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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Parallelarmroboter, der die Positionskalibrierungsarbeit erleichtert.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Ein Parallelarmroboter des δ-Typs ist bekannt. Bei diesem Typ von Parallellarmrobotern sind drei Servomotoren an einer Basis angeordnet und Arme (Verbindungsabschnitte) sind mit Ausgangswellen der Servomotoren verbunden, und ein Betätigungskopf (Bewegungsabschnitt) wird in dem 3D-Raum unterhalb der Basis durch Antreiben der Arme verlagert. Bei diesem Typ von Parallelarmrobotern werden die Arme im Voraus zu vorbestimmten Positionen zum Kalibrieren der Servomotoren bewegt, um die positionale Präzision des Betätigungskopfs sicherzustellen. Bei dem Parallelarmroboter, der in der japanischen Patentschrift Nr. 4822558 (
JP 4 822 558 B2 ) beschrieben ist, stehen Ursprungsbolzen von Motorhalterungen vor. Ferner stehen Referenzbolzen von den Basisenden der Arme vor und Zustände, in denen die Referenzbolzen sich an die Ursprungsbolzen anlegen, werden als Ursprungspositionen der Arme zum Ausführen der Positionskalibrierungsarbeit verwendet.
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Bei dem Parallelarmroboter, der in
JP 4 822 558 B2 beschrieben ist, ist es möglich, dass beim Antreiben der Arme, um die Referenzbolzen mit den Ursprungsbolzen in Anlage zu bringen, die Arme aufgrund von Fehlern zu weit angetrieben werden. Falls die Arme zu weit angetrieben werden, werden die Anlagekräfte zwischen den Referenzbolzen und den Ursprungsbolzen zu groß und es kann zu Schäden an dem Parallelarmroboter kommen.
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US 2008/0141813 A1 offenbart einen Roboter mit einem Basiselement, das mit drei oberen Armen mittels eines Verbindungsflanschs und der Antriebsachse verbunden ist. Die Antriebsachse ist mit einer Antriebseinheit gekoppelt. Die oberen Arme sind mit den unteren Armen verbunden. An den unteren Armen ist ein Tragelement angebracht.
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US 4,841,762 A offenbart allgemein, dass Messuhren zur Kalibrierung eines Roboters verwendet werden können.
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Abriss der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Parallelarmroboter mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Weitere Ausführungsformen sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Figuren ersichtlich, in denen:
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1 eine perspektivische Ansicht ist, die einen schematischen Aufbau eines Parallelarmroboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 eine perspektivische Ansicht ist, die den Aufbau nahe eines Befestigungsabschnitts eines Antriebsarms gemäß 1 zeigt und den Zustand zeigt, in dem eine Kalibrierungsbefestigung angebracht ist,
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3 eine perspektivische Ansicht ist, die den Aufbau nahe des Befestigungsabschnitts eines Antriebsarms von 1 zeigt, und den Zustand zeigt, in dem eine Kalibrierungsvorrichtung nicht angebracht ist,
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4 eine perspektivische Einzelteilansicht ist, die den Aufbau einer Vorrichtung gemäß 2 zeigt,
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5 eine perspektivische Ansicht ist, die den Aufbau eines Halteelements zeigt, das einen Teil der Befestigung gemäß 4 bildet,
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6 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie VI-VI gemäß 5 ist,
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7 eine perspektivische Ansicht ist, die den Anbringungszustand der Vorrichtung gemäß 2 zeigt, und
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8 eine Ansicht ist, die ein Beispiel einer Positionskalibrierungsarbeit ohne Verwendung der Befestigung gemäß 2 zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden wird mit Bezug auf die 1 bis 8 eine Ausführungsform eines Parallelarmroboters gemäß der Erfindung erläutert. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die den schematischen Aufbau eines Parallelarmroboters 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Parallelarmroboter 100 einen Basisabschnitt 1, eine Bewegungsplatte 2, und drei Verbindungsabschnitte 3, die den Basisabschnitt 1 und die Bewegungsplatte 2 miteinander verbinden. Der Basisabschnitt 1 hat eine Basisabschnittsplatte 10 und drei Servomotoren 11, die an der Basisabschnittsplatte 10 befestigt sind, und die Verbindungsabschnitte 3 antreiben.
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Die Verbindungsabschnitte 3 und die Servomotoren 11 sind um 120° um einen Mittelpunkt 1a versetzt zueinander an einem Zentrum der Basisplatte 1 angeordnet. Der Parallelarmroboter 100 ist symmetrisch um den Mittelpunkt 1a ausgebildet. Zur Veranschaulichung wird wie dargestellt nachstehend die Auf-Ab-Richtung definiert. Die Richtung senkrecht zu der Auf-Ab-Richtung wird als „horizontale Richtung” bezeichnet. Die Richtung, die sich radial von einer Axiallinie L0 erstreckt, und durch den Mittelpunkt 1a verläuft und sich in Auf-Ab-Richtung erstreckt, wird als „diametrale Richtung” bezeichnet, während die Richtung entlang des Umfangs eines Kreises um die Axiallinie L0 als „Umfangsrichtung” bezeichnet wird. An dem Bodenabschnitt der Bewegungsplatte 2 ist ein Befestigungsabschnittselement 2a eines nicht gezeigten Greiforgans vorgesehen. Die Servomotoren 11 sind an der Oberseite der Basisabschnittplatte 10 befestigt.
