-
GEBIET
-
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen linearen Aus- und Einfahrmechanismus und einen Roboterarmmechanismus.
-
HINTERGRUND
-
In letzter Zeit wurde neben Pflegerobotern die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass ein Industrieroboter Arbeitsschritte in der Nähe eines Arbeiters durchführt. Wenn eine solche Situation realisiert wird, kann beispielsweise eine behinderte Person mit Unterstützung des Roboters genauso arbeiten wie eine gesunde Person. Die Erfinder haben praktisch einen Roboterarmmechanismus vom Polarkoordinaten-Typ mit einem linearen Aus- und Einfahrmechanismus realisiert. Der Roboterarmmechanismus hat kein Ellenbogengelenk und somit keine Singularitäts-Punkte und keine Möglichkeit, dass sich der Roboterarmmechanismus plötzlich mit hoher Geschwindigkeit in eine unerwartete Richtung bewegt, und die Bewegung eines Arms und eines Endeffektors kann vorhergesagt werden. Entsprechend ist die Sicherheit des Roboterarmmechanismus extrem hoch, wodurch ein Schutzzaun überflüssig wird und eine Zusammenarbeit zwischen Roboter und Arbeiter ermöglicht wird. Derzeit wird die Realisierung der Zusammenarbeit zwischen dem Roboter und dem Arbeiter an einer Produktionslinie in einer Fabrik angestrebt. Die Produktionslinie in der Fabrik ist so konzipiert, dass möglichst wenig Platz verschwendet wird. Um einen Roboter in der Nähe eines Arbeiters zu installieren, wenn der Platz für die Installation des Roboters begrenzt ist, und, um eine Vergrößerung der Produktionslinie durch die Installation des Roboters zu vermeiden, besteht Bedarf an einer Verkleinerung des Roboters.
-
[Zusammenfassung der Erfindung]
-
[Technisches Problem]
-
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Größe eines Roboterarmmechanismus zu reduzieren.
-
[Lösung des Problems]
-
Ein linearer Aus- und Einfahrmechanismus gemäß dieser Ausführungsform umfasst: eine Vielzahl von ersten Stücken 23, die biegsam miteinander verbunden sind; eine Vielzahl von zweiten Stücken 24, die biegsam miteinander verbunden sind; und eine Vielzahl von Walzen 59, die so ausgebildet sind, dass sie bewirken, dass die ersten Stücke 23 die zweiten Stücke 24 so verbunden werden, dass sie einen Armabschnitt 5 in Form eines säulenförmigen Körpers bilden, und so ausgebildet sind, dass sie den Armabschnitt 5 in einer in Längsrichtung bewegbaren Weise stützen. Ein Antriebszahnrad 56 ist hinter der Vielzahl von Walzen 59 angeordnet, und das Antriebszahnrad 56 ist so ausgebildet, dass es die ersten und zweiten Stücke von der Vielzahl von Walzen aus nach vorne aussendet und die ersten und zweiten Stücke zu der Vielzahl von Walzen zurückzieht. Das Antriebszahnrad ist mit Zahnstangen 531 auf den Rückseiten der Vielzahl der ersten Stücke verzahnt. Das Antriebszahnrad ist über einen Kraftübertragungsmechanismus mit einer Motoreinheit 41 gekoppelt. Der Kraftübertragungsmechanismus umfasst ein Paar Kegelräder 43, 44, wobei eines der beiden Kegelräder mit einer Abtriebswelle 42 der Motoreinheit und das andere der beiden Kegelräder mit einer Drehwelle 45 des Antriebszahnrads verbunden ist.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine perspektivische Darstellung, die die äußere Erscheinung eines Roboterarmmechanismus zeigt, der mit einem linearen Aus- und Einfahrmechanismus gemäß dieser Ausführungsform versehen ist;
- 2 ist eine Seitenansicht, die eine innere Struktur des in 1 dargestellten Roboterarmmechanismus zeigt;
- 3A und 3B sind Ansichten eines ersten Stücks 53 in 2;
- 4A und 4B sind Ansichten eines zweiten Stücks 54 in 2;
- 5 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des in 1 dargestellten Roboterarmmechanismus anhand einer symbolischen Beschreibung zeigt;
- 6 ist eine Seitenansicht, die eine Motoreinheit eines in 1 dargestellten dritten Gelenkabschnitts J3 zusammen mit einem auf- und abwärts bewegbaren Abschnitt darstellt;
- 7 ist eine Ansicht, die die Elemente von einem Pfeil A in 6 aus gesehen darstellt; und
- 8 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Kraftübertragungsmechanismus von oben im Querschnitt entlang der Linie B-B in 6 zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Nachfolgend wird ein linearer Aus- und Einfahrmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform anhand von Zeichnungen beschrieben. Der lineare Aus- und Einfahrmechanismus gemäß dieser Ausführungsform kann als ein einziger Mechanismus (Gelenk) verwendet werden. In der nachfolgenden Beschreibung wird als Beispiel ein Roboterarmmechanismus beschrieben, bei dem einer von einer Vielzahl von Gelenkabschnitten aus dem linearen Aus- und Einfahrmechanismus gemäß dieser Ausführungsform gebildet wird. Ein Roboterarmmechanismus vom Polarkoordinaten-Typ mit dem linearen Aus- und Einfahrmechanismus wird in dieser Ausführungsform als Roboterarmmechanismus beschrieben. Der Roboterarmmechanismus kann jedoch ein Roboterarmmechanismus eines anderen Typs sein. In der nachstehenden Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen für Elemente mit im Wesentlichen identischen Funktionen und Konfigurationen verwendet, und deren wiederholte Beschreibung wird nur dann vorgenommen, wenn dies erforderlich ist.
