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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Fachgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung eines an einem Industrieroboter angeordneten Nabelglieds.
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2. Stand der Technik
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In einem Industrieroboter wird ein Werkzeug, wie z. B. eine Hand oder Lötkolben, in an das vordere Ende eines Handgelenks des Roboters angebundenem Zustand oder nahe dem Handgelenk eingesetzt. In vielen Fällen muss Strom, ein elektrisches Signal, Luft, Hilfsgas oder Schweißdraht dem Werkzeug zugeführt werden. Um den Strom usw. auf das Werkzeug zu übertragen, wird ein aus einem Draht und/oder einer Röhre bestehendes Nabelglied eingesetzt. In der herkömmlichen Anordnung des Nabelglieds wird das Nabelglied vor dem Vorderarm des Roboters mit einem Servoreglerkabel gebündelt, um einen Servomotor jeder Achse des Roboters anzutreiben und zu steuern und wird am Arm (oder Oberarm) des Roboters angeordnet. Dann erstreckt sich das Nabelglied von einem unteren Ende des Vorderarms durch einen hohlen Abschnitt eines Verzögerers hindurch, der am unteren Ende eine hohle Struktur aufweist, und wird durch eine auf einer lateralen Seite des Vorderarms des Roboters nahe dessen Vorderende ausgebildete Öffnung herausgezogen. Außerdem wird das Nabelglied von einem geeigneten Träger nahe der Öffnung getragen und ist mit dem Werkzeug verbunden.
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Beispielsweise beschreibt die nicht geprüfte
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2006-051581 , dass (erste und zweite) Öffnungen an einem Vorderteil (oder einem ersten Handgelenk) und einem Hinterteil (oder Basis) eines Vorderarms ausgebildet sind, und die Öffnungen durch einen inneren Teil des Vorderarms und einen hohlen Teil eines Verzögerers miteinander verbunden sind.
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Die nicht geprüfte
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2005-34860 beschreibt, dass wenn eine Adsorptionshand verwendet wird, das Innere einer mit der Hand verbundenen Leitung mit Luft ausgesaugt wird, um den Austritt von Staub, usw., der von der Reibung eines Nabelglieds innerhalb der Leitung erzeugt wird, nach außerhalb der Leitung zu verhindern.
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Außerdem beschreibt die nicht geprüfte
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-028875 eine Konfiguration, bei der eine Leitung, durch die ein Nabelglied eingeführt wird, von einem zweiten Handgelenk cantilevermäßig gestützt, damit die Leitung oder das Nabelglied in der Leitung nicht mit übermäßiger Kraft beaufschlagt wird. Außerdem beschreibt dieses Dokument Mittel zum rotativen Halten der Leitung sowie zur vollständigen Fixierung der Leitung als Beispiele des Haltens der Leitung.
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In der Nabelstruktur der nicht geprüften
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2006-051581 lässt sich ein Nabelglied, usw. bei Bedarf unschwer austauschen oder dem System hinzufügen. Flüssigkeiten oder Staub können jedoch über die Öffnungen des Handgelenks und die Vorderarmbasis in den hohlen Teil gelangen, was sich ungünstig auf einen Servomotor im hohlen Teil auswirken könnte. Daher ist es schwierig, einen Roboter mit einer derartigen Nabelanordnung in einer wasserdichten Anwendung einzusetzen.