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Jeder Verbindungsabschnitt 3 hat einen oberen Antriebsarm 31 und ein Paar von unteren angetriebenen Armen 32. Der Antriebsarm 31 erstreckt sich von dem Basisabschnitt 1 in radialer Richtung auswärts. Ein Ende des Antriebsarms 31 ist mit einer Ausgangswelle 11a eines Servomotors 11 verbunden, so dass der Antriebsarm 31 sich um eine Verlängerung der Ausgangswelle 11a drehen (verschwenken) kann, d. h. um eine Axiallinie L1 in einer eine Axiallinie 10 umfassenden vertikalen Ebene. Die Ausgangswelle 11a des Servomotors 11 ist mit einem Drehzahlminderer 13 (2) verbunden und der Antriebsarm 31 ist über den Drehzahlminderer 13 mit der Ausgangswelle 11a des Servomotors 11 verbunden. In 1 wurde auf die Darstellung des Drehzahlminderers 13 jedoch verzichtet und der Antriebsarm 31 ist dargestellt, als ob er mit der Ausgangswelle 11a verbunden wäre.
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An dem anderen Ende jedes der Antriebsarme 31 sind die ersten Enden der Paare der angetriebenen Arme 32 mit sphärischen Kugellagern verbunden. Die anderen Enden des Paares von angetriebenen Armen 32 sind über sphärische Kugellager mit der Bewegungsplatte 2 verbunden. Dadurch kann der Servomotor 11 die Antriebsarme 31 antreiben und die angetriebenen Arme 32 rotieren in vertikalen Ebenen, um die Bewegungsplatte 2 zu jeder Position in dem 3D-Raum unterhalb des Basisabschnitts 1 zu verlagern. Der voranstehend beschriebene Parallelarmroboter 100 ist ein Parallelarmroboter des sogenannten δ-Typs.
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Jeder Servomotor 11 hat einen Rotationsdetektor 12 (Endcoder) eingebaut, der die Rotation des Servomotors 11 (Betrag der Rotation) erfasst. Ein Signal von dem Rotationsdetektor (12) wird als Basis zur Steuerung des Antriebs der Servomotors 11 verwendet. Der Rotationsdetektor 12 gibt ein Signal basierend auf der Ursprungsposition des Servomotors 11 aus. Zusammen mit dem Ablauf der Arbeitszeit oder dem Auswechseln des Motors, usw., können jedoch Abweichungen in der Ursprungsposition auftreten. In diesem Fall wird eine Positionskalibrierung benötigt, um den Servomotor 11 zur Sicherstellung der positionalen Präzision der Bewegungsplatte 2 zu kalibrieren. Bei der Positionskalibrierung wird der Antriebsarm 31 zu einer vorbestimmten Referenzposition rotiert (geschwenkt) und das Positionssignal des Rotationsdetektors 12 zu dieser Zeit wird zum Identifizieren der Ursprungsposition des Servomotors 11 verwendet.
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Um die Positionskalibrierung leicht und präzise ausführen zu können, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Kalibrierungsvorrichtung 5 an dem Basisabschnitt 1 angebracht, wie nachstehend erläutert wird.
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Die 2 und 3 zeigen perspektivische Ansichten, die den Aufbau nahe des Befestigungsabschnitts eines Antriebsarms 31 zeigen. Insbesondere zeigt 2 den Zustand, in dem die Kalibrierungsvorrichtung 5 angebracht ist. Obwohl in 2 und 3 der Aufbau nahe des Bewegungsabschnitts eines Antriebsarms 31 der drei Antriebsarme 31 gezeigt ist, ist der Aufbau nahe den Befestigungsabschnitten der anderen Antriebsarme 31 gleich zu dem in den 2 und 3 gezeigten Aufbau. Die 2 und 3 zeigen den Aufbau gemäß 1 mit der Oberseite unten.