-
1 zeigt ein äußeres Erscheinungsbild eines Roboterarmmechanismus vom Polarkoordinaten-Typ mit einem linearen Aus- und Einfahrmechanismus gemäß dieser Ausführungsform. 2 ist eine Seitenansicht, die eine innere Struktur des in 1 dargestellten Roboterarmmechanismus zeigt. Der Roboterarmmechanismus umfasst eine Basis 1, einen Drehabschnitt 2, einen auf- und abwärts bewegbaren Abschnitt 4, einen Armabschnitt 5 und einen Handgelenkabschnitt 6. Der Drehabschnitt 2, der auf- und abwärts bewegbare Abschnitt 4, der Armabschnitt 5 und der Handgelenkabschnitt 6 sind in dieser Reihenfolge von der Basis 1 aus angeordnet. Eine Vielzahl von Gelenkabschnitten J1, J2, J3, J4, J5, J6 sind in dieser Reihenfolge von der Basis 1 aus angeordnet. Typischerweise ist der Drehabschnitt 2 in Form eines zylindrischen Körpers vertikal auf der Basis 1 montiert. Im Drehabschnitt 2 ist der erste Gelenkabschnitt J1 untergebracht, der einen Torsions-Drehgelenkabschnitt bildet. Der erste Gelenkabschnitt J1 hat eine Torsions-Drehachse RA1. Die Drehachse RA1 ist parallel zu einer vertikalen Richtung. Das Drehabschnitt 2 umfasst einen unteren Rahmen 21 und einen oberen Rahmen 22. Der untere Rahmen 21 ist mit einem Befestigungsteil des ersten Gelenkabschnitts J1 gekoppelt. Der untere Rahmen 21 ist durch ein Gehäuse 31 mit zylindrischer Form abgedeckt. Der obere Rahmen 22 ist mit einem Drehteil des ersten Gelenkabschnitts J1 gekoppelt und dreht sich axial um die Drehachse RA1. Der obere Rahmen 22 ist durch ein Gehäuse 32 mit zylindrischer Form abgedeckt. Der obere Rahmen 22 dreht sich gegenüber dem unteren Rahmen 21 mit der Drehung des ersten Gelenkabschnitts J1, wodurch sich der Armabschnitt 5 horizontal dreht. In einem inneren hohlen Bereich des Drehabschnitts 2 in Form eines zylindrischen Körpers sind erste und zweite Stück-Reihen 51, 5251, 52 des dritten Gelenkabschnitts J3 untergebracht, die einen später beschriebenen linearen Aus- und Einfahrmechanismus bilden. Der auf- und abwärts bewegbare Abschnitt 4 ist an einem oberen Teil des Drehabschnitts 2 montiert. In dem auf- und abwärts bewegbare Abschnitt 4 ist der zweite Gelenkabschnitt J2 untergebracht, der einen auf- und abwärts drehbaren Gelenkabschnitt bildet. Der zweite Gelenkabschnitt J2 ist ein Biege-Drehgelenk. Eine Drehachse RA2 des zweiten Gelenkabschnitts J2 steht senkrecht zur Drehachse RA1.
