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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboterdrehvorrichtung zum Vergrößern eines Arbeitsraumes eines Industrieroboters.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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In einem Produktionssystem mit einem Industrieroboter ist es erwünscht, dass ein Arbeitsraum so weit wie möglich vergrößert wird, um die Kosten zu reduzieren und um effizienter zu sein. Zum Beispiel beschreibt die
japanisch ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2005-46966 , die ein Produktionssystem offenbart, dass: „der Dualarmroboter
1 in dem vorliegenden Produktionssystem durch Kombinieren der konventionellen Roboterarme
7 und
8 gebildet wird, wodurch die Einrichtungskosten im Vergleich zu einem teuren, mehrgelenkigen Roboterarm gering sein können. Weiterhin kann der Dualarmroboter
1 auf einer Verfahrschiene (oder Verfahrachse)
10 verfahren werden und in einer beliebigen Position angeordnet werden, wodurch nur ein Dualarmroboter
1 erforderlich ist, um das Werkstück
6 von einer jeden Werkzeugmaschine
2 bis
4 mit dem Roboter aufzunehmen oder an diese zu übergeben”.
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Die
japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 5-76965 , die eine Pressenanordnung mit einer Presse und einem Roboter offenbart, beschreibt, dass „sogar dann, wenn ein Abstand zwischen Pressen groß ist, durch die Kombination einer linearen Verfahrbarkeit des Robotersockels entlang einer linearen, zwischen den Maschinen angeordneten Bahn, einer Rotationsbewegung des Roboterarms um eine vertikale Achse des Robotersockels und einer teleskopischen Bewegung des Roboterarms entlang einer Armachse, eine Hand zum Greifen zwischen einer Presse und einer anderen Presse in kurzer Zeit bewegt werden kann. Daher kann die Taktzeit zum automatischen Transportieren des Werkstücks verringert werden”.
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Ferner beschreibt die
japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2010-221355 , die ein Robotersystem umfassend einen Mehrachsenroboter offenbart, dass: „ein Mehrachsenroboter mit einer Dreheinheit verbunden ist, so dass eine Schwenkachse eines Roboterarms des Roboters und eine Rotationsachse eines Drehtisches der Dreheinheit nicht parallel zueinander sind, so dass sich die Freiheitsgrade des Roboters um 1 erhöhen. Daher kann ein günstiges Robotersystem bereitgestellt werden, während die Freiheitsgrade des Roboters erhöht werden”.
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In dem Produktionssystem, wie in der
japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2005-46966 beschrieben, ist die Verfahrschiene, auf der der Roboter verfahren kann, entlang einer Produktionslinie angeordnet, um ein Werkstück an eine jede Werkzeugmaschine mit dem Industrieroboter zu übergeben oder von dieser zu entnehmen. Da es jedoch erforderlich ist, die Verfahrschiene vor einer jeden Werkzeugmaschine anzuordnen, ist das Produktionssystem nicht vorteilhaft im Hinblick auf dessen Wartung.
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In der Pressenvorrichtung, wie in der
japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 5-76965 beschrieben, ist die Presse üblicherweise in einer Grube angeordnet und ein Bereich um die Pressen herum oder zwischen jeder der Pressen ist oftmals mit einer Grubenabdeckung bedeckt oder geschützt. Daher kann es schwierig sein, die Verfahrschiene auszubilden.
