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Verwandte Anmeldungen
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Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung
2010-94 875 , die am 16. April 2010 angemeldet wurde wobei deren gesamte Inhalte hierin vollständig per Bezugnahme aufgenommen werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnungseinheit für ein Versorgungskabel, das an einem Roboterhandgelenkabschnitt eines Industrieroboters angeordnet ist.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Wenn ein Industrieroboter eingesetzt wird, ist es erforderlich, dass dem Roboter ein Versorgungskabel bereitgestellt wird, das ein Kabel zum Übertragen von elektrischer Energie oder eines Signals und/oder einen Schlauch zum Übertragen eines Kühlmittels oder eines Aktivierungsgases zu einem Endeffektor, beispielsweise einer Hand oder einer Schweißpistole, aufweist, die am Ende eines Handgelenkabschnittes des Roboters angebracht ist, über einen Unterarm des Roboters. Es ist erforderlich, dass das Versorgungskabel, das um den Handgelenkabschnitt des Roboters angeordnet ist, einen gewissen Betrag an zusätzlicher Länge (Marge) aufweist, so dass keine übermäßige Kraft an das Versorgungskabel über den gesamten Betriebsbereich des Handgelenkabschnittes angelegt wird. Andererseits kann die zusätzliche Länge des Versorgungskabels in Abhängigkeit von der Position/oder der Orientierung des Handgelenkabschnittes des Roboters lose herabhängen, und es ist erforderlich, dass der Nabel nicht ein externes Gerät, beispielsweise einen benachbarten Roboter, eine Hand, eine Spannvorrichtung, ein Werkstück etc., stört.
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Beispielsweise offenbart die nicht geprüfte Patentveröffentlichung
JP 2003 - 136 462 A ein Zwischenelement zum Vermeiden einer Störung mit einem Kabel oder dergleichen und einem externen Gerät. Konkret wird beschrieben, dass das Zwischenelement
6 zwischen einem ersten Flansch
4 und einer Punktschweißpistole
5 angeordnet ist und dass es Verbindungselemente
6c und
6d aufweist, die parallel zueinander sind. Diesbezüglich erstreckt sich ein Schweißkabel
7 unter dem Zwischenelement
6 und ist an eine Punktschweißpistole
5 über den Mittelpunkt einer dritten Handgelenkachse
23 und einer Region zwischen Verbindungselementen
6c und
6d befestigt.
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Ferner offenbart die nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichung 2005-288 560 ein Zwischenelement oder ein Verbindungselement zum Vermeiden einer Störung zwischen einem Schlauch-/Draht-Element und einem externen Gerät. Konkret wird beschrieben, dass ein C-förmiges Verbindungselement eine Verbindungswand 71, die an einer Umfangsseite angeordnet sind, und Führungselemente 73, 73 aufweist, die an einer Öffnung 72 an einer Seite angeordnet sind, die einer Verbindungswand 71 entgegengesetzt sind.
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Bei der Ausgestaltung der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung 2003-136 462, muss, wenn das Versorgungskabel mit einem anderen ersetzt wird, ein Entfernen und Anbringen des Versorgungskabels gegenüber dem Zwischenelement durchgeführt werden, was für einen Bediener mühsam ist, und die Effizienz der Wartung kann reduziert werden. Andererseits kann bei der Ausgestaltung der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung
JP 2005 - 288 560 A das Versorgungskabel von der Öffnung weg ragen und eine Störung mit einem externen Gerät verursachen. Da die Starrheit des Verbindungselementes an der Öffnung relativ niedrig ist, vibriert ferner der Endeffektor während des Betriebes des Roboters ohne Weiteres. Eine Art und Weise zum Vermeiden der Vibration des Endeffektors ist, die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters zu beschränken. Jedoch wird in diesem Fall die Zykluszeit des Betriebes erhöht.
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Das Dokument
US 2006/0258229 A1 offenbart einen deformierbaren Stabilisierungsschlauch, der mittels Führungselementen an einen bewegbaren Roboterarmabschnitt befestigt werden kann. Diese Anordnung wird als Kabelstützvorrichtung beschrieben, wobei die Versorgungskabel innerhalb des Stabilisierungsschlauches angeordnet sind. Die Versorgungskabel werden vom Roboterarmabschnitt zu einem Handgelenkabschnitt geführt und dort mittels Befestigungsteilen befestigt.