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Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Antriebsarm 31 einen Rotationswellenabschnitt 311, der mit einer Ausgangswelle 11a eines Servomotors 11 (genauer gesagt mit einem Drehzahlminderer 13), einem mit dem ein Paar von Antriebsarmen 32 verbundenen Verbindungsabschnitt 313 und einer Stange 312 verbunden ist, die sich von dem Rotationswellenabschnitt 311 zu dem Verbindungsabschnitt 313 erstreckt. Der Rotationswellenabschnitt 311 ist in Form einer Säule ausgebildet. Die Stange 312 erstreckt sich von einem Abschnitt der Außenumfangsfläche 311a. Eine Endfläche des Rotationswellenabschnitts 311 liegt einer Endfläche 14a des Gehäuses 14 des Drehzahlminderers 13 gegenüber, ausgehend von dem die Ausgangswelle 11a vorspringt. Der Antriebsarm 31 ist drehbar um die Axiallinie L1 in der Richtung des Pfeils R1 und in der Richtung des Pfeils R2 gemäß 3 ausgebildet. In 2 und 3 unterscheiden sich die Stellungen des Antriebsarms 31. Falls sich der Antriebsarm 31 von der Stellung gemäß 3 in R2-Richtung dreht, resultiert dies in der Stellung gemäß 2.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist an einer Außenumfangsfläche 311a des Rotationswellenabschnitts 311, insbesondere an dem Basisende der Stange 312, die sich weiter zu der Außenumfangsfläche 311a erstreckt, ein vorspringender Abschnitt 33 mit einem trapezförmigen Querschnitt vorgesehen. An der Fläche des vorstehenden Abschnitts 33 ist eine flache Fläche (eine sich bewegende flache Fläche 34) parallel zu der Axiallinie L1 und entlang einer Richtung in Verlängerung der Stange 312 ausgebildet.
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An der Endfläche 14a des Gehäuses 14 ist unterhalb der Ausgangswelle 11a (Axiallinie L1) ein Paar von Ober- und Unternuten 14b vorgesehen. Zwischen diesen Nuten 14b ist ein blockförmiger vorspringender Abschnitt 15 ausgebildet, der sich leicht bezüglich der horizontalen Richtung neigt. An der Oberfläche und der Unterfläche des vorspringenden Abschnitts 15 (genauer gesagt an der geneigten Oberfläche und der geneigten Unterfläche) bilden die Nuten 14b parallele flache Flächen 16 und 17. Insbesondere bildet die flache Fläche 17 an der Unterseite eine flache Referenzfläche, die bei der Kalibrierung als Referenz der Position dient. Die flache Referenzfläche 17 ist derart ausgebildet, dass sie an derselben Ebene wie die sich bewegende flache Fläche 34 positioniert ist, wenn sich der Antriebsarm 31 zu einer Referenzposition (siehe 8) dreht. Die „Referenzposition” ist die Position, die als Referenz der Antriebsarme 31 bei der Kalibrierung der Position dient. Wenn der Antriebsarm 31 an der Referenzposition ist, nimmt der Servomotor 11 die Ausgangsposition ein.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist an dem vorspringenden Abschnitt des Gehäuses 14 eine Kalibrierungsvorrichtung 5 für die Kalibrierung der Position befestigt. Die Vorrichtung 5 umfasst eine Messuhr 51. Der vordere Endabschnitt der Messuhr 51 liegt an der sich bewegenden flachen Fläche 34 des Antriebsarms 31 an. Zu dieser Zeit wird der angezeigte Wert beobachtet, während die Rotationsposition des Antriebsarms 31 auf die Referenzposition eingestellt wird.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau der Vorrichtung 5 zeigt. Zur Veranschaulichung werden Richtungen senkrecht zueinander, wie dargestellt, als „X-Richtung”, „Y-Richtung” und „Z-Richtung” festgelegt. Der Aufbau der Vorrichtung 5 wird nach Maßgabe dieser Definitionen erläutert.
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Wie in 4 gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung 5 ein Rahmenelement 52, das an dem vorspringenden Abschnitt des Gehäuses 14 angebracht ist, und ein Halteelement 53, das an dem Rahmenelement 52 angebracht ist und die Messuhr 51 hält. Das Rahmenelement 52 hat einen länglichen vertikalen Plattenabschnitt 521, der sich Y-Richtung erstreckt, und ein Paar von länglichen horizontalen Plattenabschnitten 522 und 523, die sich in X-Richtung von den beiden Enden des vertikalen Plattenabschnitts 521 in der Y-Richtung erstrecken und insgesamt eine U-Form bilden. Ein horizontaler Plattenabschnitt 522 wird in die Nut 14b der Oberseite des Gehäuses 14 (7) eingeführt und ist in seiner Länge in Y-Richtung kürzer als der andere horizontale Plattenabschnitt 523. Der horizontale Plattenabschnitt 523 ist mit einem Paar von Schraubenöffnungen 524 versehen, die sich in X-Richtung erstrecken. In die Schraubenöffnungen 524 werden Bolzen 55 eingeschraubt. Der vertikale Plattenabschnitt 521 ist mit einer länglichen Öffnung 525 in X-Richtung versehen. Ein Paar von mit Flanschen versehenen Bolzen 56 erstrecken sich durch die längliche Öffnung 525.
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau des Halteelements 53 zeigt. Das Halteelement 53 umfasst einen rechteckförmigen flachen Plattenabschnitt 531, der sich in X-Y-Richtung erstreckt, und einen rechteckförmigen flachen Plattenabschnitt 532, der sich von dem Ende in X-Richtung des flachen Plattenabschnitts 531 in der Y-Z-Richtung erstreckt und eine L-Form aufweist. Der flache Plattenabschnitt 532 ist nicht vollständig in Rechteckform ausgebildet, sondern mit einer Nut 533 an dem Y-Richtungs-Ende versehen, und formt eine L-Form.
