DE102014103937A1

DE102014103937A1 - SCARA-Roboter

Info

Publication number: DE102014103937A1
Application number: DE102014103937.8A
Authority: DE
Inventors: c/o Hiwin Technologies Corp. Chuo Yung-Tsai; Fu-Ching Wang; Tsung-YING Lin
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2034-03-22
Also published as: DE102014103937B4; TW201521979A; JP2015123566A; US20150158186A1; CN104708620A

Abstract

Ein SCARA-Roboter umfasst eine Basis, einen ersten Arm, der an der Basis befestigt und um eine erste imaginäre Achse rotierbar ist, einen zweiten Arm, der an dem ersten Arm befestigt um eine zweite imaginäre Achse rotierbar ist, einen Wellenmotor mit einem Fixierungselement, das in dem zweiten Arm befestigt ist, und einer Achse, die relative zu dem Fixierungselement entlang einer dritten imaginären Achse bewegbar ist, die im Wesentlichen parallel zu der ersten und der zweiten imaginären Achse ist, und einen Rotationsmotor, der in dem zweiten Arm befestigt und angepasst ist, um die Achse um die dritte imaginären Achse zu rotieren. Daher erleichtert der SCARA-Roboter die Betriebssteuerung, verbessert die Betriebspräzision, hebt die schnelle Abnutzung von Komponententeilen auf und verringert Wartungskosten.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Robotertechnologie und insbesondere einen SCARA-Roboter.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Das Taiwanesische Patent 201242731 offenbart einen SCARA-Roboter, der eine Basis, einen ersten Arm, der an der Basis befestigt ist, einen zweiten Arm, der an dem ersten Arm befestigt ist, und eine Achse, die vertikal durch den zweiten Arm eingesetzt ist, umfasst. Der erste Arm kann durch einen ersten Motor in der Basis rotiert werden. Der zweite Arm kann durch einen zweiten Motor darin rotiert werden. Die Achse kann angetrieben werden, um zu rotieren und um durch einen komplizierten Antriebsmechanismus in Achsrichtung bewegt zu werden.
Im Einzelnen ist die Achse eine Kugelumlaufspindel bzw. ein Kugelgewindetrieb mit Kerben. Der zweite Arm hat einen Achsenantrieb in sich befestigt, der zwei Motoren, zwei Gurte und eine Keilwellenmutter und eine Kugelmutter umfasst, die auf die Achse gehüllt sind. Die Keilwellenmutter und die Kugelmutter können jeweils durch die zwei Motoren über die beiden Gurte rotiert werden. Daher treibt die Rotation der Keilwellenmutter die Achse zur Rotation an und die Rotation der Kugelmutter treibt die Achse zur Bewegung in Achsrichtung an.
Aufgrund des indirekten Antriebs hat der zuvor genannte Achsenantrieb jedoch eine geringe Effizienz. Es ist weiterhin schwierig die Spannungen der Gurte konstant für eine lange Zeit aufrecht zu erhalten. Die Übertragungseffizienz wird instabil werden, falls die Spannungen der Gurte verändert werden. Weiterhin können die Gurte eine seitliche Kraft an die Achse weitergeben, was eine Achsenabweichung und eine verringerte Achsenpositionspräzision verursacht. Weiterhin, wenn die Achse durch die Keilwellenmutter rotiert wird, muss die Kugelmutter passend gesteuert werden, gemäß der Rotation der Achse, um so eine Verschiebung der Achse zu verhindern oder die Achse in Achsrichtung zu einer gewünschten Position zu bewegen. Daher ist die Steuerung des Achsenantriebs kompliziert. Weiterhin ist die Struktur des Achsenantriebs kompliziert und daher ist es schwieriger die Komponententeile des Achsenantriebs zu ersetzten, zum Beispiel müssen viele andere Teile gelöst werden, wenn die Gurte ersetzt werden, was die Wartungskosten erhöht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde unter den sichtbaren Umständen erreicht. Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen SCARA-Roboter bereitzustellen, der die Anschlussachse direkt antreibt, die Betriebssteuerung erleichtert, die Betriebspräzision verbessert, die schnelle Abnutzung von Komponententeilen aufhebt und Wartungskosten stark verringert.
Um diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erreichen, umfasst ein SCARA-Roboter der Erfindung eine Basis, einen ersten Arm, einen Wellenmotor und einen Rotationsmotor. Der erste Arm ist an der Basis befestigt und ist an bzw. um eine erste imaginäre Achse rotierbar bzw. kann an dieser rotieren. Der zweite Arm ist an dem ersten Arm befestigt und kann um eine zweite imaginäre Achse rotieren, die im Wesentlichen parallel zu der ersten imaginären Achse ist. Der Wellenmotor umfasst ein Fixierungselement, das in dem zweiten Arm befestigt ist, und eine Achse, die relative zu dem Fixierungselement entlang einer dritten imaginären Achse bewegbar ist, die im Wesentlichen parallel zu der ersten imaginären Achse ist. Der Rotationsmotor ist in dem zweiten Arm befestigt und angepasst, um die Achse an der dritten imaginären Achse zu rotieren.
Daher treibt die Erfindung die Achse direkt ohne einen Gurt oder irgendein anderes Übertragungsmittel an, was ein hohes Maß an Betriebsstabilität sicherstellt und Abweichung der Achse aufgrund seitlicher Kraft von einem Übertragungsgurt verhindert. Weiterhin interferieren die Verschiebungssteuerung und die Rotationssteuerung für die Achse nicht miteinander. Daher erleichtert die Erfindung die Betriebssteuerung, verbessert die Betriebspräzision, hebt die schnelle Abnutzung von Komponententeilen auf und verringert Wartungskosten.
Andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden verständlicher durch Bezugnahme der folgenden Spezifikation in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Komponenten der Struktur bezeichnen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schräge Übersichtsansicht eines SCARA-Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Abschnittsseitenansicht des SCARA-Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Explosionsansicht des Rotationsmotors, Sockels, der Trennplatte und des Wellenmotors des SCARA-Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Mit detailliertem Bezug auf die beigefügten Zeichnungen umfasst ein SCARA-Roboter 10 eine Basis 20, einen ersten Arm 30, einen zweiten Arm 40, einen Wellenmotor 50, drei Rotationsmotoren 60, 70 und 80 und den Sockel 90.
Der erste Arm 30 ist mit einem Ende davon an der Basis 20 befestigt. Der Rotationsmotor 60 ist in der Basis 20 befestigt, mit einer Ausgabeachse (nicht gezeigt), die vertikal aufwärts mit dem ersten Arm 30 verbunden ist, um den ersten Arm 30 um eine erste imaginäre Achse L1 relativ zu der Basis 20 zu rotieren.
Der zweite Arm 40 ist mit einem Ende davon an einem gegenüberliegenden Ende des ersten Arms 30 verbunden. Der Rotationsmotor 70 ist in dem zweiten Arm 40 befestigt, mit einer Ausgabeachse (nicht gezeigt), die vertikal abwärts mit dem ersten Arm 30 verbunden ist. Daher ist der Rotationsmotor 70 fähig den zweiten Arm 40 um eine zweite imaginäre Achse L2 relativ zu dem ersten Arm 30 zu drehen. Weiterhin ist die zweite imaginäre Achse L2 im Wesentlichen parallel zu der ersten imaginären Achse L1.
Der Wellenmotor 50 umfasst ein rechtwinkliges säulenartiges Fixierungselement 52 und eine zylindrische Achse 54. Das Fixierungselement 52 ist mit einer Trennplatte 42 fest in dem zweiten Arm 40 befestigt. Die Achse 54 ist durch das Fixierungselement 52 eingesetzt und ist aus gegenüberliegenden oberen Panel 44 und unterem Panel 46 des zweiten Arms 40 verlängert. Während der Rotation des Wellenmotors 50 wird die Achse 54 entlang einer dritten imaginären Achse L3 relativ zu dem Fixierungselement 52 bewegt. Weiterhin ist die dritte imaginäre Achse L3 im Wesentlichen parallel zu der ersten imaginären Achse L1 und der zweiten imaginäre Achse L2.
Der Rotationsmotor 80 weist relativ zu den zuvor erwähnten zwei anderen Rotationsmotoren 60 und 70 eine andere Konfiguration auf, die ein Durchgangsloch 82 in der Mitte aufweist. Der Sockel 90 ist fest in dem Durchgangsloch 82 befestigt und durch den Rotationsmotor 80 rotierbar. Der Rotationsmotor 80 und der Sockel 90 sind in dem zweiten Arm 40 zwischen dem oberen Panel 44 und der Trennplatte 42 befestigt. Die Achse 54 ist durch den Sockel 90 eingesetzt und am Rand mit einer Innenfläche des Sockels 90 gekoppelt, wodurch die Achse 54 mit dem Sockel 90 an der dritten imaginären Achse L3 rotierbar ist.
In dieser Ausführungsform weist die Achse 54 eine Vielzahl von Nuten 542 auf, die im Wesentlichen parallel zu der dritten imaginären Achse L3 sind. Die Achse 54 ist mit dem Sockel 90 durch die Nuten 542 gekoppelt, zum Beispiel kann der Sockel 90 derart gefertigt sein, dass er umlaufende Rollnuten (nicht gezeigt) aufweist, die in der inneren Fläche davon angeordnet sind, und eine Vielzahl von Rollkugeln (nicht gezeigt) kann jeweils zwischen den umlaufenden Rollnuten und den Nuten 542 befestigt sein. Alternativ kann der Sockel 90 gefertigt sein, so dass er Rippen (nicht gezeigt) aufweist, die in der Innenfläche davon angeordnet sind und jeweils mit den Nuten 542 gekoppelt sind. Jedoch sei angemerkt, dass die Konfiguration des Rotationsmotors 80 und der Kopplungsanordnung zwischen dem Rotationsmotor 80 und der Achse 54 nicht auf das Design beschränkt ist, das in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist und jedwede einer Auswahl anderer Mittel, die fähig sind den Rotationsmotor 80 zu befähigen die Achse 54 an der dritten imaginären Achse L3 zu rotieren, können wahlweise genutzt werden.
Da die Erfindung die Achse 54 des Wellenmotors 50 direkt als die Anschlussachse des SCARA-Roboters 10 verwendet und die Achse 54 befähigt durch den Rotationsmotor 80 direkt angetrieben zu werden, weist das direkte Antriebsverfahren der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den herkömmlichen indirekten Antriebsverfahren, die einen Gurtübertragungsmechanismus oder andere Übertragungsmittel verwenden, den Vorteil einer hohen Effizienz auf und es kann das Problem von Übertragungsinstabilität verhindern, das durch Änderungen in der Spannung der Übertragungsgurte verursacht wird. Deshalb verbessert die Erfindung die Stabilität der Bewegung der Achse 54 und verhindert Abweichung der Achse 54 aufgrund seitlicher Kraft von einem Übertragungsgurt. Weiterhin interferieren die Verschiebungssteuerung und die Rotationssteuerung der Achse 54 nicht miteinander. Daher erleichtert die Erfindung die Betriebssteuerung, verbessert die Betriebspräzision, hebt die schnelle Abnutzung von Komponententeilen auf und verringert Wartungskosten.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung zum Zwecke der Illustration detailliert beschrieben wurden, können verschiedene Modifikationen und Verbesserungen durchgeführt werden ohne von dem Grundgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Entsprechend sollte die Erfindung nicht beschränkt werden außer wie in den beigefügten Ansprüchen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