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Im Dokument
DE 11 2005 001 432 T5 wird ein Positionierer und eine zusammengesetzte Spiralschnur beschrieben, bei dem eine Spiralschnur innerhalb einer hohlen Welle angeordnet ist.
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Kurzer Abriss der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Versorgungskabel-Anordnungseinheit mit einer einfachen Struktur und einer hohen Starrheit bereitzustellen, die in der Lage ist, effizient eine Störung zwischen dem Versorgungskabel und dem externen Gerät zu vermeiden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnungseinheit für ein Versorgungskabel an einem Roboterhandgelenkabschnitt bereitgestellt, wobei der Roboterhandgelenabschnitt eine Basisendseite und eine vordere Endseite aufweist, die um eine Handgelenkachse relativ zur Basisendseite drehbar ist, wobei sich das Versorgungskabel zu einem Endeffektor, der an einem vorderen Ende des Handgelenkabschnittes über einen Unterarm des Industrieroboters angebracht ist, erstreckt, wobei das Versorgungskabel durch ein Kabel, das dazu ausgebildet ist, elektrische Leistung oder ein Signal zu dem Endeffektor zuzuführen, und/oder durch einen Schlauch gebildet wird, der dazu ausgebildet ist, Kühlmittel oder Aktivierungsluft zu dem Endeffektor zuzuführen, wobei die Anordnungseinheit ein Führungselement aufweist, das gebildet wird durch: ein erstes Plattenelement, das an der vorderen Endseite des Handgelenkabschnittes angebracht ist; ein zweites Plattenelement, an dem der Endeffektor befestigt ist, wobei das zweite Plattenelement dem ersten Plattenelement entgegengesetzt ist und von dem ersten Plattenelement zumindest um einen Abstand beabstandet ist, der einer Größe des Versorgungskabels in dessen Querschnittsrichtung senkrecht zu dessen Längsrichtung entspricht; und ein Verbindungselement, das das erste und das zweite Plattenelement miteinander verbindet, wobei ein Querschnittsbereich des Verbindungselementes in einer Richtung rechtwinklig zur Handgelenkachse die Handgelenkachse umfasst, sich von der Handgelenkachse in einer ersten radialen Richtung um einen Abstand erstreckt, der gleich oder größer als die Hälfte einer Größe des Versorgungskabels in der Querschnittsrichtung rechtwinklig zu dessen Längsrichtung ist, und sich von der Handgelenkachse in einer zweiten radialen Richtung um einen Abstand erstreckt, der gleich oder kleiner als die Hälfte der Größe des Versorgungskabels in der Querschnittsrichtung rechtwinklig zu dessen Längsrichtung ist, wobei die erste und die zweite radiale Richtung symmetrisch bezüglich der Handgelenkachse sind und wobei ein Halteelement, das das Versorgungskabel an der Basisendseite des Handgelenkabschnitts hält oder führt und ein Befestigungselement, das das Versorgungskabel an der Seite des zweiten Plattenelements des Führungselements fixiert, zueinander entgegengesetzt bezüglich der Gelenkachse angeordnet sind, wenn eine Drehwinkelposition des Führungselements im Zentrum eines Bewegungsbereichs davon angeordnet ist, so dass das Versorgungskabel das zweite Plattenelement und/oder das Verbindungselement an einer beliebigen Drehwinkelstellung in einem vorbestimmten Drehwinkelbereich des Führungselementes bezogen auf die Basisendseite des Handgelenkabschnittes berührt, so dass an der Berührstelle eine Reibungskraft auftritt, die einer Relativverschiebung des Versorgungskabels und des zweiten Plattenelements und/oder des Verbindungselements entgegenwirkt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Versorgungskabel durch Kombinieren und integrales Verdrillen einer Mehrzahl von Kabeln oder Schläuchen erzeugt, um ein Bündel zu bilden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verdrillrichtung oder ein Betrag an Verdrillung der Mehrzahl von Kabeln oder Schläuchen pro Längeneinheit so bestimmt, dass das Versorgungskabel nicht in dessen radialer Verdrillrichtung nach außen ragt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Versorgungskabel eine Abdeckung, die dazu ausgebildet ist, das Versorgungskabel zu umschließen, und/oder eine Schraubfeder auf, durch die sich das Versorgungskabel erstreckt.