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An dem Mittelabschnitt des flachen Plattenabschnitts 532 ist eine Durchgangsöffnung 536 ausgebildet, durch die sich ein zylindrischer Abschnitt 511 der Messuhr 51 erstreckt. Die Nut 533 an der Seite der Endfläche in Y-Richtung des flachen Plattenabschnitts 531 ist mit einem Paar von Schraubenöffnungen 534 versehen, mit denen die Flanschbolzen 56 verschraubt werden. Die Endseite in der X-Richtung des flachen Plattenabschnitts 531, wo der flache Plattenabschnitt 531 und der flache Plattenabschnitt 532 einander schneiden, bildet eine Anlagefläche 535, an der die vorderen Endabschnitte der Bolzen 55 anliegen. Der flache Plattenabschnitt 532 ist mit einem Messuhrbefestigungselement 54 in einem Bereich 54a angebracht, so dass die Durchgangsöffnung 536 überdeckt wird.
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Das Messuhrbefestigungselement 54 umfasst ein Paar von gegenseitig parallelen dünnen Plattenabschnitten 541 und 542 sowie einen dünnen Plattenabschnitt 534, der die dünnen Plattenabschnitte 541 und 542 verbindet und insgesamt eine U-Form bildet. Das Messuhrbefestigungselement 54 ist von der Nut 533 in Richtung der Y-Richtung angebracht, so dass der flache Plattenabschnitt 532 durch das Paar der flachen Plattenabschnitte 541 und 542 eingeklemmt wird. Die dünnen Plattenabschnitte 541 und 542 sind mit Durchgangsöffnungen 544 versehen, durch die sich der zylindrische Abschnitt 511 der Messuhr 51 an denselben Positionen in Y-Z-Richtung erstreckt. An dem Mittelpunkt des dünnen Plattenabschnitts 534 ist eine Schraubenöffnung 545 vorgesehen. Ein Messuhrbefestigungsbolzen 57 ist in die Schraubenöffnung 545 eingeschraubt.
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Die Messuhr 51 hat einen Verlagerungsabschnitt 512, der von dem zylindrischen Abschnitt 511 vorspringt. Der Bewegungsabschnitt 512 kann bezüglich des zylindrischen Abschnitts 511 angehoben und abgesenkt werden. Durch das Anheben und Absenken des verlagerbaren Abschnitts 512 verändern sich die angezeigten Werte der Einkerbungen 513. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie VI-VI, die den angebrachten Zustand der Messuhr 51 zeigt. Beim Anbringen der Messuhr 51 wird das Messuhrbefestigungselement 54 an dem Bereich 54a des flachen Plattenabschnitts 533 angebracht und in diesem Zustand wird der zylindrische Abschnitt 511 in die Durchgangsöffnungen 536 und 544 eingeführt. Um das Einführen zu erleichtern, werden die Durchmesser der Durchgangsöffnungen 536 und 544 größer als die Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 511 der Messuhr 51.
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Als nächstes wird der Messuhrbefestigungsbolzen 57 befestigt, um den vorderen Endabschnitt des Bolzens 57 mit der Endfläche 537 des flachen Plattenabschnitts 533 an der Seite der Nut 533 in Anlage zu bringen. Dadurch bewegt sich, wie in 6 gezeigt ist, das Messuhrbefestigungselement 54 in Y-Richtung (Y1-Richtung in der Figur), der zylindrische Abschnitt 511 wird gegen die Innenumfangsfläche der Durchgangsöffnung 544 des Messuhrbefestigungselements 54 gedrückt und die Messuhr bewegt sich in Y1-Richtung. Falls der zylindrische Abschnitt 511 an der Innenumfangsfläche der Durchgangsöffnung 536 des flachen Plattenabschnitts 532 anliegt, wird eine Bewegung des zylindrischen Abschnitts 511 verhindert. Dadurch wird der zylindrische Abschnitt 511 zwischen der Innenumfangsfläche der Durchgangsöffnung 536 einer Endseite in der Y-Richtung und der Innenumfangsfläche der Durchgangsöffnung 536 an der anderen Endseite in Y-Richtung gehalten, wodurch die Messuhr 51 an dem Halteelement 33 befestigt wird.
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Zu dieser Zeit steht das vordere Ende des Bewegungsabschnitts 512 der Messuhr 51 in der X-Richtung um eine vorbestimmten Betrag Δd (z. B. 3 mm) von der Endseite 533 des flachen Plattenabschnitts 531, der sich in Y-Z-Richtung (als „Kontaktendfläche” bezeichnet) erstreckt, durch Einstellen der Befestigungsposition der Messuhr 51 in X-Richtung vor. Um die Positionseinstellung der Messuhr 51 in der X-Richtung zu erleichtern, wird beispielsweise der zylindrische Abschnitt 511 mit einem gestuften Abschnitt versehen. Durch das in Anlagebringen dieses gestuften Abschnitts mit der Fläche des dünnen Plattenabschnitts 541 des Messuhrbefestigungselements 54 kann die Messuhr 51 positioniert werden. Nachdem die Position der Messuhr 51 groß ermittelt wurde, wird die Position des vorderen Endabschnitts der Messuhr 51 von der Kontaktendfläche 538 gemessen. Der gemessene Wert kann auf einen vorbestimmten Betrag Δd eingestellt werden. Der vorbestimmten Betrag Δd ist kleiner als die volle Skale der Messuhr 51 und ist beispielsweise 50% der vollen Skala.
