DE102018222311A1

DE102018222311A1 - Roboterfixiersystem sowie Roboter

Info

Publication number: DE102018222311A1
Application number: DE102018222311.4A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Adachi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2019-07-04
Also published as: US20190202050A1; US10525585B2; CN109968326A; JP2019118978A

Abstract

Es wird eine Technik bereitgestellt, mit der ein Wartungsvorgang eines Roboters einfach und kostengünstig durchgeführt und gleichzeitig die Zeit für den Wartungsvorgang verkürzt werden kann. Es wird ein Roboterfixiersystem bereitgestellt, umfassend: ein Basiselement 87 mit einer Vorderfläche 87F, in der ein Einfügeloch IH ausgebildet ist; ein Kraftübertragungselement 84, das ausgebildet ist, um einem beweglichen Teil 8, das auf dem Basiselement 87 drehbar um eine erste Drehachse J5 gelagert ist, eine Drehantriebskraft zuzuführen, indem es sich um eine zweite Drehachse J5 dreht, während es der Vorderfläche 87F gegenüberliegt, wobei in dem Kraftübertragungselement 84 ein Durchgangsloch TH ausgebildet ist, um sich parallel zur zweiten Drehachse J5 in hindurchverlaufender Weise bei einer Position zu erstrecken, die von der zweiten Drehachse J5 um einen Abstand gleich einem Abstand von der zweiten Drehachse J5 bis zum Einfügeloch IH beabstandet ist; und einen Fixierstift PN, der ausgebildet ist, um gleichzeitig in das Durchgangsloch TH und das Einfügeloch IH eingefügt zu sein.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Roboterfixiersystem und einen Roboter.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Gelenkwelle eines Roboters fixiert. Die Vorrichtung dient dazu, zu verhindern, dass sich die Lage eines Arms, der auf einem Basisabschnitt drehbar um eine Gelenkwelle gelagert ist, bei der Durchführung eines Wartungsvorgangs zum Austausch eines Motors, der die Gelenkwelle des Roboters antreibt, oder eines Getriebes (siehe PTL 1) ändert.
Zitierte Patentliteratur
PTL 1: JP 2014-217931 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn ein Arm eines Roboters so gesteuert wird, dass er in einen stationären Zustand übergeht, dann wird der Arm, um zu verhindern, dass sich der Arm aufgrund seines Eigengewichts bewegt, durch eine in einen Motor integrierte Bremse oder eine außen an einem Motor angebrachte Bremse fixiert. Bei der Durchführung einer Wartungsmaßnahme an einem solchen Arm kann dieser nicht in einen stationären Zustand gebracht werden, wenn die Bremse aktiviert ist. Dementsprechend ist es notwendig, einen schweren Gegenstand, wie z.B. eine Hand, vom Arm zu abzunehmen oder die in PTL 1 beschriebene Vorrichtung anzubringen, um eine Bewegung des Armes zu verhindern.
Das Entfernen eines schweren Gegenstandes, wie z.B. der Hand, erfordert jedoch Zeit und Mühe, so dass sich der Roboter über einen längeren Zeitraum in einem fixierten Zustand befinden muss. Um die Vorrichtung am Roboter zu befestigen, ist es notwendig, dass der Roboter von vornherein eine bestimmte Form oder dergleichen aufweist, damit die Vorrichtung am Roboter angebracht werden kann, was die Kosten in die Höhe treibt. Außerdem tendiert die Vorrichtung dazu, große Abmessungen aufzuweisen. Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einer Verkleinerung und Vereinfachung der Wartungskomponenten.
Außer der Vorrichtung gibt es, um zu verhindern, dass sich ein Arm aufgrund der Schwerkraft bewegt, auch ein bekanntes Verfahren, bei dem der Arm in einen stationären Zustand gebracht wird, und zwar in einer Position bzw. Lage, in der der Arm nicht von der Schwerkraft beeinflusst wird. Je nach peripheren Ausstattung des Roboters oder der äußeren Umgebung der Produktionsausrüstung kann es jedoch Fälle geben, in denen der Arm nicht in einen stationären Zustand gebracht werden darf, d.h. in eine Lage, in der der Arm nicht von der Schwerkraft beeinflusst wird.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Umstände gemacht, wobei es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ein Roboterfixiersystem bereitzustellen, das einen Wartungsvorgang des Roboters leicht und kostengünstig durchführen kann, und gleichzeitig die Zeit für den Wartungsvorgang verkürzen kann.
Lösung des Problems
Um den oben genannten Gegenstand zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung folgende Mittel vor.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Roboterfixiersystem vorgesehen, das Folgendes umfasst: ein Basiselement mit einer Vorderfläche, in der ein Einfügeloch ausgebildet ist; ein Kraftübertragungselement, das ausgebildet ist, um einem beweglichen Teil, der auf dem Basiselement drehbar um eine erste Drehachse gelagert ist, eine Drehantriebskraft zuzuführen, indem es sich um eine zweite Drehachse dreht, während es der Vorderfläche gegenüberliegt, wobei in dem Kraftübertragungselement ein Durchgangsloch ausgebildet ist, um sich parallel zur zweiten Drehachse in einer hindurchverlaufenden Weise an einer Position zu erstrecken, die von der zweiten Drehachse um einen Abstand gleich einem Abstand von der zweiten Drehachse zu dem Einfügeloch beabstandet ist; und einen Fixierstift, der ausgebildet ist, um gleichzeitig in das Durchgangsloch und das Einfügeloch eingeführt zu sein.