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In dem Robotersystem, wie in der
japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2010-221355 beschrieben, ist es beabsichtigt, die Freiheitsgrade des Roboters zu vergrößern aber nicht den Arbeitsraum des Roboters bedeutend zu vergrößern, obwohl der Roboter auf der Dreheinheit angeordnet ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Roboterdrehvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Arbeitsraum des Roboters ohne Verwenden einer Verfahrachse etc. bedeutend zu vergrößern, und die auch vorteilhaft im Hinblick auf Wartung und Kosten ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Drehvorrichtung für einen Roboter bereitgestellt, wobei die Drehvorrichtung folgendes umfasst: einen Basisabschnitt, der auf einer Bodenfläche angeordnet ist; einen Drehabschnitt, der mit dem Basisabschnitt verbunden ist, so dass der Drehabschnitt um eine sich in einer vertikalen Richtung erstreckende Drehachse drehbar ist; einen auf dem Drehabschnitt gebildeten Roboterbefestigungsabschnitt zum Anbringen des Roboters an diesem; und einen Antriebsabschnitt, der den Drehabschnitt um die Drehachse dreht, wobei der an dem Roboterbefestigungsabschnitt angebrachte Roboter einen Roboterbasisteil aufweist und einen an dem Roboterbasisteil angebrachten Roboterarmteil, so dass der Roboterarmteil um eine sich in einer vertikalen Richtung erstreckende Rotationsachse rotierbar ist, und wobei der Roboterbasisteil an dem Roboterbefestigungsabschnitt angebracht ist, so dass die Rotationsachse von der Drehachse in horizontaler Richtung um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Drehvorrichtung ein Gegengewicht, das auf einem Abschnitt des Drehabschnitts angeordnet ist, wobei der Abschnitt bezogen auf die Drehachse dem Roboterbefestigungsabschnitt gegenüberliegt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Drehvorrichtung eine Fixierungs- und Stützvorrichtung, die auf dem Boden unterhalb einer Arbeitsposition des Roboters angeordnet ist, wobei die Fixierungs- und Stützvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Drehabschnitt von unten zu fixieren und zu stützen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung verdeutlichen sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen von dieser mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, wobei:
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1 eine Roboterdrehvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Roboterdrehvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ein Beispiel zeigt, wobei zusätzlich eine Fixierungs- und Stützvorrichtung in der Drehvorrichtung angeordnet ist;
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4 die Fixierungs- und Stützvorrichtung aus 3 in einem Freigabezustand von dieser zeigt; und
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5 ein Beispiel eines Systems zeigt, bei dem die Drehvorrichtung aus 3 zwischen Pressen angeordnet ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Roboterdrehvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Drehvorrichtung 10 weist einen Basisabschnitt 14 auf, der auf einer Bodenfläche oder Installationsfläche 12 angeordnet ist; einen Drehabschnitt 18, der mit dem Basisabschnitt 14 verbunden ist, so dass der Drehabschnitt 18 um eine sich in einer vertikalen Richtung erstreckende Drehachse 16 drehbar ist; einen auf dem Drehabschnitt 18 gebildeten Roboterbefestigungsabschnitt 22, um einen Roboter 20 daran anzubringen; und einen Antriebsabschnitt 24, wie beispielsweise einen Motor, der den Drehabschnitt 18 um die Drehachse 16 dreht.
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Der an dem Roboterbefestigungsabschnitt 22 befestigte Roboter 20 weist einen Roboterbasisteil 26 auf, der an dem Roboterbefestigungsabschnitt 22 angebracht ist, und einen an dem Roboterbasisabschnitt 26 angebrachten Roboterarmteil 30, so dass der Roboterarmteil 30 um eine Rotationsachse 28 drehbar ist. Der Roboterbasisteil 28 ist an dem Roboterbefestigungsabschnitt 22 angebracht, so dass eine Rotationsachse 28 sich in einer vertikalen Richtung erstreckt, und so dass eine Rotationsachse von der Drehachse 16 in einer horizontalen Richtung um einen vorbestimmten Abstand „d” beabstandet ist. Mit anderen Worten weist der Drehabschnitt 18 einen ersten Abschnitt 32 auf, der sich von der Drehachse 16 in einer allgemein horizontalen Richtung erstreckt, und der Roboterbefestigungsabschnitt 22 ist auf dem ersten Abschnitt 32 gebildet.
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Aufgrund dieser Konfiguration kann der Roboterbasisteil 28 allgemein entlang eines Umfangs bewegt werden, der einen Radius entsprechend des Abstandes „d” aufweist, mit anderen Worten kann der Roboterbasisteil 28 relativ zu der Bodenfläche 12 maximal um eine Strecke bewegt werden, die dem zweifachen Abstand „d” entspricht. Daher kann ein Arbeitsraum des Roboters 20 bedeutend vergrößert werden, ohne eine Verfahrvorrichtung etc. zu verwenden. Da es nicht erforderlich ist, eine Verfahrschiene etc. auf der Bodenfläche anzuordnen, kann des Weiteren auf einfache Weise ein Raum für die Wartung oder einen Formenaustausch mit einem Gabelstapler etc. erhalten werden, beispielsweise wenn die vorliegende Erfindung in einem System angewendet wird, welches eine Presse umfasst.