-
Der auf- und abwärts bewegbare Abschnitt 4 umfasst Seitenrahmen 23 und einen auf- und abwärts bewegbaren Rahmen 25. Die Seitenrahmen 23 sind mit einem Befestigungsteil des zweiten Gelenkabschnitts J2 gekoppelt. Die Seitenrahmen 23 sind durch ein Gehäuse 33 mit Sattelform abgedeckt. Der auf- und abwärts bewegbare Rahmen 25 ist mit einem Drehteil des zweiten Gelenkabschnitts J2 gekoppelt. Der auf- und abwärts bewegbare Rahmen 25 ist durch ein Gehäuse 34 mit zylindrischer Form abgedeckt. Bei der Drehung des zweiten Gelenkabschnitts J2 dreht sich der auf- und abwärts bewegbare Rahmen 25 bezüglich den Seitenrahmen 23, wodurch er bewirkt, dass sich der Armabschnitt 5 nach oben oder unten bewegt.
-
Der dritte Gelenkabschnitt J3 wird aus dem linearen Aus- und Einfahrmechanismus gebildet. Der lineare Aus- und Einfahrmechanismus hat eine von den Erfindern neu entwickelte Struktur, die sich somit deutlich von einem sogenannten Linearbewegungsgelenk unterscheidet. Der dritte Gelenkabschnitt J3 hat den Armabschnitt 5 als beweglichen Abschnitt. Der Armabschnitt 5 umfasst die erste Stück-Reihe 51 und die zweite Stück-Reihe 52. Die erste Stück-Reihe 51 wird aus einer Vielzahl von ersten Stücken 53 gebildet, die biegsam miteinander verbunden sind. Die zweite Stück-Reihe 52 wird aus einer Vielzahl von zweiten Stücken 54 gebildet. 3A und 3B sind Ansichten, die eine Struktur des in 2 dargestellten ersten Stücks 53 veranschaulichen. 4A und 4B sind Ansichten, die eine Struktur des in 2 dargestellten zweiten Stücks 54 veranschaulichen. Das erste Stück 53 hat eine im Wesentlichen Flachplattenform. Ein Zahnstange 531 ist entlang einer Verbindungsrichtung auf einer Rückseite des ersten Stücks 53 in der Mitte in Breitenrichtung ausgebildet. Wenn die Vielzahl von ersten Stücke 53 linear ausgerichtet sind, werden die benachbart angeordneten Zahnstangen 531 linear miteinander verbunden und bilden so eine lange Zahnstange. Ein später beschriebenes Antriebszahnrad 56 verzahnt mit dieser Zahnstange 531. Das zweite Stück 54 wird aus einem nutförmigen Körper mit U- oder C-Form im transversalen Querschnitt gebildet. Die zweiten Stücke 54 sind über eine auf Bodenplatten angeordnete Verbindungswelle biegsam miteinander verbunden. Die Biegung der zweiten Stück-Reihe 52 ist in einer Position begrenzt, in der die Stirnflächen der Seitenplatten der zweiten Stücke 54 miteinander in Kontakt kommen. Wenn sich die zweite Stück-Reihe 52 in einer solchen Position befindet, ist die zweite Stück-Reihe 52 linear ausgerichtet. Ein führendes erstes Stück 53 der ersten Stück-Reihe 51 und ein führendes zweites Stück 54 der zweiten Stück-Reihe 52 sind durch ein Kopfstück 55 miteinander verbunden. Zum Beispiel hat das Kopfstück 55 eine Form, die durch das Kombinieren des zweiten Stücks 54 und des ersten Stücks 53 miteinander gebildet wird.
