DE102016003955A1

DE102016003955A1 - Gelenkroboter mit Verbindungselement zum Verbinden eines auf einem Arm angeordneten Leitungskörpers

Info

Publication number: DE102016003955A1
Application number: DE102016003955.8A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Watanabe; Satoshi Kinoshita
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2036-04-02
Also published as: US9806457B2; CN106041999B; JP6068548B2; US20160297081A1; CN106041999A; DE102016003955B4; JP2016198849A

Abstract

Ein Gelenkroboter umfasst einen Arm, der an einem Gelenk eine Richtung ändert, und eine Rohrkupplung, mit der ein Leitungskörper verbunden ist und die an dem Arm angebracht ist. Der Arm umfasst einen Rahmen, der einen hohlen Innenraum aufweist. Der Rahmen weist ein konkaves Teil auf, das zum Innenraum hin vertieft ist. Die Rohrkupplung ist im Innern des konkaven Teils angeordnet.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit einem Arm ausgerüsteten Gelenkroboter.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein Gelenkroboter ändert seine Position und Stellung durch Ändern des Winkels an einem zwischen seinen Armen angeordneten Gelenks. Ein Handgelenk ist an der Spitze des Arms angeordnet, und ein Arbeitswerkzeug, wie etwa eine Hand, ist an dem Handgelenk angebracht. Eine Vielzahl von Arbeitswerkzeugen ist mit einem Antriebsmechanismus ausgestattet, was die Zuführung von elektrischer Energie oder Luft usw. notwendig macht. Des Weiteren gibt es Fälle, in denen elektrische Signale an das Arbeitswerkzeug übermittelt werden, um dieses anzutreiben. Die elektrische Energie, Luft und elektrische Signale, usw., werden dem Arbeitswerkzeug durch elektrische Verdrahtung beziehungsweise Verrohrung, die als Leitungskörper bezeichnet werden, bereitgestellt.
Die mit dem Arbeitswerkzeug verbundenen Leitungskörper sind mit dem Roboter verbunden, um elektrische Energie usw., zuzuführen. Der Roboter ist mit einem Verbindungselement ausgerüstet, an dem der Leitungskörper angeschlossen ist. Ein Verbindungsstück und eine Rohrkupplung entsprechen dem Verbindungselement. Vorzugsweise wird ein solches Verbindungselement nahe am Arbeitswerkzeug positioniert, um so die Verbindung der Leitungskörper zu erleichtern. Demzufolge ist das Verbindungselement im Allgemeinen auf der Oberfläche des Arms des Roboters nahe am Arbeitswerkzeug vorgesehen.
Die ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 2013-212560 offenbart einen Roboter, der ein Verbindungsteil umfasst, das einen Verbindungshauptkörper, ein hohles Verbindergehäuse und ein Halterungselement, das Anschlüsse haltert, umfasst. Es wird offenbart, dass das Verbindungsteil von der Oberfläche des Arms absteht und die Ausziehrichtung des Verbindungsstücks, das mit dem Verbindungsteil verbunden ist, als eine vorbestimmte Richtung einer Rotationsachse festgelegt ist.
Der Gelenkroboter wird oft in einer Umgebung angeordnet, die mit weiteren Robotern oder Peripheriegeräten überfüllt ist. Demzufolge ist es wünschenswert, dass der Störbereich klein ist, wenn sich der Roboter bewegt. Das Verbindungselement, wie etwa die Verbindungsstücke oder Rohrkupplungen, steht jedoch von der Oberfläche des Arms ab. Demzufolge besteht das Problem, dass sich das Verbindungselement und umliegende Vorrichtungen, wie etwa weitere Roboter oder andere Teile des Roboters außer dem Verbindungselement, leicht gegenseitig störend beeinflussen können.
Des Weiteren ist es bei Gelenkrobotern, die in Werken zur Produktion von Nahrungsmitteln, Arzneimitteln, usw. verwendet werden, notwendig, ein hohes Maß an Sauberkeit hinsichtlich der Hygiene aufrechtzuerhalten. Ein Arbeiter kann die Sauberkeit durch Reinigen des Roboters mit einer chemischen Lösung oder Wasser aufrechterhalten. Das Verbindungselement aus dem Stand der Technik steht jedoch von der Oberfläche des Arms ab, was zu dem Problem führt, dass sich Fremdstoffe, wie Schmutz oder Reinigungsmittel, leicht um das Verbindungselement herum ansammeln können. Somit kann sich das Maß an Sauberkeit verschlechtern oder es kann mehr Aufwand zum Reinigen erforderlich werden.
Insbesondere weisen Roboter, die in einer Umgebung verwendet werden, in der Flüssigkeit, wie etwa Reinigungsflüssigkeit, verspritzt wird, eine Ausgestaltung dahingehend auf, die das Innere des Arms abdichtet, um den Eintritt von Flüssigkeit in den Arm zu verhindern. Eine Dichtpackung wird zwischen der Oberfläche des Arms und dem Verbindungselement angeordnet. Die Dichtpackung wird jedoch allmählich durch die Fremdstoffe zerfressen, die sich an der Unterseite des Verbindungselements ansammeln. Als Ergebnis besteht damit das Problem, dass Fremdstoffe von den abgedichteten Abschnitten zwischen dem Verbindungselement und dem Arm aus leichter ins Innere des Arms eintreten können als an abgedichteten Abschnitten außer dem Verbindungselement.