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Im Folgenden wird das Verfahren der Positionskalibrierung unter Verwendung einer Kalibrierungsvorrichtung 5 erläutert. Bei der Ausführung der Positionskalibrierung wird zunächst aufgrund der Rotation des Antriebsarms 31 (wie in 3 gezeigt ist) der vorstehende Abschnitt 33 des Antriebsarms 31 zu einer Position oberhalb des vorstehenden Abschnitts des Gehäuses 14 zurückverlagert. Ferner wird, wie voranstehend beschrieben wurde, die Messuhr 51 positioniert und an dem Haltelement 53 angerbracht. Dann wird die Vorrichtung 5 an dem vorstehenden Abschnitt des Gehäuses 14 angebracht. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die den angerachten Zustand der Befestigung 5 zeigt. In 7 wird anders als in 2 auf die Darstellung des Antriebsarms 31 verzichtet.
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Beim Anbringen der Vorrichtung 5 werden zunächst Flanschbolzen 56 verwendet, um das Halteelement 53 temporär an dem Rahmenelement 52 zu befestigt. Das Halteelement 53 wird in dem Zustand an dem Rahmenelement 52 angebracht, in dem die Flanschbolzen 56 entlang der länglichen Öffnung 525 bewegt werden können. In diesem Zustand wird der flache Plattenabschnitt 532 des Halteelements 53 zu der Antriebsarm 31-Seite gedreht, der horizontale Plattenabschnitt 522 des Rahmens 52 wird die Oberseitennut 14b eingeführt, und die Innenendfläche des horizontalen Plattenabschnitts 522 wird mit der flachen Fläche 16 des vorstehenden Abschnitts 15 in Anlage gebracht. Ferner werden die Bolzen 55 zum Verkleinern des Abstands zwischen dem horizontalen Plattenabschnitt 522 und der Kontaktendfläche 538 des Halteelements befestigt, und die Kontaktendfläche 538 wird mit der flachen Referenzfläche 17 des vorstehenden Abschnitts 15 in Anlage gebracht.
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Dies führt aufgrund der Axialkraft der Bolzen 55 dazu, dass das Rahmenelement 52 (horizontaler Plattenabschnitt 522) und das Halteelement 53 (flacher Plattenabschnitt 531) den vorstehenden Abschnitt 15 greifen. Danach werden die Flanschbolzen 56 zum Befestigen des Haltelements 53 an dem Rahmen 52 angezogen. Durch Ausführen des obigen Verfahrens wird das Anbringen der Vorrichtung 5 fertiggestellt. In diesem Zustand, in dem die Vorrichtung 5 angebracht ist, liegt der vorderer Endabschnitt der Messuhr 51 (vorderes Ende des Bewegungsabschnitts 512) der Außenumfangsfläche 31 des Rotationswellenabschnitts 311 gegenüber. Zu dieser Zeit sind die flache Referenzfläche 17 des Gehäuses 14 und die Kontaktfläche 538 der Befestigung 5 in derselben Ebene positioniert, sodass der vordere Endabschnitt der Messuhr 51 von der flachen Referenzfläche 17 um einen vorbestimmten Betrag Δd vorsteht. Die Position der Messuhr 51 wird in diesem Fall als „Messposition” bezeichnet.
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In diesem Zustand wird der Antriebsarm 31 graduell dazu veranlasst, sich in R2-Richtung gemäß 3 zu drehen. Aufgrund der Rotation des Antriebsarms 31 nähert sich die sich bewegende flache Fläche 34 des vorstehenden Abschnitts 31 der Messuhr 51 an. Wie in 2 gezeigt ist, drückt die sich bewegende flache Fläche 34 in den Bewegungsabschnitt 512, wodurch der angezeigte Wert der Einkerbungen 513 der Messuhr 51 sich verändert, falls die sich bewegende flache Fläche 34 den vorderen Endabschnitt der Messuhr 51 kontaktiert. Falls die Einkerbungen 513 während der Rotation des Antriebsarms 31 in der R2-Richtung gedreht wird, und der angezeigte Wert ein vorbestimmter Wert Δd wird, wird die Rotation des Antriebsarms 31 angehalten. Falls der Antriebsarm 31 zu weit in der R2-Richtung rotiert wird, überschreitet der angezeigt Wert den vorbestimmten Wert Δd und der Antriebsarm 31 wird zur Rotation in der entgegengesetzten Richtung (R1-Richtung gemäß 3) veranlasst, um die Übereinstimmung des angezeigten Werts mit dem vorbestimmten Wert Δd herzustellen. Da es eine zusätzliche Bewegungsfreiheit in dem Betrag gibt, durch den die Messuhr 51 eingedrückt wird, können Schäden an der Befestigung 5 selbst dann verhindert werden, wenn der Antriebsarm 31 in R2-Richtung zu weit rotiert wird. Die angezeigten Werte verändern sich nach Maßgabe der Distanz zwischen der flachen Referenzfläche 17 und der sich bewegenden flachen Fläche 34. In dem Zustand, in dem der angezeigte Wert der vorbestimmte Wert Δd wird, sind die flache Referenzfläche 17 und die sich bewegende flache Fläche 34 in derselben Ebene mit einer Distanz von 0 zwischen sich positioniert, und der Antriebsarm 31 wird die Referenzposition.
