DE102018107074B4

DE102018107074B4 - Roboter

Info

Publication number: DE102018107074B4
Application number: DE102018107074.8A
Authority: DE
Inventors: Kei Watanabe
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: DE102018107074A1; CN108687750A; US10618161B2; CN108687750B; JP6499701B2; JP2018167359A; US20180281174A1

Abstract

Eine Spannungskonzentration, die auf einem ersten Armteil und einem zweiten Armteil auftritt, wird verringert, um die Festigkeit und die Steifigkeit davon zu verbessern. Bereitgestellt wird ein Roboter 1, der umfasst: einen Drehteil 3, der um eine erste Achse A rotiert wird; einen geraden ersten Armteil 4, der mit dem Drehteil auf rotierbare Weise um eine zweite Achse B, die senkrecht zu der ersten Achse ist, verbunden ist; einen geraden zweiten Armteil 5, der mit dem ersten Armteil auf rotierbare Weise um eine dritte Achse C verbunden ist; einen Distalendschwingteil 7, der mit dem zweiten Armteil auf rotierbare Weise um eine vierte Achse D verbunden ist; Aktuatoren 9, 10 und 11, die den ersten Armteil in Bezug auf den Drehteil, den zweiten Armteil in Bezug auf den ersten Armteil, und den Distalendschwingteil in Bezug auf den zweiten Armteil um die zweite bis vierte Achse rotieren, die jeweils parallel zueinander sind; und ein Kabel 13, das den Aktuatoren Strom und Signale zuführt. Der Drehteil, der erste Armteil, der zweite Armteil und der Distalendschwingteil sind abwechselnd an einer Seite oder an der anderen Seite in der Richtung der zweiten Achse B angebracht. Das Kabel ist entlang Seitenoberflächen 5a und 12a an der einen Seite angeordnet. Die Aktuatoren sind nahe an Seitenoberflächen 5b und 12b an der anderen Seite angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter.
Im Stand der Technik ist ein 7-Achsen-Roboter bekannt, der mit Folgendem versehen ist: einem Drehteil, das um eine erste Achse rotiert wird; einem ersten Armteil, der mit dem Drehteil auf rotierbare Weise um eine zweite Achse verbunden ist, die sich entlang einer Richtung senkrecht zu der ersten Achse erstreckt; einem zweiten Armteil, der mit dem ersten Armteil auf rotierbare Weise um eine dritte Achse, die parallel zu der zweiten Achse ist, verbunden ist; und einem Distalendschwingteil, das mit dem zweiten Armteil auf rotierbare Weise um eine vierte Achse, die parallel zu der dritten Achse ist, verbunden ist, und das ein 3-Achsen-Struktur-Gelenkteil an dem distalen Ende davon stützt (siehe JP 5975129 B1 ).
In dem 7-Achsen-Roboter von JP 5975129 B1 wird einer, der erste Armteil oder der zweite Armteil, auf gekröpfte Weise in der Richtung entlang der dritten Achse in der Nachbarschaft der dritten Achse gebogen, die ein Verbindungsteil zwischen dem ersten Armteil und dem zweiten Armteil ist, wodurch die Differenz in der seitlichen Position zwischen Seitenoberflächen auf einer Seite des ersten Armteils und des zweiten Armteils in der Richtung entlang der dritten Achse verringert wird, wobei Aktuatoren zum Antreiben des ersten Armteils, des zweiten Armteils und des Distalendschwingteils auf Seitenoberflächen auf der anderen Seite davon angeordnet sind, und ein Kabel zum Zuführen von Strom zu den Aktuatoren entlang der Seitenoberflächen auf der einen Seite davon verdrahtet ist.
In DE 60 2005 005 606 T2 ist ferner ein Roboter mit einer Handhabungsvorrichtung für ein Versorgungselement mit einem Kabel und/oder einem Schlauch des Roboters beschrieben. Außerdem ist in EP 3 067 166 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters und ein Roboter offenbart. Ein weiterer Roboter ist in US 2008/0092689 A1 beschrieben.
In JP 2013-123760 A ist zudem Erkennungsvorrichtung zur Erfassung einer Positionsverschiebung eines auf einem Arm verlegten Kabels gezeigt. Überdies offenbart JPS580211888 einen Industrieroboter.
ENTGEGENHALTUNGSLISTE

JP 5975129 B1
DE 60 2005 005 606 T2
EP 3 067 166 A1
US 2008 / 0 092 689 A1
JP 2013-123 760 A
JP S58-211888 A

In dem 7-Achsen-Roboter von JP 5975129 B1 ist es jedoch notwendig, weil einer, der erste Armteil oder der zweite Armteil, auf gekröpfte Weise gebogen ist, um die Differenz in der seitlichen Position zwischen den Seitenoberflächen auf der einen Seite des ersten Armteils und des zweiten Armteils zu verringern, eine gefestigte Konstruktion anzunehmen, z. B. Erhöhen der Dicke einer Gussform, die den Armteil darstellt, oder Erhöhen der Anzahl von Rippen, sodass sie in der Lage ist, einer Spannungskonzentration standzuhalten, die an dem gebogenen Abschnitt auftritt. Somit gibt es dahingehend einen Nachteil, dass das Gewicht des Armteils erhöht ist, was die Steuerbarkeit verringert, und die Gusskosten des Armteils mit komplizierter Struktur werden erhöht. Weil der erste Armteil und der zweite Armteil in der Richtung senkrecht zu der zweiten Achse und der dritten Achse einander nahe kommen, gibt es überdies dahingehend einen Nachteil, dass ein weiter Betriebsbereich des zweiten Armteils in Bezug auf den ersten Armteil aufgrund der Behinderung zwischen ihnen nicht sichergestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist mit Blick auf die zuvor beschriebenen Umstände gemacht worden, und eine ihrer Aufgaben ist es, einen Roboter bereitzustellen, der in der Lage zu Folgendem ist: Verbessern der Festigkeit und der Steifigkeit durch Verringern einer Spannungskonzentration, die in einem ersten Armteil und einem zweiten Armteil auftritt; Erzielen verbesserter Steuerbarkeit aufgrund von Gewichtsverringerung und Kostenverringerung, und Sichern eines weiten Betriebsbereichs.