Gemäß diesem Aspekt bewirkt die Einstellung eines Drehwinkels des Kraftübertragungselements, dass das Durchgangsloch und das Einfügeloch koaxial angeordnet sind, so dass der Fixierstift in das Durchgangsloch und das Einfügeloch eingeführt ist. Wenn der Fixierstift in das Durchgangsloch und das Einfügeloch in einem solchen Zustand eingesetzt ist, wird die Drehung des Kraftübertragungselements durch den Fixierstift in Bezug auf das Basiselement fixiert. Wenn das Kraftübertragungselement am Basiselement befestigt ist, ist die Drehung des beweglichen Teils, das um die erste Drehachse drehbar ist, unter Bereitstellung einer Drehantriebskraft durch das Kraftübertragungselement in Bezug auf das Basiselement eingeschränkt.
Mit einer solchen Konfiguration besteht auch in einem Zustand, in dem eine Bremse des Motors, die dem Kraftübertragungselement und dem beweglichen Teil eine Drehantriebskraft zuführt, gelöst wird, keine Möglichkeit, dass sich das bewegliche Teil aufgrund des Eigengewichts des beweglichen Teils oder des Gewichts der Hand und dergleichen, die am beweglichen Teil befestigt sind, in Bezug auf das Basiselement bewegt. Dementsprechend ist es bei der Durchführung einer Wartung des Roboters oder dergleichen weder notwendig, einen schweren Gegenstand, wie beispielsweise eine Hand, zu entfernen noch das bewegliche Teil zu steuern, um in einer Lage, die nicht von der Schwerkraft beeinflusst wird, einen stationären Zustand einzunehmen. Darüber hinaus ist es auch nicht erforderlich, eine großdimensionierte Vorrichtung zur Fixierung der Lage des beweglichen Teils mit Bezug auf das Basiselement zu verwenden.
Weiterhin wird nur der Fixierstift als vom Roboter getrennte Komponente benötigt, um das bewegliche Teil in Bezug auf das Basiselement zu fixieren. Die Durchmessertoleranzen des Durchgangsloches und des Einfügeloches, in die der Fixierstift eingesetzt werden soll, können eine Genauigkeit aufweisen, die es ermöglicht, den Fixierstift in das Durchgangsloch und das Einfügeloch einzusetzen. In vielen Fällen sind im Kraftübertragungselement Löcher in Dickenrichtung in einer hindurchverlaufenden Weise ausgebildet, um die Montagefreundlichkeit zu verbessern und die Rotationsenergie zu reduzieren. Dementsprechend können diese Löcher als das Durchgangsloch genutzt werden, in das der Fixierstift eingesetzt werden soll. Dadurch lässt sich ein Wartungsvorgang oder dergleichen leicht und kostengünstig durchführen, wobei die Zeit für den Wartungsvorgang und die Zeit, in der die Produktionsausrüstung einschließlich des Roboters fixiert ist, verkürzt werden kann.
In dem oben genannten Aspekt kann das Einfügeloch als Gewindeloch ausgebildet sein, wobei ein Ende des Fixierstiftes in die Gewindeloch geschraubt sein kann.
Bei einer solchen Konfiguration ist der in das Durchgangsloch und das Einfügeloch durch Einschrauben in das Einfügeloch eingesetzte Fixierstift befestigt. Dementsprechend kann das bewegliche Teil fester am Basiselement befestigt werden.
In dem oben genannten Aspekt kann eine Querschnittsfläche des einen Endes des Fixierstiftes größer ausgebildet sein als eine Querschnittsfläche des Durchgangsloches. Bei einer solchen Konfiguration greift ein Ende des Fixierstiftes, der in das Durchgangsloch und das Einfügeloch eingeführt wird, in einen Endabschnitt des Durchgangslochs ein. Dementsprechend ist es möglich, das Kraftübertragungselement am Basiselement zu befestigen, ohne dass der gesamte Fixierstift durch das Durchgangsloch hindurchgeht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Roboter vorgesehen, der Folgendes umfasst: ein Basiselement mit einer Vorderfläche, in der ein Einfügeloch ausgebildet ist; und ein Kraftübertragungselement, das ausgebildet ist, um einem beweglichen Teil, das auf dem Basiselement drehbar um eine erste Drehachse gelagert ist, eine Drehantriebskraft zuzuführen, indem es sich um eine zweite Drehachse dreht, während es der Vorderfläche gegenüberliegt, wobei in dem Kraftübertragungselement ein Durchgangsloch ausgebildet ist, um sich parallel zur zweiten Drehachse bei einer Position in einer hindurchverlaufenden Weise zu erstrecken, die von der zweiten Drehachse um einen Abstand gleich einem Abstand von der zweiten Drehachse zum Einfügeloch beabstandet ist.
