DE102020105466A1

DE102020105466A1 - Roboter

Info

Publication number: DE102020105466A1
Application number: DE102020105466.1A
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Inoue; Tomoyuki Motokado; Tooru Nagai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2020-09-17
Also published as: US20200290197A1; CN111673715A; JP2020146763A; US11230002B2; JP7101134B2

Abstract

Es wird ein Roboter (1) bereitgestellt, der Folgendes umfasst: eine Basis (2), die auf einer Installationsfläche fixiert ist; einen Schwenkkörper (3), der dahingehend gestützt wird, um eine erste Achse bezüglich der Basis drehbar zu sein; einen ersten Arm (4), der dahingehend gestützt wird, um eine senkrecht zu der ersten Achse verlaufende zweite Achse bezüglich des Schwenkkörpers drehbar zu sein; einen zweiten Arm (5), der dahingehend gestützt wird, um eine parallel zu der zweiten Achse verlaufende dritte Achse bezüglich des ersten Arms drehbar zu sein; und ein erstes Handgelenkelement (56), das dahingehend gestützt wird, um eine vierte Achse, die senkrecht zu der dritten Achse ist und in derselben Ebene wie die erste Achse angeordnet ist, bezüglich des zweiten Arms drehbar zu sein. Ein erster hohler Bereich (70), der entlang der ersten Achse durchdringt, ist in der Basis und dem Schwenkkörper vorgesehen; ein zweiter hohler Bereich (60), der entlang der vierten Achse durchdringt, ist in dem ersten Handgelenkelement vorgesehen; der erste Arm und der zweite Arm weisen Formen auf, die gestatten, dass ein linearer Gegenstand 100, der durch den ersten hohlen Bereich hindurchgegangen ist, über einen sich entlang einer geraden Linie erstreckenden Zwischenraum, der den Schnittpunkt der ersten Achse und der zweiten Achse und den Schnittpunkt der dritten Achse und der vierten Achse verbindet, zu dem zweiten hohlen Bereich geführt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Roboter.
Stand der Technik
Als eine Struktur eines Roboters, die einen Arm umfasst, der um eine horizontale Achse gedreht wird, ist gemeinhin eine Struktur bekannt, bei der ein Motor und ein Reduzierer, die koaxial auf einer Achse angeordnet sind, einen Schwenkkörper und einen Arm, oder zwischen Armen, verbinden und den Arm bezüglich des Schwenkkörpers oder des anderen Arms drehantreiben (siehe beispielsweise PTL 1).
Liste bekannter Schriften
Patentliteratur
[PTL 1] Internationale PCT-Veröffentlichung Nr. WO 2009/069389
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Bei dem Roboter von PTL 1 ist es schwierig, mehrere Drahtkörper, wie z. B. Rohre, Kabel usw., für eine an dem distalen Ende eines Handgelenks befestigte Peripherievorrichtung zusätzlich zu Kabeln für Motoren für den Arm und das Handgelenk, die in der Nähe eines distalen Endes des Roboters angeordnet sind, zu bewältigen.
Insbesondere ist es nötig, den Drahtkörpern ausreichende Zusatzlängen zuzugestehen, so dass die Drahtkörper in einem Bereich, in dem Relativbewegung zwischen dem Schwenkkörper und dem Arm oder zwischen den Armen auftritt, beweglich sein können.
Da die beweglichen Drahtkörper entsprechend dem Betrieb des Roboters bewegt werden, können sich die Drahtkörper, wenn ausreichende Zusatzlängen vorliegen, bei Betrieb des Roboters mit hoher Geschwindigkeit aufgrund der Trägheit der Drahtkörper stark bewegen. Somit wird gewünscht, einen Roboter bereitzustellen, der die Unversehrtheit von beweglichen Drahtkörpern aufrechterhält, selbst wenn die den beweglichen Drahtkörpern zuzugestehenden Zusatzlängen so weit wie möglich reduziert werden.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung richtet sich auf einen Roboter, der Folgendes umfasst: eine Basis, die auf einer Installationsfläche fixiert ist; einen Schwenkkörper, der dahingehend gestützt wird, um eine erste Achse bezüglich der Basis drehbar zu sein; einen ersten Arm, der dahingehend gestützt wird, um eine senkrecht zu der ersten Achse verlaufende zweite Achse bezüglich des Schwenkkörpers drehbar zu sein; einen zweiten Arm, der dahingehend gestützt wird, um eine parallel zu der zweiten Achse verlaufende dritte Achse bezüglich des ersten Arms drehbar zu sein; und ein erstes Handgelenkelement, das dahingehend gestützt wird, um eine vierte Achse, die senkrecht zu der dritten Achse ist und in derselben Ebene wie die erste Achse angeordnet ist, bezüglich des zweiten Arms drehbar zu sein. Ein erster hohler Bereich, der entlang der ersten Achse durchdringt, ist in der Basis und dem Schwenkkörper vorgesehen; ein zweiter hohler Bereich, der entlang der vierten Achse durchdringt, ist in dem ersten Handgelenkelement vorgesehen; und der erste Arm und der zweite Arm weisen Formen auf, die gestatten, dass ein linearer Gegenstand, der durch den ersten hohlen Bereich hindurchgegangen ist, über einen sich entlang einer geraden Linie erstreckenden Zwischenraum, der den Schnittpunkt der ersten Achse und der zweiten Achse und den Schnittpunkt der dritten Achse und der vierten Achse verbindet, zu dem zweiten hohlen Bereich geführt wird.
Figurenliste

[1] 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bei Betrachtung von links hinten.
[2] 2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Roboters bei Betrachtung von rechts hinten.
[3] 3 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Roboters bei Betrachtung von rechts.
[4] 4 ist eine Längsschnittansicht des in 1 gezeigten Roboters bei Betrachtung von vorne.
[5] 5 ist eine Längsschnittteilansicht, die das Umfeld um eine zweite Achse herum bei Betrachtung des in 1 gezeigten Roboters von rechts zeigt.