Kurzdarstellung der Erfindung
Der Gelenkroboter der vorliegenden Erfindung umfasst einen Arm, der an einem Gelenk eine Richtung ändert, und ein Verbindungselement, mit dem ein Leitungskörper verbunden ist und das an dem Arm angebracht ist. Der Arm umfasst einen Rahmen mit einem hohlen Innenraum. Der Rahmen weist ein konkaves Teil auf, das zum Innenraum hin vertieft ist. Das Verbindungselement ist im Innern des konkaven Teils angeordnet.
Bei der obengenannten Erfindung kann der Rahmen ein eine Rohrform aufweisendes rohrförmiges Teil, ein Wandteil, das sich vom rohrförmigen Teil zum Innenraum des Rahmens hin erstreckt, und ein Bodenplattenteil, das sich von dem Wandteil entlang der Oberfläche des Arms erstreckt, umfassen, wobei das konkave Teil aus dem Wandteil und dem Bodenplattenteil ausgebildet sein kann. Das Bodenplattenteil kann durch ein Plattenelement gebildet sein, das Plattenelement kann über ein erstes Dichtelement an dem Wandteil befestigt sein, und das Verbindungselement kann über ein zweites Dichtungselement an dem Plattenelement befestigt sein.
Bei der obengenannten Erfindung kann der Arm ein Abdeckelement umfassen, das das gesamten konkave Teil abdeckt, und das Abdeckelement kann eine Öffnung aufweisen, durch die sich der Leitungskörper nach außen erstreckt.
Bei der obengenannten Erfindung kann der Arm ein Staubschutzelement umfassen, das einen Spalt zwischen der Öffnung und dem Leitungskörper abdichtet, und das Abdeckelement kann ein Öffnungsteil aufweisen, um Flüssigkeit abzuleiten, die in den Innenraum des konkaven Teils geflossen ist.
Bei der obengenannten Erfindung kann der Arm ein drittes Abdichtelement, das einen Spalt zwischen der Öffnung und dem Leitungskörper abdichtet, und ein viertes Abdichtelement, das einen Spalt zwischen dem Abdeckelement und dem Rahmen abdichtet, umfassen, und der von dem konkaven Teil und dem Abdeckelement umgebende Raum kann abgedichtet werden.
Bei der obengenannten Erfindung kann der Arm eine Halterungsbasis zum Haltern des Leitungskörpers und ein Befestigungselement zum Befestigen des Leitungskörpers an der Halterungsbasis umfassen, und die Halterungsbasis ist am Rahmen in einem Bereich in der Nähe der Öffnung befestigt, und der Leitungskörper kann durch das Befestigungselement an der Halterungsbasis befestigt sein.
Bei der obengenannten Erfindung ist der Arm so ausgebildet, dass ein Deckelelement, das das gesamte konkave Teil abdeckt, angebracht werden kann, wenn der Leitungskörper nicht mit dem Verbindungselement verbunden ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Roboters gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am ersten Roboter angeordnet sind.
3 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am ersten Roboter angeordnet sind.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Vergleichsbeispiels des Roboters.
5 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente in dem Vergleichsbeispiel des Roboters angeordnet sind.
6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am zweiten Roboter gemäß einer Ausführungsform angeordnet sind.
7 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am zweiten Roboter angeordnet sind.
8 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abdeckelements gemäß dem ersten abgeänderten Beispiel des zweiten Roboters.
9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Abdeckelements gemäß dem zweiten abgeänderten Beispiel des zweiten Roboters.
10 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente im dritten abgeänderten Beispiel des zweiten Roboters angeordnet sind.
11 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente im vierten abgeänderten Beispiel des zweiten Roboters angeordnet sind.
12 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am dritten Roboter gemäß einer Ausführungsform angeordnet sind.
13 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts, an dem das Abdeckelement am dritten Roboter angeordnet ist.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Dichtelements des dritten Roboters.
15 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Abdeckelements und der Halterungsbasis am vierten Roboter gemäß einer Ausführungsform.
16 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am fünften Roboter gemäß einer Ausführungsform angeordnet sind.
17 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Abdeckelements gemäß einem abgeänderten Beispiel des fünften Roboters.
Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug auf die 1 bis 17 wird ein Roboter in der Ausführungsform erklärt. Der Roboter gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist Gelenke zwischen den Armen auf, und die Richtung der Arme ändert sich an den Gelenken. Des Weiteren ist der Roboter der vorliegenden Ausführungsform ein Mehrgelenkroboter, der mehrere Gelenke aufweist. Der Roboter umfasst ebenfalls Armantriebsvorrichtungen zum Antreiben der Arme an den jeweiligen Gelenken.
Die 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Robotersystem umfasst eine Hand 2, die ein Werkstück greift, und einen Roboter 1, der die Hand 2 bewegt. Die Hand 2 ist ein Arbeitswerkzeug, das ein Werkstück greift und freigibt. Ein Arbeitswerkzeug kann auch als Endeffektor bezeichnet werden. Arbeitswerkzeuge sind nicht auf Hände beschränkt, und es kann ein beliebiges Arbeitswerkzeug, wie etwa Arbeitswerkzeuge zum Schweißen oder Arbeitswerkzeuge zum Lackieren, eingesetzt werden.