Gemäß diesem Aspekt wird in einem Zustand, in dem die Achse des Durchgangsloches, das im Kraftübertragungselement ausgebildet ist, und die Achse des Einfügeloches, das in der Vorderfläche des Basiselements ausgebildet ist, miteinander ausgerichtet sind, ein stabförmiges Element, wie beispielsweise ein Fixierstift, der eine separate Komponente ist, in das Durchgangsloch und das Einfügeloch eingesetzt, so dass die Position des Kraftübertragungselements in Bezug auf das Basiselement fixiert ist.
Mit einer solchen Konfiguration ist auch in einem Zustand, in dem eine Bremse des Motors, die dem Kraftübertragungselement und dem beweglichen Teil eine Drehantriebskraft zuführt, gelöst ist, eine Lage des beweglichen Teils gegenüber dem Basiselement fixiert. Dementsprechend ist ein Wartungsvorgang oder dergleichen leicht und kostengünstig durchzuführen, wobei die Zeit für den Wartungsvorgang und die Zeit, in der die Produktionsausrüstung einschließlich des Roboters fixiert ist, verkürzt werden kann.
Vorteile der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Technik bereitzustellen, die einen Wartungsvorgang des Roboters leicht und kostengünstig durchführen und gleichzeitig die Zeit für den Wartungsvorgang verkürzen kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Roboters gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine erläuternde Ansicht eines Abschnitts A1 in 1.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang des Querschnitts A2 in 2.
4 ist eine Querschnittsansicht, die entlang des Querschnitts A2 in 2 verläuft und einen Zustand zeigt, in dem eine Gehäuseabdeckung entfernt ist und ein Stift in ein Durchgangsloch und ein Einfügeloch eingeführt ist.
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Roboters gemäß einer zweiten Ausführungsform.
6 ist eine erläuternde Ansicht eines zweiten Armes des Roboters der zweiten Ausführungsform.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang des Querschnitts A3 in 6.
8 ist eine Querschnittsansicht, die entlang des Querschnitts A3 in 6 verläuft und einen Zustand zeigt, in dem eine Gehäuseabdeckung entfernt ist und ein Stift in ein Durchgangsloch und ein Einfügeloch eingeführt ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Roboter 1 nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Roboters 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Roboter 1 dieser Ausführungsform ist ein Roboter, wie beispielsweise ein vertikaler Knickarmroboter, mit sechs Achsen J1 bis J6. Der Roboter 1 umfasst: eine Basis 3; einen drehbaren Körper 4; einen ersten Arm 5; einen zweiten Arm 6; ein erstes Handgelenkelement 7; ein zweites Handgelenkelement (beweglicher Teil) 8; ein drittes Handgelenkelement 9; und eine Steuereinrichtung 2. Die Basis 3 ist auf einer Bodenfläche befestigt. Der Drehkörper 4 ist auf der Basis 3 drehbar um die vertikale erste Achse J1 gelagert. Der erste Arm 5 ist am Drehkörper 4 drehbar um die horizontale zweite Achse J2 gelagert. Der zweite Arm 6 ist am ersten Arm 5 drehbar um die horizontale dritte Achse J3 gelagert. Das erste Handgelenkelement 7 ist am zweiten Arm 6 um die vierte Achse J4 drehbar gelagert, die in Bezug auf die dritte Achse J3 schräg angeordnet ist. Das zweite Handgelenkelement 8 ist am ersten Handgelenkelement 7 um die fünfte Achse J5 (eine erste Drehachse, eine zweite Drehachse) orthogonal zur vierten Achse J4 drehbar gelagert. Das dritte Handgelenkelement 9 ist am zweiten Handgelenkelement 8 um die sechste Achse J6 orthogonal zur fünften Achse J5 drehbar gelagert. Die Steuereinrichtung 2 steuert den Drehantrieb um die sechs Achsen J1 bis J6.
Für jede der sechs Achsen J1 bis J6 sind ein - in der Zeichnung nicht dargestellter - Motor zur Durchführung des Drehantriebs und ein - in der Zeichnung nicht dargestellter - Drehgeber vorgesehen, der einen Drehwinkel des Motors erfasst. Die Steuereinrichtung 2 führt eine Rückkopplungssteuerung durch, bei der die Motoren einen Drehantrieb ausführen, wobei Drehwinkel der Motoren verwendet werden, die von den für die jeweiligen Achsen J1 bis J6 vorgesehenen Drehgebern erfasst werden. Die Steuereinrichtung 2 besteht aus einer CPU, einem ROM, einem RAM und einem Speicher, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
Das erste Handgelenkelement 7 umfasst einen Gehäusekörper (Basiselement) 87 und Gehäuseabdeckungen 88, 89. Der Gehäusekörper 87 umfasst einen J5-Achse-Motor, der bewirkt, dass sich das zweite Handgelenkelement 8 um die fünfte Achse J5 und andere Komponenten dreht. Die Gehäuseabdeckungen 88, 89 sind am Gehäusekörper 87 befestigt und dichten so einen Innenraum des Gehäusekörpers 87 ab.