[6] 6 ist eine Längsschnittteilansicht, die die Nähe einer dritten Achse eines ersten Arms bei Betrachtung des in 1 gezeigten Roboters von vorne zeigt.
[7] 7 ist eine Längsschnittteilansicht, die den ersten Arm und ein erstes Handgelenkelement bei Betrachtung des in 1 gezeigten Roboters von rechts zeigt.
[8] 8 ist eine Längsschnittteilansicht, die einen zweiten Arm und eine Handgelenkeinheit bei Betrachtung des in 1 gezeigten Roboters von oben zeigt.
[9] 9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand, in dem Drahtkörper in dem in 1 gezeigten Roboter verlegt sind, bei Betrachtung des Roboters von links hinten zeigt.
[10] 10 ist eine Seitenansicht des Roboters in einem Zustand, in dem der erste Arm und der zweite Arm des in 1 gezeigten Roboters in der vertikalen Richtung ausgestreckt sind, bei Betrachtung des Roboters von links.
[11] 11 ist eine Vorderansicht des in 10 gezeigten Roboters.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend wird ein Roboter 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Gemäß der Darstellung in 1-3 ist der Roboter 1 dieser Ausführungsform ein 6-Achs-Gelenkroboter.
Der Roboter 1 umfasst: eine Basis 2, die auf einer Bodenfläche (Installationsfläche) installiert ist; und einen Schwenkkörper 3, der dahingehend gestützt wird, um eine erste vertikale Achse A bezüglich der Basis 2 drehbar zu sein. Des Weiteren umfasst der Roboter 1: einen ersten Arm 4, der dahingehend gestützt wird, um eine zweite horizontale Achse B bezüglich des Schwenkkörpers 3 schwenkbar zu sein; und einen zweiten Arm 5, der dahingehend an einem distalen Ende des ersten Arms 4 gestützt wird, um eine dritte horizontale Achse C drehbar zu sein. Des Weiteren umfasst der Roboter 1 eine 3-Achs-Handgelenkeinheit 6, die an einem distalen Ende des zweiten Arms 5 gestützt wird.
Gemäß der Darstellung in 4 wird der Schwenkkörper 3 durch ein Lager 7 auf einer oberen Seite der Basis 2 dahingehend gestützt, um die erste Achse A drehbar zu sein. Ein Hohlrad 9, das einen ersten Hypoidzahnradsatz 8 bildet, ist unter dem Schwenkkörper 3 fixiert.
Eine Durchgangsbohrung 10 ist in der Mitte des Hohlrads 9 vorgesehen, und ein zylindrisches Glied 12, das einen Ölbehälter zusammen mit einer Öldichtung 11, die zwischen dem zylindrischen Glied 12 und einer Innenfläche der Basis 2 angeordnet ist, bildet, ist in der Durchgangsbohrung 10 fixiert. Das zylindrische Glied 12 weist eine Wanddicke auf, die in einer radialen Richtung ausreichend klein festgelegt ist, so dass eine Innenbohrung 13 mit einem ausreichenden Durchmesser darin vorgesehen ist.
Gemäß der Darstellung in 4 umfasst der erste Hypoidzahnradsatz 8 ein Zahnritzel 14 und das Hohlrad 9, die in dem Ölbehälter miteinander in Eingriff stehen. Das Zahnritzel 14 wird von Lagern 15 auf einer Seite der Basis 2 dahingehend gestützt, um eine horizontale Achse D drehbar zu sein. Ein großes Zahnrad 16, das als ein Stirnrad ausgebildet ist, ist an dem Zahnritzel 14 fixiert. Das Weiteren ist ein Antriebsmotor 18, der sich mit dem Schwenkkörper 3 dreht, in der Basis 2 angeordnet, wobei eine Achse E seiner Welle parallel zu einer Achse D des Zahnritzels 14 ist. Ein kleines Zahnrad 17, das aus einem Stirnrad gebildet ist und mit dem größeren Zahnrad 16 in Eingriff steht, ist an der Welle des Antriebsmotors 18 fixiert.
Die Drehung des Antriebsmotors 18 wird zunächst durch einen Getriebemechanismus 19, der aus dem kleinen Zahnrad 17 und dem großen Zahnrad 16 zusammengesetzt ist, untersetzt, wird dann wieder durch den Eingriff des Zahnritzels 14 und des Hohlrads 9 untersetzt und dann auf den Schwenkkörper 3 übertragen. Der Eingriff des ersten Hypoidzahnradsatzes 8, des kleinen Zahnrads 17 und des großen Zahnrads 16 wird in dem Ölbehälter ausreichend geschmiert.
Der Antriebsmotor 18, der den Schwenkkörper 3 dreht, ist an einer Position angeordnet, die in der Horizontalrichtung bezüglich der Innenbohrung 13, die entlang der ersten Achse A vorgesehen ist, verschoben ist. Dementsprechend ist ein Pfad (erster hohler Bereich) mit einem großen Querschnitt, der in der vertikalen Richtung in der Nähe der ersten Achse A durchdringt, von dem Inneren der Basis 2 aus zu einem Zwischenraum über dem Schwenkkörper 3 hin ausgebildet.
Gemäß der Darstellung in 4 und 5 wird der erste Arm 4 durch ein Lager 25 an dem Schwenkkörper 3 dahingehend gestützt, um die zweite Achse B, die zu der ersten Achse A senkrecht ist, an einem Punkt drehbar zu sein. Ein Säulenglied 20, das einen Innenring des Lagers 25 bildet, ist dahingehend an dem Schwenkkörper 3 fixiert, mit der zweiten Achse B koaxial zu sein. Ein Hohlrad 22, das einen zweiten Hypoidzahnradsatz 21 darstellt, ist an einem distalen Ende des Säulenglieds 20 fixiert.
Ein Zwischenraum zwischen dem Säulenglied 20 und einer Innenfläche des ersten Arms 4 wird durch eine Öldichtung 23 abgedichtet.