Der Roboter 1 umfasst eine Basis 14, die auf einer Montagefläche befestigt ist, und ein Drehteil 13, das durch die Basis abgestützt wird. Das Drehteil 13 ist so ausgebildet, dass es in Bezug auf die Basis 14 mit einer Drehachse 81, die als Rotationsachse dient, drehbar ist, wie durch den Pfeil 91 dargestellt. Der Roboter 1 umfasst mehrere Arme 11, 12. Der Arm 12 wird durch das Drehteil 13 abgestützt. Der Arm 12 ist so ausgebildet, dass er in Bezug auf das Drehteil 13 mit einer Drehachse 82 als Rotationsachse drehbar ist, wie durch den Pfeil 82 dargestellt. Der Arm 11 wird durch den Arm 12 abgestützt. Der Arm 11 ist so ausgebildet, dass er in Bezug auf den Arm 12 mit einer Drehachse 83 als Rotationsachse drehbar ist.
Der Roboter 1 umfasst ein Handgelenk 15, das am Ende des Arms 11 angeordnet ist. Die Hand 2 ist an einem Handgelenk 15 befestigt. Der Roboter 1 umfasst eine Handgelenksantriebsvorrichtung, um das Handgelenk anzutreiben. Das Handgelenk 15 ist so ausgebildet, dass es um eine Drehachse 85 als Rotationsachse drehbar ist. Des Weiteren stützt das Handgelenk 15 die Hand 2 mit einer Drehachse 86 als Rotationsachse drehbar ab.
Der Roboter 1 umfasst eine Handantriebsvorrichtung zum Antreiben der Hand 2. In der vorliegenden Ausführungsform treibt die Handantriebsvorrichtung das Öffnen und Schließen von Greifern 2a an. Die Handantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform treibt die Hand 2 durch Druckluft an. Die Handantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen an der Hand 2 angeordneten Handantriebszylinder. Des Weiteren umfasst die Handantriebsvorrichtung eine Luftpumpe zum Versorgen des Handantriebszylinders mit Druckluft. Die Luftpumpe ist im Roboter 1 angeordnet. Die Druckluft wird der Hand 2 vom Roboter 1 durch den Leitungskörper 41 zugeführt.
Hierin ist der Begriff „Leitungskörper” eine Gattungsbezeichnung, die elektrische Verdrahtung und Verrohrung usw. abdeckt. Die Leitungskörper umfassen elektrische Verdrahtung, wie etwa Stromleitungen zur Versorgung von Motoren mit elektrischer Energie, und Signalleitungen zum Zuführen von elektrischen Signalen. Weiterhin umfassen die Leitungskörper Rohre, die Flüssigkeit oder Gas zuführen.
Die 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am ersten Roboter angeordnet sind. Die 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils, an dem die Verbindungselemente und die Handgelenksantriebsvorrichtung am ersten Roboter angeordnet sind. Mit Bezug auf die 1, 2 und 3 umfasst der Arm 11 einen Rahmen 21, der einen hohlen Innerraum aufweist. Vorrichtungen, die durch Elektrizität angetrieben werden, wie etwa die Handgelenks-Antriebsmotoren 51, 52, die das Handgelenk 15 antreiben, sind im Innenraum des Rahmens 21 angeordnet.
Der Rahmen 21 umfasst ein rohrförmiges Teil 21a, das so ausgebildet ist, dass es eine Rohrform aufweist. Ein konkaves Teil 25, das zum Innenraum hin vertieft ist, ist in einer Seitenfläche des Rahmens 21 ausgebildet. Das konkave Teil 25 ist so ausgebildet, dass es von der Oberfläche des Arms 11 vertieft ist. Der Rahmen 21 umfasst ein Wandteil 21b, das sich vom rohrförmigen Teil 21a zum Innenraum des Rahmens 21 hin erstreckt. Der Rahmen 21 umfasst ein Plattenelement 21c, das als am Wandteil 21b befestigtes Bodenplattenteil dient. Das Bodenplattenteil erstreckt sich vom Wandteil 21b entlang der Oberfläche des Arms 11. Das konkave Teil 25 ist aus dem Wandteil 21b und dem Plattenelement 21c ausgebildet.
Die Rohrkupplungen 31 und Verbindungsstücke 32, die als Verbindungselemente funktionieren, sind am Plattenelement 21c befestigt. Das Verbindungselement ist ein Element zum Verbinden von elektrischen Leitungen oder Rohren. Die Verbindungselemente können zum Beispiel ein Verbindungsstück zum Verbinden einer Stromleitung zum Zuführen von elektrischer Energie an Motoren, oder ein Verbindungsstück zum Verbinden einer elektrischen Leitung, wie etwa einer Signalleitung, zum Zuführen von elektrischen Signalen oder Rohrkupplungen zum Zuführen von Flüssigkeit oder Gas sein.
Das Plattenteil 21c ist an dem Bodenteil des Wandteils 21b durch als Befestigungselemente dienende Schrauben 26 befestigt. Die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 sind in im Plattenelement 21c ausgebildeten Einführbohrungen eingeführt. In der Einführungsbohrung ist eine Schraubenmutter ausgebildet. Die Kupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 sind am Plattenelement 21c durch die Schraubenmutterteile 31a und 32a befestigt.
Die Rohre 53 und die elektrischen Leitungen 54 sind im Innenraum des Rahmens 21 verlegt. Die Rohre 53 und die elektrischen Leitungen 54 sind jeweils mit entsprechenden Verbindungsteilen der Verbindungselemente im Innern des Rahmens 21 verbunden. Des Weiteren sind die Leitungskörper 41 mit den Verbindungsteilen der Verbindungselemente an der Außenseite des Rahmens 21 mit der Hand 2 verbunden. Auf diese Weise können die Leitungskörper 41 das Arbeitswerkzeug mit Luft, elektrischer Energie und elektrischen Signalen, usw., versorgen, um das Arbeitswerkzeug anzutreiben.