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Figurenliste
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Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden jetzt durch die folgende Beschreibung deren bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher ersichtlich gemacht, wobei:
- 1a eine Draufsicht um einen Robotergelenkabschnitt ist, der eine Anordnungseinheit für ein Versorgungskabel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
- 1b eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A von 1a ist;
- 2a eine Draufsicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem sich ein Führungselement von dem Zustand von 1a dreht;
- 2b eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B von 2a ist;
- 3a eine Draufsicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem sich das Führungselement von dem Zustand von 1a in der entgegengesetzten Richtung von 2a dreht;
- 3b eine Querschnittsansicht entlang einer Linie C-C von 3a ist;
- 4 ein Beispiel zeigt, bei dem ein Verbindungselement als eine allgemeine I-Form gebildet ist;
- 5 ein Beispiel zeigt, bei dem das Verbindungselement als eine allgemeine V-Form geformt ist;
- 6 eine Ansicht ist, die ein Beispiel einer konkreten Ausbildung des Versorgungskabels zeigt; und
- 7 eine Ansicht ist, die ein Beispiel zeigt, bei dem eine Abdeckung und eine Schraubfeder für das Versorgungskabel angeordnet sind.
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Detaillierte Beschreibung
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1a und 1b zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung; und konkret eine Draufsicht (1a) einer Anordnungseinheit für ein Versorgungskabel 16, das sich zu einem schematisch angezeigten Endeffektor 14 erstreckt, der an einem vorderen Ende eines Handgelenkabschnittes 12 über einen Unterarm 10 eines Industrieroboters angebracht ist, und eine Querschnittsansicht (1b) entlang einer Linie A-A von 1a. Der Handgelenkabschnitt 12 umfasst ein erstes Drehteil 20, das an einem vorderen Ende des Unterarms 10 angebracht ist und dazu ausgestaltet ist, um eine erste Achse 18 zu drehen, die im Allgemeinen der Längsrichtung des Unterarms 10 entspricht, ein zweites drehendes Teil 24, das am ersten drehenden Teil 20 angebracht ist und dazu ausgestaltet ist, um eine zweite Handgelenkachse 22 zu drehen, die sich im Allgemeinen rechtwinklig zur ersten Handgelenkachse 18 befindet, ein drittes drehendes Teil 25, das an dem zweiten drehenden Teil 24 angebracht ist und dazu ausgestaltet ist, um eine dritte Handgelenkachse 26 zu drehen, die sich im Allgemeinen rechtwinklig zur zweiten Handgelenkachse 22 befindet, und ein Führungselement 28, das an dem dritten drehenden Teil 25 befestigt ist, an dem der Endeffektor 14 angebracht ist. Die Details des Führungselementes 28 werden nachstehend beschrieben. Bei der Erfindung sind das erste und das zweite drehende Teil 22 und 24 nicht wesentlich. Daher können das erste und/oder das zweite drehende Teil weggelassen werden.
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Das Versorgungskabel 16 ist ein flexibles Element, das ein Kabel zum Zuführen von Leistung oder eines Signals zu einem Endeffektor 14 und/oder einen Schlauch zum Zuführen eines Kühlmittels oder von Aktivierungsluft zum Endeffektor 14 aufweist. Es ist bevorzugt, dass das Versorgungskabel nicht vollständig flexibel ist und ein gewisses Maß an Starrheit oder Elastizität aufweist, wie nachstehend beschrieben ist. Das Versorgungskabel 16 erstreckt sich von einer Versorgungsquelle (nicht gezeigt) für Leistung, Signale, Kühlmittel oder Aktivierungsluft entlang einem Unterarm 10 und ist (vorzugsweise nicht verschiebbar) an einem ersten Befestigungselement 30 befestigt, um sich integral mit dem ersten drehenden Teil 20 zu drehen. Das Versorgungskabel 16 wird (vorzugsweise nicht verschiebbar) durch ein Haltelement 32 gehalten oder geführt, das am zweiten drehenden Teil 24 angebracht ist, berührt das Führungselement 28 und ist am zweiten Befestigungselement 34 angebracht, das am Endeffektor 14 oder am Führungselement 28 angeordnet ist. Die Ausgestaltung der Berührung zwischen dem Versorgungskabel 16 und dem Führungselement 26 wird nachstehend beschrieben.