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Ferner sind die Verfahren der nicht geprüften
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2005-342860 und der nicht geprüften
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2009-028875 durch die Konfiguration der Leitung, durch die das Nabelglied eingeführt wird, charakterisiert. In beiden Fällen ist der hohle Teil jedoch nicht wasserdicht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Daher besteht ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung darin, eine Nabelanordnung (Versorgungskabelanordnung) bereitzustellen, die in einer wasserdichten Anwendung einsetzbar ist, wobei ein hohler Teil zur Verkabelung eines Werkzeugs unabhängig eingesetzt und wasserdicht gemacht werden kann, während die Bewegungen eines Nabelglieds des Werkzeugs stabilisiert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird eine Anordnung eines Nabelglieds bereitgestellt, umfassend: einen Vorderarm mit einer Basis und einem ersten Handgelenk, wobei das erste Handgelenk relativ zur Basis um eine erste Achse in Längsrichtung des Vorderarms drehbar ist; ein relativ zum ersten Handgelenk um eine zweite, sich mit der ersten Achse im rechten Winkel kreuzenden Achse drehbares zweites Handgelenk; sowie ein relativ zum zweiten Handgelenk um eine dritte, sich mit der zweiten Achse im rechten Winkel kreuzende, Achse drehbares Werkzeug, wobei die Anordnung derart konfiguriert ist, dass ein erstes Nabelglied, umfassend mindestens eines von einem Draht und einer Röhre, die mit dem Werkzeug verbunden sind, angeordnet wird, wobei ein Verzögerer mit hohler Struktur, die das erste Handgelenkselement um die erste Achse antreibt und dreht, zwischen der Basis und dem ersten Handgelenk derart angeordnet ist, dass eine Drehachse des Verzögerers mit der ersten Achse übereinstimmt, wobei eine erste Öffnung auf einer lateralen Seite des ersten Handgelenks ausgebildet ist und ein gebogenes hohles Glied mit einem ersten Flansch, durch das das erste Nabelglied eingeführt wird, mit der ersten Öffnung über eine erste Dichtung verbunden ist, wobei das gebogene hohle Glied einen hohlen Abschnitt mit mindestens einem gebogenen Abschnitt aufweist, wobei auf einer Rückseite der Basis eine zweite Öffnung ausgebildet ist, sowie ein zylindrisches hohles Glied mit einem zweiten Flansch, durch das das erste Nabelglied eingeführt wird, über eine zweite Dichtung mit der zweiten Öffnung verbunden ist, damit das hohle zylindrische Glied sich durch das Innere des hohlen Verzögerers hindurch erstreckt, wobei das gebogene hohle Glied mit dem zylindrischen hohlen Glied innerhalb des ersten Handgelenks über ein Lager und eine Öldichtung drehbar verbunden ist, und wobei eine zweites Nabelglied, bei dem es sich um ein Steuerungskabel zur Steuerung eines Antriebsmotors des zweiten Handgelenks oder des Werkzeugs handelt, außerhalb des zylindrischen hohlen Glieds angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind ein Innendurchmesser des gebogenen hohlen Glieds und ein Innendurchmesser des zylindrischen hohlen Glieds an einem Verbindungspunkt zwischen dem gebogenen hohlen Glied und dem zylindrischen hohlen Glied gleich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die oben beschriebenen sowie auch weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher erkennbar sein. Diese zeigen:
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1 ist eine Ansicht einer schematischen Konfiguration eines Industrieroboters, umfassend eine Anordnung eines Nabelglieds gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist eine Ansicht einer Struktur von einem Vorderarm bis zu einer Hand des Roboters der 1;
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3 ist ein oberer Querschnitt, der eine Detailansicht des Vorderarms des Roboters der 1 zeigt;
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4 ist ein seitlicher Querschnitt, der eine Detailansicht des Vorderarms des Roboters der 1 zeigt.
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5 zeigt ein Beispiel der Zusammensetzung eines Motorsteuerungskabels des Industrieroboters;
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6 ist eine Vergrößerung des Vorderarms der 3; und
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7 ist eine Ansicht der Struktur vom Vorderarm bis zur Hand, wenn die Hand ein Adsorptionskissen aufweist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGEN
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1 zeigt die allgemeine Struktur eines Industrieroboters, auf den eine erfindungsgemäße Nabelgliedanordnung anwendbar ist. Insbesondere zeigen die Abschnitte (a) und (b) der 1 jeweils eine Vorder- und eine Seitenansicht des Roboters. Beim Industrieroboter handelt es sich dabei um einen sechsachsigen Roboter 10, der eine mit einem vorderen Ende eines Handgelenks verbundene oder diesem nahe gelegene Hand 12 aufweist. Beispielsweise kann es sich bei der Hand 12 um eine herkömmliche Hand mit Greifbacken 14 handeln, die sich mittels eines (nicht dargestellten) Luftzylinders öffnen lassen. Ein Steuerungskabel (oder Nabelglied) 16 zur Öffnung bzw. Schließung der Greifbacken wird von einem Robotersteuergerät 18 zur Steuerung jeder Achse des Roboters 10 oder eines Endeffektor-Steuergeräts 20 zur Steuerung der Hand über eine auf der Rückseite der Basis 22 angeordnete Kabelverteilplatte 24 in eine Basis 22 des Roboters 10 eingeführt. Außerdem erstreckt sich das Nabelglied 16 durch einen um eine allgemein senkrechte Achse an der Basis 22 drehbar angeordneten Drehkörper 26 hindurch und entlang einem am Drehkörper 26 drehbar angeordneten Oberarm 28. Das Nabelglied 16 ist innerhalb einer am Oberarm 28 und einem vorderen Ende eines ersten Handgelenks 34 des Vorderarms 30 oder in dessen Nähe drehbar angeordneten mechanischen Einheit zwischen einer Basis 32 des Vorderarms 30 (auch ”Vorderarmbasis”) angeordnet.