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Zu dieser Zeit verwendet ein Bediener eine Schalterbetätigung, usw., um dem Steuerungskreislauf (nicht gezeigt) zu lehren, dass der Antriebsarm 31 an der Referenzposition ist. Dadurch liest die Steuerschaltung das Positionssignal, das von dem Rotationsdetektor 12 ausgegeben wird, und identifiziert die Ursprungsposition des Servomotors 11. Die voranstehende Positionskalibrierung wird beispielsweise für alle Servomotoren 11 ausgeführt. Wenn die Positionskalibrierung beendet wird, werden die Bolzen 55 und 56 gelockert und die Vorrichtung 5 von dem Gehäuse 14 abgenommen.
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Obwohl voranstehend die Positionskalibrierung unter Verwendung der Vorrichtung 5 erläutert wurde, ist es ebenfalls möglich, die Positionskalibrierung ohne Verwendung der Vorrichtung 5 auszuführen. 8 ist eine Ansicht, die die Positionskalibrierungsarbeit erläutert, die ohne Verwendung der Vorrichtung 5 ausgeführt wird. In diesem Zustand wird während der Sichtprüfung der Positionsbeziehung zwischen der flachen Referenzfläche 17 und der sich bewegenden flachen Fläche 34, wie in 8 gezeigt ist, der Antriebsarm 31 derart zum Rotieren gebracht, dass die flache Referenzfläche 17 und die sich bewegende flache Fläche 34 in derselben Position positioniert werden. Ferner wird die Ursprungsposition des Servomotors 11 durch das Positionssignal identifiziert, das von dem Rotationsdetektor 12 ausgegeben wird, wenn die flache Referenzfläche 17 und die sich bewegende flache Fläche 34 in derselben Ebene positioniert sind, d. h. wenn der Antriebsarm 31 sich zu der Referenzposition bewegt. In diesem Fall ist es leicht zu beurteilen, ob die flache Referenzfläche 17 und die sich bewegende flache Fläche 34 in derselben Ebene liegen, da die flache Referenzfläche 17 an dem Endabschnitt des Gehäuses 14 an der Seite des Antriebsarms 31 ausgebildet ist, und da die flache Referenzfläche 17 und die sich bewegende flache Fläche 34 in Richtung der Rotationswelle L1 fluchtend angeordnet sind. Es ist möglich, eine in Form einer flachen Platte ausgebildete Messuhr an den flachen Flächen 17 und 34 zu platzieren, um die flache Referenzfläche 17 und die sich bewegende flache Fläche 34 zu überspannen. Die Abstände zwischen der Messuhr und den flachen Flächen 17 und 34 werden dann zur Beurteilung zu vergleichen, ob die flachen Flächen 17 und 34 in derselben Ebene liegen.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die folgenden Funktionen ausgeführt werden.
- (1) Der Parallelarmroboter 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Basisabschnitt 1, der drei Servomotoren 11 aufweist, eine Bewegungsplatte 2, die bezüglich des Basisabschnitts 1 verlagerbar ist, drei Verbindungsabschnitte 3 mit ersten Enden, die mit den Servomotoren 11 verbunden sind, um Rotationswellen L1 bezüglich des Basisabschnitts 1 zu rotieren, und deren andere Enden mit der verlagerbaren Platte 2 verbunden sind, und Vorrichtungen 5 zur Positionskalibrierung, die an dem Basisabschnitt 1 zum Messen der Rotationspositionen der Verbindungsabschnitte 3 (Antriebsarme 31) angebracht sind. Der Basisabschnitt 1 weist flache Referenzflächen 17 auf, die Verbindungsabschnitte 3 umfassen, sich bewegende flache Flächen 34, die in denselben Ebenen wie die flachen Referenzflächen 17 wiegen, wenn sie zu den Referenzpositionen zur Positionskalibrierung rotieren, und die Befestigungen 5 umfassen Messuhren 51, die den sich bewegenden flachen Flächen 34 gegenüberliegen, wenn die Verbindungsabschnitte zu den Referenzposition rotieren. Die Antriebsarme 31 werden zu den Referenzpositionen rotiert, an denen die zwei flachen Flächen 17 und 34 in derselben Ebene liegen, während die Distanzen zwischen den flachen Referenzflächen 17 und den sich bewegenden flachen Flächen 34 durch die Messuhren 51 gemessen werden. Dadurch müssen, wenn die Antriebsarme 31 zu den Referenzpositionen rotiert werden, die Messuhren 51 nur leicht eingedrückt werden (weniger als die volle Skala), selbst wenn die Antriebsarme 31 zu weit rotiert wurden. Daher können die Vorrichtungen 5 usw. vor Beschädigungen geschützt werden, und die Positionskalibrierungsarbeit kann einfach ausgeführt werden. Die Antriebsarme 31 können über die Referenzpositionen hinaus rotieren, so dass zu der Zeit der Positionskalibrieru die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsarme 31 in R2-Richtung erhöht werden kann, und die Effizienz der Positionskalibrierung gesteigert wird.
