DE102020101648A1

DE102020101648A1 - Handgelenkstruktur eines roboters und roboter

Info

Publication number: DE102020101648A1
Application number: DE102020101648.4A
Authority: DE
Inventors: Hideo Matsui
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2020-08-06
Also published as: CN111496839A; JP2020121390A; US11285622B2; US20200246981A1; JP7000365B2

Abstract

Es handelt sich um einen Handgelenkaufbau eines Roboters, der eine Öldichtung des Handgelenkaufbaus vor einem Hochdruckstrahl zur Reinigung oder Fremdkörpern oder dergleichen schützen kann. Der Handgelenkaufbau eines Roboters umfasst einen Handgelenkhauptkörper; einen Halter, der an dem Handgelenkhauptkörper angebracht ist; einen Handgelenkflansch, der drehbar an dem Halter getragen wird; einen Ölaufnahmebereich, der zwischen dem Handgelenkhauptkörper und dem Halter ausgebildet ist; eine Öldichtung, die zwischen dem Halter und dem Handgelenkflansch angeordnet ist und einen Ölaustritt aus dem Ölaufnahmebereich verhindert; und eine Abdeckung, die einstückig mit dem Halter ausgeführt ist und die Öldichtung zwischen dem Halter und dem Handgelenkflansch von außen her abdeckt.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Handgelenkaufbau eines Roboters, und einen Roboter, der mit dem Handgelenkaufbau versehen ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein Handgelenkaufbau eines Roboters, der mit einer Öldichtung versehen ist, um einen Ölaustritt zu verhindern, ist bekannt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift 2011-20219) .
Es wird gewünscht, die Öldichtung des Handgelenkaufbaus vor einem Hochdruckstrahl zur Reinigung oder Fremdkörpern von außen oder dergleichen zu schützen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Bei einer Form der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Handgelenkaufbau eines Roboters einen Handgelenkhauptkörper; einen Halter, der an dem Handgelenkhauptkörper angebracht ist; einen Handgelenkflansch, der drehbar an dem Halter getragen wird; einen Ölaufnahmebereich, der zwischen dem Handgelenkhauptkörper und dem Halter ausgebildet ist; eine Öldichtung, die zwischen dem Halter und dem Handgelenkflansch angeordnet ist und einen Ölaustritt aus dem Ölaufnahmebereich verhindert; und eine Abdeckung, die einstückig mit dem Halter ausgeführt ist und die Öldichtung zwischen dem Halter und dem Handgelenkflansch von außen her abdeckt.
Durch die vorliegende Offenbarung kann bei einer Reinigung des Handgelenkaufbaus mit einem Hochdruckstrahl verhindert werden, dass der Hochdruckstrahl direkt auf die Öldichtung trifft, und kann daher eine Verschiebung der Öldichtung durch den Hochdruckstrahl oder ein Eindringen des Hochdruckstrahls in das Innere des Handgelenkaufbaus verhindert werden. Außerdem kann verhindert werden, dass Fremdkörper von außen (Staub, Schneidflüssigkeit oder dergleichen) an der Öldichtung anhaften.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht eines Roboters nach einer Ausführungsform.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptbereichs des in 1 gezeigten Handgelenkaufbaus.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptbereichs eines Handgelenkaufbaus nach einer anderen Ausführungsform.
4 ist eine von dem Pfeil A in 3 her gesehene Ansicht des in 3 gezeigten Handgelenkaufbaus.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptbereichs eines Handgelenkaufbaus nach noch einer anderen Ausführungsform.
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptbereichs eines Handgelenkaufbaus nach noch einer anderen Ausführungsform, die einen Zustand zeigt, in dem ein Stift in einer zurückgezogenen Stellung angeordnet ist.
7 zeigt den Zustand, in dem der in 6 gezeigte Stift in einer vorgeschobenen Stellung angeordnet ist.
8 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptbereichs eines Handgelenkaufbaus nach noch einer anderen Ausführungsform.

Ausführliche Erklärung
Im Anschluss werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf Basis der Zeichnungen erklärt. Bei den verschiedenen Ausführungsformen, die nachstehend erklärt werden, sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und wird auf eine wiederholte Erklärung verzichtet. Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Roboter 10 nach einer ersten Ausführungsform erklärt. Der Roboter 10 ist ein Parallelroboter. Konkret umfasst der Roboter 10 einen Basisabschnitt 12 und einen Roboterarm 14 und einen Handgelenkaufbau 50.
Der Roboterarm 14 weist einen ersten Gliedmechanismus 18, einen zweiten Gliedmechanismus 20 und einen dritten Gliedmechanismus 22 auf. Der erste Gliedmechanismus 18 weist ein erstes Antriebsglied 24 und ein Paar von passiven Gliedern 26 und 28 auf. Das erste Antriebsglied 24 ist drehbar mit dem Basisabschnitt 12 gekoppelt. Ein Basisende eines jeden aus dem Paar von passiven Gliedern 26 und 28 ist drehbar mit einem Spitzenende des ersten Antriebsglieds 24 gekoppelt, und sein Spitzenende ist drehbar mit dem Handgelenkaufbau 50 gekoppelt.
Der zweite Gliedmechanismus 20 weist den gleichen Aufbau wie der erste Gliedmechanismus 18 auf. Konkret weist der zweite Gliedmechanismus 20 ein zweites Antriebsglied 30, das drehbar mit dem Basisabschnitt 12 gekoppelt ist, und ein Paar von passiven Gliedern 32 und 34 auf. Ein Basisende eines jeden aus dem Paar von passiven Gliedern 32 und 34 ist drehbar mit einem Spitzenende des zweiten Antriebsglieds gekoppelt, und sein Spitzenende ist drehbar mit dem Handgelenkaufbau 50 gekoppelt.