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Außerdem ist ein Kabel eines jede Achse antreibenden Servomotors mit dem Steuerkabel (oder Nabelglied) 16 gebündelt und weicht an entsprechender Stelle in Richtung des Servomotors vom Steuerkabel ab.
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Antrieb und Steuerung des Servomotors jeder Achse des Roboters 10 erfolgen aufgrund eines Bewegungsbefehls, der vom Steuergerät 18 auf herkömmliche Weise erteilt wird. Außerdem gibt das Steuergerät 18 auch einen Greifbefehl an die Hand 12 über das Endeffektor-Steuergerät 20, sowie den Bewegungsbefehl des Servomotors aus, um die Öffnung/Schließung der Greifbacken 14 zu steuern. Greift die Hand 12 ein zu greifendes Objekt (z. B. Bauteile) wird ein Greifbestätigungssignal über das Steuerkabel (oder Nabelglied) an das Steuergerät 18 übertragen.
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2 ist eine schematische Darstellung einer Struktur zwischen der Vorderarmbasis 32 und der Hand 14. Die Vorderarmbasis 32 weist einen hohlen Verzögerer 36 (oder J4-Zahnrad) mit einem hohlen Teil auf. Eine Eintrittsseite des Verzögerers 36 ist mit einem Servomotor 40 (J4-Motor) verbunden, der um eine erste Achse 38 entlang der Längsrichtung des Vorderarms 30 (was einem Teil der Basis 32 zum ersten Handgelenk 34 entspricht) dreht, und eine Austrittsseite des Verzögerers 36 ist mit dem ersten Handgelenk 34 verbunden.
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Auf einer Vorderseite des ersten Handgelenks 34 ist ein zweites Handgelenk 44 angebunden, das um eine sich mit der ersten Achse 38 allgemein rechtwinklig kreuzende zweite Achse 42 dreht. Das zweite Handgelenk 44 wird durch einen Servomotor 48 (J5-Motor) über einen entsprechenden Verzögerer 46 (oder J5-Zahnrad) angetrieben. Die Hand 12 ist mit einem vorderen Ende des zweiten Handgelenks 44 verbunden, um um eine dritte 50 generell senkrecht zur zweiten Achse 42 (oder sich allgemein rechtwinklig mit der zweiten Achse 42 kreuzende) verlaufende Achse drehen zu können. Die Hand 12 wird von einem Servomotor 54 (J6-Motor) über einen entsprechenden Verzögerer 52 (oder J6-Zahnrad) angetrieben.
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3 und 4 sind jeweils ein oberer und ein seitlicher Querschnitt eines Details der Innenstruktur des Vorderarms 30. Der J4-Motor 40 zum Drehen des ersten Handgelenks 34 ist auf einer Vorderarmbasis 32 (oder einem Gehäuse auf der Rückseite des Vorderarms) montiert. Ein an einer Motor-Ausgangswelle fixierter Stift 60 ist mit einem größeren Zahnrad eines zweistufigen Stirnrads 62 verzahnt, und ein kleineres Zahnrad des Stirnrads 62 ist mit einem Ausgangs-Stirnrad 64 verzahnt. Deshalb wird das Antriebsmoment des J4-Motors auf das erste Handgelenk 34 übertragen, wodurch das erste Handgelenk um die erste Achse 38 relativ zur Vorderarmbasis 32 dreht.