Eine Dichtpackung 23 ist als erstes Dichtelement zwischen dem Wandteil 21b und dem Plattenelement 21c angeordnet. Die Dichtpackung 23 weist eine Form auf, die entlang des Umrisses des Plattenelements 21c ausgebildet ist. Dichtpackungen 24 sind als zweites Dichtelement zwischen dem Plattenelement 21c und der Rohrkupplung 31 und zwischen dem Plattenelement 21c und dem Verbindungsstück 32 angeordnet. Die Dichtpackungen 23 und 24 sind aus einem Material, wie etwa Gummi, ausgebildet, das Elastizität aufweist.
Auf diese Weise ist das Plattenelement 21c über die Dichtpackung 23 am Wandteil 21b befestigt, und die Rohrkupplungen 3 und die Verbindungsstücke 32 sind über die Dichtpackung 24 am Plattenelement 21c befestigt. Indem die Ausgestaltung übernommen wird, kann der Innenraum des Rahmens 21 abgedichtet werden, obwohl das konkave Teil 25 im Rahmen 21 ausgebildet ist. Das Eindringen von Fremdstoffen, wie etwa Schmutz oder Waschflüssigkeit, in den Innenraum des Rahmens 21 kann unterbunden werden. Mit Bezug auf die 3 sind Vorrichtungen, wie etwa die Handgelenksantriebsmotoren 51, 52 im Innenraum des Rahmens 21 angeordnet. Alternativ sind elektrische Leitungen im Innenraum des Rahmens 21 verlegt. Es besteht daher das Risiko, dass diese elektrischen Bauteile versagen werden, wenn Fremdstoffe, wie etwa Flüssigkeit oder Schmutz, in den Innenraum des Rahmens 21 eindringen. Da in der vorliegenden Ausführungsform der Innenraum des Rahmens 21 abgedichtet ist, kann das Versagen von im Innenraum des Rahmens 21 angeordneten elektrischen Bauteilen unterbunden werden.
Die 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Vergleichsbeispiels des Roboters. Das Robotersystem des Vergleichsbeispiels umfasst einen Roboter 3. Im Roboter 3 sind die als die Verbindungselemente dienenden Rohrkupplungen 31 und Verbindungsstücke 32 so angeordnet, dass sie von der Oberfläche des Arms 11 abstehen. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist die Oberseite des Rahmens 21 des Arms 11 flach ausgebildet. Die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 sind auf der Oberseite des Arms 11 befestigt.
Beim Roboter 3 des Vergleichsbeispiels führen die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 dazu, dass von der Oberfläche des Arms 11 abstehende konvexe Teile ausgebildet werden. Aus diesem Grund besteht während des Betriebs des Roboters 3 das Risiko, dass die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 andere Teile als die Verbindungselemente des Roboters 3 oder andere Vorrichtungen störend beeinflussen. Da der Störbereich groß ist, wird der Betrieb des Roboters stark eingeschränkt.
Mit Bezug auf die 1 bis 3 sind beim Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 in dem im Rahmen 21 ausgebildeten konkaven Teil 25 angeordnet. Die Auskragung der Rohrkupplungen 31 und der Verbindungsstücke 32 von der Oberfläche des Arms wird unterbunden. Demzufolge kann der Störbereich des Roboters 1 der vorliegenden Ausführungsform reduziert werden. Konkret wird der störende Einfluss der Verbindungselemente auf andere Teile als die Verbindungselemente des Roboters 1 oder andere Vorrichtungen unterbunden.
Insbesondere ist der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform so ausgestaltet, dass die Höhen der Rohrkupplungen 31 und der Verbindungsstücke 32 geringer als die Tiefe des konkaven Teils 25 sind. Konkret ist das konkave Teil 25 so tief ausgebildet, dass die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 nicht über die Oberfläche des rohrförmigen Teils 21a hinausragen. Indem diese Ausgestaltung übernommen wird, kann der Störbereich effektiv reduziert werden.
Die 5 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente im Vergleichsbeispiel des Roboters angeordnet sind. Da die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 von der Oberfläche des rohrförmigen Teils 21a des Arms 11 am Roboter 3 des Vergleichsbeispiels abstehen, neigen Fremdstoffe 61, wie etwa Reinigungsflüssigkeit, dazu, sich am unteren Teil der Rohrkupplungen 31 und dem unteren Teil der Verbindungsstücke 32 anzusammeln. Die Fremdstoffe 61 sammeln sich so an, dass sie die Dichtpackungen 24 umgeben. Da die Dichtpackungen 24 mit den Fremdstoffen 61 in Kontakt sind, kann eine Zersetzung durch Erosion usw. leicht voranschreiten. Wenn die Zersetzung der Dichtpackungen 24 voranschreitet, kann die Abdichtung des Innenraums des Rahmens 21 nicht aufrechterhalten werden.