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Wie in 1a gezeigt ist, umfasst das Führungselement 28 ein erstes Plattenelement 36, das an dem dritten drehenden Teil 25 befestigt ist, ein zweites Plattenelement 38, das am Endeffektor 14 befestigt ist und ein Verbindungselement 40, das das erste und zweite Plattenelement Seite an Seite verbindet. Das erste Plattenelement 36 und das zweite Plattenelement 38 sind voneinander durch einen Abstand separiert, der der Größe des Versorgungskabels 16 des Querschnittes in der Richtung rechtwinklig zu dessen Längsrichtung (beispielsweise dem Durchmesser) entspricht und sie sind vorzugsweise parallel zueinander und einander entgegengesetzt. Wie in 1b gezeigt ist, umfasst eine Querschnittsregion des Verbindungselementes 40 in einer Richtung rechtwinklig zur dritten Handgelenkachse 26 eine dritte Handgelenkachse 26, erstreckt sich von der dritten Handgelenkachse 26 in eine erste radiale Richtung (in 1 eine nach unten gerichtete Richtung) um einen Abstand, der gleich oder größer als die Hälfte einer Größe (beispielsweise eines Durchmessers) des Versorgungskabels 16 in der Querschnittsrichtung rechtwinklig zu dessen Längsrichtung ist, und erstreckt sich von der dritten Handgelenkachse 26 in einer zweiten radialen Richtung (in 1b eine Richtung nach oben) um einen Abstand, der gleich oder kleiner als die Hälfte der Größe des Versorgungskabels 16 in der Querschnittsrichtung rechtwinklig zu dessen Längsrichtung ist, wobei die erste und zweite radiale Richtung symmetrisch bezüglich der dritten Handgelenkachse 26 ist.
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1a und 1b zeigen die Anordnung des Versorgungskabels 16, wenn eine Drehwinkelstellung des Führungselementes 28 (oder des dritten drehenden Teils 25) bezogen auf das zweite drehende Teil 24 dem Mittelpunkt dessen Drehbewegungsbereichs um die dritte Handgelenkachse 26 entspricht. Detailliert kann sich das Führungselement 28 entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn um einen vorbestimmten Winkel (vorzugsweise mehr als 180°) von der Mittelstellung drehen, wie in 1a und 1b gezeigt ist. Wenn das Führungselement 28 am Mittelpunkt dessen Drehbewegungsbereichs positioniert ist, wie in 1b gezeigt ist, sind die Erstreckungsrichtung des Versorgungskabels 16 und die Erstreckungsrichtung des Verbindungselementes 40 in einer Querschnittsrichtung rechtwinklig zur dritten Handgelenkachse 26 im Allgemeinen gleich. Wenn das Führungselement 28 am Mittelpunkt dessen Drehbewegungsbereichs positioniert ist, berührt ferner das Versorgungskabel 16 das Verbindungselement 40 an einer Stelle 42 mit einer vorbestimmten Druckkraft und berührt das zweite Plattenelement 38 an einer Stelle 44 mit einer vorbestimmten Druckkraft, wie in 1a gezeigt ist. Aufgrund der Berührung zwischen dem Versorgungskabel 16 und dem Verbindungselement 40 und/oder dem zweiten Plattenelement 38 mit der vorbestimmten Druckkraft tritt als solches eine gewünschte Reibkraft an der Berührungsstelle zwischen ihnen auf, wobei das Versorgungskabel 16 zusammen mit dem Führungselement 28 durch die Reibkraft gedreht werden kann, wenn sich das Führungselement 28 dreht, wie nachstehend beschrieben ist.