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Das an der Vorderarmbasis 32 entlang dem Oberarm angeordnete Nabelglied 16 weist ein mit der Hand 12 verbundenes Nabelglied zur Werkzeugsteuerung 16a sowie ein mit jedem Servomotor verbundenes Motorsteuerkabel 16b auf. ein Teil des Steuerkabels 16b ist mit dem J4-Motor 40 verbunden. Auf der Rückseite der Basis 32 ist ein Magnetventilkasten 66 montiert. Das Nabelglied 16a ist innerhalb des Kastens 66 über ein Verbindungselement 68 verkabelt. Das Nabelglied 16a wie z. B. eine innerhalb des Magnetventilkastens 66 angeordnete Röhre und/oder Kabel ist mit einem im Magnetventilkasten 66 angeordneten (nicht dargestellten) Magnetventil und dem Werkzeug (hier der Hand 12) verbunden. Das Nabelglied 16a umfasst eine Röhre zur Zuführung von Pressluft zum Antrieb des Werkzeugs und/oder ein Kabel zur Überwachung des Zustandes des Werkzeugs. Außerdem umfasst das Nabelglied 16a ein Steuerkabel eines mit dem Werkzeug verbundenen Sensors sowie ein Steuerkabel eines Lötkolbens, sofern es sich beim Werkzeug um einen Lötkolben handelt.
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Wie in 3 dargestellt weist das in den Magnetventilkasten 66 eingeführte Nabelglied 16a ein an einer zweiten Öffnung 70 auf der Rückseite der Basis 32 positioniertes Ende auf und wird in eine I-förmige Röhre oder ein zylindrisches Hohlglied 72 eingeführt, das derart konfiguriert ist, dass es sich innerhalb des Vorderarms 30 generell entlang der ersten Achse 38 erstreckt. Dann erstreckt sich das Nabelglied 16a durch ein gebogenes Hohlglied 74 hindurch, das mit dem anderen Ende der I-förmigen Röhre 72 verbunden ist, und einen generell L-förmigen hohlen Abschnitt aufweist, und wird durch eine erste Öffnung 76 auf der lateralen Seite des ersten Handgelenks 34 herausgezogen. Das aus der ersten Öffnung 76 herausgezogene Nabelglied 16 wird vom Nabelgliedträger 78 nahe der ersten Öffnung 76 getragen, erstreckt sich auf der lateralen Seite des ersten Handgelenks 34 entlang dem zweiten Handgelenk 44 und ist mit der Hand 12 verbunden. Das Nabelglied 16a ist derart verkabelt, dass es innerhalb des von der I-förmigen Röhre 72 und dem gebogenen Hohlglied 74 ausgebildeten hohlen Abschnitts einen angemessenen Abstand wahrt, Wobei die bei der Drehung des Vorderarms erzeugte Torsion des Nabelglieds sich leicht ausgleichen lässt. Selbst wenn das Nabelglied nahe der Drehachse des Vorderarms, wenn der Vorderarm gedreht wird (üblicherweise ±180° oder mehr), gebogen oder gedreht wird, entsteht also keine übermäßige Belastung des Nabelglieds, was die Lebensdauer des Nabelglieds verlängern kann.
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Ein Träger 78, eine herkömmliche Armatur (oder Klemme) oder Verzahnungselement (z. b. ein ringförmiges Element), das es dem Nabelglied ermöglicht, sich in dessen Längsrichtung zu bewegen und in derselben Richtung auch zu drehen, kann verwendet werden. Ansonsten kann die Funktionalität unter Einsatz eines als Verbindungselement fungierenden Anschlusskastens noch weiter verbessert werden. Wird ein Anschlusskasten verwendet, so wird das Nabelglied 16a mit dem Anschlusskasten verbunden, und dann wird ein weiteres Nabelglied zwischen dem Kasten und der Hand 12 angeordnet. Innerhalb des ersten Handgelenks 34 und der nahe gelegenen ersten Öffnung 76 wird ein Magnetventil (nicht dargestellt) angeordnet. Dieses Magnetventil ist derart konfiguriert, dass es zur Öffnung oder Schließung der Greifbacken 14 der Hand 12 dem Luftzylinder Luft zuführt oder daraus Luft absaugt. Der Träger 78 kann einen derartigen Anschlusskasten umfassen.
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In dieser Hinsicht umfasst das Nabelglied 16a gemäß dieser Ausführungsform ein Rohr oder eine Röhre zur Luftzuführung sowie ein Stromkabel wie z. B. ein Steuerkabel für den Servomotor (J6-Motor) 54 zum Antrieb der letzten Achse (oder der Hand), und das oben beschriebene Magnetventil ist im Rohr oder in der Röhre angeordnet. Eine Luft- oder Unterdruckquelle ist außerhalb angeordnet, und der Betrieb der Quelle kann auf herkömmliche Art vom Steuergerät 18 gesteuert werden. Ein Rohr oder Röhre (nicht dargestellt) von der Quelle ist an entsprechender Stelle (z. B. vor der Basis 22) mit dem Nabelglied verbunden. Da die Zusammensetzung einer Luftzuführung allgemein bekannt ist, wird auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet.