Der dritte Gliedmechanismus 22 weist den gleichen Aufbau wie der erste Gliedmechanismus 18 auf. Konkret weist der dritte Gliedmechanismus 22 ein drittes Antriebsglied (nicht dargestellt), das drehbar mit dem Basisabschnitt 12 gekoppelt ist, und ein Paar von passiven Gliedern 36 und 38 auf. Ein Basisende eines jeden aus dem Paar von passiven Gliedern 36 und 38 ist drehbar mit einem Spitzenende des dritten Antriebsglieds gekoppelt, und sein Spitzenende ist drehbar mit dem Handgelenkaufbau 50 gekoppelt.
Der Handgelenkaufbau 50 wird über den ersten Gliedmechanismus 18, den zweiten Gliedmechanismus 20 und den dritten Gliedmechanismus 22 beweglich an dem Basisabschnitt 12 getragen. Der Roboterarm 14 weist ferner eine erste Gliedantriebseinheit (nicht dargestellt), die das erste Antriebsglied 24 dreht, eine zweite Gliedantriebseinheit (nicht dargestellt), die das zweite Antriebsglied 30 dreht, und eine dritte Gliedantriebseinheit (nicht dargestellt), die das dritte Antriebsglied dreht, auf. Die erste Gliedantriebseinheit, die zweite Gliedantriebseinheit und die dritte Gliedantriebseinheit können den Handgelenkaufbau 50 jeweils durch gesondertes Drehen des ersten Antriebsglieds 24, des zweiten Antriebsglieds 30 und des dritten Antriebsglieds in drei Achsenrichtungen eines orthogonalen Koordinatensystems bewegen.
Der Roboterarm 14 weist ferner eine Hilfsantriebseinheit 40 und eine Hilfswelle 42 auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Hilfsantriebseinheit 40 zwischen den passiven Gliedern 32 und 34 angeordnet. Ein Basisende der Hilfsantriebseinheit 40 ist mit dem zweiten Antriebsglied 30 gekoppelt, und ihr unteres Ende ist über ein Anbringungsmittel 44 gleitfähig mit den passiven Gliedern 32 und 34 gekoppelt.
Ein Basisende der Hilfswelle 42 ist mit der Hilfsantriebseinheit 40 gekoppelt, und ihr Spitzenende ist drehbar mit dem Handgelenkaufbau 50 gekoppelt, und die Hilfswelle erstreckt sich so zwischen der Hilfsantriebseinheit 40 und dem Handgelenkaufbau 50, dass sie parallel zu den passiven Gliedern 32 und 32 verläuft. Die Hilfsantriebseinheit 40 bewegt die Hilfswelle 42 entlang der Verlaufsrichtung der passiven Glieder 32 und 34 vor und zurück. Die Hilfsantriebseinheit 40 verändert durch das Vor- und Zurückbewegen der Hilfswelle 42 die Lage des Handgelenkaufbaus 50.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 der Handgelenkaufbau 50 erklärt. In der nachfolgenden Erklärung wird eine Richtung entlang einer Achsenlinie O als Achsenrichtung gezeigt, die radiale Richtung eines Kreises um die Achsenlinie O als radiale Richtung gezeigt, und eine Umfangsrichtung dieses Kreises als Umfangsrichtung gezeigt. Zur Bequemlichkeit wird die Abwärtsrichtung in 2 als abwärts bezeichnet.
Der Handgelenkaufbau 50 ist ein ungefähr kreisförmiges Element mit einer Mittelachsenlinie O. Konkret umfasst der Handgelenkaufbau 50 einen Handgelenkhauptkörper 52, ein Halterelement 54, einen Handgelenkflansch 56 und eine Öldichtung 57 (2). Der Handgelenkhauptkörper 52 weist einen Basisabschnitt 58 und einen Halterhalteabschnitt 60 auf. Der Basisabschnitt 58 weist eine ungefähre kegelstumpfförmige Außenform auf, und an seinem oberen Ende sind die Spitzenenden der passiven Glieder 26 und 28, der passiven Glieder 32 und 34, und der passiven Glieder 36 und 38 gelagert.
Der Halterhalteabschnitt 60 ist fest an einem unteren Ende des Basisabschnitts 58 ausgebildet. Wie in 2 gezeigt weist der Halterhalteabschnitt 60 einen fest an dem unteren Ende des Basisabschnitts 58 ausgebildeten Basisbereich 62 und einen von dem Basisbereich 62 in der Achsenrichtung abwärts verlaufenden Seitenwandbereich 64 auf. Der Basisbereich 62 ist ein kreisförmiges Element mit der Achsenlinie O als Zentrum, und der Seitenwandbereich 64 ist ein zylinderförmiges Element, das die Achsenlinie O umgibt.
Das Halterelement 54 ist ein kreisringförmiges Element, das so an dem Handgelenkhauptkörper 52 angebracht ist, dass es zu dem Handgelenkhauptkörper 52 ungefähr konzentrisch ist. Konkret weist das Halterelement 54 einen Halter 66 und eine mit dem Halter 66 einstückig ausgeführte Abdeckung 68 auf.
Der Halter 66 weist einen Ringabschnitt 70, einen von diesem Ringabschnitt 70 in der Achsenrichtung aufwärts verlaufenden Zylinderabschnitt 72 und einen von dem unteren Ende in der Achsenrichtung des Ringabschnitts 70 in der radialen Richtung nach außen verlaufenden Befestigungsabschnitt 74 auf.