Mit Bezug auf die 1 bis 3 sind die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 im konkaven Teil 25 am Roboter 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angeordnet. Das konkave Teil 25 kann den Eintritt von verspritzter Flüssigkeit unterbinden. Insbesondere können Fremdstoffe 61, die in der Richtung entlang der Oberfläche des Rahmens 21 verspritzt werden, am Eindringen in das konkave Teil 25 gehindert werden. Demzufolge kann die Ansammlung von Fremdsubstanzen um die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 herum unterbunden werden. Als Ergebnis kann eine Reduzierung der Sauberkeit des Roboters unterbunden werden. Des Weiteren kann die Zersetzung der Dichtpackungen 24 unterbunden werden.
Darüber hinaus können Reinigungsarbeiten um die Verbindungselemente herum reduziert werden.
Die Höhen der Verbindungselemente in der vorliegenden Ausführungsform sind so ausgebildet, dass sie geringer als die Tiefe des konkaven Teils sind. Ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, kann ein Teil der Verbindungselemente über die Oberfläche des rohrförmigen Teils des Rahmens hinausragen.
Die 6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am zweiten Roboter gemäß einer Ausführungsform angeordnet sind. Die 7 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am zweiten Roboter gemäß einer Ausführungsform angeordnet sind. Mit Bezug auf die 6 und 7 umfasst der Arm 11 des zweiten Roboters ein Abdeckelement 27, das das gesamte konkave Teil 25 abdeckt. Das Abdeckelement 27 weist eine Öffnung 28 auf, durch das die Leitungskörper herausgezogen werden. Die Öffnung 28 ist in einem Abschnitt des Abdeckelements 27 ausgebildet, der der Hand 2 zugewandt ist. Das Abdeckelement 27 ist angeordnet, um das konkave Teil 25, wie durch den Pfeil 97 gezeigt, abzudecken. Das Abdeckelement 27 ist am rohrförmigen Teil 21a des Rahmens 21 durch die als Befestigungselemente dienenden Schrauben 29 befestigt. Die mit den Rohrkupplungen 31 und Verbindungsstücken 32 verbundenen Leitungskörper 41 werden durch die Öffnung 28 nach außen gezogen.
Da am zweiten Roboter die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 durch das Abdeckelement 27 abgedeckt werden, kann das Eindringen der Fremdstoffe in das konkave Teil 25 unterbunden werden. Die Ansammlung von Fremdstoffen rund um die Rohrkupplungen 31 und um die Verbindungsstücke 32 ist weniger wahrscheinlich. Insbesondere nimmt von der Außenseite des Arms 11 betrachtet die Anzahl von feinen konvexen Teilen ab, sodass die Ansammlung von Fremdstoffen umso unwahrscheinlicher ist. Demzufolge erhöht sich die Sauberkeit des Roboters 1. Des Weiteren wird die Reinigungsarbeit am Roboter 1 reduziert.
Die 8 zeigt ein erstes abgeändertes Beispiel des zweiten Roboters in der vorliegenden Ausführungsform. Die 9 zeigt ein zweites abgeändertes Beispiel des zweiten Roboters in der vorliegenden Ausführungsform. Der in den 8 und 9 dargestellte Roboter 1 ist mit Schaumstoffelementen 33 oder 34 versehen, die als Staubschutzelemente in der Öffnung 28 des Abdeckelements 27 dienen. Die Schaumstoffelemente 33 und 34 dichten den Spalt zwischen der Öffnung 28 und den Leitungskörpern 41 ab. Die Staubschutzelemente können beispielsweise aus einem weichen und verformbaren Material, wie Schaumstoff, ausgebildet sein.
Im ersten in 8 dargestellten abgeänderten Beispiel werden zwei Schaumstoffelemente 33 verwendet. Wenn das Abdeckelement 27 montiert ist, wird nach Anordnen des unteren Schaumstoffelements 33 der Leitungskörper 41 auf der Oberfläche des unteren Schaumstoffelements 33 angeordnet. Als Nächstes wird das obere Schaumstoffelement 33 angeordnet. Dann wird eine Oberplatte 27a durch Schrauben 30 befestigt.
Im zweiten, in 9 dargestellten abgeänderten Beispiel, sind mehrere Schlitzteile 34a im Schaumstoffelement 34 ausgebildet. Die Schlitzteile 34a sind der Position und der Anzahl der Leitungskörper 41 entsprechend ausgebildet. In dieser Ausgestaltung werden die Leitungskörper 41 nach Anordnen der Schaumstoffelemente 34 in der Öffnung 28 in die Schlitzteile 34a eingeführt. Alle Leitungskörper 41 werden in den gewünschten Positionen angeordnet. Danach wird die Oberplatte 27a durch die Schrauben 30 befestigt.
Im ersten abgeänderten Beispiel und zweiten abgeänderten Beispiel des Roboters 2 ist die Öffnung 28, durch die die Leitungskörper 41 herausgezogen werden, durch Verschlusselemente verschlossen, sodass das Eindringen von Fremdstoffen, wie Staub und Schmutz, in das Abdeckelement 27 unterbunden werden kann. Konkret werden Fremdstoffe daran gehindert, in den Innenraum des konkaven Teils 25 einzutreten. Somit kann die Ansammlung von Fremdstoffen rund um die Verbindungselemente effektiv unterbunden werden.
Es wird angemerkt, dass die Staubschutzelemente nicht auf aus Schaumstoff hergestellte Elemente beschränkt sind, sondern sie können aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das das Eindringen von Staub, Schmutz, usw. unterbindet.