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Das zweite Nabelglied 16b, welches ein Steuerkabel für den Servomotor (J5- oder J6-Motoren) zum Antrieb des zweiten Handgelenks 44 oder der Hand 12 umfasst, ist derart angeordnet, dass es sich außerhalb des I-förmigen Rohrs 72 und innerhalb des hohlen Teils der Basis 32 oder des ersten Handgelenks 34 erstreckt. In dieser Hinsicht kann die Torsion des Kabels infolge der Drehung des Vorderarms 30 ausgeglichen werden, in dem das Kabel 16b derart angeordnet wird, dass es sich spiralförmig auf der Außenfläche des I-förmigen Rohrs 72 erstreckt, wie in 2 und 5 gezeigt.
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6 ist eine Vergrößerung des gebogenen hohlen Glieds 74 der 3. Das gebogene Glied 74 weist einen mit der ersten Öffnung auf der lateralen Seite des ersten Handgelenks 34 verbundenen ersten Flansch 80 auf. Zwischen dem ersten Flansch 80 und dem ersten Handgelenk ist eine flüssigkeitsdichte erste Dichtung 82 angeordnet. Die erste Dichtung kann herkömmlicher Art, z. B. Folienverpackung, sein.
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Beispielsweise ist die erste Dichtung 82 derart konfiguriert, dass die vorgegebene Flüssigkeitsleckagewirksamkeit durch Bilden eines Bolzenlochs am ersten Flansch 80 und Befestigen des Flansches und des ersten Handgelenks 34 erreicht wird. Außerdem kann mit der auf der Rückseite der Basis 32 ausgebildeten zweiten Öffnung ein zweiter Flansch 84 verbunden sein, wie in 3 beschrieben. In diesem Fall kann eine flüssigkeitsdichte zweite Dichtung 86 (ähnlich der ersten Dichtung 82) zwischen dem zweiten Flansch 84 und der hinteren Oberfläche der Basis 32 angeordnet sein, wodurch eine ähnliche Flüssigkeitsleckagewirksamkeit erreichbar ist.
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Das gebogene Glied 74 ist drehbar mit dem I-förmigen Rohr 72 über ein Lager und eine Öldichtung 90 verbunden. Im Einzelnen ist das Kugellager 88 mit einer Außenperipherie des vorderen Endes des I-förmigen Rohrs 72 verbunden und die Öldichtung 90 ist neben der Vorderseite (oder der Vorderseite nahe dem gebogenen Glied 74) des Lagers 88 verbunden. Andererseits ist eine Aussparung 92 zur Aufnahme des Kugellagers 88 und der Öldichtung 90 am hinteren Ende des gebogenen Glieds 74 ausgebildet, damit die Aussparung 92 mit dem I-förmigen Rohr 72 zusammenwirkt, um eine passende Struktur auszubilden. Aufgrund dieser Struktur verhindert selbst dann die Öldichtung 90 den Eintritt des Staubs bzw. der Flüssigkeit in den hohlen Teil des ersten Handgelenks 34, wo sich der J5-Motor 48, usw. befinden, wenn zwischen dem vorderen Ende des I-förmigen Rohrs und dem hinteren Ende des gebogenen Glieds 74 Staub oder eine Flüssigkeit eintritt.
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Außerdem kann das gebogene Glied 74 eine beliebige Form aufweisen, solange das Glied an einem Ende mit dem I-förmigen Rohr 72, am anderen Ende mit der ersten Öffnung 76 verbunden ist, und zwischen den beiden Enden mindestens in einem Abschnitt gebogen ist.
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Mit anderen Worten kann das gebogene Glied 74 eine beliebige Form aufweisen, solange das Glied an einem Ende mit dem I-förmigen Rohr 72, am anderen Ende mit der ersten Öffnung 76 verbunden ist und in mindestens einem Abschnitt zwischen den beiden Enden gebogen ist. Mit anderen Worten ist der durch das gebogene Glied 74 abgegrenzte hohle Teil nicht auf eine L-Form beschränkt.