Der Ringabschnitt 70 ist so in das Innere des Seitenwandbereichs 64 gepasst, dass seine äußere Umfangsfläche 70a an der inneren Umfangsfläche 64a des Seitenwandbereichs 64 anliegt. In der äußeren Umfangsfläche 70a des Ringabschnitts 70 ist eine von dieser äußeren Umfangsfläche 70a einwärts vertiefte ringförmige Nut 70b gebildet, und in dieser ringförmigen Nut 70b ist ein O-Ring 86 aufgenommen, der die äußere Umfangsfläche 70a und die innere Umfangsfläche 64a flüssigkeitsdicht abdichtet.
Zwischen den Zylinderabschnitt 72 und den Handgelenkflansch 56 sind in der Achsenrichtung aufgereihte Lager 76 und 78 eingesetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt das in der Achsenrichtung untere Lager 78 an einer in der Achsenrichtung oberen Endfläche 70c des Ringabschnitts 70 an. Durch diese Lager 76 und 78 wird der Handgelenkflansch 56 so an dem Halter 66 getragen, dass er um die Achsenlinie O drehbar ist.
An dem unteren Ende des Handgelenkflanschs 56 ist ein Endeffektor (nicht dargestellt) angebracht. Der Endeffektor ist zum Beispiel ein Fingerelement, das Objekte ergreifen kann, oder eine Roboterhand mit einem Saugabschnitt, der Objekte ansaugen kann. Der Endeffektor kann auch eine beliebige Vorrichtung, die an einem Objekt eine bestimmte Tätigkeit vornimmt, wie etwa ein Anstrichmaterialauftrageelement oder ein Schweißbrenner oder dergleichen sein.
An dem Befestigungsabschnitt 74 sind mehrere Durchgangsöffnungen 74a gebildet, die in der Achsenrichtung durch diesen Befestigungsabschnitt 74 verlaufen, und in dem Seitenwandbereich 64 des Handgelenkhauptkörpers 50 sind an Positionen, die den mehreren Durchgangsöffnungen 74a entsprechen, mehrere Befestigungslöcher 64b (Gewindelöcher oder dergleichen) gebildet. Wie in 2 gezeigt sind in einem Zustand, in dem der Halter 66 so in das Innere des Halterhalteabschnitts 60 eingesetzt ist, dass der Befestigungsabschnitt 74 an dem Seitenwandbereich 64 anliegt, mehrere Befestigungsmittel (zum Beispiel Schrauben) 80 jeweils über die Durchgangsöffnungen 74a in den Befestigungslöchern 64b befestigt. Auf diese Weise ist das Halterelement 54 durch die Befestigungsmittel 80 an dem Handgelenkhauptkörper 52 befestigt.
Die Abdeckung 68 ist so einstückig mit dem Ringabschnitt 70 ausgeführt, dass sie von einer inneren Umfangsfläche 70d des Ringabschnitts 70 des Halters 66 in der radialen Richtung einwärts vorsteht. In dem vorliegenden Dokument bedeutet „einstückig ausgeführt“, dass das eine Element und das andere Element voneinander nicht trennbar verbunden sind und ein einzelnes einstückiges Element bilden. Die Abdeckung 68 ist ausgebildet, um die Öldichtung 57 zwischen dem Halter 66 (konkret, dem Ringabschnitt 70) und dem Handgelenkflansch 56 von außen her abzudecken.
Die Abdeckung 68 ist ein kreisringförmiges flaches Element und weist eine innere Umfangsfläche 68a, die zu dem Handgelenkflansch 56 gewandt ist, und eine in der Achsenrichtung obere Endfläche 68b, die zu der Öldichtung 57 gewandt ist, auf. Durch die obere Endfläche 68b und die innere Umfangsfläche 70d des Ringabschnitts 70 wird ein Öldichtungsaufnahmebereich 82 definiert, der die Öldichtung 57 aufnimmt. Die innere Umfangsfläche 68a der Abdeckung 68 ist in der radialen Richtung außen in einem geringen Abstand von einer äußeren Umfangsfläche 56a des Handgelenkflanschs 56 angeordnet.
Wenn das Halterelement 54 an dem Handgelenkhauptkörper 52 angebracht ist, wird zwischen dem Halterhalteabschnitt 60 und dem Halter 66 (konkret, dem Ringabschnitt 70 und dem Zylinderabschnitt 72) ein Ölaufnahmebereich 84 definiert. In diesen Ölaufnahmebereich 84 wird Öl zur Schmierung des Handgelenkflanschs 56, des Lagers 76 und des Lagers 78 gefüllt.
Die Öldichtung 57 verhindert, dass das in den Ölaufnahmebereich 84 gefüllte Öl nach außerhalb des Handgelenkaufbaus 50 austritt. Die Öldichtung 57 ist kreisringförmig, ist so auf die äußere Umfangsfläche 56a des Handgelenkflanschs 56 gepasst, dass sie diese äußere Umfangsfläche ringförmig umgibt, und liegt an ihrem Innenrand relativ gleitfähig an dieser äußeren Umfangsfläche an. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Öldichtung 57 so in dem Öldichtungsaufnahmebereich 82 angeordnet, dass sie an der oberen Endfläche 68b der Abdeckung 68 anliegt.