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In der dargestellten Ausführungsform weist der Roboterarmteil 30 einen rotierenden Körper 34 auf, der an dem Roboterbasisteil 26 angebracht ist, um um eine Rotationsachse 28 zu rotieren, einen Oberarm 36, der rotierbar an dem rotierenden Körper 34 angebracht ist, ein Vorderarm 38, der rotierbar an dem Oberarm 36 angebracht ist, und eine Roboterhand 40, die rotierbar an dem Vorderarm 38 angebracht ist. Jedoch ist das Anwenden der Erfindung nicht auf einen Roboter beschränkt, der eine derartige Konfiguration aufweist. Darüber hinaus kann die Form und/oder das Material des Drehabschnittes 18 basierend auf dem gewünschten Arbeitsbreich des Roboters und/oder dem Gewicht des Roboters bestimmt werden. In diesem Zusammenhang können, wie in 1 gezeigt, eine oder mehrere Öffnungen 42 mit geeigneter Größe in dem Drehabschnitt 18 gebildet sein, um das Gewicht des Drehabschnitts zu reduzieren.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Roboterdrehvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Drehvorrichtung 110 weist einen Basisabschnitt 114 auf, der auf einer Bodenfläche oder Installationsfläche 12 angeordnet ist; einen Drehabschnitt 118, der mit dem Basisabschnitt 114 verbunden ist, so dass der Drehabschnitt 118 um eine sich in einer vertikalen Richtung erstreckende Drehachse 116 drehbar ist; einen auf dem Drehabschnitt 118 gebildeten Roboterbefestigungsabschnitt 122, um einen Roboter 20 daran anzubringen; und einen Antriebsabschnitt 124, wie beispielsweise einen Motor, der den Drehabschnitt 118 um die Drehachse 116 dreht. Der an dem Roboterbefestigungsabschnitt 120 angebrachte Roboter 20 kann der gleiche wie in 1 sein und die Positionsbeziehung zwischen dem Roboter 20 und der Drehachse 116 kann gleich der aus 1 sein. Deshalb wird eine detaillierte Beschreibung hiervon weggelassen.
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Die Konfiguration der Drehvorrichtung 110 der zweiten Ausführungsform ist von dem Drehabschnitt 18 der ersten Ausführungsform verschieden. Konkret weist der Drehabschnitt 118 einen ersten Abschnitt 132 auf, der sich von der Drehachse 116 in einer allgemein horizontalen Richtung erstreckt, einen auf dem ersten Abschnitt 132 gebildeten Roboterbefestigungsabschnitt 122, einen zweiten Abschnitt 134, der sich in einer allgemein horizontalen Richtung gegenüberliegend zum ersten Abschnitt 132 erstreckt, und ein Gegengewicht 148, das auf dem zweiten Abschnitt 134 angeordnet ist.
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In der zweiten Ausführungsform ist das Gegengewicht 148 auf einem Abschnitt des Drehabschnitts 118 angeordnet, wobei der Abschnitt bezogen auf die Drehachse 116 dem Roboterbefestigungsabschnitt 122 gegenüberliegt. In der zweiten Ausführungsform ist der Drehabschnitt 118 nicht eine Hebelstruktur wie der Drehabschnitt 18, der von dem Basisabschnitt 14 gestützt wird. Stattdessen ist der Drehabschnitt 118 in seinem allgemeinen Zentrum von dem Basisabschnitt 114 gestützt und ist mit zwei Lasten (d. h. Roboter 20 und Gegengewicht 148) belastet, die an dessen beiden Enden angeordnet sind. Daher kann ein auf die Drehvorrichtung 110 aufgebrachtes Moment verringert werden und als ein Resultat davon können die Kosten (oder die Konstruktionsstärke) der Drehvorrichtung reduziert werden. Die Form und/oder das Material des Drehabschnitts 118 können basierend auf einem gewünschten Arbeitsraum des Roboters und den Gewichten des Roboters und des Gegengewichts bestimmt werden, etc. In diesem Zusammenhang können, wie in 2 gezeigt, eine oder mehrere Öffnungen 142 mit angemessener Größe in dem Drehabschnitt 118 gebildet sein, um das Gewicht des Drehabschnitts zu verringern.