-
Der dritte Gelenkabschnitt J3 hat eine Walzeneinheit 58 als Befestigungsteil. Die Walzeneinheit 58 ist an einem vorderen Teil des auf- und abwärts bewegbaren Abschnitts 4 angeordnet. Die Walzeneinheit 58 bewirkt, dass die erste und zweite Stück-Reihe 51, 52 miteinander verbunden werden und so den säulenförmigen Armabschnitt 5 bilden und gleichzeitig die Walzeneinheit 58 den Armabschnitt 5 von oben, unten, links und rechts stützt. Um genauer zu sein, hat die Walzeneinheit 58 eine Vielzahl von Walzen 59 zum stabilen und bewegbaren Stützen des Armabschnitts 5 aus vier Richtungen, von oben, unten, links und rechts. Die erste und zweite Stück-Reihe 51, 52 werden beim Durchlaufen der Walzeneinheit 58 gegeneinander gepresst, so dass sie miteinander verbunden werden, und bilden so den säulenförmigen Armabschnitt 5. Der Armabschnitt 5 wird von der Walzeneinheit 58 stabil gehalten, so dass ein verbundener Zustand des Armabschnitts 5 erhalten bleibt. Wenn der verbundene Zustand des Armabschnitts 5 beibehalten wird, hat der Armabschnitt 5 eine lineare Steifigkeit. Das Antriebszahnrad 56 ist hinter der Walzeneinheit 58 angeordnet. Über dem Antriebszahnrad 56 ist eine Führungsrolle 57 in einem Abstand vom Antriebszahnrad 56 angeordnet, der einer Dicke des ersten Stücks 53 entspricht. Das erste Stück 53 ist zwischen dem Antriebszahnrad 56 und der Führungsrolle 57 eingelegt. In einem solchen Zustand ist das Antriebszahnrad 56 mit der auf der Rückseite des ersten Stücks 53 ausgebildeten Zahnstange 531 verzahnt. Die linear miteinander verbundenen Zahnstangen bilden zusammen mit dem Antriebszahnrad 56 einen Zahnstangenmechanismus. Obwohl später ausführlich beschrieben, ist das Antriebszahnrad 56 über einen Kraftübertragungsmechanismus mit einer Motoreinheit gekoppelt. Wenn das Antriebszahnrad 56 vorwärts dreht, wird der Armabschnitt 5 zusammen mit der ersten Stück-Reihe 51 entlang einer Ausfahr- und Einfahrachse RA3 von der Walzeneinheit 35 aus nach vorne ausgesendet. Wenn das Antriebszahnrad 56 nach hinten dreht, wird der Armabschnitt 5 zusammen mit der ersten Stück-Reihe 51 in einen Bereich hinter der Walzeneinheit 58 zurückgezogen. Die zurückgezogenen ersten und zweiten Stück-Reihen 51, 52 werden im Bereich hinter der Walzeneinheit 58 voneinander getrennt. Die voneinander getrennten ersten und zweiten Stück-Reihen 51, 52 werden jeweils wieder in einen biegsamen Zustand zurück gebracht. Sowohl die erste als auch die zweite Stück-Reihe 51, 52, die wieder in den biegsamen Zustand gebracht wurden, sind in die gleiche Richtung (nach innen) gebogen und sind im Drehabschnitt 2 in vertikaler Lage untergebracht. An diesem Punkt im Betriebsablauf ist die erste Stück-Reihe 51 in einem Zustand, in dem sie im Wesentlichen parallel zur zweiten Stück-Reihe 52 angeordnet ist.
-
Der Handgelenkabschnitt 6 ist an einer Spitze des Armabschnitts 5 befestigt. Der Handgelenkabschnitt 6 ist mit den vierten bis sechsten Gelenkabschnitten J4 bis J6 versehen. Die vierten bis sechsten Gelenkabschnitte J4 bis J6 haben jeweils Drehachsen RA4 bis RA6, die drei orthogonale Achsen bilden. Der vierte Gelenkabschnitt J4 ist ein Torsions-Drehgelenk, das sich um die vierte Drehachse RA4 dreht, die im Wesentlichen mit der Mittelachse des Aus-und Einfahrens RA3 übereinstimmt, und die Drehung des vierten Gelenkabschnitts J4 bewirkt, dass ein Endeffektor eine Schwenkbewegung ausführt. Der fünfte Gelenkabschnitt J5 ist ein Biege-Drehgelenk, das sich um die fünfte Drehachse RA5 dreht, die senkrecht zur vierten Drehachse RA4 angeordnet ist, und die Drehung des fünften Gelenkabschnitts J5 bewirkt, dass der Endeffektor eine Kippdrehung in Längsrichtung durchführt. Der sechste Gelenkabschnitt J6 ist ein Torsions-Drehgelenk, das sich um die sechste Drehachse RA6 dreht, die senkrecht zur vierten Drehachse RA4 und zur fünften Drehachse RA5 angeordnet ist, und die Drehung des sechsten Gelenkabschnitts J6 bewirkt eine axiale Drehung des Endeffektors.
