboter 1 insbesondere durch Heben und Senken
der Handgelenkseinheit 11 die Drehung (Schwenkhandlung)
des Schwenkarms 9 um die R-Achse nutzend Hindernisse vermeiden,
die oberhalb und unterhalb der Linearbewegungsschiene 2 anwesend
sind, wobei die Spitze der Handgelenkseinheit 11 parallel
zu der X-Achsen-Richtung ist.
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Für
die Hebe- und Senkhandlungen der Handgelenkseinheit 11,
die durch die Drehung des Schwenkarms 9 um die R-Achse
verursacht werden, wird dementsprechend sichergestellt, dass diese
in den Z-Achsen-Bewegungsbereich fallen, ohne die Notwendigkeit,
die Arme aus dem Z-Achsen-Bewegungsbereich zu stecken. Die Bedingungen
eines Durchführens der Nehmen-und-Platzieren-Aufgabe, während
Hindernisse vermieden werden, können somit ohne Weiteres
sichergestellt werden. Auf diese Weise kann der Roboter 1 bei
der Vermeidung von Hindernissen eine verbesserte Flexibilität
haben.
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Der
Roboter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
verwendet als den Linearbewegungsarm 12 einen teleskopisch
bewegbaren zurückziehbaren Arm. Die Handgelenks einheit 11 kann
daher mit der Teleskophandlung des Linearbewegungsarms 12 an
sich in der Y-Achsen-Richtung bewegt werden. Der Linearbewegungsarm 12 kann
somit lediglich ausgestreckt werden, wenn es benötigt wird,
und kann sonst in einem zurückgezogenen Zustand bleiben.
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Auf
diese Weise kann der Linearbewegungsarm 12 mit seiner reduzierten
Y-Achsen-Abmessung in der Y-Achsen-Richtung einen breiten Bewegungsbereich
sicherstellen. Der Linearbewegungsarm 12 des vorhergehenden
Ausführungsbeispiels wurde insbesondere einschließlich
zweier bewegbarer Glieder, das heißt dem ersten und dem
zweiten bewegbaren Glied 13 und 14, konfiguriert.
Obwohl daher die Y-Achsen-Abmessung des Linearbewegungsarms 12 wesentlich
reduziert wurde, kann ein vergleichsweise großer Bereich
eines Bewegungswegs erhalten werden.
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Wie
im Vorhergehenden beschrieben ist, ist der Roboter 1 gemäß dem
vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit dem bewegbaren Körper 3 versehen,
der entlang der Linearbewegungsschiene 2, die sich in der
X-Achsen-Richtung horizontal erstreckt, bewegbar ist. Der Roboter 1 kann
somit einen guten Vorteil eines Reduzierens der gesamten vertikalen (Z-Achsen-)Abmessung
liefern, kann jedoch zur gleichen Zeit einen erforderlichen Bewegungsbereich und
eine erforderliche Bewegungsgeschwindigkeit sicherstellen.
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Bei
dem im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel
wurde ein teleskopisch bewegbarer zurückziehbarer Arm als
der Linearbewegungsarm 12 verwendet. Eine allgemein verwendete Linearbewegungseinrichtung
kann jedoch alternativ verwendet sein, wie zum Beispiel eine Einrichtung, die
Kugelspindeln und Mutter verwendet, was eine Linearbewegung ermöglicht.
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Der
Linearbewegungsarm 12 muss, wenn derselbe aus einem zurückziehbaren
Arm zu bilden ist, nicht notwendigerweise mit den zwei bewegbaren Gliedern 13 und 14 versehen
sein, kann jedoch mit einem einzelnen bewegbaren Glied oder drei
oder mehr bewegbaren Gliedern versehen sein.
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Natürlich
kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Schutzbereichs mit
adäquaten Modifikationen nicht abweichend von dem Wesen
der vorliegenden Erfindung implementiert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2008-274263 [0001]
- - JP 8-141949 [0003]