2 zeigt einen Abschnitt A1 in 1 zur Beschreibung von Komponenten, die in das erste Handgelenkelement 7 des Roboters 1 integriert sind. Der Gehäusekörper 87 weist eine hohle viereckige Prismenform auf, die sich in Längsrichtung des ersten Handgelenkelements 7 erstreckt.
Der Gehäusekörper 87 nimmt den J5-Achse-Motor 81 auf, wodurch sich das zweite Handgelenkelement 8 um die fünfte Achse J5 dreht. Wie in 2 dargestellt, erstreckt sich eine Drehachse des J5-Achse-Motors 81 vom J5-Achse-Motor 81 bis zur Gehäuseabdeckung 88, wobei eine erste Riemenscheibe 82 an einem distalen Ende der Drehachse befestigt ist. Eine Drehachse, die in der Zeichnung auf der fünften Achse J5 nicht dargestellt ist, ist an der Distalende-Seite des ersten Handgelenkelements 7 angeordnet, wobei eine zweite Riemenscheibe (Kraftübertragungselement) 84, die über ein Untersetzungsgetriebe mit der Drehachse gekoppelt ist, an der Distalende-Seite des ersten Handgelenkelements 7 angeordnet ist. Ein Riemen 83 ist um die erste Riemenscheibe 82 und die zweite Riemenscheibe 84 gewunden und erstreckt sich zwischen ihnen, um eine Drehantriebskraft des J5-Achse-Motors 81 über den Riemen 83 auf die Drehachse der fünften Achse J5 zu übertragen.
Wie in 2 dargestellt, sind in der zweiten Riemenscheibe 84 vier Durchgangslöcher TH ausgebildet, wobei die Durchgangslöcher TH die zweite Riemenscheibe 84 in der Richtung parallel zur Dickenrichtung der zweiten Riemenscheibe 84 durchdringen. Die vier Durchgangslöchern TH sind in der zweiten Riemenscheibe 84 an Positionen ausgebildet, die in radialer Richtung äquidistant von der Mitte der Achse der fünften Achse J5 beabstandet sind und sich in der Phase um 90 Grad in Umfangsrichtung unterscheiden.
3 ist eine Querschnittsansicht des ersten Handgelenkelements 7 entlang des Querschnitts A2 in 2. Wie in 3 dargestellt, ist die zweite Riemenscheibe 84 an einer J5-Drehwelle 85 befestigt, wodurch sich das zweite Handgelenkelement 8 um die fünfte Achse J5 in Bezug auf das erste Handgelenkelement 7 dreht. Die J5-Rotationswelle 85 ist mit dem in der Zeichnung nicht gezeigten Untersetzungsgetriebe am anderen Ende gekoppelt, an dem die zweite Riemenscheibe 84 nicht befestigt ist. Dementsprechend drehen sich beim Drehen der zweiten Riemenscheibe 84 die J5-Drehwelle 85 und das zweite Handgelenkelement 8 um die fünfte Achse J5 in Bezug auf das erste Handgelenkelement 7.
Wie in 3 dargestellt, umfasst der Gehäusekörper 87 eine Seitenplatte 87W mit einer gegenüberliegenden Riemenscheibenfläche (Vorderfläche) 87F, die der zweiten Riemenscheibe 84 gegenüberliegt. Die Seitenplatte 87W hat eine flache Plattenform orthogonal zur fünften Achse J5. In der Seitenplatte 87W ist in Richtung parallel zur fünften Achse J5 ein Einfügeloch IH hindurchverlaufend ausgebildet. Mit anderen Worten, das Einfügeloch IH durchdringt die Seitenplatte 87W in axialer Richtung, die parallel zur Dickenrichtung der zweiten Riemenscheibe 84 verläuft. Der Innendurchmesser des Einfügeloches IH ist gleich dem Innendurchmesser des in der zweiten Riemenscheibe 84 ausgebildeten Durchgangsloches TH ausgebildet. Das Einfügeloch IH ist so ausgebildet, dass ein Abstand von der fünften Achse J5 bis zum Einfügeloch IH gleich einem Radius von der Mitte der zweiten Riemenscheibe 84 bis zum Durchgangsloch TH ist. Mit anderen Worten, ein Abstand von der fünften Achse J5 zur Achse des Einfügeloches IH ist gleich einem Abstand von der fünften Achse J5 zur Achse des Durchgangsloches TH. Dementsprechend, wie in 3 dargestellt, wenn eine Drehphase der zweiten Riemenscheibe 84 eine vorbestimmte Phase annimmt, dann richten sich die Achse des Durchgangsloches TH und die Achse des Einfügeloches IH zueinander aus.