TW 201242731 [0002]

Claims

SCARA-Roboter (10), umfassend: eine Basis (20); einen ersten Arm (30), der an der Basis (20) befestigt und um eine erste imaginäre Achse relativ zu der Basis (20) rotierbar ist; einen zweiten Arm (40), der an dem ersten Arm (30) befestigt und um eine zweite imaginäre Achse (L2) relativ zu dem ersten Arm (30) rotierbar ist, wobei die zweite imaginäre Achse (L2) im Wesentlichen parallel zu der ersten imaginären Achse (L1) ist; einen Wellenmotor (50), umfassend ein Fixierungselement (52), das an dem zweiten Arm (40) befestigt ist, und eine Achse (54), die relativ zu dem Fixierungselement (52) entlang einer dritten imaginären Achse (L3) bewegbar ist, wobei die dritte imaginäre Achse (L3) im Wesentlichen parallel zu der ersten imaginären Achse (L1) ist; und einen Rotationsmotor (80), der in dem zweiten Arm (40) befestigt ist und angepasst ist, um die Achse (54) um die dritte imaginäre Achse (L3) zu rotieren.
SCARA-Roboter (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Rotationsmotor (80) ein Durchgangsloch (82) und einen Sockel (90) umfasst, der in dem Durchgangsloch (82) befestigt und mit der Achse (54) gekoppelt ist und durch den Rotationsmotor (80) angetrieben werden kann, um die Achse (54) zu rotieren.
SCARA-Roboter (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Achse (54) wenigstens eine Nut (542) umfasst, die im Wesentlichen parallel zu der dritten imaginären Achse (L3) angeordnet und mit dem Sockel (90) gekoppelt ist.