Um die zuvor beschriebene Aufgabe zu erfüllen, sieht die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen vor.
Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Roboter bereit, umfassend: einen Drehteil, der um eine erste Achse rotiert werden kann; einen ersten Armteil, der mit dem Drehteil auf rotierbare Weise um eine zweite Achse verbunden ist, die sich in einer Richtung senkrecht zu der ersten Achse erstreckt, und der sich gerade entlang der Längsrichtung davon erstreckt; einen zweiten Armteil, der mit dem ersten Armteil auf rotierbare Weise um eine dritte Achse verbunden ist, die parallel zu der zweiten Achse ist, und der sich gerade entlang der Längsrichtung davon erstreckt; einen Distalendschwingteil, der mit dem zweiten Armteil auf rotierbare Weise um eine vierte Achse, die parallel zu der dritten Achse ist, verbunden ist, und der einen Gelenkteil an dem distalen Ende davon stützt; einen ersten Aktuator, der den ersten Armteil in Bezug auf den Drehteil rotiert; einen zweiten Aktuator, der den zweiten Armteil in Bezug auf den ersten Armteil rotiert; einen dritten Aktuator, der den Distalendschwingteil in Bezug auf den zweiten Armteil rotiert; und ein Kabel, das dem ersten bis dritten Aktuator Strom und Signale zuführt, und Stützelemente, die die Hauptleitung des Kabels in Bezug auf den Drehteil, den ersten Armteil und den zweiten Armteil stützen, wobei der Drehteil, der erste Armteil, der zweite Armteil und der Distalendschwingteil abwechselnd an einer Seite oder an der anderen Seite in der Richtung entlang der zweiten Achse von dem Drehteil hin zu dem Distalendschwingteil angebracht sind; Seitenoberflächen auf der einen Seite des Drehteils und des zweiten Armteils nahe zueinander in der gleichen Ebene angeordnet sind; der erste Armteil und der Distalendschwingteil entlang Seitenoberflächen auf der anderen Seite des Drehteils und des zweiten Armteils angeordnet sind; wobei das Kabel entlang einer Seitenoberfläche an der einen Seite angeordnet ist; und der erste bis dritte Aktuator nahe an einer Seitenoberfläche an der anderen Seite angeordnet sind; und das Stützelement, das an dem ersten Armteil fixiert ist, zwischen dem Drehteil und dem zweiten Armteil in der Richtung entlang der zweiten Achse verläuft und sich so erstreckt, dass es hin zu den Seitenoberflächen auf der einen Seite davon hervorsteht, und somit die Hauptleitung stützt.
Gemäß diesem Aspekt kann, weil der Distalendschwingteil, der den Gelenkteil an dem distalen Ende davon stützt, von dem ersten Armteil und dem zweiten Armteil gestützt wird, die in Reihe mit dem Drehteil verbunden sind, wenn der erste Armteil und der zweite Armteil in einer geraden Linie erstreckt sind, der Betriebsbereich des Gelenksteils maximiert werden. Andererseits ist es möglich, wenn der zweite Armteil in Bezug auf den ersten Armteil zum Schwingen gebracht wird, und somit die Armteile faltet, den Abstand zwischen der zweiten Achse und der vierten Achse zu verringern, und somit den Abstand zwischen dem Gelenkteil und dem Drehteil zu verringern, und eine kompakte Anbringung zu erlauben, indem Spalten in Bezug auf Peripherievorrichtungen geschmälert werden.
Weil der erste Armteil und der zweite Armteil Formen aufweisen, die sich gerade entlang der Längsrichtungen davon erstrecken, und der Drehteil, der erste Armteil, der zweite Armteil und der Distalendschwingteil abwechselnd in der Richtung entlang der zweiten Achse angeordnet sind, ist es in diesem Fall möglich, die Gesamtbreitenausdehnung des Roboters zu unterdrücken, sogar wenn der erste Armteil oder der zweite Armteil nicht auf gekröpfte Weise gebogen ist. Überdies ist das Kabel entlang der Seitenoberfläche an einer Seite in der Richtung der zweiten Achse angeordnet, wodurch es möglich wird, das Kabel zu führen, sodass es komfortabel gemäß den Betrieben des ersten Armteils, des zweiten Armteils und des Distalendschwingteils gebogen wird, und das Kabel einfach installiert oder entfernt wird.