4 zeigt einen Zustand, in dem die Gehäuseabdeckung 88 vom Gehäusekörper 87 entfernt ist, und ein Stift (Fixierstift) PN in das Durchgangsloch TH und das Einfügeloch IH in einem Zustand eingesetzt ist, in dem die Achse des Durchgangsloches TH und die Achse des Einfügeloches IH zueinander ausgerichtet sind. Der Stift PN hat eine stabförmige Form mit kreisförmigem Querschnitt und erstreckt sich in Längsrichtung. Der Stift PN ist aus Metall gefertigt. Der Stift PN ist mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der etwas kleiner ist als die Innendurchmesser des Durchgangsloches TH und des Einfügeloches IH, so dass der Stift PN in das Durchgangsloch TH und das Einfügeloch IH eingesetzt werden kann. Ein Ende des Stiftes PN ist um 90 Grad von der Mittelachse des Stiftes PN gebogen, wodurch eine Querschnittsfläche größer als die Querschnittsfläche anderer Abschnitte oder die Querschnittsfläche des Durchgangsloches TH ist. Dementsprechend, selbst wenn der Stift PN in das Durchgangsloch TH und das Einfügeloch IH, wie in 4 dargestellt, eingefügt ist, greift der Stift PN auf einer Seitenfläche der zweiten Riemenscheibe 84 ein, während er daran gehindert ist, durch das Durchgangsloch TH hindurch zu verlaufen und dabei hin zum zweiten Handgelenkelement 8 zu gelangen.
In dem Roboter 1 gemäß dieser Ausführungsform mit einer solchen Konfiguration ist der Radius von der fünften Achse J5, die die Drehachse der zweiten Riemenscheibe 84 ist, bis zur Achsmitte des in der zweiten Riemenscheibe 84 ausgebildeten Durchgangsloches TH gleich einem Abstand von der fünften Achse J5 bis zur Achsmitte des in der Riemenscheibengegenfläche 87F des Gehäusekörpers 87 gebildeten Einfügeloches IH ausgebildet. Dementsprechend, wenn die zweite Riemenscheibe 84 so gedreht wird, dass die Achse des Durchgangsloches TH mit der Achse des Einfügeloches IH ausgerichtet ist, wobei danach der Stift PN in das Durchgangsloch TH und das Einfügeloch IH eingesetzt wird, dann ist die Position des Durchgangsloches TH in Bezug auf das Einfügeloch IH festgelegt. Das heißt, die Drehung der zweiten Riemenscheibe 84 ist in Bezug auf den Gehäusekörper 87 fixiert, und damit auch eine Lage des zweiten Handgelenkelements 8 in Bezug auf das erste Handgelenkelement 7.
Wenn die Lage des zweiten Handgelenkelements 8 in Bezug auf das erste Handgelenkelement 7 festgelegt ist, auch in einem Zustand, in dem eine Bremse des J5-Achse-Motors 81, der eine Drehantriebskraft für die fünfte Achse J5 bereitstellt, gelöst ist, dann besteht keine Möglichkeit, dass sich das zweite Handgelenkelement 8 in Bezug auf das erste Handgelenkelement 7 aufgrund des Gewichts des zweiten Handgelenkelements 8 oder dergleichen bewegt. Dementsprechend ist es bei der Durchführung einer Wartung oder dergleichen am Roboter 1 weder notwendig, ein schweres Objekt, wie z.B. die Hand, die am distalen Ende des Roboters 1 montiert ist, zu entfernen, noch das zweite Handgelenkelement 8 zu steuern, um einen stationären Zustand in einer Lage einzunehmen, die nicht von der Schwerkraft beeinflusst wird. Weiterhin ist es auch nicht notwendig, eine großdimensionierte Vorrichtung zur Fixierung der Lage des zweiten Handgelenkelements 8 in Bezug auf das erste Handgelenkelement 7 zu verwenden.
In dieser Ausführungsform wird nur der Stift PN als vom Roboter 1 getrennte Komponente benötigt, um das zweite Handgelenkelement 8 gegenüber dem ersten Handgelenkelement 7 zu fixieren. Die Durchmessertoleranzen des Durchgangsloches TH und des Einfügeloches IH, in die der Stift PN eingesetzt werden soll, sind in einem Ausmaß eingestellt, dass der Stift PN in das Durchgangsloch TH und in das Einfügeloch IH eingesetzt werden kann. In vielen Fällen sind in der zweiten Riemenscheibe 84 Löcher in Dickenrichtung hindurchverlaufend ausgebildet, um die Montagefreundlichkeit zu erhöhen und die Rotationsenergie zu reduzieren. Dementsprechend können diese Löcher als das Durchgangsloch TH genutzt werden, in das der Stift PN eingesetzt werden soll. Dadurch kann im Roboter 1 dieser Ausführungsform leicht und kostengünstig ein Wartungsvorgang oder dergleichen durchgeführt werden, wobei die Zeit für den Wartungsvorgang und die Zeit, in der die Produktionsanlage einschließlich des Roboters 1 gestoppt ist, verkürzt werden kann.