Der zweite Hypoidzahnradsatz 21 umfasst das Hohlrad 22 und ein Zahnritzel 26, das mit dem Hohlrad 22 in Eingriff steht. Das Zahnritzel 26 wird durch Lager 27 in dem ersten Arm 4 dahingehend gestützt, um eine Achse F, die in einer senkrecht zu der zweiten Achse B verlaufenden Ebene angeordnet ist und die zur Längsrichtung des ersten Arms 4 parallel ist, drehbar zu sein. Ein Stirnrad 28 ist an dem Zahnritzel 26 fixiert.
Des Weiteren ist ein Antriebsmotor 30, der den ersten Arm 4 dreht, in dem ersten Arm 4 angeordnet, wobei eine Achse G seiner Welle zu der Achse F des Zahnritzels 26 parallel ist. Ein Stirnrad 29 ist an der Welle des Antriebsmotors 30 fixiert.
Ein Zwischenzahnrad 31, das dahingehend in dem ersten Arm 4 gestützt wird, um eine Achse H, die zu der Achse G der Welle des Antriebsmotors 30 und zu der Achse F des Zahnritzels 26 parallel ist, drehbar zu sein, ist zwischen dem Stirnrad 29, das an der Welle des Antriebsmotors 30 fixiert ist, und dem Stirnrad 28, das an dem Zahnritzel 26 fixiert ist, angeordnet. Das Zwischenzahnrad 31 umfasst: ein größeres Zahnrad 32, das mit dem Stirnrad 29 auf der Welle des Antriebsmotors 30 in Eingriff steht; und ein kleines Zahnrad 33, das mit dem Stirnrad 28 an dem Zahnritzel 26 in Eingriff steht, wobei das große Zahnrad 32 und das kleine Zahnrad 33 koaxial angeordnet sind. Die zwei Paare aus den Zahnrädern 29 und 32 und den Zahnrädern 28 und 33 bilden einen Getriebemechanismus 34, der die Drehung des Antriebsmotors 30 untersetzt und der die Drehung auf das Zahnritzel 26 überträgt.
Die Drehung des Antriebsmotors 30 wird zunächst von dem Getriebemechanismus 34 untersetzt, wird durch den Eingriff des Zahnritzels 26 und des Hohlrads 22 erneut untersetzt und wird auf den ersten Arm 4 übertragen. Der Eingriff des zweiten Hypoidzahnradsatzes 21 und des Getriebemechanismus 34 wird in einem Ölbehälter, der durch ein Deckelglied 94, das an dem ersten Arm 4 fixiert ist, und durch die oben erwähnte Öldichtung 23 abgedichtet wird, ausreichend geschmiert.
Gemäß der Darstellung in 1 umfasst der erste Arm 4 an einer Stelle, die eine Längsachse L, die in einer Ebene, die die erste Achse A umfasst und die senkrecht zu der zweiten Achse B ist, angeordnet ist, umgibt, einen hohlen Bereich 70, der entlang der Längsachse L durchdringt.
Gemäß der Darstellung in 4 und 6 wird der zweite Arm 5 von einem Lager 35 auf einer oberen Seite des ersten Arms 4 dahingehend gestützt, um die dritte Achse C, die zu der zweiten Achse B parallel ist, bezüglich des ersten Arms 4 drehbar zu sein. Ein Hohlrad (Hypoidausgangszahnrad) 38, das koaxial mit der dritten Achse C angeordnet ist und das einen dritten Hypoidzahnradsatz (Reduzierermechanismus) 37 bildet, ist an dem zweiten Arm 5 fixiert.
Eine Durchgangsbohrung 38a ist in der Mitte des Hohlrads 38 vorgesehen, und eine Welle 36, die koaxial mit der dritten Achse C angeordnet ist, wird von Lagern 39 in der Durchgangsbohrung 38a dahingehend gestützt, um die dritte Achse C drehbar zu sein. Ein Hohlrad (Hypoidausgangszahnrad) 41, das einen vierten Hypoidzahnradsatz (Reduzierermechanismus) 40 bildet, ist an einem Ende der Welle 36 fixiert. Ein antriebsseitiges Kegelrad 42 ist an dem anderen Ende der Welle 36 fixiert.
Eine Öldichtung 43 ist zwischen dem Lager 35, das an dem zweiten Arm 5 fixiert ist, und der Innenfläche des ersten Arms 4 angeordnet. Ein Deckelglied (nicht gezeigt), das einen Zwischenraum, in dem der dritte Hypoidzahnradsatz 37 und der vierte Hypoidzahnradsatz 40 untergebracht sind, versperrt, ist lösbar an dem ersten Arm 4 angebracht. Der von dem Deckelglied (nicht gezeigt) und der Öldichtung 43 abgedichtete Zwischenraum dient als ein Ölbehälter.
Der dritte Hypoidzahnradsatz 37 umfasst ein Zahnritzel (Hypoideingangszahnrad) 44 und das Hohlrad 38, die in dem Ölbehälter miteinander in Eingriff stehen. Das Zahnritzel 44 wird von Lagern 45 in dem ersten Arm 4 dahingehend gestützt, um eine Achse I, die sich entlang einer senkrecht zu der dritten Achse C verlaufenden Ebene erstreckt und die sich in der Längsrichtung des ersten Arms 4 erstreckt, drehbar zu sein.
Gemäß der Darstellung in 7 ist ein Antriebsmotor 46, der den zweiten Arm 5 dreht, in dem ersten Arm 4 angeordnet, wobei eine Achse J der Welle des Antriebsmotors 46 parallel zu der Achse I des Zahnritzels 44 ist. Eine Antriebswelle 47, die dahingehend gestützt wird, um eine parallel zu dem Zahnritzel 44 verlaufende Achse Z drehbar zu sein, ist zwischen dem Antriebsmotor 46 und dem Zahnritzel 44 angeordnet. Ein Stirnrad 50, das mit einem auf der Welle des Antriebsmotors 46 vorgesehenen Stirnrad 48 in Eingriff steht, und ein Stirnrad 51, das mit einem an dem anderen Ende des Zahnritzels 44 vorgesehenen Stirnrad 49 in Eingriff steht, sind an beiden Enden der Antriebswelle 47 vorgesehen.