Weil der erste Armteil oder der zweite Armteil nicht auf gekröpfte Weise gebogen wird, ist es überdies möglich, das Auftreten einer übermäßigen Spannungskonzentration auf dem ersten Armteil und dem zweiten Armteil zu verhindern, und die Festigkeit und die Steifigkeit des ersten Armteils und des zweiten Armteils zu verbessern. Überdies werden eine Zunahme der Dicke zum Vermeiden einer übermäßigen Spannungskonzentration und die Anzahl von verstärkenden Rippen minimiert, wodurch eine einfache Herstellung verbessert wird und eine Kostenverringerung und verbesserte Steuerbarkeit aufgrund einer Gewichtsverringerung erzielt werden können.
Gemäß der Erfindung sind Seitenoberflächen auf der einen Seite des Drehteils und des zweiten Armteils möglicherweise nahe zueinander in der gleichen Ebene angeordnet; und der erste Armteil und der Distalendschwingteil sind möglicherweise entlang Seitenoberflächen auf der anderen Seite des Drehteils und des zweiten Armteils angeordnet.
Dadurch wird die Differenz in der seitlichen Position zwischen den Seitenoberflächen auf der einen Seite des Drehteils und dem zweiten Armteil verringert, und das Kabel kann entlang der Seitenoberflächen angeordnet werden.
Überdies umfasst das Kabel gemäß dem zuvor beschriebenen Aspekt möglicherweise: eine Hauptleitung, die entlang Seitenoberflächen auf der einen Seite des Drehteils und des zweiten Armteils verdrahtet ist; und Abzweigleitungen, die von der Hauptleitung an einer Mittelposition der Hauptleitung in der Längsrichtung abgezweigt sind; wobei die Abzweigleitungen möglicherweise durch eine Durchgangsbohrung, die an einer Mittelposition des ersten Armteils in der Längsrichtung in der Richtung entlang der zweiten Achse gebildet ist, verlaufen und möglicherweise mit dem ersten Aktuator und dem zweiten Aktuator verdrahtet sind.
Dadurch kann erreicht werden, dass die Abzweigleitungen, die von der Hauptleitung des Kabels abgezweigt sind, durch die Durchgangsbohrung verlaufen, die in dem ersten Armteil gebildet ist, und können einfach mit dem ersten Aktuator und dem zweiten Aktuator verdrahtet werden, die auf den Seitenoberflächen an der anderen Seite in der Richtung der zweiten Achse angeordnet sind. Weil die Abzweigleitungen nicht um die Außenseite des ersten Armteils verdrahtet sind, können die Abzweigleitungen geschützt werden, indem eine Behinderung mit Peripherievorrichtungen verhindert wird.
Gemäß der Erfindung umfasst der Roboter Stützelemente, die die Hauptleitung des Kabels in Bezug auf den Drehteil, den ersten Armteil und den zweiten Armteil stützen, wobei das Stützelement, das an dem ersten Armteil fixiert ist, zwischen dem Drehteil und dem zweiten Armteil in der Richtung entlang der zweiten Achse fixiert ist und sich so erstreckt, dass es hin zu den Seitenoberflächen auf der einen Seite davon hervorsteht, und es somit die Hauptleitung stützt.
Verglichen mit einer herkömmlichen Struktur, in der der erste Armteil auf gekröpfte Weise gebogen ist, ist es nicht notwendig, zu verursachen, dass ein Biegeteilstück des ersten Armteils durch einen Spalt zwischen dem Drehteil und dem zweiten Armteil verläuft, und es ist möglich, den Spalt zwischen dem Drehteil und dem zweiten Armteil zu bilden, wenn der Abstand zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse gleich ist.
Dadurch ist es möglich, die Hauptleitung des Kabels in Bezug auf den ersten Armteil mittels des Stützelements zu stützen, das von dem ersten Armteil hin zu der Seitenoberfläche an einer Seite hervorsteht, indem es durch den Spalt in der Richtung entlang der zweiten Achse verläuft, und zu verursachen, dass das Kabel gemäß der Rotation des ersten Armteils gebogen wird.
Überdies befindet sich gemäß dem zuvor beschriebenen Aspekt die Längsachse des Distalendschwingteils möglicherweise an einer solchen Position, dass sie die erste Achse schneidet.
Dadurch sind die erste Achse, um die das Drehteil rotiert wird, und die Längsachse des Distalendschwingteils koaxial angeordnet, und somit wird es einfach, eine Steuerung auszuführen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine vorteilhafte Wirkung dahingehend aufgebracht, dass es möglich ist, die Festigkeit und die Steifigkeit zu verbessern, indem eine Spannungskonzentration verringert wird, die in einem ersten Armteil und einem zweiten Armteil auftritt, um eine verbesserte Steuerbarkeit aufgrund einer Gewichtsverringerung und Kostenverringerung zu erzielen, und einen weiten Betriebsbereich sicherzustellen.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Roboters gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, gesehen diagonal von vorne links.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Roboters, der in 1 gezeigt ist, gesehen diagonal von hinten rechts.
3 ist eine Vorderansicht des Roboters, der in 1 gezeigt ist.
4 ist eine Vorderansicht, die schematisch den Roboter zeigt, der in 1 gezeigt ist.
5 ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich ein erster Armteil und ein zweiter Armteil in dem Roboter, der in 1 gezeigt ist, so erstreckt sind, dass sie am längsten in der Länge sind.
6 ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der erste Armteil und der zweite Armteil in dem Roboter, der in 1 gezeigt ist, so gefaltet sind, dass sie am kürzesten in der Länge sind.
7 ist eine perspektivische Teilansicht zum Erklären der Behinderung zwischen einem zweiten Armteil und einem ersten Armteil eines Roboters, der eine herkömmliche Struktur aufweist.