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des Handgelenkaufbaus 50 erklärt. Zunächst bereitet der Hersteller das Halterelement 54 vor. Beispielweise fertigt der Hersteller das einstückig ausgeführte Halterelement 54 durch eine Schneidebearbeitung eines einzelnen Elements (zum Beispiel eines Metallelements) oder durch eine Druckgussformung an. Alternativ kann der Hersteller das Halterelement 54 auch so anfertigen, dass er eine Komponente, die dem Halter 66 des Halterelements 54 entspricht, durch eine Schneidebearbeitung oder eine Formung oder dergleichen herstellt und danach eine Komponente, die der Abdeckung 68 entspricht, durch Schweißen oder dergleichen einstückig an dem Halter 66 fixiert.
Anschließend setzt der Hersteller die Öldichtung 57 so von einer Spitzenendseite (das heißt der oberen Seite der Zeichnungsblattfläche von 2) her in den Öldichtungsaufnahmebereich 82 ein, dass sie an der oberen Endfläche 68b der Abdeckung 68 anliegt. Dann setzt der Hersteller die Lager 76 und 78 an die äußere Umfangsfläche 56a des Handgelenkflanschs 56 und setzt er diesen Handgelenkflansch 56 von der Spitzenendseite des Zylinderabschnitts 72 her in das Halterelement 54 ein. Als Ergebnis liegt das Lager 78 an der Endfläche 70c des Ringabschnitts 70 an und wird der Handgelenkflansch 56 in die Öldichtung 57 eingesetzt.
Der Hersteller kann den Handgelenkflansch 56 auch nach dem Einrichten des Lagers 78 und des Lagers 76 in dieser Reihenfolge in dem Zylinderabschnitt 72 in das Lager 76, das Lager 78 und die Öldichtung 57, die in dem Halterelement 54 eingerichtet wurden, einstecken. Dann setzt der Hersteller den Halter 66 so in das Innere des Halterhalteabschnitts 60 ein, dass der Befestigungsabschnitt 74 an dem Seitenwandbereich 64 anliegt, und fixiert er den Befestigungsabschnitt 74 durch die Befestigungsmittel 80 an dem Seitenwandbereich 64. Anschließend füllt der Hersteller Öl zur Schmierung über eine Öleinspritzöffnung (nicht dargestellt), die so in dem Halterhalteabschnitt 60 gebildet ist, dass sie mit dem Ölaufnahmebereich 84 verbunden ist, in den Ölaufnahmebereich 84. Auf diese Weise wird der Handgelenkabschnitt 50 hergestellt.
Wie oben beschrieben wurde, ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Abdeckung 68 ausgebildet, die die Öldichtung 57 von außen her abdeckt. Durch diese Ausführung kann bei einer Reinigung des Handgelenkaufbaus 50 durch einen Hochdruckstrahl verhindert werden, dass der Hochdruckstrahl direkt auf die Öldichtung 57 trifft. Daher kann eine Positionsverschiebung der Öldichtung 57 durch den Hochdruckstrahl oder ein Eindringen des Hochdruckstrahls in das Innere des Handgelenkaufbaus 50 verhindert werden. Außerdem kann auch verhindert werden, dass Fremdkörper (Staub, Schneidflüssigkeit oder dergleichen) an der Öldichtung anhaften.
Da die Abdeckung 68 nach der vorliegenden Ausführungsform einstückig mit dem Halter 66 ausgeführt ist, kann die Festigkeit der Abdeckung 68 verglichen mit einer Bildung der Abdeckung 68 aus einem von dem Halter 66 getrennten Element verstärkt werden. Daher kann verhindert werden, dass sich die Abdeckung 68 durch den Hochdruckstrahl verformt. Und da das Halterelement 54 aus einem einzelnen Element gebildet werden kann, kann auch die Anzahl der Einzelteile verringert werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 ein Handgelenkaufbau 100 nach einer anderen Ausführungsform erklärt. Der Handgelenkaufbau 100 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Handgelenkaufbau 50 im Aufbau eines Halterelements 102. Konkret ist das Halterelement 102 ein kreisringförmiges Element mit der Achsenlinie O als Zentrum, das einen Halter 104 und eine Abdeckung 105 aufweist.
Der Halter 104 weist einen Ringabschnitt 106, einen von einer in der Achsenrichtung oberen Endfläche 106a dieses Ringabschnitts 106 in der Achsenrichtung nach oben verlaufenden Zylinderabschnitt 108 und den von dem in der Achsenrichtung unteren Ende des Ringabschnitts 106 in der radialen Richtung nach außen verlaufenden Befestigungsabschnitt 74 auf. Der Ringabschnitt 106 weist die kreisringförmige obere Endfläche 106a und eine von dem inneren Ende in der radialen Richtung der oberen Endfläche 106a nach unten verlaufende zylinderförmige innere Umfangsfläche 106b auf. Die obere Endfläche 106a und die innere Umfangsfläche 106b sind zueinander orthogonal. Der Radius der inneren Umfangsfläche 106b ist kleiner als der Radius einer inneren Umfangsfläche 108a des Zylinderabschnitts 108.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Lager 110 zwischen den Zylinderabschnitt 108 und den Handgelenkflansch 56 eingefügt. Konkret wird durch die obere Endfläche 106a des Ringabschnitts 106 und die innere Umfangsfläche 108a des Zylinderabschnitts 108, die zueinander orthogonal verlaufen, ein Lageraufnahmebereich 112, der das Lager 110 aufnimmt, definiert, und liegt das in dem Lageraufnahmebereich 112 aufgenommene Lager 110 an der oberen Endfläche 106a und an der inneren Umfangsfläche 108a an.