Insbesondere wird ein Getriebemechanismus 52 durch Folgendes gebildet: das Stirnrad (kleine Zahnrad) 48, das an der Welle des Antriebsmotors 46 fixiert ist, und das Stirnrad (große Zahnrad) 50, das an einem Ende der Antriebswelle 47 vorgesehen ist, wobei das Stirnrad 48 und das Stirnrad 50 miteinander in Eingriff stehen; die Antriebswelle 47; und das Stirnrad 51, das an dem anderen Ende der Antriebswelle 47 vorgesehen ist, und das Stirnrad 49, das an dem anderen Ende des Zahnritzels 44 vorgesehen ist, wobei das Stirnrad 51 und das Stirnrad 49 miteinander in Eingriff stehen. Die Drehung des Antriebsmotors 46 wird zunächst durch den Getriebemechanismus 52 untersetzt, wird dann erneut durch den Eingriff des Zahnritzels 44 und des Hohlrads 38 untersetzt und auf den zweiten Arm 5 übertragen.
Gemäß der Darstellung in 1 umfasst der zweite Arm 5 einen scheibenförmigen ersten Bereich 53, der auf der dritten Achse C zentriert ist, und einen zylinderförmigen zweiten Bereich 54, der dahingehend angeordnet ist, zu dem ersten Bereich 53 senkrecht zu sein. Der zweite Bereich 54 ist an einer in einer Richtung bezüglich der dritten Achse C versetzten Stelle angeordnet und weist in einem auf einer vierten Achse D zentrierten Bereich eine Durchgangsbohrung 55 auf, die in der entlang der vierten Achse D verlaufenden Richtung durchdringt.
Gemäß der Darstellung in 8 umfasst die Handgelenkeinheit 6 ein erstes Handgelenkelement 56, das an dem zweiten Bereich 54 des zweiten Arms 5 dahingehend gestützt wird, um die vierte Achse D, die in einer die erste Achse A enthaltenden Ebene zur dritten Achse C senkrecht ist, drehbar zu sein. Des Weiteren umfasst die Handgelenkeinheit 6 an einem distalen Ende des ersten Handgelenkelements 56 ein zweites Handgelenkelement 57, das dahingehend gestützt wird, um eine zur vierten Achse D senkrechte fünfte Achse M bezüglich des ersten Handgelenkelements 56 drehbar zu sein. Des Weiteren umfasst die Handgelenkeinheit 6 ein drittes Handgelenkelement 58, das dahingehend gestützt wird, um eine sechste Achse N, die zu der fünften Achse M senkrecht ist und die vierte Achse D und die fünfte Achse M an einem Punkt schneidet, bezüglich des zweiten Handgelenkelements 57 drehbar zu sein.
Ein Kegelrad 59 auf der angetriebenen Seite, das mit dem antriebsseitigen Kegelrad 42 in Eingriff steht, ist an einem Basisende des ersten Handgelenkelements 56 fixiert. Des Weiteren ist das erste Handgelenkelement 56 mit einem hohlen Bereich (zweiten hohlen Bereich) 60 versehen, der entlang der vierten Achse D durchdringt und der mit der Durchgangsbohrung 55 des zweiten Arms 5 in Verbindung steht. Ein zylindrisches Glied 61, das die Durchgangsbohrung 55 und den hohlen Bereich 60 des ersten Handgelenkelements 56 in der entlang der vierten Achse D verlaufenden Richtung durchdringt, ist in dem zweiten Arm 5 angeordnet.
Gemäß der Darstellung in 7 umfasst der vierte Hypoidzahnradsatz 40 das Hohlrad (Hypoidausgangszahnrad) 41 und ein Zahnritzel (Hypoideingangszahnrad) 62. Das Zahnritzel 62 wird von Lagern 63 in dem ersten Arm 4 dahingehend gestützt, um eine Achse K, die zu der Achse I des Zahnritzels 44 parallel ist, drehbar zu sein, und bildet den dritten Hypoidzahnradsatz 37.
Gemäß der Darstellung in 7 und 8 ist ein Antriebsmotor 64, der das erste Handgelenkelement 56 antreibt, in dem ersten Arm 4 dahingehend angeordnet, zu der Achse K des Zahnritzels 62 parallel zu sein. Die Stirnräder (das kleine Zahnrad, das große Zahnrad) 65 und 66, die miteinander in Eingriff stehen, sind auf der Welle des Antriebsmotors 64 bzw. an dem Zahnritzel 62 vorgesehen. Diese Stirnräder 65 und 66 bilden einen Getriebemechanismus 67.
Insbesondere wird die Drehung des Antriebsmotors 64 zunächst durch den Getriebemechanismus 67 untersetzt, wird durch den Eingriff des Zahnritzels 62 und des Hohlrads 41 erneut untersetzt und wird auf das erste Handgelenkelement 56 durch den Eingriff des antriebsseitigen Kegelrads 42 und des Kegelrads 59 auf der angetriebenen Seite übertragen.
Gemäß der Darstellung in 4, 5 und 7 ist der erste Arm 4 an zwei Stellen in der Längsrichtung in drei Bereiche unterteilt und setzt sich in der Reihenfolge von der dritten Achse C aus aus einem ersten Armbereich 71, einem zweiten Armbereich 72 und einem dritten Armbereich 73, die lösbar aneinander angebracht sind, zusammen.
Eine Unterteilungsfläche zwischen dem ersten Armbereich 71 und dem zweiten Armbereich 72 und eine Unterteilungsfläche zwischen dem zweiten Armbereich 72 und dem dritten Armbereich 73 sind jeweils an einer derartigen Stelle angeordnet, dass der entsprechende Ölbehälter, in dem die Getriebemechanismen 52 und 67 oder der Getriebemechanismus 34 aufgenommen sind bzw. ist, in zwei Teile in der Längsachsenrichtung unterteilt wird.
Insbesondere wird der dritte Armbereich 73 durch das Lager 25 dahingehend an dem Schwenkkörper 3 gestützt, um die zweite Achse B drehbar zu sein, und stützt drehbar das Zahnritzel 26 und das Stirnrad 28, das an dem Zahnritzel 26 fixiert ist, durch die Lager 27.