8 ist eine Teilseitenansicht zum Erklären einer Einschränkung des Betriebsbereichs des zweiten Armteils aufgrund der Behinderung von 7.
9 ist eine Teilseitenansicht zum Erklären des Betriebsbereichs des zweiten Armteils des Roboters, der in 1 gezeigt ist.
10 ist eine Vorderansicht, die schematisch eine Abwandlung des Roboters zeigt, der in 1 gezeigt ist.

Ein Roboter 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist der Roboter 1 dieser Ausführungsform ein 7-Achsen-Roboter, der mit Folgendem versehen ist: einem Drehteil 3, das auf rotierbare Weise um eine erste Achse A gestützt ist, die vertikal in Bezug auf eine Basis 2 ist, die auf der horizontalen Bodenoberfläche installiert ist; einen ersten Armteil 4, der von dem Drehteil 3 auf rotierbare Weise um eine horizontale zweite Achse B gestützt ist; einen zweiten Armteil 5, der von dem ersten Armteil 4 auf rotierbare Weise um eine dritte Achse C, die parallel zu der zweiten Achse B ist, gestützt ist; und einen Distalendschwingteil 7, der von dem zweiten Armteil 5 auf rotierbare Weise um eine vierte Achse D, die parallel zu der dritten Achse C ist, gestützt ist und der an dem distalen Ende davon einen Gelenkteil 6 stützt, der eine 3-Achsenstruktur aufweist.
Der Drehteil 3 ist mit einem Aktuator 8 versehen, der einen Motor 8a und ein Reduzierstück 8b umfasst, sodass durch Betätigung des Aktuators 8 der Drehteil 3 horizontal um die erste Achse A in Bezug auf die Basis 2 rotiert werden kann.
Wie schematisch in 4 gezeigt, ist ein Aktuator (erster Aktuator) 9, der einen Motor 9a und ein Reduzierstück 9b umfasst, zwischen dem ersten Armteil 4 und dem Drehteil 3 vorgesehen, sodass erlaubt wird, dass der erste Armteil 4 um die zweite Achse B in Bezug auf den Drehteil 3 rotiert wird.
Ein Aktuator (zweiter Aktuator) 10, der einen Motor 10a und ein Reduzierstück 10b umfasst, ist zwischen dem zweiten Armteil 5 und dem ersten Armteil 4 vorgesehen, sodass erlaubt wird, dass der zweite Armteil 5 um die dritte Achse C in Bezug auf den ersten Armteil 4 rotiert wird.
Ein Aktuator (dritter Aktuator) 11, der einen Motor 11 a und ein Reduzierstück 11b umfasst, ist zwischen dem Distalendschwingteil 7 und dem zweiten Armteil 5 vorgesehen, sodass erlaubt wird, dass der Distalendschwingteil 7 um die vierte Achse D in Bezug auf den zweiten Armteil 5 rotiert wird.
In dieser Ausführungsform weisen, wie in 1 bis 3 gezeigt, der erste Armteil 4 und der zweite Armteil 5 Formen auf, die sich gerade entlang der Längsrichtungen davon erstrecken.
Der Drehteil 3 ist mit einem scheibenförmigen Abschnitt 12 versehen, dessen Mittelachse die zweite Achse B ist. Der scheibenförmige Abschnitt 12 ist entlang der vertikalen Richtung an einer Position angeordnet, die in Bezug auf die erste Achse A hin zu einer Seite in der horizontalen Richtung versetzt ist.
Wie in 3 gezeigt, sind eine Seitenoberfläche 12a auf einer Seite des scheibenförmigen Abschnitts 12 in der Richtung entlang der zweiten Achse B (auf der rechten Seite in der Ebene von 3) und eine Seitenoberfläche 5a auf der gleichen Seite des zweiten Armteils 5 im Wesentlichen in der gleichen Ebene ohne Differenz in der seitlichen Position dazwischen angeordnet.
Überdies ist der erste Armteil 4 nahe an Seitenoberflächen 12b und 5b auf den anderen Seiten des scheibenförmigen Abschnitts 12 des Drehteils 3 und des zweiten Armteils 5 in der Richtung entlang der zweiten Achse B (auf der linken Seite in der Ebene von 3) angeordnet. Überdies ist der Distalendschwingteil 7 nahe an der Seitenoberfläche 5b auf der anderen Seite des zweiten Armteils 5 angeordnet.
Entsprechend sind der Drehteil 3, der erste Armteil 4, der zweite Armteil 5 und der Distalendschwingteil 7 abwechselnd an der einen Seite oder an der anderen Seite in der Richtung entlang der zweiten Achse B von dem Drehteil 3 hin zu dem Distalendschwingteil 7 angebracht.
Dann sind die erste Achse A, um die der Drehteil 3 rotiert wird, und eine Längsachse E des Distalendschwingteils 7 so an Positionen angeordnet, dass sie einander schneiden.
Der erste bis dritte Aktuator 9, 10 und 11 sind alle an der anderen Seite in der Richtung entlang der zweiten Achse B angeordnet.
Dann ist ein Kabel 13 zum Zuführen von Strom und Signalen hin zu den Aktuatoren 9, 10 und 11 von dem Drehteil 3 zu dem Distalendschwingteil 7 an der einen Seite des Drehteils 3, des ersten Armteils 4 und des zweiten Armteils 5 in der Richtung entlang der zweiten Achse B angeordnet.