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Als nächstes zeigen 2a und 2b die Anordnung des Versorgungskabels 16, wenn sich das Führungselement 28 so dreht, dass das Versorgungskabel 16 um das Verbindungselement 40 (oder in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn in 1b) um 180° von der Mittelstellung gewunden ist, wie in 1a und 1b gezeigt ist. Diesbezüglich berührt das Versorgungskabel 16 das zweite Plattenelement 38 an einer Stelle mit einer vorbestimmten Druckkraft, wie in 2a gezeigt ist, und berührt das Verbindungselement 40 an einer Stelle 48 mit einer vorbestimmten Druckkraft, wie in 2b gezeigt ist. Daher tritt die gewünschte Reibungskraft zwischen dem Versorgungskabel 16 und dem zweiten Plattenelement 38 sowie zwischen dem Versorgungskabel 16 und dem Verbindungselement 40 auf. Demgemäß wird das Versorgungskabel 16 nicht signifikant relativ zum Verbindungselement 40 und zum zweiten Plattenelement 38 verschoben, wenn sich das Führungselement 28 dreht, wodurch das Versorgungskabel 16 nicht weit vom Führungselement 28 in der radialen Richtung der dritten Handgelenkachse 26 hervorragt.
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Andererseits zeigen 3a und 3b die Anordnung des Versorgungskabels 16, wenn sich das Führungselement 28 in der Richtung entgegengesetzt zur Richtung von 2a und 2b (oder in der Richtung im Uhrzeigersinn in 1b) um 180° von der Mittelstellung dreht, wie in 1a und 1b gezeigt ist. Diesbezüglich berührt das Versorgungskabel 16 das zweite Plattenelement 38 an einer Stelle 50 mit einer vorbestimmten Druckkraft, wie in 3a gezeigt ist, und berührt das Verbindungselement 40 an einer Stelle 52 mit einer vorbestimmten Druckkraft, wie in 2b gezeigt ist. Daher tritt eine gewünschte Reibungskraft zwischen dem Versorgungskabel 16 und dem zweiten Plattenelement 38 sowie zwischen dem Versorgungskabel 16 und dem Verbindungselement 40 auf. Demgemäß wird das Versorgungskabel 16 nicht signifikant gegenüber dem Verbindungselement 40 und dem zweiten Plattenelement 38 verschoben, wenn sich das Führungselement 28 dreht, wodurch das Versorgungskabel 16 nicht weit vom Führungselement 28 in einer radialen Richtung der dritten Handgelenkachse 26 wegragt.
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Wie in 1a bis 3b gezeigt ist, berührt bei einer beliebigen Drehwinkelstellung des Führungselementes 28 innerhalb dessen vorbestimmten Drehwinkelbereich (in der Ausführungsform +/- 180°) das Versorgungskabel 16 das Verbindungselement 40 und/oder das zweite Plattenelement 38 und dann tritt die Reibungskraft an der Berührstelle auf. Wenn sich das Führungselement 28 dreht, kann daher das Versorgungskabel 16 zusammen mit dem Führungselement 28 hauptsächlich aufgrund der Reibungskraft gedreht werden, wodurch das Versorgungskabel 16 nicht weit vom Führungselement 28 in der radialen Richtung bezogen auf die dritte Handgelenkachse 26 ragt und folglich kann eine Störung zwischen dem Versorgungskabel und dem externen Gerät effektiv vermieden werden.