Der Antriebsmotor 30, der den ersten Arm 4 antreibt, der Antriebsmotor 46, der den zweiten Arm 5 antreibt, und der Antriebsmotor 64, der das erste Handgelenkelement 56 antreibt, sind in dem zweiten Armbereich 72 fixiert. Des Weiteren stützt der zweite Armbereich 72 die Antriebswelle 47 in einem Zustand, in dem das Stirnrad 48, das auf der Welle des Antriebsmotors 46 fixiert ist, mit dem Stirnrad 50 in Eingriff steht, drehbar.
Der erste Armbereich 71 stützt den zweiten Arm 5 dahingehend, um die dritte Achse C drehbar zu sein, durch das Lager 35 und in ihm sind der dritte Hypoidzahnradsatz 37 und der vierte Hypoidzahnradsatz 40 aufgenommen.
Wenn der zweite Armbereich 72 mit dem dritten Armbereich 73 verbunden wird, werden das kleine Zahnrad 33 des Zwischenzahnrads 31, das an dem zweiten Armbereich 72 angebracht ist, und das Stirnrad 28 des Zahnritzels 26, das an dem dritten Armbereich 73 angebracht ist, adäquat in Eingriff gebracht, während der Eingriff dazwischen eingestellt wird.
Des Weiteren werden, wenn der erste Armbereich 71 mit dem zweiten Armbereich 72 verbunden wird, das Stirnrad 65 an dem Antriebsmotor 64 und das Stirnrad 51 auf der Antriebswelle 47, die an dem zweiten Armbereich 72 angebracht sind, jeweils adäquat mit den Stirnrädern 49 und 66 an den zwei Zahnritzeln 44 und 62, die an dem ersten Armbereich 71 angebracht sind, in Eingriff gebracht, während der Eingriff dazwischen eingestellt wird.
Wenn der zweite Armbereich 72 mit dem dritten Armbereich 73 verbunden wird, wird der Ölbehälter zur Aufnahme des Getriebemechanismus 34 dazwischen in einem abgedichteten Zustand ausgebildet.
Des Weiteren wird, wenn der erste Armbereich 71 mit dem zweiten Armbereich 72 verbunden wird, der Ölbehälter zur Aufnahme der Getriebemechanismen 52 und 67 dazwischen in einem abgedichteten Zustand ausgebildet.
Gemäß der Darstellung in 7 werden die zwei Antriebsmotoren 74 und 75, die das zweite Handgelenkelement 57 bzw. das dritte Handgelenkelement 58 antreiben, in dem ersten Handgelenkelement 56 aufgenommen. Die Drehung des Antriebsmotors 74 wird durch eine Antriebswelle 76 und vier Stirnräder 77, 78, 79 und 80 untersetzt, wobei die Stirnräder 77 und 78 ein Stirnradpaar bilden und die Stirnräder 79 und 80 ein Stirnradpaar an beiden Enden der Antriebswelle 76 bilden, und wird auf ein Zahnritzel 81 übertragen. Das Zahnritzel 81 und ein Hohlrad 82, das an dem zweiten Handgelenkelement 57 fixiert ist, bilden einen fünften Hypoidzahnradsatz 83. Dementsprechend wird das zweite Handgelenkelement 57 um die fünfte Achse M, die zu der vierten Achse D senkrecht ist, bezüglich des ersten Handgelenkelements 56 gedreht.
Des Weiteren wird gemäß der Darstellung in 8 die Drehung des Antriebsmotors 75 durch die Stirnräder 84 und 85, die ein Stirnradpaar bilden, untersetzt und auf ein Zahnritzel 86 übertragen. Ein sechster Hypoidzahnradsatz 88 wird von dem Zahnritzel 86 und einem Hohlrad 87, das sich an einem Ende einer Welle 89 befindet und dahingehend gestützt wird, um die fünfte Achse M drehbar zu sein, gebildet. Ein antriebsseitiges Kegelrad 90 ist an dem anderen Ende der Welle 89 fixiert, und die auf die Welle 89 übertragene Drehung wird durch ein Kegelrad 91 auf der angetriebenen Seite, das an dem dritten Handgelenkelement 58 fixiert ist, auf das dritte Handgelenkelement 58 übertragen, wodurch das dritte Handgelenkelement 58 um die sechste Achse N bezüglich des zweiten Handgelenkelements 57 gedreht wird.
Das dritte Handgelenkelement 58 ist in einer Zylinderform, die an einem distalen Ende davon einen Flansch 92, an dem ein Arbeitsorgan fixiert ist, aufweist und einen hohlen Bereich 93, der entlang der sechsten Achse N durchdringt, aufweist, ausgebildet.
Nachstehend wird der Betrieb der Struktur des so konfigurierten Roboters 1 dieser Ausführungsform beschrieben.
Gemäß der Struktur des Roboters 1 dieser Ausführungsform wird zum Drehen des Schwenkkörpers 3 bezüglich der Basis 2 die Drehung von dem Antriebsmotor 18 von dem Getriebemechanismus 19, der von dem kleinen Zahnrad 17 und dem großen Zahnrad 16 gebildet wird, untersetzt. Des Weiteren wird die Drehung von dem ersten Hypoidzahnradsatz 8, der durch das Zahnritzel 14 und das Hohlrad 9 gebildet wird, erneut untersetzt und auf den Schwenkkörper 3 übertragen. Dementsprechend kann der Schwenkkörper 3 mit einem hohen Drehmoment um die vertikale erste Achse A bezüglich der Basis 2 gedreht werden.
Des Weiteren wird zum Drehen des ersten Arms 4 bezüglich des Schwenkkörpers 3 die Drehung des Antriebsmotors 30, der in dem ersten Arm 4 untergebracht ist, von dem Getriebemechanismus 34 und dem zweiten Hypoidzahnradsatz 21 in zwei Stufen untersetzt und wird auf den Schwenkkörper 3 übertragen. Dementsprechend kann der erste Arm 4 um die horizontale zweite Achse B mit hohem Drehmoment bezüglich des Schwenkkörpers 3 gedreht werden.