Die Reduzierstücke 9b, 10b und 11b der Aktuatoren 9, 10 und 11 sind versehen mit: Gehäuseteilen 14, 15 und 16, an denen die Motoren 9a, 10a und 11a jeweils fixiert sind; und Abtriebswellenteilen 17, 18 und 19, die in Bezug auf die Gehäuseteile 14, 15 bzw. 16 rotiert werden.
In dieser Ausführungsform ist der Gehäuseteil 14 des Reduzierstücks 9b für den ersten Aktuator 9 an dem ersten Armteil 4 fixiert, und der Abtriebswellenteil 17 davon ist an dem scheibenförmigen Abschnitt 12 des Drehteils 3 fixiert. Überdies ist der Gehäuseteil 15 des Reduzierstücks 10b für den zweiten Aktuator 10 an dem ersten Armteil 4 fixiert, und der Abtriebswellenteil 18 davon ist an dem zweiten Armteil 5 fixiert. Überdies ist der Gehäuseteil 16 des Reduzierstücks 11b für den dritten Aktuator 11 an dem Distalendschwingteil 7 fixiert, und der Abtriebswellenteil 19 davon ist an dem zweiten Armteil 5 fixiert.
Beim Antreiben des Motors 9a kann der erste Aktuator 9 den ersten Armteil 4, an dem der Motor 9a und der Gehäuseteil 14 fixiert sind, um die zweite Achse B in Bezug auf den Abtriebswellenteil 17 rotieren, der in dem ortsfesten Zustand gehalten wird, indem er an dem scheibenförmigen Abschnitt 12 des Drehteils 3 fixiert ist.
Beim Antreiben des Motors 10a kann der zweite Aktuator 10 den zweiten Armteil 5, an dem der Abtriebswellenteil 18 fixiert ist, um die dritte Achse C in Bezug auf den Gehäuseteil 15 rotieren, der in dem ortsfesten Zustand gehalten wird, indem er an dem ersten Armteil 4 fixiert ist.
Beim Antreiben des Motors 11a kann der dritte Aktuator 11 den Distalendschwingteil 7, an dem der Motor 11 a und der Gehäuseteil 16 fixiert sind, um die vierte Achse D in Bezug auf den Abtriebswellenteil 19 rotieren, der in dem ortsfesten Zustand gehalten wird, indem er an dem zweiten Armteil 5 fixiert ist.
Das Kabel 13, das Strom und Signale zuführt, ist mit den Motoren 9a, 10a und 11a der Aktuatoren 9, 10 und 11 verbunden. Das Kabel 13 erstreckt sich von einer Schalttafel, die sich an der Rückseite der Basis 2 befindet, hin zur Innenseite der Basis 2 und verläuft durch die Nachbarschaft der ersten Achse A des Drehteils 3. Beim Eintreten in den Drehteil 3 ist ein Teil des Kabels 13 mit dem Motor 8a des Aktuators 8 verbunden, der den Drehteil 3 um die erste Achse A rotiert, und der Rest des Kabels 13 ist zur Außenseite des Drehteils 3 freigelegt.
Wie in 3 gezeigt, ist ein Teilstück des Kabels 13, das zur Außenseite des Drehteils 3 freigelegt ist, mit Folgendem versehen: einer Hauptlinie 13a, die so verdrahtet ist, dass sie sich zu dem Distalendschwingteil 7 entlang der Seitenoberfläche 12a auf der einen Seite des scheibenförmigen Abschnitts 12 des Drehteils 3 und der Seitenoberfläche 5a auf der einen Seite des zweiten Armteils 5 erstreckt; und Abzweigleitungen 13b, die an einer Mittelposition abzweigen. Die Hauptleitung 13a ist an Mittelpositionen in der Längsrichtung mittels Stützelementen 20 gestützt, die auf der Seitenoberfläche des Drehteils 3, auf der Seitenoberfläche des ersten Armteils 4, auf der Seitenoberfläche des zweiten Armteils 5 und auf dem Distalendschwingteil 7 vorgesehen sind. Wie in 1 und 2 gezeigt, ist das distale Ende der Hauptleitung 13a mit dem Motor 11a des dritten Aktuators 11 verbunden, der den Distalendschwingteil 7 rotationsmäßig antreibt, und mit Motoren 7a, 7b und 7c, die den Gelenkteil 6 antreiben, der auf den Distalendschwingteil 7 montiert ist.
Die jeweiligen Stützelemente 20 sind eingestellt, ordnungsgemäße Längen aufzuweisen, sodass sich die Hauptleitung 13a des Kabels 13 entlang der Ebene erstreckt, die sich entlang des Drehteils 3 und der Seitenoberfläche 5a auf der einen Seite des zweiten Armteils 5 erstreckt. Insbesondere erstreckt sich das Stützelement 20, das das Kabel 13 in Bezug auf den ersten Armteil 4 stützt, so, dass es von einer Seitenoberfläche des ersten Armteils 4 hervorsteht, die sich nahe dem Drehteil 3 und der Seitenoberfläche 5b auf der anderen Seite des zweiten Armteils 5 befindet, hin zu der Seitenoberfläche auf der einen Seite, indem es durch einen Spalt zwischen dem scheibenförmigen Abschnitt 12 des Drehteils 3 und dem zweiten Armteil 5 verläuft.