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Wie in 1b etc. gezeigt ist, umfasst ferner eine Querschnittsregion des Verbindungselementes 40 in einer Richtung rechtwinklig zur dritten Handgelenkachse 26 eine dritte Handgelenkachse 26 und erstreckt sich von der dritten Handgelenkachse 26 in einer ersten radialen Richtung um einen Abstand, der gleich oder größer als die Hälfte einer Größe (oder eines Durchmessers) des Versorgungskabels 16 in der Querschnittsrichtung rechtwinklig zu dessen Längsrichtung ist. Daher ist das Führungselement 28 starr, so dass die Positionsgenauigkeit des Endeffektors verbessert werden kann, selbst wenn sich die dritte Handgelenkachse 26 mit einer hohen Geschwindigkeit dreht. Andererseits erstreckt sich der Querschnittsbereich des Kontaktelementes 40 in der Richtung rechtwinklig zur dritten Handgelenkachse 26 von der dritten Handgelenkachse 26 in eine zweite radiale Richtung um einen Abstand, der gleich oder niedriger als die Hälfte der Größe des Versorgungskabels in der Querschnittsrichtung rechtwinklig zu dessen Längsrichtung ist, wobei die erste und die zweite radiale Richtung symmetrisch bezüglich der Handgelenkachse sind. Daher wird ein Raum zum Führen des Versorgungskabels 16 zwischen dem ersten Plattenelement 36 und dem zweiten Plattenelement 38 gebildet, wodurch das Versorgungskabel 16 nicht weit vom Führungselement 28 wegragt.
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Der Erstreckungsabstand des Verbindungselementes 40 in der ersten radialen Richtung wird angesichts der Starrheit bestimmt, die das Führungselement 28 haben sollte. Daher ist der Erstreckungsabstand des Verbindungselementes 40 in der ersten radialen Richtung nicht auf den Abstand beschränkt, der gleich oder größer als die Hälfte der Größe des Versorgungskabels 16 in der Querschnittsrichtung ist, und er kann beispielsweise gleich oder größer als ein Drittel oder zwei Drittel der Größe des Versorgungskabels 16 in der Querschnittsrichtung in Abhängigkeit vom Material des Führungselementes etc. sein. Andererseits wird die Erstreckungsdistanz des Verbindungselementes 40 in der zweiten radialen Richtung angesichts des Anordnungsraumes für das Versorgungskabel zwischen dem ersten Plattenelement 36 und dem zweiten Plattenelement 38 bestimmt. Daher ist der Erstreckungsabstand des Verbindungselementes 40 in der zweiten radialen Richtung nicht auf den Abstand, der gleich oder niedriger als die Hälfte der Größe des Versorgungskabels 16 in der Querschnittsrichtung ist, beschränkt, und er kann beispielsweise gleich oder kleiner als ein Drittel oder zwei Drittel der Größe des Versorgungskabels 16 in der Querschnittsrichtung in Abhängigkeit von der Größe des Plattenelementes etc. sein.
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Bei einer Ausführungsform kann durch Einstellen der Position und/oder Orientierung des ersten Befestigungselementes 30, des Halteelementes 32 und/oder des zweiten Befestigungselementes 34 bei einer beliebigen Drehwinkelstellung, wie in 1a und 3b gezeigt ist, das Versorgungskabel 16 gegen das Verbindungselement 40 und das zweite Plattenelement 38 gedrückt werden, so dass eine Reibungskraft, die ausreicht, um zu vermeiden, dass das Versorgungskabel 16 signifikant gegenüber dem Verbindungselement 40 und/oder der zweiten Platte 30 verschoben wird, erzeugt wird.
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In der Ausführungsform werden das Halteelement 32 und das zweite Befestigungselement 34, die das Versorgungskabel 16 an vorderen und hinteren Stellungen gegenüber dem Führungselement 28 halten oder befestigen, entgegengesetzt zueinander gegenüber der dritten Handgelenkachse 26 in der Erstreckungsrichtung des Verbindungselementes in dem Zustand von 1a und 1b positioniert (d. h., wenn die Drehwinkelstellung des Führungselementes 28 am Mittelpunkt dessen Bewegungsbereichs positioniert ist). Daher kann das Versorgungskabel 16, das sich nahe dem Führungselement 28 erstreckt, das Berührungselement 40 und das zweite Plattenelement 38 berührt.