Die 10 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente im dritten abgeänderten Beispiel des zweiten Roboters angeordnet sind. Beim vorgenannten zweiten Roboter kann das Eindringen von festen Fremdstoffen, wie etwa Staub, unterbunden werden. Flüssige Fremdstoffe, wie etwa Reinigungsflüssigkeit, laufen jedoch durch das Staubschutzelement hindurch. Des Weiteren dringen flüssige Fremdstoffe manchmal vom Kontaktabschnitt des Abdeckelements 27 und des Rahmens 21 her in das konkave Teil 25 ein. Der Roboter 1 gemäß dem dritten abgeänderten Beispiel weist einen Öffnungsteil 27b zum Abführen von in das konkave Teil 25 einfließender Flüssigkeit auf. Im dritten abgeänderten Beispiel ist der Öffnungsteil 27b im Abdeckelement 27 ausgebildet. Der Öffnungsteil 27b kann als eine Bohrung ausgestaltet sein, die das Abdeckelement 27 durchgreift. Der Öffnungsteil 27b funktioniert als Wasserablaufbohrung.
Durch Bereitstellen des Öffnungsteils 27b im Abdeckelement 27 kann, wenn sich der Arm 11 bewegt und der Öffnungsteil 27b nach unten weist, die sich im Innern des konkaven Teils 25 angesammelte Flüssigkeit abgeführt werden, wie durch den Pfeil 98 dargestellt. Alternativ bedient ein Arbeiter den Roboter 1 manuell, um den Roboter 1 so in eine Position und eine Stellung zu bewegen, dass der Öffnungsteil 27b nach unten weist. Der flüssige Fremdstoff kann aus dem Öffnungsteil 27b abgeführt werden.
Die 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente im vierten abgeänderten Beispiel des zweiten Roboters angeordnet sind. Das Abdeckelement 27 des vierten abgeänderten Beispiels des Roboters 1 umfasst ein Abflusselement 35. Das Abflusselement 35 ist am unteren Teil des Hauptkörpers des Abdeckelements 27 angeordnet. Das Abflusselement 35 ist plattenförmig entlang der Form des konkaven Teils 25 ausgebildet. Ein Ausschnittsteil 35a, in dem ein Teil ausgeschnitten ist, ist im Abflusselement 35 ausgebildet. Der Ausschnittsteil 35a bildet einen Öffnungsteil, wenn das Abdeckelement 27 am Rahmen 21 befestigt ist. Diese Ausgestaltung kann ebenfalls einen flüssigen Fremdstoff, der sich im konkaven teil angesammelt hat, durch den Öffnungsteil abführen.
Der Öffnungsteil, der im Abdeckelement ausgebildet ist und als Ablaufbohrung dient, ist nicht auf das vorgenannte dritte abgeänderte Beispiel und vierte abgeänderte Beispiel beschränkt, sondern es kann eine beliebige Ausgestaltung übernommen werden, bei der ein Öffnungsteil ausgebildet wird, wenn das Abdeckelement am Rahmen befestigt wird. Des Weiteren kann der Öffnungsteil an einer beliebigen Position am Abdeckelement ausgebildet sein.
Die 12 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am dritten Roboter gemäß der vorliegenden Ausführungsform angeordnet sind. Die 13 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts, an dem die Öffnung im Abdeckelement am dritten Roboter angeordnet ist. Mit Bezug auf die 12 und 13 ist der dritte Roboter so ausgestaltet, dass der Raum, in dem die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 angeordnet sind, abgedichtet ist.
Die als drittes Dichtelement dienenden Dichtpackungen 36 sind in der Öffnung 28 des Abdeckelements 27 angeordnet. Die 14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Dichtelements des dritten Roboters der vorliegenden Ausführungsform. Mit Bezug auf die 12 bis 14 verwendet der dritte Roboter eine Dichtpackung für einen Leitungskörper 41. Die Dichtpackung 36 ist aus einem elastischen Material, wie Gummi, ausgebildet. Die Dichtpackung 36 weist entsprechend der Außenform des Leitungskörpers 41 ein Durchgangsloch 36a und einen Schlitzteil 36b auf. Die Dichtpackung 36 ist so ausgebildet, dass der Leitungskörper 41 im Innern des Durchgangslochs 36a gehalten wird. Die Innenfläche des Durchgangslochs 36 ist in engen Kontakt mit dem Leitungskörper 41 gebracht.
Die Dichtpackung 36 kann den Spalt zwischen den Öffnungen 28 und den Leitungskörpern 41 luftdicht machen. Beim Montieren der Abdeckelemente 27 werden die Leitungskörper 41 durch den Schlitzteil 36b geführt und im Innern der Durchgangslöcher 36a angeordnet. Eine Dichtpackung 36 ist an jedem der mehreren Leitungskörper 41 angebracht. Als Nächstes werden die Dichtpackungen 36 mit den darin angeordneten Leitungskörpern 41 in der Öffnung 28 des Abdeckelements 27 angeordnet. Danach wird die Oberplatte 27a durch Schrauben 30 befestigt und die Öffnung 28 kann abgedichtet werden.
Des Weiteren wird eine als viertes Dichtelement dienende Dichtpackung 37 zwischen dem Abdeckelement 27 und dem Rahmen 21 angeordnet. Die Dichtpackung 37 ist aus einem elastischen Material, wie etwa Gummi, ausgebildet. Die Dichtpackung 37 ist plattenförmig ausgebildet, um so das konkave Teil 25 zu umgeben. Durch Befestigen des Abdeckelements 27 mit Schrauben 29 wird die Dichtpackung 37 in engen Kontakt mit dem Abdeckelement 27 und dem Rahmen 21 gebracht.