Die Abzweigleitungen 13b des Kabels 13 sind von der Hauptleitung 13a an der Position dieses Stützelements 20, das auf dem ersten Armteil 4 vorgesehen ist, abgezweigt und erstrecken sich entlang dieses Stützelements 20 hin zu dem ersten Armteil 4. Der erste Armteil 4 weist eine Durchgangsbohrung 21 auf, die in der Richtung entlang der zweiten Achse B in der Nachbarschaft der Position dadurch eindringt, in der dieses Stützelement 20 fixiert ist. Die Abzweigleitungen 13b verlaufen durch die Durchgangsbohrung 21 und sind mit den Motoren 9a und 10a des ersten und zweiten Aktuators 9 und 10 verbunden.
Der Betrieb des so ausgestalteten Roboters 1 dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.
Gemäß dem Roboter 1 dieser Ausführungsform kann, weil der Distalendschwingteil 7, der den Gelenkteil 6 an dem distalen Ende davon stützt, von dem ersten Armteil 4 und dem zweiten Armteil 5 gestützt wird, die in Bezug auf den Drehteil 3 in Reihe gekoppelt sind, der Betriebsbereich des Gelenkteils 6 maximiert werden, indem sich der erste Armteil 4 und der zweite Armteil 5 in einer geraden Linie erstrecken.
Genau gesagt wird, wie in 5 gezeigt, in einem Zustand, in dem der erste Armteil 4 und der zweite Armteil 5 dazu gebracht werden, sich in einer geraden Linie zu erstrecken, der erste Aktuator 9 angetrieben, ohne dass der zweite Aktuator 10 angetrieben wird, wodurch es möglich wird, den ersten Armteil 4 und den zweiten Armteil 5 als einen einzelnen langen Armteil zu betreiben und den Gelenkteil 6 an dreidimensionalen Positionen über einem weiten Betriebsbereich anzuordnen, indem Rotation des Drehteils 3 um die erste Achse A und Rotation des Distalendschwingteils 7 um die vierte Achse D kombiniert werden.
Andererseits ist es möglich, wie in 6 gezeigt, wenn der zweite Armteil 5 in Bezug auf den ersten Armteil 4 zum Schwingen gebracht wird, und somit die Armteile faltet, den Abstand zwischen der zweiten Achse B und der vierten Achse D zu verringern, und somit den Abstand zwischen dem Gelenkteil 6 und dem Drehteil 3 zu verringern. Entsprechend wird ein kompakter Betrieb in einem kleinen Radius ermöglicht, während ein weiter Betriebsbereich sichergestellt wird, und eine kompakte Anbringung wird erlaubt, indem Spalten in Bezug auf Peripherievorrichtungen und benachbarte Roboter geschmälert werden.
Weil der erste Armteil 4 und der zweite Armteil 5 in Formen gebildet sind, sodass sie sich gerade in der Längsrichtung davon erstrecken, und der Drehteil 3, der erste Armteil 4, der zweite Armteil 5 und der Distalendschwingteil 7 abwechselnd in der Richtung entlang der zweiten Achse B angebracht sind, wie in 4 gezeigt, ist es in diesem Fall möglich, die Gesamtbreitenausdehnung des Roboters 1 zu unterdrücken, sogar wenn der erste Armteil 4 oder der zweite Armteil 5 nicht auf gekröpfte Weise gebogen ist.
Wie in 3 gezeigt, ist dann das Kabel 13 entlang der Seitenoberflächen 5a und 12a auf der einen Seite in der Richtung der zweiten Achse B angeordnet, die ohne Differenz in der seitlichen Position zwischen dem zweiten Armteil 5 und dem Drehteil 3 angeordnet sind, wodurch es ermöglicht wird, das Kabel 13 über eine komfortable Verdrahtungsroute zu führen, wodurch es nur veranlasst wird, in einer Richtung entlang der Seitenoberflächen 5a und 12a auf der einen Seite davon gemäß den Betrieben des ersten Armteils 4, des zweiten Armteils 5 und des Distalendschwingteils 7 gebogen zu werden, und das Kabel 13 einfach zu installieren oder zu entfernen.
Weil der erste Armteil 4 oder der zweite Armteil 5 nicht auf gekröpfte Weise gebogen wird, anders als bei einer herkömmlichen Technik, gibt es Überdies dahingehend einen Vorteil, dass das Auftreten einer übermäßigen Spannungskonzentration auf dem ersten Armteil 4 und dem zweiten Armteil 5 verhindert wird, und die Festigkeit und die Steifigkeit des ersten Armteils 4 und des zweiten Armteils 5 können verbessert werden.
Überdies wird eine gerade Form ohne in einer gekröpften Weise gebogen zu sein angenommen, wodurch es möglich wird, den ersten Armteil 4 und den zweiten Armteil 5 in flachen Formen zu bilden.
Indem der erste und zweite Armteil 4 und 5 in flachen Formen gebildet sind, ist es möglich, das Volumen einer Gussform zu verringern, die verwendet wird, um den ersten Armteil 4 und den zweiten Armteil 5 zu gießen, und die Anzahl von Verstärkungsrippen zum Vermeiden einer übermäßigen Spannungskonzentration zu minimieren, und somit zu verhindern, dass eine Gussform kompliziert wird. Folglich ist es möglich, die einfachere Herstellung des ersten Armteils 4 und des zweiten Armteils 5 zu verbessern und die Kosten wesentlich zu verringern.