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3 zeigt ein Beispiel, bei dem die Drehvorrichtung 110 der zweiten Ausführungsform eine Fixierungs- und Stützvorrichtung 150 aufweist, die auf dem Boden unterhalb einer Arbeitsposition des Roboters 20 angeordnet ist, wobei die Fixierungs- und Stützvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Drehabschnitt 118 von unten zu fixieren und zu stützen. Die Fixierungs- und Stützvorrichtung 150 weist einen Körperteil 152 auf, der auf der Bodenfläche angeordnet ist, und einen bewegbaren Stützteil 154, der dazu eingerichtet ist, relativ zu dem Körperteil 152 in der allgemein vertikalen Richtung bewegt zu werden. Zum Beispiel kann die Fixierungs- und Stützvorrichtung 150 als hydraulischer Zylinder oder pneumatischer Zylinder ausgebildet sein. Darüber hinaus kann ein oberer Endabschnitt des bewegbaren Stützteils 154 eine Form aufweisen, die in eine unteren Oberfläche des Drehabschnitts 118 ohne ein Spiel eingreifen kann, wenn der Drehabschnitt 118 in einem vorbestimmten Drehwinkel angeordnet ist.
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In der Ausführungsform von 3 ist ein konkaver Abschnitt 156 an der unteren Oberfläche des ersten Abschnitts 132 des Drehabschnitts 118 gebildet und ein oberer Abschnitt des bewegbaren Stützteils 154 der Vorrichtung 150, der unterhalb des konkaven Abschnitts 156 angeordnet ist, ist als ein konvexer Abschnitt ausgebildet, der eine komplementäre Form zu dem konkaven Abschnitt 156 aufweist. In gleicher Weise ist ein konkaver Abschnitt 158 an der unteren Oberfläche des zweiten Abschnitts 134 des Drehabschnitts 118 gebildet und ein oberer Abschnitt eines bewegbaren Stützteils 154' der Fixierungs- und Stützvorrichtung 150', gleichartig zu der Vorrichtung 150, der unterhalb des konkaven Abschnitts 158 angeordnet ist, ist als konvexer Abschnitt ausgebildet, der eine zu dem konkaven Abschnitt 156 komplementäre Form aufweist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann ein konvexer Abschnitt an der unteren Oberfläche des Drehabschnitts 118 gebildet sein und der obere Abschnitt des bewegbaren Stützteils der Vorrichtung kann als konkaver Abschnitt ausgebildet sein, der dazu eingerichtet ist, in den konvexen Abschnitt einzugreifen.
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Durch Verwenden der Fixierungs- und Stützvorrichtung kann die Drehvorrichtung 118 genau positioniert werden und in einer Drehwinkelposition entsprechend der Arbeitsposition des Roboters 20 gehalten werden, wodurch die Betriebsstabilität des Roboters 20 verbessert werden kann. Da die Fixierungs- und Stützvorrichtung das Gewicht des Roboters 20 und/oder die auf dem Roboter 20 während dessen Betriebs aufgebrachte Betriebslast von unterhalb des Drehabschnitts 118 stützen kann, kann die Steifigkeit und/oder die Stärke der Drehvorrichtung (oder des Drehabschnitts) verringert werden, wodurch die Kosten der Drehvorrichtung reduziert werden können. Jedoch kann die Fixierungs- und Stützvorrichtung auch auf die Drehvorrichtung 10 gemäß 1 angewandt werden.