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Roboters 1a gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Roboter 1a ist ein horizontaler Knickarmroboter, der vier Gelenkwellen umfasst, die durch die Drehantriebskräfte von vier nicht in der Zeichnung gezeigten Motoren angetrieben werden. Wie in 5 dargestellt, umfasst der Roboter 1a: eine Basis 3a; einen ersten Arm 5a; einen zweiten Arm 6a; und eine Welle SH. Die Basis 3a ist auf einer Montagefläche befestigt. Der erste Arm 5a ist an der Basis 3a um eine vertikale erste Achse J1a drehbar gelagert. Der zweite Arm 6a ist am ersten Arm 5a um eine vertikale zweite Achse J2a drehbar gelagert. Die Welle SH ist um eine vertikale dritte Achse (eine erste Drehachse, eine zweite Drehachse) J3a drehbar gelagert und um die Axialrichtung der dritten Achse J3a linear beweglich.
6 zeigt die jeweiligen Komponenten, die in den zweiten Arm 6a integriert sind. Wie in 6 dargestellt, umfasst der zweite Arm 6a einen Gehäusekörper 87a und eine Gehäuseabdeckung 88a, die den Gehäusekörper 87a von oben abdeckt. Der zweite Arm 6a umfasst: einen Linearmotor 81a; eine erste Riemenscheibe 82a; einen Kugelgewindetrieb BS; eine zweite Riemenscheibe (Kraftübertragungselement) 84a; und einen Riemen 83a. Der Linearmotor 81a bewirkt, dass sich die Welle linear in Richtung der dritten Achse J3a bewegt. Die erste Riemenscheibe 82a ist an einer Drehachse des Linearmotors 81a befestigt. Der Kugelgewindetrieb BS ist an der Welle SH befestigt. Die zweite Riemenscheibe 84a ist an dem Kugelgewindetrieb BS befestigt. Der Riemen 83a ist um die erste Riemenscheibe 82a und die zweite Riemenscheibe 84a gewunden und erstreckt sich dazwischen. Wenn sich die Drehachse des Linearmotors 81a dreht, wird eine Drehantriebskraft der ersten Riemenscheibe 82a über den Riemen 83a auf die zweite Riemenscheibe 84a übertragen. Wenn sich die zweite Riemenscheibe 84a dreht, wird eine Drehantriebskraft der zweiten Riemenscheibe 84a auf den Kugelgewindetrieb BS übertragen, so dass sich die Welle SH entlang der Richtung der dritten Achse J3a bewegt.
Der zweite Arm 6a umfasst: einen J3a-Achse-Motor 91; eine dritte Riemenscheibe 92; eine vierte Riemenscheibe 94; und einen Riemen 93. Die dritte Riemenscheibe 92 ist an einer Drehachse des J3a-Achse-Motors 91 befestigt. Die vierte Riemenscheibe 94 ist an der Welle SH befestigt. Der Riemen 93 ist um die dritte Riemenscheibe 92 und die vierte Riemenscheibe 94 gewunden um und erstreckt sich dazwischen. Wenn sich die Drehachse des J3a-Achse-Motors 91 dreht, wird eine Drehantriebskraft der dritten Riemenscheibe 92 über den Riemen 93 auf die vierte Riemenscheibe 94 übertragen. Wenn sich die vierte Riemenscheibe 94 dreht, dreht sich die Welle SH um die dritte Achse J3a.
7 ist eine Ansicht des in 6 gezeigten Querschnitts A3, entlang einer Achse der Welle SH. In 7 ist, zum besseren Verständnis eines Durchgangsloches THa und eines später beschriebenen Einfügeloches IHa, die Darstellung des J3a-Achse-Motors 91, der dritten Riemenscheibe 92, der vierten Riemenscheibe 94 und des Riemens 93, die die Welle SH um die dritte Achse J3a drehen lassen, weggelassen. Wie in 7 dargestellt, sind, auf dieselbe Art und Weise wie bei der zweiten Riemenscheibe 84 in der ersten Ausführungsform, vier Durchgangslöcher THa in der zweiten Riemenscheibe 84a in hindurchverlaufender Weise in Dickenrichtung ausgebildet. Die Durchgangslöcher THa sind in der zweiten Riemenscheibe 84a so ausgebildet, dass die Achsen des Durchgangslöcher THa parallel zur dritten Achse J3a verlaufen, die die Mittelachse der Welle SH ist.