In einer äußeren Umfangsfläche 108b des Zylinderabschnitts 108 ist eine von dieser äußeren Umfangsfläche 108b einwärts vertiefte ringförmige Nut 108c gebildet, und in dieser ringförmigen Nut 108c ist der O-Ring 86 aufgenommen. Der O-Ring 86 dichtet die äußere Umfangsfläche 108b des Zylinderabschnitts 108 und die innere Umfangsfläche 64a des Seitenwandbereichs 64 des Handgelenkhauptkörpers 52 flüssigkeitsdicht ab.
Die Abdeckung 105 ist so einstückig mit dem Ringabschnitt 106 ausgeführt, dass sie von der inneren Umfangsfläche 106b des Ringabschnitts 106 in der radialen Richtung einwärts vorsteht. Die Abdeckung 105 ist so ausgebildet, dass sie die Öldichtung 57 zwischen dem Halter 104 (konkret, dem Ringabschnitt 106) und dem Handgelenkflansch 56 von außen her abdeckt.
Die Abdeckung 105 ist ein kreisringförmiges flaches Element und weist eine zu dem Handgelenkflansch 56 gewandte innere Umfangsfläche 105a, eine zu der Öldichtung 57 gewandte in der Achsenrichtung obere Endfläche 105b, eine in der Achsenrichtung untere Endfläche 105c an der zu dieser oberen Endfläche 105b entgegengesetzten Seite, und eine in der oberen Endfläche 105 gebildete ringförmige Vertiefung 105d auf. Durch die obere Endfläche 105b der Abdeckung 105 und die innere Umfangsfläche 106b des Ringabschnitts 106 wird ein Öldichtungsaufnahmebereich 86, der die Öldichtung 57 aufnimmt, definiert. Die innere Umfangsfläche 105a der Abdeckung 105 ist in der radialen Richtung außen in einem geringen Abstand von der äußeren Umfangsfläche 56a des Handgelenkflanschs 56 angeordnet.
Die Vertiefung 105d ist von der oberen Endfläche 105b der Abdeckung nach unten vertieft ausgebildet und verläuft in der Umfangsrichtung. Durch diese Vertiefung 105d wird zwischen der oberen Endfläche 105b der Abdeckung 105 und der Öldichtung 57 ein Zwischenraum gebildet, wodurch ein wechselseitiger Eingriff zwischen einem Rippenbereich 57a der Öldichtung 57 und der Abdeckung 105 verhindert werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Abdeckung 105 so einstückig mit dem Halter 104 ausgeführt, dass sie von einer in der Achsenrichtung unteren Endfläche 114 des Halters 104 nach unten vorsteht. Die untere Endfläche 114 des Halters 104 ist eine zu der Achsenlinie O ungefähr orthogonale flache Fläche, die durch den Ringabschnitt 106 und die in der Achsenrichtung untere Endfläche des Befestigungsabschnitts 74 definiert wird.
Dadurch wird die Abdeckung 105 in Bezug auf den Befestigungsabschnitt 74 des Halters 74 an einer in der Achsenrichtung nach unten vorstehenden Position angeordnet. Durch dieses Anordnen wird die untere Endfläche 105c der Abdeckung 105 an der gleichen Position in der Achsenrichtung wie die unteren Endflächen von Köpfen 80a der an dem Befestigungsabschnitt 74 befestigten Befestigungsmittel 80 oder an einer Position, die von den unteren Endflächen der Köpfe 80a geringfügig weiter nach unten versetzt ist, angeordnet.
Da die Abdeckung 105 somit in Bezug auf den Befestigungsabschnitt 74 nach unten vorstehend angeordnet wird, kann die Abmessung des Lageraufnahmebereichs 112 groß gestaltet werden und wird es möglich, für den Handgelenkaufbau 100 ein Lager 110 mit einem größeren Durchmesser zu verwenden.
Durch diese Ausführung kann der Drehbetrieb des Handgelenkflanschs 56 noch stabiler gestützt werden und kann die Starrheit des Aufbaus aus dem Handgelenkflansch 56 und dem Halterelement 102 erhöht werden.
Wie in 4 gezeigt ist an der unteren Fläche (der Außenfläche) 105c der Abdeckung 105 ein Indikator 116 gebildet, der die Drehbasisposition des Handgelenkflanschs 56 angibt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Indikator 116 eine sogenannte Markierungslinie, die als für den Betreiber sichtbare gerade Linie einstückig mit der unteren Endfläche 105c ausgeführt ist. Der Indikator 116 kann zum Beispiel auch als an der unteren Endfläche 105c gebildete Vertiefung oder Erhebung ausgeführt werden oder auch eine auf der unteren Endfläche 105c ausgebildete Lackierung oder ein Aufkleber oder dergleichen sein.
Zum anderen ist an der äußeren Umfangsfläche 56a des Handgelenkflanschs 56 ein Indikator 118 gebildet. Dieser Indikator 118 ist eine gerade Linie, die an einer mit dem Indikator 116 ausrichtbaren Position ausgebildet ist. Wenn der Indikator 116 und der Indikator 118 auf der gleichen Linie ausgerichtet sind, ist der Handgelenkflansch 56 in Bezug auf das Halterelement 102 und den Handgelenkhauptkörper 52 an der Drehbasisposition (zum Beispiel an einer Position, an der der Drehwinkel des Endeffektors um die Achsenlinie O als 0° angesehen wird) angeordnet.
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des Handgelenkaufbaus 100 erklärt. Zunächst bereitet der Hersteller das Halterelement 102 vor. Beispielsweise fertigt der Hersteller das Halterelement 102 durch eine Schneidebearbeitung eines einzelnen Elements (eines Metallelements) oder durch eine Druckgussformung an. Alternativ kann der Hersteller das Halterelement 102 auch so anfertigen, dass er eine Komponente, die dem Halter 104 des Halterelements 102 entspricht, durch eine Schneidebearbeitung oder eine Formung oder dergleichen herstellt und danach eine Komponente, die der Abdeckung 105 entspricht, durch Schweißen oder dergleichen einstückig an dem Halter 104 fixiert.