Des Weiteren wird zum Drehen des zweiten Arms 5 bezüglich des ersten Arms 4 die Drehung von dem Antriebsmotor 46, der in dem ersten Arm 4 untergebracht ist, von dem ersten Getriebemechanismus 52 und dem dritten Hypoidzahnradsatz 37 in zwei Stufen untersetzt und wird auf den zweiten Arm 5 übertragen. Dementsprechend kann der zweite Arm 5 mit hohem Drehmoment um die horizontale dritte Achse C bezüglich des ersten Arms 4 gedreht werden.
Des Weiteren wird zum Drehen des ersten Handgelenkelements 56 bezüglich des zweiten Arms 5 die Drehung des Antriebsmotors 64, der in dem ersten Arm 4 untergebracht ist, von dem Getriebemechanismus 67 und dem vierten Hypoidzahnradsatz 40 in zwei Stufen untersetzt und wird auf das erste Handgelenkelement 56 übertragen. Dementsprechend kann das erste Handgelenkelement 56 mit hohem Drehmoment um die vierte Achse D bezüglich des zweiten Arms 5 gedreht werden.
In jedem der Getriebemechanismen 34, 52 und 67 wird die Drehung durch den Eingriff eines oder mehrerer Zahnradpaare, die aus dem Stirnrad 28, 29, 32, 33, 48, 49, 50, 51, 65 und 66 gebildet werden, untersetzt; somit besteht ein Vorteil darin, dass es leicht ist, den Eingriff einzustellen und das Auftreten von Axialkräften in den axialen Richtungen der Wellen der Antriebsmotoren 30, 46 und 64 und der Zahnritzel 26, 44 und 62 zu verhindern.
9 zeigt einen Zustand, in dem Drahtkörper 100, die von der Basis 2 zu dem distalen Ende der Handgelenkeinheit 6 geführt werden, integriert sind. Obgleich Stützglieder zum Stützen der Drahtkörper 100 in den Figuren nicht gezeigt werden, ist es auch möglich, die erforderliche Mindestanzahl an Stützgliedern an geeigneten Orten zum Stützen der Drahtkörper 100 anzuordnen.
Gemäß der Struktur des Roboters 1 dieser Ausführungsform wird der Schwenkkörper 3 um die erste Achse A bezüglich der Basis 2 gedreht, der erste Arm 4 wird um die zweite Achse B bezüglich des Schwenkkörpers 3 gedreht, und der zweite Arm 5 wird um die dritte Achse C bezüglich des ersten Arms 4 gedreht. Dementsprechend kann die Handgelenkeinheit 6, die an dem zweiten Arm 5 angebracht ist, an einer gewünschten Stelle im 3-D-Raum angeordnet werden.
In diesem Fall werden die Drahtkörper 100, wie z. B. ein zum Antrieb des Roboters 1 erforderliches Kabel, ein zum Antrieb eines an dem Roboter 1 befestigten Arbeitsorgans erforderliches Kabel oder ein solcher Schlauch usw., von außerhalb des Roboters 1 in die Basis 2 eingeführt. Die Drahtkörper 100 durchdringen den ersten hohlen Bereich 70 vom Inneren der Basis 2, gehen durch einen sich entlang einer geraden Linie erstreckenden Zwischenraum, der den Schnittpunkt der ersten Achse A und der zweiten Achse B und den Schnittpunkt der dritten Achse C und der vierten Achse D verbindet, hindurch und werden zum Inneren der Durchgangsbohrung 55, die in dem zweiten Bereich 54 des zweiten Arms 5 vorgesehen ist, geführt.
Insbesondere durchdringen die Drahtkörper 100 den ersten hohlen Bereich 70, erstrecken sich in der Längsrichtung des ersten Arms 4 von einer Stelle, an der die Drahtkörper 100 die zweite Achse P kreuzen, und werden zu dem zweiten hohlen Bereich 60 über eine Stelle, an der die Drahtkörper 100 die dritte Achse C kreuzen, geführt. Dementsprechend ist kein gewickeltes Verlegen erforderlich, wodurch die Erzielung einer Reduzierung der Länge der Drahtkörper 100 und der Vereinfachung der Installationsarbeit der Drahtkörper 100 ermöglicht wird.
Insbesondere durchdringen die Drahtkörper 100 in der Basis 2 und dem Schwenkkörper 3 den ersten hohlen Bereich 70 entlang der ersten Achse A, wobei es sich um den Drehmittelpunkt des Schwenkkörpers 3 handelt, und erreichen die Stelle, an der die Drahtkörper 100 die zweite Achse B kreuzen. Dementsprechend können die Drahtkörper 100, obgleich keine großen Zusatzlängen verliehen werden, der Drehung des Schwenkkörpers 3, der über einen großen Bereich hinweg bezüglich der Basis 2 geschwenkt wird, folgen, ohne eine übermäßige Last aufzunehmen.
Des Weiteren gehen die Drahtkörper 100 in einem Bereich von dem Schwenkkörper 3 zu dem ersten Arm 4 durch die Stelle, an der die Drahtkörper 100 die zweite Achse B schneiden, wobei es sich um den Drehmittelpunkt des ersten Arms 4 handelt, hindurch. Dementsprechend können die Drahtkörper 100, selbst wenn keine großen Zusatzlängen verliehen werden, der Drehung des ersten Arms 4, der über einen großen Bereich hinweg bezüglich des Schwenkkörpers 3 geschwenkt wird, folgen, ohne eine übermäßige Last aufzunehmen.