Wie in 7 dargestellt, umfasst der Gehäusekörper 87a eine Bodenplatte 87Wa mit einer Riemenscheibengegenfläche (Vorderfläche) 87Fa, die der zweiten Riemenscheibe 84a gegenüberliegt. Die Bodenplatte 87Wa hat eine flache Plattenform orthogonal zur dritten Achse J3a der Welle SH. In der Bodenplatte 87Wa ist in der Richtung parallel zur dritten Achse J3a, d.h. in der Richtung parallel zur Dickenrichtung der zweiten Riemenscheibe 84a, ein Einfügeloch IHa hindurchverlaufend ausgebildet. Der Innendurchmesser des Einfügeloches IHa ist gleich dem Innendurchmesser des Durchgangsloches THa in der zweiten Riemenscheibe 84a ausgebildet. Das Einfügeloch IHa ist so ausgebildet, dass ein Abstand von einer Mittelachse der dritten Achse J3a zum Einfügeloch IHa gleich einem Radius von der Mitte der zweiten Riemenscheibe 84a zur Mitte des Durchgangslochs THa ist. Mit anderen Worten, ein Abstand von der dritten Achse J3a zur Achse des Einfügeloches IHa ist gleich einem Abstand von der dritten Achse J3a zur Achse des Durchgangsloches THa. Dementsprechend richten sich, wenn eine Drehphase der zweiten Riemenscheibe 84a eine vorbestimmte Phase annimmt, die Achse des Durchgangslochs THa und die Achse des Einfügelochs IHa in gleicher Weise zueinander aus.
8 zeigt einen Zustand, in dem die Gehäuseabdeckung 88a vom Gehäusekörper 87a entfernt ist, und ein Stift (Fixierstift) PNa in das Durchgangsloch THa und das Einfügeloch IHa in einem Zustand eingesetzt sind, in dem die Achse des Durchgangslochs THa und die Achse des Einfügelochs IHa zueinander ausgerichtet sind. Der Stift PNa in der zweiten Ausführungsform ist derselbe wie der Stift PN in der ersten Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben, ist im Roboter 1a gemäß der zweiten Ausführungsform, beim Einsetzen des Stiftes PNa in das Durchgangsloch THa und das Einfügeloch IHa in einem Zustand, in dem die Achsen des Durchgangsloches THa und des Einfügeloches IHa zueinander ausgerichtet sind, eine Drehung der zweiten Riemenscheibe 84a in Bezug auf den Gehäusekörper 87a somit festgelegt. Eine Fixierung der Drehung der zweiten Riemenscheibe 84a verhindert eine Drehung des Kugelgewindetriebs BS, so dass die Welle SH so fixiert sein kann, dass sie sich nicht entlang der dritten Achse J3a in Bezug auf den zweiten Arm 6a bewegt.
In der oben genannten ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform wurde die Beschreibung in Bezug auf den Roboter 1, 1a vorgenommen, der die zweite Riemenscheibe 84, 84a, in der die Durchgangslöcher TH, THa ausgebildet sind, und den Gehäusekörper 87, 87a, in dem das Einfügeloch IH, IHa ausgebildet ist, umfasst. Ein System zur Fixierung des Roboters 1, 1a kann jedoch so ausgebildet sein, dass der Stift PN, PNa, der in das Durchgangsloch TH, THa und in das Einfügeloch IH, IHa eingesetzt ist, dem Roboter 1, 1a hinzugefügt ist.
Formen oder die Anzahl der Durchgangslöcher TH, THa und Einfügelöcher IH, IHa können unterschiedlich modifiziert sein. So ist es beispielsweise nicht immer notwendig, dass das Einfügeloch IH, IHa in die Seitenplatte 87W des Gehäusekörpers 87 oder die Bodenplatte 87Wa des Gehäusekörpers 87a eindringt. Es kann eine Konfiguration vorgenommen werden, bei der ein Gewindeloch an dem Einfügeloch IH, IHa ausgebildet ist und das Gewindeloch in Außengewinde geschraubt wird, die an einem distalen Ende des Stiftes PN, PNa ausgebildet sind. Das Durchgangsloch TH, THa und das Einfügeloch IH, IHa können unterschiedliche Formen aufweisen. Die Querschnittsformen des Durchgangsloches TH, THa und des Einfügeloches IH, IHa sind nicht auf eine kreisförmige Form beschränkt und können eine rechteckige Form oder eine andere Form sein. So kann diese beispielsweise so ausgebildet sein, dass die Durchgangslöcher TH, THa in einer Fächerform ausgebildet sind, die einer Phase von 60 Grad entspricht, wodurch die Positionierung des Durchgangsloches TH, THa zum kreisförmig ausgebildeten Einfügeloch IH, IHa erleichtert wird. In diesem Fall können das Einfügeloch IH, IHa und der Stift PN, PNa die gleiche Fächerform wie die Durchgangslöcher TH, THa im Querschnitt aufweisen, so dass der Stift PN, PNa, der in das Durchgangsloch TH, THa und das Einfügeloch IH, IHa eingesetzt ist, eine Begrenzungskraft gegen die Drehung der Riemenscheibe erhöhen kann. Weiterhin kann diese so ausgebildet sein, dass eine Vielzahl von Durchgangslöchern TH, THa und eine Vielzahl von Einfügelöchern IH, IHa ausgebildet ist, wobei die Stifte PN, PNa in einige der Durchgangslöcher TH, THa und der Einfügelöcher IH, IHa eingesetzt sind.