Durch Anordnen der Dichtpackungen 36 und der Dichtpackungen 37 schlechthin wird der durch das konkave Teil 25 und das Abdeckelement 27 umgebene Raum abgedichtet. Indem diese Ausgestaltung übernommen wird, kann das Eindringen von Fremdstoffen, wie etwa Staub und Flüssigkeit, in den Innenraum des konkaven Teils 25, wo die Rohrkupplungen 31 und die Verbindungsstücke 32 angeordnet sind, unterbunden werden. Die Sauberkeit der Umgebung der Verbindungselemente kann auf einem hohen Stand gehalten werden.
Die 15 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils, an dem das Abdeckelement am vierten Roboter gemäß der vorliegenden Ausführungsform angeordnet ist. Beim vierten Roboter umfasst der Arm 11 eine Halterungsbasis 38, die Leitungskörper 41 und Befestigungsbänder 39 haltert, die als Befestigungselemente zum Befestigen der Leitungskörper an der Halterungsbasis 38 dienen. Die Halterungsbasis 38 ist am Rahmen 21 durch als Befestigungselemente dienende Schrauben 40 befestigt. Die Halterungsbasis 38 ist in einem Bereich in der Nähe der Öffnung 28 außerhalb der Öffnung 28 befestigt. Die Halterungsbasis 38 ist nahe an der Öffnung 28 angeordnet.
Die Einführbohrungen 38a, durch die die Befestigungsbänder 39 eingeführt werden, sind in der Halterungsbasis 39 ausgebildet. Die mehreren Leitungskörper 41, die aus dem Abdeckelement 27 herausgeführt werden, sind durch die Befestigungsbänder 39 an der Halterungsbasis 39 befestigt.
Auf diese Weise werden am vierten Roboter die Leitungskörper 41 über die Halterungsbasis 38 am Rahmen 21 befestigt. Durch Übernehmen dieser Ausgestaltung kann die Richtung, in der sich die Leitungskörper 41 von der Öffnung 28, die als Auszugsöffnung der Leitungskörper 41 dient, erstrecken, eingeschränkt werden. Die Leitungskörper 41 können daran gehindert werden, sich in einer unerwünschten Richtung zu erstrecken. Beispielsweise kann die Erstreckung der Leitungskörper in einer vom Rahmen 21 derart wegführenden Richtung, dass die Leitungskörper vom Arm 11 abstehen, unterbunden werden. Als Ergebnis kann die störende Beeinflussung einer anderen Vorrichtung durch die Leitungskörper 41 unterbunden werden. Des Weiteren können die Leitungskörper so ausgeführt werden, dass sie sich zur Hand 2 hin erstrecken und somit kann die Verbindung der Leitungskörper erleichtert werden.
In dem in 15 dargestellten Beispiel ist die Halterungsbasis am Rahmen des ersten abgeänderten Beispiel des in 8 dargestellten zweiten Roboters befestigt. Die Halterungsbasis, die jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, kann an den anderen Robotern befestigt werden. Beispielsweise können die Halterungsbasis und die Befestigungselemente am in den 1 bis 3 dargestellten ersten Roboter befestigt werden. Die Leitungskörper neigen dazu, nach außen hin abzustehen, da der erste Roboter kein Abdeckelement umfasst. Durch Anbringen der Halterungsbasis und der Befestigungselemente kann jedoch das Abstehen der Leitungskörper 41 unterbunden werden.
Als Befestigungselemente der vorliegenden Ausführungsform werden die Befestigungsbänder verwendet. Ohne jedoch auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein, kann ein beliebiges Element eingesetzt werden, das die Leitungskörper an der Halterungsbasis befestigen kann.
Die 16 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts, an dem die Verbindungselemente am fünften Roboter gemäß der vorliegenden Ausführungsform angeordnet sind. Abhängig von der Art des am Roboter 1 angebrachten Arbeitswerkzeugs, kann es sein, dass die Versorgung mit Luft, Elektrizität usw. nicht notwendig ist. Wenn die Versorgung mit Luft, Elektrizität usw. nicht notwendig ist, dann werden die Leitungskörper nicht mit den Verbindungselementen verbunden. Der fünfte Roboter ist so ausgestaltet, dass ein Deckelelement 43 zum Abdecken des gesamten konkaven Teils 25 angebracht werden kann, wenn die Leitungskörper nicht mit den Verbindungselementen verbunden sind. Das Deckelelement 43 ist plattenförmig ausgebildet. Das Deckelelement 43 ist am Rahmen 21 durch Befestigungselemente, wie etwa Schrauben, befestigt. Durch Anbringen des Deckelelements 43 kann das Eindringen von Fremdstoffen in das Innere des konkaven Teils 25 unterbunden werden. Als Ergebnis kann die Sauberkeit der Umgebung der Verbindungselemente erhöht werden.
Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Dichtpackung 37, die als ein aus Gummi usw. ausgebildetes Dichtelement dient, zwischen dem Deckelelement 43 und dem Rahmen 21 ausgebildet. Durch Übernehmen dieser Ausgestaltung kann der von dem konkaven Teil 25 und dem Deckelelement 43 umgebene Raum abgedichtet werden. Demzufolge kann das Eindringen von Fremdstoffen in den Innenraum des konkaven Teils 25 effektiv unterbunden werden.