Des Weiteren gehen die Drahtkörper 100 in einem Bereich von dem ersten Arm 4 zu dem zweiten Arm 5 von der Stelle, an der die Drahtkörper 100 die zweite Achse B kreuzen, zu dem ersten hohlen Bereich 70, der in dem ersten Arm 4 vorgesehen ist, hindurch und gehen dann durch die Stelle, an der die Drahtkörper 100 die dritte Achse C schneiden, wobei es sich um den Drehmittelpunkt des zweiten Arms 5 handelt, hindurch. Dementsprechend kann, da die Drahtkörper 100 bei Betrieb des ersten Arms 4 und des zweiten Arms 5 innerhalb des ersten hohlen Bereichs 70 des ersten Arms 4 gehalten werden, eine starke Bewegung der Drahtkörper 100 verhindert werden. Des Weiteren können die Drahtkörper 100, obgleich keine großen Zusatzlängen verliehen werden, der Drehung des zweiten Arms 5, der über einen großen Bereich hinweg bezüglich des ersten Arms 4 geschwenkt wird, folgen, ohne eine übermäßige Last aufzunehmen.
Des Weiteren gehen die Drahtkörper 100 durch den zweiten hohlen Bereich 60, der in dem ersten Handgelenkelement 56 vorgesehen ist, hindurch. Da der zweite hohle Bereich 60 entlang der vierten Achse D, wobei es sich um den Drehmittelpunkt des ersten Handgelenkelements 56 handelt, vorgesehen ist, können die Drahtkörper 100, obgleich keine großen Zusatzlängen verliehen werden, der Drehung des ersten Handgelenkelements 56, das über einen großen Bereich hinweg bezüglich des zweiten Arms 5 gedreht wird, folgen, ohne eine übermäßige Last aufzunehmen.
Insbesondere werden unter den Drahtkörpern 100 Kabel, die zum Antrieb des zweiten Handgelenkelements 57 und des dritten Handgelenkelements 58 erforderlich sind, von außerhalb des zylindrischen Glieds 61, das in den zweiten hohlen Bereich 60 eingesetzt ist, eingeführt, werden spiralförmig entlang einer Außenfläche des zylindrischen Glieds 61 verlegt und werden dann an die zwei Antriebsmotoren 74 und 75 in dem ersten Handgelenkelement 56 angeschlossen.
Des Weiteren geht unter den Drahtkörpern 100 ein Kabel, ein Schlauch oder dergleichen, das bzw. der zum Antrieb des Arbeitsorgans erforderlich ist, durch das Innere des zylindrischen Glieds 61 in der Längsrichtung hindurch, kreuzt die fünfte Achse M, geht durch den hohlen Bereich 93, der in dem dritten Handgelenkelement 58 vorgesehen ist, hindurch und wird zu dem Arbeitsorgan geführt.
Auf diese Art und Weise werden gemäß dem Roboter 1 dieser Ausführungsform Pfade mit großem Querschnitt und weniger gekrümmte Pfade als Pfade für die Drahtkörper 100 sichergestellt. Somit ist es möglich, mehrere relativ dicke Drahtkörper 100, beispielsweise ein Steuerkabel, einen Gasschlauch, einen Kabelschacht, ein Stromversorgungskabel usw., leicht zu verlegen.
Insbesondere wird gemäß dem Roboter 1 dieser Ausführungsform dafür gesorgt, dass die erste Achse A und die zweite Achse B an einem Punkt senkrecht zueinander sind, wird dafür gesorgt, dass die dritte Achse C und die vierte Achse D an einem Punkt senkrecht zueinander sind und die erste Achse A und die vierte Achse D in derselben Ebene angeordnet sind. Insbesondere besteht kein Versatz zwischen der ersten Achse A und der zweiten Achse B in dem Schwenkkörper 3 und besteht kein Versatz zwischen der dritten Achse C und der vierten Achse D in dem zweiten Arm 5.
Somit sind gemäß der Darstellung in 10 und 11 die erste Achse A und die vierte Achse D, wenn der Roboter 1 in eine Ausrichtung eingestellt wird, in der der erste Arm 4 und der zweite Arm 5 in der vertikalen Richtung angeordnet sind, wie in 11 gezeigt wird, in einer geraden Linie angeordnet. Dann sind die Drahtkörper 100 nahezu entlang dieser geraden Linie angeordnet.
Insbesondere werden die Drahtkörper 100, wenn angenommen wird, dass der Roboter 1 sich in dem Zustand von 10 befindet, unabhängig davon, ob der erste Arm 4 um die zweite Achse B in einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung oder in einer entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung gedreht wird, der gleichen Verformung ausgesetzt. Das Weiteren werden die Drahtkörper 100 unabhängig davon, ob der zweite Arm 5 um die dritte Achse C in einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung oder in einer entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung gedreht wird, der gleichen Verformung ausgesetzt.
Dann können die Drahtkörper 100, obgleich keine großen Zusatzlängen verliehen werden, unabhängig von den Drehrichtungen des ersten Arms 4 um die zweite Achse B und den Drehrichtungen des zweiten Arms 5 um die dritte Achse C dem Betrieb des ersten Arms 4 und dem Betrieb des zweiten Arms 5 ohne Aufnehmen einer übermäßigen Last folgen.
Somit besteht ein Vorteil darin, dass es möglich ist, den ersten Arm 4 und den zweiten Arm 5 in großen Betriebsbereichen zu betreiben, um eine Situation, in der sich die Drahtkörper 100 stark bewegen, wenn der Roboter 1 betrieben wird, zu verhindern, da den Drahtkörpern 100 keine großen Zusatzlängen verliehen werden, und die Unversehrtheit der beweglichen Drahtkörper 100 aufrechtzuerhalten.
Des Weiteren ist gemäß dem Roboter 1 dieser Ausführungsform nicht nur der Antriebsmotor 46, der den zweiten Arm 5 antreibt, sondern auch der Antriebsmotor 64, der das erste Handgelenkelement 56 antreibt, in dem ersten Arm 4 angeordnet. Des Weiteren sind auch das Paar Hypoideingangszahnräder 44 und 62 und das Paar Getriebemechanismen 52 und 67, die jeweils die Drehungen der Antriebsmotoren 46 und 64 untersetzen, in dem ersten Arm 4 untergebracht. Dementsprechend ist es möglich, schwere Komponenten, wie z. B. die Antriebsmotoren 46 und 64 und die Getriebemechanismen 52 und 67, nahe der zweiten Achse B anzuordnen, und die Lasten an den Antriebsmotoren 46 und 64, die den Schwenkkörper 3, den ersten Arm 4 und den zweiten Arm 5 antreiben, zu reduzieren.