- (2) Wenn die Messuhren 51 an den Vorrichtungen 5 angebracht werden und die Antriebsarme 31 zu den Referenzpositionen rotieren, werden die Messuhren 51 angeordnet, so dass die vorderen Endabschnitte der Messuhren 51 die sich bewegenden flachen Flächen 34 streifen und die Messuhren 51 werden um vorbestimmte Beträge Δd eingedrückt. Dadurch ist es möglich, die Antriebsarme 31 zu den Referenzpositionen zu rotieren, während die Einkerbungen 513 der Messuhren 51 beobachtet werden, und es ist möglich, die Positionskalibrierung präzise auszuführen. Ferner kann durch die Verwendung von Messuhren 51 die Positionskalibrierung mit einem kostengünstigen Aufbau ausgeführt werden.
- (3) Die flachen Referenzflächen 17 und die sich bewegenden flachen Flächen 34 sind derart ausgebildet, dass sie in denselben Ebenen positioniert sind, wenn die Antriebsarme 31 zu den Referenzpositionen rotieren. Dadurch können die Antriebsarme selbst dann einfach zu den Referenzpositionen rotieren, wenn keine Vorrichtungen 5 vorgesehen sind, und es ist möglich, die Positionskalibrierungsarbeit ohne die Vorrichtungen 5 auszuführen.
- (4) Die flachen Kontaktflächen 538 der Halteelemente 53, die die Messuhren 51 halten, werden mit den flachen Referenzflächen 17 zum Anbringen der Befestigungen 5 an den vorstehenden Abschnitten 15 in Anlage gebracht. Dadurch können die Beträge des Vorsprungs Δd der vorderen Endabschnitte der Messuhren 51 von den flachen Kontaktflächen 538 gleich zu den Beträgen des Vorsprungs Δd der flachen Referenzflächen 17 eingestellt werden. Daher können die Positionen der Messuhren 51 bezüglich der flachen Referenzflächen 17 leicht eingestellt werden.
- (5) Durch Befestigen der Bolzen 55 und 56 greifen die Rahmenelemente 52 und die Endflächen der Halteelemente 53 vorstehende Abschnitte 15 und die Vorrichtungen 5 werden an den vorspringenden Abschnitten 15 in abnehmbarer Weise angebracht. Durch Abnehmen der Vorrichtungen 5 von den vorstehenden Abschnitten 15, wenn keine Positionskalibrierung ausgeführt werden soll, behindern die Vorrichtungen 5 den Betrieb des Parallelarmroboters nicht. Ferner können die Befestigungspositionen der Vorrichtungen 5 frei gewählt werden, ohne Rücksicht auf den Betriebsbereich des Parallelarmroboters 100. Beispielsweise ist es möglich, die Referenzpositionen der Antriebsarme 31 innerhalb des normalen Betriebsbereichs des Parallelarmroboters 100 zu wählen. Dadurch ist es möglich, die Vorrichtungen 5 an allen Antriebsarmen 31 anzubringen. Dann können alle Antriebsarme 31 simultan zu den Referenzpositionen bewegt werden. Die Kalibrierung der Positionen aller Servomotoren 11 kann zeitgleich ausgeführt werden und die Positionskalibrierungsarbeit wird einfacher.
- (6) Die Rahmenelemente 52 und die Halteelemente 53 greifen die vorstehenden Abschnitte 15 zum Anbringen der Befestigungen an den Gehäusen 14. Es besteht keine Notwendigkeit zum Ausbilden von Bolzenöffnungen in den Gehäusen 14 zum Befestigen der Vorrichtungen 5 und die Vorrichtungen 5 können einfach angebracht werden.
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(Modifikationen)
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Bei den vorliegenden Ausführungsformen werden die Vorrichtungen 5 mit den Messuhren 51 an den Gehäusen 14 angebracht und die Messuhren 51 werden zum Messen der Rotationspositionen der Verbindungsabschnitte 3 (Antriebsarme 31) verwendet, und die Antriebsarme 31 rotieren zu den Referenzpositionen bei der Positionskalibrierung. Der Aufbau der Vorrichtungen 5, die die Rotationspositionen der Antriebsarme 31 messen, ist jedoch nicht auf diese Ausführungen beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, Laserentfernungsmesser anstelle der Messuhren 51 als Messvorrichtungen vorzusehen und die Laserentfernungsmesser zum Messen der Abstände zwischen den flachen Referenzflächen 17 und den sich bewegenden flachen Flächen 34 zu verwenden. Solange Messvorrichtungen vorhanden sind, die den sich bewegenden flachen Flächen 34 gegenüberliegen, wenn die Antriebsarme zu den Referenzpositionen rotieren, und die Abstände zwischen den flachen Referenzflächen 17 und den sich bewegenden flachen Flächen 34 messen, können die Vorrichtungen 5 auf diese Weise ausgebildet werden. Bei den voranstehenden Ausführungsformen stehen bei den Befestigungszuständen der Vorrichtungen 5 die vorderen Endabschnitte der Messuhren 51 von den flachen Referenzflächen 17 um vorbestimmte Beträge Δd vor. Solange sie an den Messpositionen angeordnet sind, an denen die Positionsbeziehungen zwischen den flachen Referenzflächen 17 bekannt sind, ist die Anordnung der Messvorrichtungen nicht auf die voranstehende Anordnung beschränkt.