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4 zeigt schematisch das Führungselement 28, wie es in 1b gezeigt ist. Vorzugsweise ist das zweite Plattenelement 38 im Allgemeinen ein kreisförmiges Plattenelement. Es ist bevorzugt, dass die Größe oder der Abstand vom Drehmittelpunkt (dritte Handgelenkachse 26) des zweiten Plattenelementes 38 (d. h. ein Radius des zweiten Plattenelementes in 4) so klein wie möglich ist, um eine Störung zwischen dem zweiten Plattenelement und dem externen Gerät zu vermeiden. Jedoch ist angesichts der Anordnung des Versorgungskabels 16, das um das Führungselement gewickelt ist, wie in 2b gezeigt ist, bevorzugt, dass die obere Größe des zweiten Plattenelementes 38 im Allgemeinen gleich der Größe des Querschnittes (oder des Durchmessers) des Versorgungskabels 16 ist. Andererseits ist bevorzugt, dass die Größe (oder der Radius in 4) des zweiten Plattenelementes 38 gleich oder größer als die Hälfte der Größe des Querschnittes (oder des Durchmessers) des Versorgungskabels 16 ist, um eine ordnungsgemäße Reibungskraft zwischen dem zweiten Plattenelement und dem Versorgungskabel 16 zu erzeugen.
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Obwohl der Querschnitt des Verbindungselementes 40 als eine einfache I-Form in 4 gezeigt ist, kann der Querschnitt angesichts der Starrheit, die das Führungselement haben soll, modifiziert werden. Das Verbindungselement 40 kann mit einem hohen Maß an Freiheit, beispielsweise wie in 1b gezeigt ist, konstruiert sein, wobei ein Bereich des Verbindungselementes, das dessen Starrheit betrifft, als eine dicke Wand ausgebildet sein kann und ein anderer Bereich des Verbindungselementes, der eine keine signifikante Auswirkung auf dessen Starrheit aufweist, als eine dünne Wand ausgebildet sein kann. Als solches kann aufgrund der Erfindung die Anordnungseinheit für das Versorgungskabel mit einer einfachen Struktur und einer hohen Starrheit und einer Fähigkeit zum effektiven Vermeiden, dass das Versorgungskabel weit weg ragt, erhalten werden.
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5 zeigt ein Führungselement 28', das durch Modifizieren des Führungselementes 28 von 4 erhalten wird. Bei dem Führungselement 28' weist das Verbindungselement 40' eine Mehrzahl von Bereichen auf, die sich je über einen Abstand erstrecken, der größer als die Hälfte des Durchmessers des Versorgungskabels ist. Beispielsweise weist das Verbindungselement 40' im Allgemeinen eine V-Form auf. Daher kann die Starrheit des Führungselementes 28 höher als diejenige des I-förmigen Elementes, wie in 4 gezeigt ist, sein. Andererseits kann das Gewicht des Führungselementes reduziert werden, wenn das Verbindungselement das I-förmige Element ist. Zusätzlich sind, wenn das Verbindungselement eine Mehrzahl von Bereichen aufweist, die sich je länger als die Hälfte des Durchmessers des Versorgungskabels erstrecken, wie in 5 gezeigt ist, alle der Bereiche so ausgestaltet, dass sie an einem oder zwei Halbkreisen, die schematisch das zweite Plattenelement 38' anzeigen, und mehr bevorzugt an einem Quadranten des Kreises liegen.
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Damit das Versorgungskabel 16 zusammen mit dem Führungselement 28 hauptsächlich aufgrund der Reibungskraft gedreht wird, ist bevorzugt, dass das Versorgungskabel 16 ein gewisses Maß an Starrheit oder Elastizität aufweist. 6 zeigt ein Beispiel eines solchen Versorgungskabels. Bei dem Beispiel von 6 wird eine Mehrzahl von Kabel oder Schläuchen 54 kombiniert und integral verdrillt, um im Wesentlichen ein Versorgungskabel (oder Bündel) zu bilden, dessen Starrheit erhöht ist. Bei einer derartigen Ausbildung des Versorgungskabels können die Verdrillrichtung oder der Betrag an Verdrillung pro Längeneinheit (oder Teilung „P“) der Kabel oder der Schläuche 54 so bestimmt werden, dass sie die Starrheit des Versorgungskabels 16 einstellen, wodurch das Versorgungskabel in dessen radialer Verdrillrichtung in Abhängigkeit von der Ausgestaltung und/oder dem Zustand des Roboterarms nicht nach außen ragt.