Durch Verhindern einer Zunahme der Dicke zum Vermeiden einer übermäßigen Spannungskonzentration und durch Minimieren der Anzahl von Verstärkungsrippen gibt es überdies dahingehend einen Vorteil, dass es möglich ist, das Gewicht des ersten Armteils 4 und des zweiten Armteils 5 selbst zu verringern, wodurch die Kosten verringert werden, und aufgrund der Gewichtsverringerung die Steuerung des ersten Armteils 4 und des zweiten Armteils 5 zu verbessern, die von dem ersten Aktuator 9 und dem zweiten Aktuator 10 ausgeführt werden.
Weil die Abzweigleitungen 13b, die von der Hauptleitung 13a des Kabels 13 abgezweigt sind, nicht entlang der Außenoberflächen des ersten Armteils 4 geführt werden, sondern dazu gebracht werden, dass sie durch die Durchgangsbohrung 21 verlaufen, die in dem ersten Armteil 4 vorgesehen ist, wölbt sich das Kabel 13 überdies nicht nach außen, wodurch es möglich wird, zu verhindern, dass das Kabel 13 auf einer Peripherievorrichtung oder Ähnlichem mitgenommen wird. Entsprechend kann das Kabel 13 zuverlässiger geschützt werden.
Gemäß dem Roboter 1 dieser Ausführungsform gibt es überdies, weil der erste Aktuator 9 und der zweite Aktuator 10 an dem ersten Armteil 4 befestigt sind, der so gebildet ist, dass er sich gerade von der gleichen Richtung erstreckt, dahingehend einen Vorteil, dass die Baugruppe einfacher im Vergleich zu einer herkömmlichen Struktur ist, in der der erste Armteil 4 auf gekröpfte Weise gebogen ist. Genauer gesagt kann eine Einheit, die durch Befestigen des Gehäuseteils 14 des Reduzierstücks 9b für den ersten Aktuator 9 und des Gehäuseteils 15 des Reduzierstücks 10b für den zweiten Aktuator 10 an dem ersten Armteil 4 erhalten wird, an dem scheibenförmigen Abschnitt 12 des Drehteils 3 montiert werden; somit ist die Montagearbeit einfach.
Weil der Motor 9a des ersten Aktuators 9 und der Motor 10a des zweiten Aktuators 10 beide an dem ersten Armteil 4 von der gleichen Richtung fixiert sind, werden der erste Armteil 4 und die zwei Motoren 9a und 10a einstückig bewegt, ohne dass sie in Bezug zueinander bewegt werden. Daher werden die Abzweigleitungen 13b des Kabels 13 für die zwei Aktuatoren 9 und 10 entlang der gemeinsamen Route verdrahtet, die durch die Durchgangsbohrung 21 des ersten Armteils 4 verläuft.
Folglich ist es einfach, anders als bei einer herkömmlichen Struktur, in der der Motor 9a des ersten Aktuators 9 an dem Drehteil 3 fixiert ist, und der Motor 10a des zweiten Aktuators 10 an dem ersten Armteil 4 fixiert ist, eine Abdeckung 22 oder Ähnliches zum Abdecken der Motoren 9a und 10a für die zwei Aktuatoren 9 und 10 und das Kabel 13 vorzusehen, wie es durch die strichpunktierte Linie in 3 gezeigt ist.
Überdies gibt es gemäß dem Roboter 1 dieser Ausführungsform dahingehend einen Vorteil, dass ein relativ großer Spalt in Bezug auf den Drehteil 3 gebildet werden kann, der in einem Spalt radial auswärts von dem zweiten Armteil 5 um die dritte Achse C angeordnet ist.
Genau gesagt ist, wie in einer herkömmlichen Struktur, die in 7 gezeigt ist, wenn ein erster Armteil 30 auf gekröpfte Weise gebogen ist, ein Teilstück des ersten Armteils 30, das auf gekröpfte Weise gebogen ist, in einem Spalt radial auswärts von dem zweiten Armteil 5 um die dritte Achse C nah angeordnet; somit ist, wie in 8 gezeigt, der Betriebsbereich des zweiten Armteils 5 um die dritte Achse C auf einen relativ schmalen Bereich aufgrund der Behinderung mit dem ersten Armteil 30 begrenzt.
Im Gegensatz dazu ist es möglich, gemäß dem Roboter 1 dieser Ausführungsform, wenn der Abstand zwischen der zweiten Achse B und der dritten Achse C gleich eingestellt ist, wie in der herkömmlichen Struktur, wie in 9 gezeigt, weil das Teilstück des ersten Armteils 30, das auf gekröpfte Weise gebogen ist, nicht vorhanden ist, den scheibenförmigen Abschnitt 12 des Drehteils 3 an einer Position radial getrennt von dem zweiten Armteil 5 anzuordnen und einen weiten Betriebsbereich des zweiten Armteils 5 um die dritte Achse C sicherzustellen.
Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform, obgleich der Drehteil 3, der erste Armteil 4, der zweite Armteil 5 und der Distalendschwingteil 7 abwechselnd in der Richtung entlang der zweiten Achse B angebracht sind, in der Reihenfolge, in der der scheibenförmige Abschnitt 12 des Drehteils 3 hin zu einer Seite in Bezug auf die erste Achse A versetzt ist, und der erste Armteil 4, der mit dem Drehteil 3 verbunden ist, in der Nachbarschaft der ersten Achse A angeordnet ist, sie stattdessen so angebracht sein können, wie in 10 gezeigt. Mit anderen Worten sind der Drehteil 3, der erste Armteil 4, der zweite Armteil 5 und der Distalendschwingteil 7 möglicherweise abwechselnd in der Richtung entlang der zweiten Achse B angebracht, in der Reihenfolge, in der der scheibenförmige Abschnitt 12 des Drehteils 3 in der Nachbarschaft der ersten Achse A angeordnet ist, und der erste Armteil 4 ist an einer Position angeordnet, die hin zu einer Seite von der ersten Achse A versetzt ist.