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Wie in 6 dargestellt sind das Lager 88 und die Öldichtung 90, die das gebogene Glied 74 mit dem I-förmigen Rohr drehbar verbinden, zwischen der Außenperipherie des Rohrs 72 und der Innenperipherie der Aussparung 92 des gebogenen Glieds 74 positioniert, welches einen größeren Durchmesser aufweist als die Außenperipherie des I-förmigen Rohrs 72. Deshalb können der Innendurchmesser des I-förmigen Rohrs 72 und der des gebogenen Glieds 74 am Verbindungspunkt (bzw. Armatur) zwischen dem I-förmigen Rohr 72 und dem gebogenen Glied 74 gleich sein, wobei ein hohler Abschnitt mit im Wesentlichen gleichmäßigem Durchmesser (bzw. ohne Abstufungen) ausgebildet werden kann. Deshalb lässt sich das Nabelglied 16a des Werkzeugs in den hohlen Abschnitt leicht einführen, und Reibung und Abschabungen des Nabelgliedes 16a aufgrund der Drehung des ersten Handgelenks 34 können reduziert werden.
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Wie oben beschrieben, weist das I-förmige Rohr 72 an einem Ende den zweiten Flansch 84 auf und ist an der auf der Rückseite der Basis 32 ausgebildeten zweiten Öffnung 70 mit dem Verzögerer 36 mit hohler Struktur über die zweite Dichtung 86 zur Abdichtung des Rohrinneren 72 von der Außenwelt fixiert. Am anderen Ende weist das I-förmige Rohr 72 eine Struktur auf, die derart konfiguriert ist, dass sie zur Aussparung 92 des gebogenen Glieds 74 innerhalb des Vorderarms 30 passt. Andererseits weist das gebogene Glied 74 mit L-förmigem hohlem Abschnitt an einem Ende den ersten Flansch 80 auf und ist an der auf der lateralen Seite des Vorderarms (oder ersten Handgelenks 34) ausgebildeten ersten Öffnung 76 über die erste Dichtung 82 zur Abdichtung des L-förmigen hohlen Abschnitts vor der Außenwelt fixiert. Am anderen Ende weist das gebogene Glied 74 eine Aussparung 92 auf, die derart konfiguriert ist, dass sie mit dem I-förmigen Rohr 72 über das Lager 88 und die Öldichtung 90 drehbar verbunden ist. Im Ergebnis lässt sich der hohle Abschnitt zwischen der ersten 76 und zweiten Öffnung 70 mit minimalen Mitteln wasserdicht machen. Durch die Ausbildung des wasserdichten hohlen Abschnitts kann der Roboter ferner einen hohlen Abschnitt in der Basis 32 aufweisen, in den ein Bediener das Nabelglied des Werkzeugs, z. B. die Hand, einführen kann, während der Roboter in einem Anwendungsbereich eingesetzt wird, in dem Wasserdichte erforderlich ist.
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Wie in 3 gezeigt, durch Verbinden der ersten Öffnung 76 und des Werkzeugs (Hand 12) mittels einer Leitung 94 und durch Absaugen von Luft innerhalb der Leitung 94 aus der Rückseite des Vorderarms mittels eines Absaugegeräts (nicht dargestellt), usw., kann der Roboter in einem Reinraum eingesetzt werden, in dem Staub unerwünscht ist. Im Einzelnen ist das gebogene Glied 74 mit einer Klinge zur Fixierung eines Glieds 96 mit einem Flansch zur Fixierung der Leitung 94 versehen; das Glied 96 ist an der ersten Öffnung 76 über eine Dichtung fixiert, und die Leitung 94 ist über eine Dichtung am Glied fixiert, das den Flansch aufweist. Das gegenüberliegende Ende der Leitung 94 lässt sich mit einer herkömmlichen Ösenstruktur oder einer Struktur mit dem Lager und der Öldichtung usw. auf wasserdichte Weise drehbar tragen. Deshalb kann nicht nur der Roboter, sondern auch das Nabelglied des Werkzeugs im Reinraum eingesetzt werden.