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4 zeigt einen Zustand, in dem das Fixieren/Stützen des Drehabschnitts 118 durch die Fixierungs- und Stützvorrichtung freigegeben ist. Konkret sind die bewegbaren Stützteile 154 und 154' der Fixierungs- und Stützvorrichtung 150 und 150' nach unten bewegt, so dass sie von den konkaven Abschnitten 156 bzw. 158 losgelöst sind, so dass der Drehabschnitt 118 gedreht werden kann. Obwohl vier Fixierungs- und Stützvorrichtungen in der Ausführungsform gemäß 4 verwendet werden, können gewisse Fixierungs-/Stützeffekte mit nur einer Fixierungs- und Stützvorrichtung erreicht werden. Mit anderen Worten kann die Anzahl der Fixierungs- und Stützvorrichtungen basierend auf der Form des Drehabschnitts und/oder des Gewichtes des Roboters bestimmt werden.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Pressensystems umfassend eine Roboterdrehvorrichtung 110, wie in 3 gezeigt. Das Pressensystem 200 weist eine erste und zweite Presse 202 und 204 auf, die voneinander um einen vorbestimmten Abstand beabstandet sind, und eine Roboterdrehvorrichtung 110, wie in 3 gezeigt, wobei die Roboterdrehvorrichtung 110 in einer allgemein mittleren Position zwischen den Pressen angeordnet ist. In dem System 200 wird mit einem auf der Drehvorrichtung 110 befestigten Roboter 20 ein Werkstück von der ersten Presse 202 zu der zweiten Presse 204 übergeben (oder umgekehrt). Um eine jede Presse ist eine Grube geformt und in der Grube ist ein Deck 206 für einen Bediener gebildet.
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In dem System 200, wie in 5 gezeigt, ist der Abstand „d”, wie in 2 gezeigt, derart bestimmt, dass der Roboter 20 eine Mehrzahl von Maschinen (in diesem Fall Presse 202 und 204) erreichen kann, die voneinander beabstandet sind. Aufgrund dessen kann der Roboter 20 sich jeder der Pressen durch eine Drehbewegung des Drehabschnitts 118 und die Bewegung des (Armes des) Roboters 20 annähern, wodurch der Roboter einen vorbestimmten Vorgang wie beispielsweise ein Anliefern/Entnehmen des Werkstücks zwischen den Pressen ausführen kann. Mit anderen Worten kann in dem System der Erfindung der Roboter eine jede der zwei Pressen erreichen, die deutlich voneinander beabstandet sind, ohne eine feststehende Struktur anzuordnen, wie beispielsweise eine Verfahrschiene für den Roboter. Obwohl es erforderlich ist, den Roboter 20 aus einem Vorderbereich (oder in 5 diagonal unteren rechten Bereich) einer jeden Presse beim Austauschen einer Form in den Pressen oder beim Ausführen von Wartungsarbeiten der Pressen zu bewegen, ist es gemäß dem System der Erfindung des Weiteren nicht erforderlich, die Struktur wie beispielsweise eine Verfahrschiene in dem Vorderbereich der Pressmaschine anzuordnen oder den Körper des Roboters in dem Vorderbereich anzuordnen. Daher kann das Warten der Pressen vereinfacht werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch ein Positionieren des Roboters beabstandet von einer Drehachse des Drehabschnitts der Arbeitsraum des Roboters, der durch die Drehbewegung des Drehabschnitts erhalten wird, deutlich vergrößert werden. Daher kann ein System, in dem ein Roboter ein Werkstück zwischen einer Mehrzahl von Maschinen, wie beispielsweise Pressen, bewegen kann, umgesetzt werden, ohne eine Verfahrachse oder eine Verfahrschiene zu verwenden. Da es nicht notwendig ist, eine feststehende Struktur wie beispielsweise die Verfahrschiene in einem Vorderbereich der Maschine anzuordnen, kann ferner ein Raum für das Warten und/oder Austauschen der Form mit einem Gabelstapler erhalten werden.
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Durch Anordnen des Gegengewichts auf dem Drehabschnitt kann der Drehabschnitt als beidseitige Stützstruktur ausgebildet werden und nicht als Hebelstruktur. Daher kann ein auf die Drehvorrichtung aufgebrachtes Moment verringert werden und die Kosten der Drehvorrichtung können reduziert werden.
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Durch Verwenden der Fixierungs- und Stützvorrichtung kann die Betriebslast des Roboters durch die Vorrichtung gestützt werden, wodurch die Steifigkeit und/oder die Stärke der Drehvorrichtung verringert werden können und die Kosten der Drehvorrichtung reduziert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-46966 [0002, 0005]
- JP 5-76965 [0003, 0006]
- JP 2010-221355 [0004, 0007]