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Bei der voranstehenden Ausführungsform sind die sich bewegenden Arme 31 mit vorstehenden Abschnitten 33 versehen und die vorstehenden Abschnitte 33 sind mit sich bewegenden flachen Flächen 34 an ihren Flächen ausgebildet. Solange sie sich parallel bezüglich der Rotationswelle L1 erstrecken und in vorbestimmten Positionsbeziehungen bezüglich der flachen Referenzflächen 17 resultieren, wenn die Bewegungsarme 31 zu den Referenzpositionen rotieren, ist der Aufbau der sich bewegenden flachen Flächen 34 nicht darauf beschränkt. Daher können die sich bewegenden flachen Flächen derart ausgebildet sein, dass die sich bewegenden flachen Flächen 34 an flachen Flächen positioniert sind, die sich von den flachen Referenzflächen 17 bei der Positionskalibrierungsunterscheiden. Beispielsweise können an den Referenzpositionen die sich bewegenden flachen Flächen 34 abwärts oder aufwärts durch vorbestimmte Beträge von den flachen Referenzflächen 17 positioniert sein. Bei der voranstehenden Ausführungsform sind die Befestigungsabschnitte nicht auf den voranstehend beschriebenen Aufbau beschränkt, obwohl die vorstehenden Abschnitte der Gehäuse 14 mit den flachen Referenzflächen 17 ausgebildet sind, und die flachen Referenzflächen 17 zum Anbringen der Befestigungen 5 an den vorstehenden Abschnitten 15 verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, Befestigungsanbringungsabschnitte an den Basisabschnittsplatten 10 anstelle der Gehäuse 14 vorzusehen. Bei der voranstehenden Ausführungsform sind die flachen Referenzflächen 17 zum Erstrecken parallel zu den Axiallinien L1 der Antriebsarme 31 ausgebildet. Sie können jedoch auch geneigt bezüglich der Axiallinien L1 ausgebildet werden. Bei der voranstehenden Ausführungsform sind die Halteabschnitte, die die Messvorrichtungen halten, nicht auf die voranstehend beschriebene Ausführung beschränkt, obwohl die Halteelemente 53, die die Messuhren 51 halten, und die Rahmenelemente 52, die Abschnitte der Halteelemente 53 umgeben, die vorspringenden Abschnitte des Gehäuses 14 greifen, und die flachen Kontaktflächen 538 der Halteelemente 53 die flachen Referenzflächen 17 zum Anbringen der Befestigungen 5 an den vorstehenden Abschnitten 15 kontaktieren.
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Bei der voranstehenden Ausführungsform können auch andere Aktuatoren verwendet werden, obwohl Servomotoren 11 als Aktuatoren zum Antreiben der Verbindungsabschnitte 3 verwendet werden. Obwohl drei Verbindungsabschnitte 3, die Antriebsarme 31 und Paare von angetriebenen Armen 32 aufweisen, vorgesehen sind, um den Parallelarmroboter 100 zu bilden, ist der Aufbau der Mehrzahl der Verbindungsabschnitte 3 nicht auf den voranstehend beschriebenen Aufbau beschränkt, solange die ersten Enden mit der Mehrzahl der Servomotoren um die Rotationswellen L1 bezüglich der Basisabschnitte 1 drehbar verbunden sind, und mit ihren anderen mit den Bewegungsplatten 2 verbunden sind. Der Aufbau der Bewegungsabschnitte, die die Bewegungsplatten 2 aufweisen, ist nicht auf den voranstehend beschriebenen Aufbau beschränkt. Bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform können, obwohl an dem Basisabschnitt 1 über Bolzen 55 und 56 in abnehmbarer Weise an Positionen angebracht sind, an denen sie den Normalbetrieb des Roboters 100 (außerhalb des Bereichs des Normalbetriebs) nicht behindern, ebenfalls fest an dem Basisabschnitt 1 angebracht sein. Es ist ebenfalls möglich, die voranstehend beschriebene Ausführungsform mit einer oder mehreren der voranstehend beschriebenen Modifikationen zu kombinieren.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Schäden an den Abschnitten zu verhindern, die den Parallelarmroboter bilden, selbst wenn die Verbindungsabschnitte zu weit angetrieben werden, um die Verbindungsabschnitte zu den Referenzpositionen zur Kalibrierung der Position rotieren.