Anschließend setzt der Hersteller die Öldichtung 57 so von einer Spitzenendseite des Zylinderabschnitts 108 in den Öldichtungsaufnahmebereich 82 ein, dass sie an der oberen Endfläche 105b der Abdeckung 105 anliegt. Dann setzt der Hersteller das Lager 110 an die äußere Umfangsfläche 56a des Handgelenkflanschs 56 und setzt er den Handgelenkflansch 56 von der Spitzenendseite des Zylinderabschnitts 108 in das Halterelement 102 ein. Als Ergebnis wird das Lager an der oberen Endfläche 106a des Ringabschnitts 106 anliegend in dem Lageraufnahmebereich 112 aufgenommen und wird der Handgelenkflansch 56 in die Öldichtung 57 eingesetzt.
Der Hersteller kann den Handgelenkflansch 56 auch nach dem Einrichten des Lagers 110 in dem Lageraufnahmebereich 112 in das Lager 110 und die Öldichtung 57, die in dem Halterelement 54 eingerichtet wurden, einstecken. Dann setzt der Hersteller den Halter 104 so in das Innere des Halterhalteabschnitts 60 ein, dass der Befestigungsabschnitt 74 an dem Seitenwandbereich 64 anliegt, und fixiert er den Befestigungsabschnitt 74 durch die Befestigungsmittel 80 an dem Seitenwandbereich 64. Anschließend füllt der Hersteller Öl zur Schmierung über eine Öleinspritzöffnung (nicht dargestellt) in den Ölaufnahmebereich 84. Auf diese Weise wird der Handgelenkabschnitt 100 hergestellt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Abdeckung 105 ausgebildet, die die Öldichtung 57 von außen her abdeckt. Durch diese Ausführung kann so wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform verhindert werden, dass ein Hochdruckstrahl oder dergleichen direkt auf die Öldichtung 57 trifft, und kann eine Positionsverschiebung der Öldichtung 57 durch den Hochdruckstrahl oder ein Eindringen des Hochdruckstrahls in das Innere des Handgelenkaufbaus 100 verhindert werden. Außerdem kann auch verhindert werden, dass Fremdkörper (Staub, Schneidflüssigkeit oder dergleichen) an der Öldichtung anhaften. Außerdem kann die Festigkeit der Abdeckung 105 erhöht werden und die Anzahl der Einzelteile verringert werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Fall beschrieben, bei dem das Halterelement 54 oder 105 über die Befestigungsmittel 80 an dem Handgelenkhauptkörper 52 fixiert wird. Doch es ist auch eine Ausführung möglich, bei der das Halterelement 54 oder 102 ohne Verwendung der Befestigungsmittel 80 an dem Handgelenkhauptkörper 52 fixiert werden kann. Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 5 eine derartige Ausführungsform erklärt.
Ein in 5 gezeigter Handgelenkaufbau 50' umfasst einen Handgelenkhauptkörper 52', ein Halterelement 54', einen Handgelenkflansch 56' und die Öldichtung 57. Der Handgelenkhauptkörper 52' weist den Basisabschnitt 58 (1) und einen Halterhalteabschnitt 60' auf, und der Halterhalteabschnitt 60' weist den Basisbereich 62 und einen Seitenwandbereich 64' auf. Hier ist bei der vorliegenden Ausführungsform an der inneren Umfangsfläche 64a des Seitenwandbereichs 64' ein erster Gewindebereich (erster Eingreifbereich) 120 gebildet.
Der Halterhalteabschnitt 54' weist einen Halter 66' und die mit dem Halter 66' einstückig ausgeführte Abdeckung 68 auf, und der Halter 66' weist einen Ringabschnitt 70', den Zylinderabschnitt 72 und einen Flanschabschnitt 74' auf. Hier ist bei der vorliegenden Ausführungsform an der äußeren Umfangsfläche 70a des Ringabschnitts 70a ein zweiter Gewindebereich (zweiter Eingreifbereich) 122 gebildet.
Der erste Gewindebereich 120 und der zweite Gewindebereich 122 greifen (konkret, verschraubend) miteinander ein. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Gewindebereiche 120 und 122 in der Achsenrichtung weiter unten als die ringförmige Nut 70b (das heißt, der O-Ring 86) ausgebildet. Um zwischen den Gewindebereichen 120 und 122 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung vorzunehmen, wenn die Gewindebereiche 120 und 122 in Eingriff stehen, kann an den Gewindebereichen 120 und 122 auch ein Dichtungsmaterial ausgebildet werden. Der Flanschabschnitt 74' weist die gleiche Außenform wie der oben beschriebene Befestigungsabschnitt 74 auf, doch sind in diesem Flanschabschnitt 74' die oben beschriebenen Durchgangsöffnungen 74a nicht ausgebildet.