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Wie oben beschrieben, sind das Nabelglied 16a und das Steuerkabel 16b des Motors im Vorderarm 30 getrennt angeordnet, und ggf. erforderliche Kabel oder Röhren können in die erste 76 und anschließend die zweite Öffnung 70 eingeführt werden. Deshalb kann der Bediener des Roboters für das Werkzeug erforderliche Kabel und/oder Röhren hinzufügen, die dem existierenden System entsprechen. In diesem Fall wird das Motorsteuerkabel von der Hinzufügung des Nabelglieds des Werkzeugs aufgrund der Trennung des Motorsteuerkabels vom Kabel/Röhre des Werkzeugs nicht beeinflusst, wobei das Motorsteuerkabel nicht geschädigt und dessen Lebensdauer auch nicht reduziert wird.
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Da das Nabelglied 16a aufgrund der Drehungen des zweiten Handgelenks 44 gebeugt werden kann, muss das Nabelglied 16a mit einem Abstand angeordnet werden. Beispielsweise wird ein Bearbeitungsroboter üblicherweise an einem unter einer Hand des Roboters positionierten Werkstück eingesetzt, und ein Operationsbereich eines Handgelenks des Roboters kann auf etwa 130 Grad beschränkt werden. So kann das Nabelglied 16a nahe der Hand entlang dem Vorderarm relativ einfach angeordnet werden.
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Werden Bearbeitungsvorgänge vom Roboter ausgeführt, werden Position und Orientierung der Hand 12 dadurch gesteuert, dass der Servomotor jeder Achse (in diesem Fall sechs Achsen, darunter der Drehkörper 26, Oberarm 28, Vorderarm 30, das erste Handgelenk 34, das zweite Handgelenk 44 und die Hand) betrieben wird. Zur Steuerung der Orientierung der Hand 12 wird üblicherweise jede der sechs Achsen zum Antrieb des ersten Handgelenks 34, des zweiten Handgelenks 44 und der Hand 12 häufig betrieben. In dieser Hinsicht wird der Einfluss des Nabelglieds 16 in dem Fall erläutert, in dem jede Achse betrieben wird. Erstens, wenn der J4-Motor 40 zum Antrieb des ersten Handgelenks 34 betrieben wird, wird das erste Handgelenk 34 um die erste Achse 38 gedreht. Da das Nabelglied 16 sich vom hohlen Abschnitt des Verzögerers 36 hin zur ersten Öffnung 76 über das Innere des ersten Handgelenks 34 erstreckt, ist die Belastung des Nabelglieds aufgrund der Drehung des ersten Handgelenks 34 gering.
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Wenn als nächstes der J5-Motor 48 zum Antrieb des zweiten Handgelenks 44 betrieben wird, wird das zweite Handgelenk 44 um die zweite Achse 42 gedreht und die Hand 12 wird ebenfalls um die zweite Achse 42 gedreht. Da das Nabelglied 16a jedoch nahe der ersten Öffnung getragen wird, folgt nur ein kurzer Abschnitt des Nabelglieds zwischen dem getragenen Punkt und der Hand 12 der Bewegung des zweiten Handgelenks 44. Also kommt es zu keiner hohen Belastung des Nabelglieds 16a.
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Wenn ferner der J6-Motor 54 zum Antrieb der Hand 12 betrieben wird, wird die Hand 12 um die dritte Achse 50 gedreht. In diesem Fall ist auch das mit der Hand 12 verbundene Nabelglied 16a spiralförmig um die Hand 12 angeordnet, wobei das Nabelglied sich nicht erheblich von der Hand beabstandet und es zu keiner unregelmäßigen Bewegung relativ zur Hand kommt. Mit anderen Worten: Da es zu einer derartigen Bewegung des Nabelglieds selbst dann nicht kommt, wenn die letzte Achse (oder die Hand) betrieben wird, kann das Nabelglied aus der lateralen Seite des ersten Handgelenks unter Berücksichtigung lediglich der Drehung des zweiten Handgelenks 44 um die zweite Achse mit einem relativ geringen Bewegungsbereich herausgezogen werden. So kann die Bewegung des Nabelglieds gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung relativ zur Drehung der letzten Achse des Roboters und der Drehung des zweiten Handgelenks 44 um die zweite Achse 42 stabil sein. Da sich das Nabelglied durch das Innere des ersten Handgelenks 34 und den hohlen Abschnitt der Drehantriebsstruktur hindurch erstreckt, bevor es die erste Öffnung erreicht, kann die Torsion des Drahts oder der Röhre, aus der das Nabelglied besteht, selbst dann über die relativ lange Strecke innerhalb des Vorderarms ausgeglichen werden, wenn das erste Handgelenk 34 um die erste Achse 38 gedreht wird, wobei das Nabelglied angeordnet wird und dessen Bewegungsstabilität zugleich gewährleistet wird. Gleiches gilt für den Fall, dass ein Lötkolben statt der Hand eingesetzt wird.