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7 zeigt ein Beispiel, bei dem das Versorgungskabel 16 durch eine Abdeckung oder eine Feder geschützt ist. Das Versorgungskabel 16 wird durch Umschließen des Bündels, wie es in 6 gezeigt ist, mit einer zylindrischen Abdeckung 56, die aus einem Textil oder einer Gummilage gebildet wird, und durch Einführen einer Abdeckung 56 in eine Schraubfeder 58 gebildet. Bei dem so ausgebildeten Versorgungskabel können die Kabel oder Schläuche effizient vor einem externen Schlag oder einer Reibungsbeschädigung effizient geschützt werden.
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Wenn das Versorgungskabel, wie es in 7 gezeigt ist, verwendet wird, ist bevorzugt, dass das erste Befestigungselement 30 die Kabel/Schläuche zusammen mit der Abdeckung klemmt und die Schraubfeder separat von der Abdeckung klemmt. Konkret umfasst das erste Befestigungselement 30 ein Abdeckungsklemmteil 60, das dazu ausgebildet ist, die Abdeckung 56 zu klemmen, und ein Federklemmteil 62, das dazu ausgebildet ist, die Schraubfeder 58 zu klemmen. Auf ähnliche Weise ist bevorzugt, dass das zweite Befestigungselement 34 ein Abdeckungsklemmteil 64, das dazu ausgebildet ist, die Abdeckung 56 zu klemmen, und ein Federklemmteil 66 aufweist, das dazu ausgebildet ist, die Schraubfeder 58 zu klemmen.
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Obwohl das Versorgungskabel 16 sowohl durch die Abdeckung 56 als auch durch die Schraubfeder 58 bei dem Beispiel von 7 geschützt ist, kann lediglich eines der Abdeckung 56 und der Schraubfeder 58 verwendet werden, um das Versorgungskabel zu schützen. Wenn die Schraubfeder 58 verwendet wird, kann, indem ordnungsgemäß eine Teilung der Feder und/oder ein Durchmesser eines Drahtes, der die Feder bildet, bestimmt wird, das Versorgungskabel 16 mit der gewünschten Starrheit oder Elastizität sowie Schutzfunktion bereitgestellt werden, selbst wenn das Versorgungskabel nicht so gebildet wird, wie es in 6 gezeigt ist.
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Erfindungsgemäß wird die Reibungskraft zwischen dem Versorgungskabel und dem zweiten Plattenelement sowie zwischen dem Versorgungskabel und dem Verbindungselement erzeugt und dann wird das Versorgungskabel zusammen mit der Drehung des zweiten Plattenelementes und des Verbindungselementes gedreht. Daher kann die Bewegung des Versorgungskabels gesteuert werden, so dass das Versorgungskabel nicht weit auswärts in der radialen Drehrichtung hervorragt, wodurch die Anordnungseinheit des Versorgungskabels, bei der das Versorgungskabel kein externes Gerät stört, realisiert werden kann. Ferner umfasst die Querschnittsregion des Verbindungselementes in eine Richtung rechtwinklig zur Handgelenkachse die Handgelenkachse und erstreckt sich von der Handgelenkachse in der ersten radialen Richtung um einen Abstand, der gleich oder größer als die Hälfte einer Größe des Versorgungskabels in der Querschnittsrichtung rechtwinklig zu dessen Längsrichtung ist, wodurch das Führungselement trotz der einfachen Ausgestaltung eine hohe Starrheit aufweisen kann.
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Durch Kombinieren und integrales Verdrehen einer Mehrzahl von Kabel oder Schläuchen, um das Versorgungskabel in einem Bündel zu bilden, kann das Versorgungskabel etwas starr oder elastisch sein, wodurch das Versorgungskabel nicht weit vom Armabschnitt wegragt. Die Starrheit oder Elastizität des Versorgungskabels kann eingestellt werden, indem die Verdrillrichtung oder ein Betrag an Verdrillung der Mehrzahl von Kabel oder Schläuchen pro Längeneinheit geändert wird.
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Indem die Abdeckung und/oder die Schraubfeder am Versorgungskabel vorgesehen werden, kann das Versorgungskabel vor einem äußeren Schlag oder dergleichen geschützt werden. Wenn die Schraubfeder verwendet wird, kann das Versorgungskabel ferner etwas starr oder elastisch sein.