Um bei dem Handgelenkaufbau 50' das Halterelement 54' an dem Handgelenkhauptkörper 52' zu fixieren, wird der Halterabschnitt 54' so in den Handgelenkhauptkörper 52' gedreht, dass der an dem Ringabschnitt 70' ausgebildete zweite Gewindebereich 122 mit dem an dem Seitenwandbereich 64' ausgebildeten ersten Gewindebereich 120 verschraubt wird. Dadurch kann das Halterelement 54' an dem Handgelenkhauptkörper 52' fixiert werden, ohne die oben beschriebenen Befestigungsmittel 80 zu verwenden.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform auf die Befestigungsmittel 80 verzichtet werden kann, kann die in der Achsenrichtung untere Endfläche 54a des Halterelements 54' in einer flachen Form ohne Unebenheiten ausgeführt werden. Dadurch kann zum Beispiel bei der Anwendung des Handgelenkaufbaus 50' bei einem Roboter, der Lebensmittel handhabt, verglichen mit einem Fall, in dem an der unteren Endfläche 54a des Handgelenkaufbaus 50' Unebenheiten vorhanden sind, ein Wachstum von verschiedenen Bakterien unterdrückt werden, was von dem Aspekt der Hygiene her vorteilhaft ist.
Es ist auch möglich, den ersten Gewindebereich 120 und den zweiten Gewindebereich 122 bei dem in 3 gezeigten Handgelenkaufbau 100 einzusetzen. In diesem Fall kann der zweite Gewindebereich 122 an der äußeren Umfangsfläche 108b des Zylinderabschnitts 108 (oder an der äußeren Umfangsfläche des Ringabschnitts 106) gebildet werden. Es sind auch Aufbauten denkbar, bei denen das Halterelement 54 oder 102 auf eine andere Weise als durch einen Fixierungsaufbau wie die Gewindebereiche 120 und 122 an dem Handgelenkhauptkörper 52 fixiert wird, ohne Befestigungsmittel 80 zu verwenden. 6 und 7 zeigen ein anderes Beispiel für einen Aufbau zur Fixierung des Halterelements 54 oder 102 an dem Handgelenkhauptkörper 52.
Bei dem Handgelenkaufbau 50", der in 6 gezeigt ist, weist ein Halter 66" eines Halterelements 54" einen Stiftaufnahmebereich 124, der so gebildet ist, dass er sich von der äußeren Umfangsfläche eines Ringabschnitts 70" einwärts vertieft, und einen Stift 126 (einen zweiten Eingreifabschnitt), der so in dem Stiftaufnahmebereich 124 aufgenommen ist, dass er in der radialen Richtung vor und zurück beweglich ist, auf. An dem Öffnungsbereich des Stiftaufnahmebereichs 124 ist ein Kragenbereich 124a gebildet, der den Durchmesser des Stiftaufnahmebereichs 124 verkleinert. Der Stift 126 weist einen Schaftbereich 126a und einen von dem Basisende dieses Schaftbereichs 126a in der radialen Richtung auswärts vorstehenden Flanschbereich 126b auf.
In der inneren Umfangsfläche 64a eines Seitenwandbereichs 64" eines Handgelenkhauptkörpers 52" ist eine von dieser inneren Umfangsfläche 64a einwärts vertiefe Stiftaufnahmeöffnung (ein erster Eingreifabschnitt) 128 gebildet. Wie in 6 gezeigt sind der Stiftaufnahmebereich 124 und die Stiftaufnahmeöffnung 128 in der radialen Richtung ausgerichtet verbunden, wenn das Halterelement 54" in das Innere des Handgelenkhauptkörpers 52" eingesetzt ist und der Flanschabschnitt 74' an dem Seitenwandbereich 64" anliegt.
6 zeigt einen Zustand, in dem der Stift 126 in einer zurückgezogenen Stellung angeordnet ist. Wenn der Stift 126 in der zurückgezogenen Stellung angeordnet ist, liegt der Flanschbereich 126b an einer Bodenwand 124b des Stiftaufnahmebereichs 124 an (oder grenzt er daran an) und ist der gesamte Stift 126 im Inneren des Ringabschnitts 70" aufgenommen. In diesem Zustand kann das Halterelement 54" in Bezug auf den Handgelenkhauptkörper 52" eingesetzt bzw. herausgezogen werden.
7 zeigt einen Zustand, in dem der Stift 126 in einer vorgeschobenen Stellung angeordnet ist. Wenn der Stift 126 in der vorgeschobenen Stellung angeordnet ist, liegt der Flanschbereich 126b an dem Kragenbereich 124a an und steht der Schaftbereich 126a des Stifts 126 von der inneren Umfangsfläche 70a des Ringabschnitts 70" radial nach außen vor und ist er in der Stiftaufnahmeöffnung 128 aufgenommen und greift er mit dieser Stiftaufnahmeöffnung 128 ein. Als Folge wird das Halterelement 54@ in Bezug auf den Handgelenkhauptkörper 52" unbeweglich fixiert.
Der Stift 126 kann zum Beispiel durch einen Servomotor oder einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder automatisch zwischen der zurückgezogenen Stellung und der vorgeschobenen Stellung vor und zurück bewegt werden. In diesem Fall kann der Servomotor oder der Zylinder in den Halter 66" (zum Beispiel den Ringabschnitt 70") eingebaut werden. Alternativ kann der Stift 126 durch einen handbetriebenen Bewegungsaufbau von dem Betreiber händisch vor und zurück bewegt werden.