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7 ist der 2 ähnlich, und zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine Hand 102 mit Adsorptionskissen 100 anstatt der Hand mit den Greifbacken eingesetzt wird. Wie bei 2 ist der Servomotor 54 (J6-Motor) zum Antrieb der letzten Handgelenksachse am vorderen Ende des Vorderarms 30 positioniert, damit die Drehung des Servomotors 54 auf einen Ausgangsflansch 106 über einen Verzögerungsmechanismus 104 übertragen wird. Die Drehung des Flansches 106 wird über ein Eingangsgetriebe 108 und ein Ausgangsgetriebe 110 auf die Hand 102 übertragen, damit die Hand 102 gedreht wird. Das Ein- 108 und Ausgangsgetriebe 110 sind in einem Räderkasten 112 positioniert, wobei das Eingangsgetriebe 108 mit dem Ausgangsgetriebe 110 verzahnt ist und das Ausgangsgetriebe 110 drehbar vom Räderkasten 112 über ein Lager 114 getragen wird.
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Die Hand 102 ist auf der Vorderseite des Ausgangsgetriebes 110 fixiert, und die Leitung 94 ist drehbar mit der Gegenseite des Ausgangsgetriebes verbunden. Die Leitung 94 ist mit dem Räderkasten 112 verbunden. Das Nabelglied 16a (oder Kabel/Röhre) innerhalb der Leitung 94 erstreckt sich durch einen hohlen Abschnitt des Ausgangsgetriebes 110 hindurch und ist mit dem Adsorptionskissen 100 in der Hand 102 verbunden. Aufgrund dieser Struktur kommt es zu keiner erheblichen Beabstandung des Nabelglieds 16a vom Roboter, vielmehr erstreckt sich dieser entlang der lateralen Seite des Vorderarms 30, wobei Störungen zwischen dem Vorderarm 30 und dem Nabelglied 16a selbst dann vermeidbar sind, wenn der J5- 48 und J6-Motor betrieben werden. Die von den Bewegungen des zweiten Handgelenks 44 und der Hand 102 erzeugte Beugung und/oder Torsion des Nabelglieds 16a innerhalb der Leitung 94 kann ausgeglichen werden. Durch Absaugen von Luft innerhalb der Leitung 94 mittels eines mit der ersten Öffnung 76 der lateralen Seite des ersten Handgelenks 34 verbundenen Absaugegeräts (nicht dargestellt), kann durch Abreibungen des Kabels und/oder Röhre innerhalb erzeugter Staub davon abgehalten werden, außerhalb der Leitung zu fließen.
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Erfindungsgemäß kann der im Vorderarm zur Einführung des Nabelglieds ausgebildete hohle Abschnitt mit minimalen Mitteln wasserdicht gemacht werden. Außerdem kann der Roboter durch drehbares Verbinden des zylindrischen hohlen Glieds mit dem gebogenen hohlen Glied über das Lager und die Öldichtung und durch Wasserdichtmachen des Verbindungselements (Armatur) zwischen den hohlen Gliedern den hohlen Abschnitt in der Vorderarmbasis haben, in den der Bediener das Nabelglied des Werkzeugs einführen kann, während der Roboter in einem Anwendungsbereich eingesetzt werden kann, in dem Wasserdichte erforderlich ist.
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Durch Ausgleichen des Innendurchmessers des zylindrischen hohlen Glieds und des Innendurchmessers des gebogenen hohlen Glieds im Armaturbereich kann eine Abstufung oder ein hervorstehender Teil aus dem hohlen Abschnitt fortgelassen werden. Deshalb kann der Bediener das Nabelglied des Werkzeugs ohne Schwierigkeiten in den hohlen Abschnitt einsetzen und die Lebensdauer des Nabelglieds kann dadurch verlängert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006-051581 [0003, 0006]
- JP 2005-34860 [0004]
- JP 2009-028875 [0005, 0007]
- JP 2005-342860 [0007]