Es wird angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform, obgleich der beispielhafte Roboter 1, bei dem es keinen Versatz zwischen der ersten Achse A und der zweiten Achse B in dem Schwenkkörper 3 gibt und es keinen Versatz zwischen der dritten Achse C und der vierten Achse D in dem zweiten Arm 5 gibt, beschrieben wurde, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, es kann einen Versatz dazwischen geben.
In diesem Fall werden die Drahtkörper 100 in Abhängigkeit von den Drehrichtungen des ersten Arms 4 und des zweiten Arms 5 unterschiedlichen Verformungen ausgesetzt. In diesem Fall kann jedoch die Unversehrtheit der beweglichen Drahtkörper 100 aufrechterhalten werden, selbst wenn ihnen keine großen Extralängen verliehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Roboter
2: Basis
3: Schwenkkörper
4: erster Arm
5: zweiter Arm
37: dritter Hypoidzahnradsatz (Reduzierermechanismus)
38, 41: Hohlrad (Hypoidausgangszahnrad)
40: vierter Hypoidzahnradsatz (Reduzierermechanismus)
42: antriebsseitiges Kegelrad
44, 62: Zahnritzel (Hypoideingangszahnrad)
46, 64: Antriebsmotor
48, 65: Stirnrad (kleines Zahnrad)
50, 66: Stirnrad (großes Zahnrad)
52, 67: Getriebemechanismus
56: erstes Handgelenkelement
59: Kegelrad auf der angetriebenen Seite
60: zweiter hohler Bereich
70: erster hohler Bereich
71: erster Armbereich
72: zweiter Armbereich
100: linearer Gegenstand
A: erste Achse
B: zweite Achse
C: dritte Achse
D: vierte Achse
I, K: Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/069389 [0003]

Claims

Roboter, der Folgendes umfasst: eine Basis, die auf einer Installationsfläche fixiert ist; einen Schwenkkörper, der dahingehend gestützt wird, um eine erste Achse bezüglich der Basis drehbar zu sein; einen ersten Arm, der dahingehend gestützt wird, um eine senkrecht zu der ersten Achse verlaufende zweite Achse bezüglich des Schwenkkörpers drehbar zu sein; einen zweiten Arm, der dahingehend gestützt wird, um eine parallel zu der zweiten Achse verlaufende dritte Achse bezüglich des ersten Arms drehbar zu sein; und ein erstes Handgelenkelement, das dahingehend gestützt wird, um eine vierte Achse, die senkrecht zu der dritten Achse ist und in derselben Ebene wie die erste Achse angeordnet ist, bezüglich des zweiten Arms drehbar zu sein, wobei ein erster hohler Bereich, der entlang der ersten Achse durchdringt, in der Basis und dem Schwenkkörper vorgesehen ist; ein zweiter hohler Bereich, der entlang der vierten Achse durchdringt, in dem ersten Handgelenkelement vorgesehen ist; und der erste Arm und der zweite Arm Formen aufweisen, die gestatten, dass ein linearer Gegenstand, der durch den ersten hohlen Bereich hindurchgegangen ist, über einen sich entlang einer geraden Linie erstreckenden Zwischenraum, der einen Schnittpunkt der ersten Achse und der zweiten Achse und einen Schnittpunkt der dritten Achse und der vierten Achse verbindet, zu dem zweiten hohlen Bereich geführt wird.
Roboter nach Anspruch 1, der ferner Folgendes umfasst: zwei Antriebsmotoren, die Leistung zum Drehen des zweiten Arms bezüglich des ersten Arms und Leistung zum Drehen des ersten Handgelenkelements bezüglich des zweiten Arms erzeugen; und zwei Reduzierermechanismen, die Drehungen der jeweiligen Antriebsmotoren untersetzen und die die Drehungen auf den zweiten Arm bzw. das erste Handgelenkelement übertragen, wobei die Reduzierermechanismen Folgendes umfassen: ein Paar Hypoidausgangszahnräder, die aus Hohlrädern gebildet werden, die dahingehend koaxial angeordnet sind, um die dritte Achse drehbar zu sein; ein Paar Hypoideingangszahnräder, die mit den Hypoidausgangszahnrädern in Eingriff stehen; und ein Paar Getriebemechanismen, die die Drehungen von den Antriebsmotoren auf die Hypoideingangszahnräder übertragen und gleichzeitig die Drehungen untersetzen; eines der Hypoidausgangszahnräder an dem zweiten Arm fixiert ist; und ein anderes der Hypoidausgangszahnräder an einem antriebsseitigen Kegelrad, das mit einem an dem ersten Handgelenkelement fixierten Kegelrad auf der angetriebenen Seite in Eingriff steht, fixiert ist.
Roboter nach Anspruch 2, wobei die zwei Antriebsmotoren, das Paar Hypoideingangszahnräder und das Paar Getriebemechanismen in einem untergebrachten Zustand in dem ersten Arm gestützt werden.
Roboter nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Getriebemechanismen kleine Zahnräder, die an den Wellen der Antriebsmotoren fixiert sind, und große Zahnräder, die mit den kleinen Zahnrädern in Eingriff stehen, umfassen.
Roboter nach Anspruch 4, wobei die großen Zahnräder und die keinen Zahnräder Stirnräder sind.
Roboter nach einem der Ansprüche 2-5, wobei der erste Arm einen ersten Armbereich und einen zweiten Armbereich, die in einer Längsrichtung lösbar miteinander verbunden sind, umfasst; der erste Armbereich den zweiten Arm drehbar stützt und das Paar Hypoideingangszahnräder dahingehend stützt, um parallel zu der geraden Linie verlaufende Achsen drehbar zu sein; der zweite Armbereich die zwei Antriebsmotoren stützt; und wenn der erste Armbereich und der zweite Armbereich miteinander verbunden sind, die Getriebemechanismen gekoppelt sind und die Drehungen der Antriebsmotoren auf die Hypoideingangszahnräder übertragen.