Es ist auch möglich, an dem Halter 66" mehrere Stiftaufnahmebereiche 124 und Stifte 126 in der Umfangsrichtung in ungefähr gleichen Abständen ausgerichtet auszubilden und in dem Seitenwandbereich 64" mehrere Stiftaufnahmeöffnungen 128 in den gleichen Abständen wie jenen der Stiftaufnahmebereiche 124 und der Stifte 126 auszubilden. In diesem Fall kann das Halterelement 54' noch stabiler an dem Handgelenkhauptkörper 52" fixiert werden.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform auf die Befestigungsmittel 80 verzichtet werden kann, kann die in der Achsenrichtung untere Endfläche 54a des Halterelements 54" in einer flachen Form ohne Unebenheiten ausgeführt werden. Folglich kann zum Beispiel bei der Anwendung des Handgelenkaufbaus 50" bei einem Roboter, der Lebensmittel handhabt, ein Wachstum von verschiedenen Bakterien unterdrückt werden, was von dem Aspekt der Hygiene her vorteilhaft ist. Es ist auch möglich, den Stiftaufnahmebereich 124 und den Stift 126 bei dem in 3 gezeigten Handgelenkaufbau 100 anzuwenden. In diesem Fall können der Stiftaufnahmebereich 124 und der Stift 126 an dem Ringabschnitt 106 oder an dem Zylinderabschnitt 108 gebildet werden.
Die Einrichtungsposition des oben beschriebenen O-Rings 86 ist nicht auf die in 2 oder 3 gezeigte Form beschränkt. Zum Beispiel ist bei einem in 8 gezeigten Handgelenkaufbau 100' in einer in der Achsenrichtung unteren Endfläche 64c des Seitenwandbereichs 64' eine von dieser Endfläche 64C einwärts vertiefte Vertiefung 64a' gebildet und ist in dieser Vertiefung 64a' ein O-Ring 86' aufgenommen. Dieser O-Ring 86' dichtet die Endfläche 64c des Seitenwandbereichs 64' und eine in der Achsenrichtung obere Endfläche 74b des Befestigungsabschnitts 74 des Halters 104 flüssigkeitsdicht ab. Alternativ ist es auch möglich, in der Endfläche 74b des Befestigungsabschnitts 74 eine Vertiefung zu bilden und den O-Ring 86' in dieser Vertiefung aufzunehmen.
Um die Flüssigkeitsdichtigkeit des Seitenwandbereichs 64, 64', 64" des Halterhalteabschnitts 60, 60' und des Halters 66, 66', 66", 104 zu erhöhen, kann auch in dem Kontaktbereich des Seitenwandbereichs 64, 64', 64" und des Halters 66, 66', 66", 104 ein Dichtungsmaterial ausgebildet werden.
Zum Beispiel kann in dem Kontaktbereich der in der Achsenrichtung unteren Endfläche des Seitenwandbereichs 64, 64', 64" und der in der Achsenrichtung oberen Endfläche des Befestigungsabschnitts 74 (oder des Flanschabschnitts 74') des Halters 66, 66', 66", 104 ein Dichtungsmaterial ausgebildet werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Fall besprochen, bei denen der Roboter 10 ein Parallelroboter ist. Doch der Handgelenkaufbau 50, 50', 50" und 100 der vorliegenden Offenbarung kann bei einem Roboter von einer beliebigen Art, der mit einem Handgelenkaufbau versehen ist, wie etwa einem vertikalen Knickarmroboter oder dergleichen eingesetzt werden. Je nach der Art des Roboters kann die Form der einzelnen Aufbaubestandelemente des Handgelenkaufbaus 50, 50', 50" und 100 passend verändert werden.
Im Vorhergehenden wurde die vorliegende Offenbarung durch Ausführungsformen erklärt, doch beschränken die oben beschriebenen Ausführungsformen die Erfindung nach den Patentansprüchen nicht.

Claims

Handgelenkaufbau (50) eines Roboters (10), umfassend einen Handgelenkhauptkörper (52); einen Halter (66), der an dem Handgelenkhauptkörper (52) angebracht ist; einen Handgelenkflansch (56), der drehbar an dem Halter (66) getragen wird; einen Ölaufnahmebereich (84), der zwischen dem Handgelenkhauptkörper (52) und dem Halter (66) ausgebildet ist; eine Öldichtung (57), die zwischen dem Halter (66) und dem Handgelenkflansch (56) angeordnet ist und einen Ölaustritt aus dem Ölaufnahmebereich (84) verhindert; und eine Abdeckung (68), die einstückig mit dem Halter (66) ausgeführt ist und die Öldichtung (57) zwischen dem Halter (66) und dem Handgelenkflansch (56) von außen her abdeckt.
Handgelenkaufbau (100) eines Roboters (10) nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (105) an einer zu der Öldichtung (57) gewandten Endfläche (105b) eine Vertiefung (105d) aufweist, die einen Zwischenraum zwischen der Endfläche (105b) und der Öldichtung 57) bildet.
Handgelenkaufbau (50') eines Roboters (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Handgelenkhauptkörper (52') einen ersten Eingreifbereich (120) aufweist, und der Halter (66') einen zweiten Eingreifbereich (122) aufweist, der mit dem ersten Eingreifbereich (120) eingreift und den Halter (66') an dem Handgelenkhauptkörper (52') fixiert.
Handgelenkaufbau (50') eines Roboters (10) nach Anspruch 3, wobei der erste Eingreifbereich (120) und der zweite Eingreifbereich (122) Gewinde sind.
Handgelenkaufbau (100) eines Roboters (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Halter (104) einen Befestigungsabschnitt (74) aufweist, der durch Befestigungsmittel (80) an dem Handgelenkhauptkörper (52) befestigt wird, und die Abdeckung (105) an einer Position angeordnet ist, die in Bezug auf den Befestigungsabschnitt (74) entlang der Richtung einer Drehachsenlinie (O) des Handgelenkflanschs (56) vorsteht.
Handgelenkaufbau (100) eines Roboters (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei an einer Außenfläche (105c) der Abdeckung (105) ein Indikator (116) gebildet ist, der eine Drehbasisposition des Handgelenkflanschs (56) zeigt.
Roboter (10), umfassend einen Handgelenkaufbau (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.