In diesem Fall verläuft das Stützelement 20, das das Kabel 13 in Bezug auf den zweiten Armteil 5 stützt, durch einen Spalt zwischen dem ersten Armteil 4 und dem Distalendschwingteil 7, um sich in einer Position jenseits des zweiten Armteils 5 zu erstrecken.
Bezugszeichenliste

1: Roboter
3: Drehteil
4: erster Armteil
5: zweiter Armteil
5a: Seitenoberfläche auf einer Seite
5b: Seitenoberfläche auf der anderen Seite
6: Gelenkteil
7: Distalendschwingteil
9: erster Aktuator (Aktuator)
10: zweiter Aktuator (Aktuator)
11: dritter Aktuator (Aktuator)
12a: Seitenoberfläche auf einer Seite
12b: Seitenoberfläche auf der anderen Seite
13: Kabel
13a: Hauptleitung
13b: Abzweigleitung
20: Stützelement
21: Durchgangsbohrung
A: erste Achse
B: zweite Achse
C: dritte Achse
D: vierte Achse
E: Längsachse

Claims

Roboter (1), umfassend: einen Drehteil (3), der um eine erste Achse (A) rotiert werden kann; einen ersten Armteil (4), der mit dem Drehteil (3) auf rotierbare Weise um eine zweite Achse (B) verbunden ist, die sich in einer Richtung senkrecht zu der ersten Achse (A) erstreckt, und der sich gerade entlang der Längsrichtung davon erstreckt; einen zweiten Armteil (5), der mit dem ersten Armteil (4) auf rotierbare Weise um eine dritte Achse (C) verbunden ist, die parallel zu der zweiten Achse (B) ist, und der sich gerade entlang der Längsrichtung davon erstreckt; einen Distalendschwingteil (7), der mit dem zweiten Armteil (5) auf rotierbare Weise um eine vierte Achse (D) verbunden ist, die parallel zu der dritten Achse (D) ist, und der ein Gelenkteil (6) an dem distalen Ende davon stützt; einen ersten Aktuator (9), der den ersten Armteil (4) in Bezug auf den Drehteil (3) rotiert; einen zweiten Aktuator (10), der den zweiten Armteil (5) in Bezug auf den ersten Armteil (4) rotiert; einen dritten Aktuator (13), der den Distalendschwingteil (7) in Bezug auf den zweiten Armteil (5) rotiert; ein Kabel (13), das dem ersten bis dritten Aktuator (9, 10, 11) Strom und Signale zuführt; und Stützelemente (20), die die Hauptleitung (13a) des Kabels (13) in Bezug auf den Drehteil (3), den ersten Armteil (4) und den zweiten Armteil (5) stützen, wobei der Drehteil (3), der erste Armteil (4), der zweite Armteil (5) und der Distalendschwingteil (7) abwechselnd an einer Seite oder an der anderen Seite in der Richtung entlang der zweiten Achse (B) von dem Drehteil (3) hin zu dem Distalendschwingteil (7) angebracht sind; Seitenoberflächen (5a, 12a) auf der einen Seite des Drehteils (3) und des zweiten Armteils (5) nahe zueinander in der gleichen Ebene angeordnet sind; der erste Armteil (4) und der Distalendschwingteil (7) entlang Seitenoberflächen (5b, 12b) auf der anderen Seite des Drehteils (3) und des zweiten Armteils (5) angeordnet sind; das Kabel (13) entlang einer Seitenoberfläche (5a, 12a) an der einen Seite angeordnet ist; der erste bis dritte Aktuator (9,10, 11) nahe an einer Seitenoberfläche (5b, 12b) an der anderen Seite angeordnet sind; und das Stützelement (20), das an dem ersten Armteil (4) fixiert ist, zwischen dem Drehteil (3) und dem zweiten Armteil (5) in der Richtung entlang der zweiten Achse (B) verläuft und sich so erstreckt, dass es hin zu den Seitenoberflächen (5a, 12a) auf der einen Seite davon hervorsteht, und somit die Hauptleitung (13a) stützt.
Roboter (1) nach Anspruch 1, wobei das Kabel (13) umfasst: eine Hauptleitung (13a), die entlang Seitenoberflächen (5a, 12a) auf der einen Seite des Drehteils (3) und des zweiten Armteils (5) verdrahtet ist; und Abzweigleitungen (13b), die von der Hauptleitung (13a) an einer Mittelposition der Hauptleitung (13a) in der Längsrichtung abgezweigt sind; und die Abzweigleitungen (13b) durch eine Durchgangsbohrung 21), die an einer Mittelposition des ersten Armteils (4) in der Längsrichtung in der Richtung entlang der zweiten Achse (B) gebildet ist, verlaufen und mit dem ersten Aktuator (9) und dem zweiten Aktuator (10) verdrahtet sind.
Roboter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Distalendschwingteil (7) eine Längsachse (E) aufweist und die Längsachse (E) sich an einer solchen Position befindet, dass sie die erste Achse (A) schneidet.