Die 17 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abdeckelements in einem abgeänderten Beispiel des fünften Roboters. In dem abgeänderten Beispiel des fünften Roboters ist ein Abdeckelement 27 am Rahmen 27 befestigt. Des Weiteren wird in dem abgeänderten Beispiel des fünften Roboters das Abdeckelement 27 als Deckelelement verwendet. Das Abdeckelement 27 ist so ausgebildet, dass an der Öffnung 28 ein Verschlusselement 44 angebracht werden kann, durch das die Leitungskörper 41 eingeführt werden. Das Verschlusselement ist plattenförmig ausgebildet. Das Verschlusselement 44 ist am Hauptkörper des Abdeckelements 27 durch Schrauben 45 befestigt. Durch Anbringen des Verschlusselements 44 funktioniert das Abdeckelement 27 als ein Deckelelement, das das gesamte konkave Teil abdeckt. Dieses abgeänderte Beispiel unterbindet ebenfalls das Eindringen von Fremdstoffen in den Innenraum des konkaven Teils 25.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Roboter mit an einem mit einem Handgelenk verbundenen Arm angeordneten Verbindungselementen beispielhaft erläutert. Ohne jedoch auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein, können die Verbindungselemente an einem beliebigen Arm angeordnet werden. Des Weiteren sind in der vorliegenden Ausführungsform die mit den Verbindungselementen verbundenen Leitungskörper mit dem Arbeitswerkzeug (Endeffektor) verbunden. Ohne jedoch auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein, können die Leitungskörper mit anderen Bauteilen als dem Arbeitswerkzeug verbunden sein.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Gelenkroboter mit sechs Drehachsen beispielhaft erläutert und beschrieben. Ohne jedoch auf das diese Ausführungsform beschränkt zu sein, kann die vorliegende Erfindung auf einen beliebigen Roboter angewendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Gelenkroboter bereitgestellt werden, der eine störende Beeinflussung und eine die Verbindungselemente umgebende Ansammlung von Fremdstoffen unterbinden kann.
Die obengenannten Ausführungsformen können in geeigneter Weise kombiniert werden. In jeder der vorgenannten Zeichnungen sind gleichen oder entsprechenden Teilen die gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen zugeordnet. Es wird angemerkt, dass die obengenannten Ausführungsformen beispielhafte Darstellungen sind und die Erfindung nicht einschränken. Des Weiteren umfassen die Ausführungsformen Abänderungen der in den Ansprüchen angegebenen Ausführungsformen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013-212560 [0004]

Claims

Gelenkroboter, Folgendes umfassend: einen Arm (11), der an einem Gelenk eine Richtung ändert; und ein Verbindungselement (31, 32), mit dem ein Leitungskörper (41) verbunden ist und das an dem Arm angebracht ist; wobei der Arm einen Rahmen (21) mit einem hohlen Innenraum umfasst, der Rahmen ein konkaves Teil (25) aufweist, das in Richtung auf den Innenraum des Rahmens vertieft ist, und das Verbindungselement im Innern des konkaven Teils angeordnet ist.
Gelenkroboter nach Anspruch 1, wobei der Rahmen ein rohrförmiges Teil (21a), das eine Rohrform aufweist, ein Wandteil (21b), das sich von dem rohrförmigen Teil zum Innenraum des Rahmens hin erstreckt, und ein Bodenplattenteil (21c), das sich von dem Wandteil entlang einer Oberfläche des Arms erstreckt, umfasst, das konkave Teil aus dem Wandteil und dem Bodenplattenteil ausgebildet ist, das Bodenplattenteil durch ein Plattenelement gebildet ist, das Plattenelement über ein erstes Dichtelement (23) am Wandteil befestigt ist, und das Verbindungselement über ein zweites Dichtelement (24) an dem Plattenelement befestigt ist.
Gelenkroboter nach Anspruch 2, wobei der Arm ein Abdeckelement (27) umfasst, das das gesamte konkave Teil abdeckt, und das Abdeckelement eine Öffnung (28) aufweist, durch die sich die Leitungskörper nach außen erstrecken können.
Gelenkroboter nach Anspruch 3, wobei der Arm ein Staubschutzelement (33, 34) umfasst, das einen Spalt zwischen der Öffnung und dem Leitungskörper abdichtet, und das Abdeckelement ein Öffnungsteil (27b, 35a) aufweist, um in den Innenraum des konkaven Teils eingeflossene Flüssigkeit abzuführen.
Gelenkroboter nach Anspruch 3, wobei der Arm ein drittes Dichtelement (36), das einen Spalt zwischen der Öffnung und dem Leitungskörper abdichtet, und ein viertes Abdeckelement (37), das einen Spalt zwischen dem Abdeckelement und dem Rahmen abdichtet, umfasst, und ein durch das konkave Teil und das Abdeckelement umgebener Raum abgedichtet ist.
Gelenkroboter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Arm eine Halterungsbasis (38) zum Haltern der Leitungskörper und ein Befestigungselement (39) zum Befestigen der Leitungskörper an der Halterungsbasis umfasst, die Halterungsbasis in einem Bereich in der Nähe der Öffnung an dem Rahmen befestigt ist, und der Leitungskörper an der Halterungsbasis durch das Befestigungselement befestigt ist.
Gelenkroboter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Arm so ausgebildet ist, dass ein Deckelelement (27, 43), das das gesamte konkave Teil abdeckt, angebracht werden kann, wenn der Leitungskörper nicht mit dem Verbindungselement verbunden ist.