Die Formen oder die Anzahl der Stifte PN können ebenfalls unterschiedlich modifiziert sein. In der oben genannten ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform ist der Endabschnitt des Stiftes PN, der auf der Seite der zweiten Riemenscheibe 84, 84a in einem in die Löcher eingesetzten Zustand positioniert ist, gebogen. Der Endabschnitt des Stiftes PN darf jedoch nicht gebogen sein, oder eine andere Form aufweisen.
In der oben genannten ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform ist die zweite Riemenscheibe 84, 84a, die an der Drehachse befestigt ist, die als Gelenkwelle eine Rotation oder Linearbewegung ausführt, in Bezug auf den Gehäusekörper 87, 87a fixiert. Die erste Riemenscheibe 82, 82a, die am J5-Achse-Motor 81 oder am Linearmotor 81a befestigt ist, kann jedoch in Bezug auf den Gehäusekörper 87, 87a fixiert sein. Genauer gesagt, kann diese so ausgebildet sein, dass die Durchgangslöcher TH, THa in der ersten Riemenscheibe 82, 82a ausgebildet sind, wobei das Einfügeloch IH, IHa, das die gleiche Achse wie das Durchgangsloch TH als Mitte davon verwendet, im Gehäusekörper 87, 87a ausgebildet sein kann. Weiterhin kann die Gelenkwelle, bei der die Drehung über die Riemenscheibe begrenzt ist, in der die Durchgangslöcher TH, THa ausgebildet sind, eine der Gelenkwellen des Roboters 1, 1a sein. Alternativ kann eine Vielzahl von Gelenkwellen gleichzeitig durch die Vielzahl von Stiften PN, PNa fixiert sein. In der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform wurde die zweite Riemenscheibe 84, 84a als Beispiel für das Kraftübertragungselement beschrieben, das sich um eine Achsenmitte dreht, und in dem Durchgangslöcher ausgebildet sein. Das Kraftübertragungselement kann jedoch aus einem Stirnradgetriebe ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Stirnrad, in dem die Durchgangslöcher ausgebildet sind, direkt, ohne Riemen, mit einem Zahnrad in Eingriff gebracht werden, das die erste Riemenscheibe 82, 82a ersetzt, oder mit dem Zahnrad über ein anderes Zahnrad in Eingriff gebracht werden, das die erste Riemenscheibe 82, 82a ersetzt.
Bezugszeichenliste

1, 1a: Roboter
8: zweites Handgelenkelement (bewegliches Teil)
84, 84a: zweite Riemenscheibe (Kraftübertragungselement)
87, 87a: Gehäusekörper (Basiselement)
87F, 87Fa: Riemenscheibe Gegenfläche (Vorderfläche)
J3a: dritte Achse (erste Drehachse, zweite Drehachse)
J5: fünfte Achse (erste Drehachse, zweite Drehachse)
IH, IHa: Einfügeloch
PN, PNa: Stift (Fixierstift)
SH: Welle (bewegliches Teil)
TH, TH, THa: Durchgangsloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014217931 A [0003]

Claims

Roboterfixiersystem, umfassend: ein Basiselement mit einer Vorderfläche, in der ein Einfügeloch ausgebildet ist; ein Kraftübertragungselement, das ausgebildet ist, um einem beweglichen Teil, das auf dem Basiselement drehbar um eine erste Drehachse gelagert ist, eine Drehantriebskraft zuzuführen, indem es sich um eine zweite Drehachse dreht, während es der Vorderfläche gegenüberliegt, wobei in dem Kraftübertragungselement ein Durchgangsloch ausgebildet ist, um sich parallel zur zweiten Drehachse in einer hindurchverlaufenden Weise bei einer Position zu erstrecken, die von der zweiten Drehachse um einen Abstand gleich einem Abstand von der zweiten Drehachse zu dem Einfügeloch beabstandet ist; und einen Fixierstift, der ausgebildet ist, um gleichzeitig in das Durchgangsloch und das Einfügeloch eingefügt zu sein.
Roboterfixiersystem nach Anspruch 1, wobei das Einfügeloch aus einem Gewindeloch gebildet ist, wobei ein Ende des Fixierstiftes an dem Gewindeloch befestigt ist.
Roboterfixiersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Querschnittsfläche des einen Endes des Fixierstiftes größer ausgebildet ist als eine Querschnittsfläche des Durchgangsloches.
Roboter, umfassend: ein Basiselement mit einer Vorderfläche, in der ein Einfügeloch ausgebildet ist; und ein Kraftübertragungselement, das ausgebildet ist, um einem beweglichen Teil, der auf dem Basiselement drehbar um eine erste Drehachse gelagert ist, eine Drehantriebskraft zuzuführen, indem es sich um eine zweite Drehachse dreht, während es der Vorderfläche gegenüberliegt, wobei in dem Kraftübertragungselement ein Durchgangsloch ausgebildet ist, um sich parallel zur zweiten Drehachse in einer Position, die von der zweiten Drehachse um einen Abstand gleich einem Abstand von der zweiten Drehachse zum Einfügeloch beabstandet ist, in einer hindurchverlaufenden Weise zu erstrecken.