-
Der Endeffektor ist an einem Adapter 7 befestigt, der an einem unteren Teil eines Drehteils des sechsten Gelenkabschnitts J6 des Handgelenkabschnitts 6 angeordnet ist. Der Endeffektor ist ein Teil eines Roboters, der die Funktion hat, direkt auf ein Arbeitsobjekt (Werkstück) einzuwirken, und kann je nach Aufgabenstellung eine Vielzahl von Werkzeugen sein, wie beispielsweise eine Greifsektion, eine Vakuumsaugsektion, ein Mutternbefestigungswerkzeug, eine Schweißzange oder eine Spritzpistole. Gemäß dem Werkzeugtyp wird eine Vielzahl von Leitungen, wie beispielsweise ein Netzkabel, ein Steuerkabel, ein Luftschlauch oder ein wassergekühltes Kabel mit dem End-Effektor verbunden. Der Endeffektor wird durch die ersten, zweiten und dritten Gelenkabschnitte J1, J2, J3 in eine gewünschte Position gebracht und durch die vierten, fünften und sechsten Gelenkabschnitte J4, J5, J6 in eine gewünschte Haltung gebracht. Insbesondere die Länge des Ausfahr- und Einfahrweges des Armabschnitts 5 des dritten Gelenkabschnitts J3 ermöglicht es dem Endeffektor, ein Objekt über einen weiten Bereich von einer Position nahe der Basis 1 bis zu einer von der Basis 1 entfernten Position zu erreichen. Ein charakteristischer Aspekt, der den dritten Gelenkabschnitt J3 von einem herkömmlichen Linearbewegungsgelenk unterscheidet, liegt in der linearen Aus- und Einfahrbewegung, die durch den linearen Aus- und Einfahrmechanismus, der den dritten Gelenkabschnitt J3 bildet, und die Länge des Aus- und Einfahrweges des dritten Gelenkabschnitts J3 realisiert wird.
-
5 zeigt den in 1 dargestellten Roboterarmmechanismus anhand einer symbolischen Beschreibung. Im Roboterarmmechanismus realisieren der erste Gelenkabschnitt J1, der zweite Gelenkabschnitt J2 und der dritte Gelenkabschnitt J3, die drei Achsen der Handwurzel bilden, drei Freiheitsgrade in der Position. Weiterhin realisieren der vierte Gelenkabschnitt J4, der fünfte Gelenkabschnitt J5 und der sechste Gelenkabschnitt J6, die drei Achsen des Handgelenks bilden, drei Freiheitsgrade in der Haltung. Wie in 5 dargestellt, ist die Drehachse RA1 des ersten Gelenkabschnitts J1 so eingestellt, dass sie sich in vertikaler Richtung erstreckt. Die Drehachse RA2 des zweiten Gelenkabschnitts J2 ist so eingestellt, dass sie sich in horizontaler Richtung erstreckt. Der zweite Gelenkabschnitt J2 ist vom ersten Gelenkabschnitt J1 in zwei Richtungen, entlang der Drehachse RA1 und einer Achse senkrecht zur Drehachse RA1, versetzt. Die Drehachse RA2 des zweiten Gelenkabschnitts J2 schneidet sich nicht mit der Drehachse RA1 des ersten Gelenkabschnitts J1. Die Bewegungsachse RA3 des dritten Gelenkabschnitts J3 ist so eingestellt, dass sie sich senkrecht zur Drehachse RA2 erstreckt. Der dritte Gelenkabschnitt J2 ist vom zweiten Gelenkabschnitt J2 in zwei Richtungen, entlang der Drehachse RA1 und der Achse senkrecht zur Drehachse RA1, versetzt. Die Drehachse RA3 des dritten Gelenkabschnitts J3 schneidet sich nicht mit der Drehachse RA2 des zweiten Gelenkabschnitts J2. Ein Biege-Gelenkabschnitt der drei Achsen der Handwurzel der Vielzahl von Gelenkabschnitten J1 bis J6 wird durch einen linearen Aus- und Einfahr-Gelenkabschnitt ersetzt, der zweite Gelenkabschnitt J2 ist vom ersten Gelenkabschnitt J1 in zwei Richtungen versetzt und der dritte Gelenkabschnitt J3 ist vom zweiten Gelenkabschnitt J2 in zwei Richtungen versetzt. Bei einer solchen Konfiguration eliminiert der Roboterarmmechanismus einer Robotervorrichtung nach dieser Ausführungsform eine Singularitäts-Punkt-Haltung durch die Struktur.
-
6 ist eine Seitenansicht, die eine Motoreinheit 41 des in 1 dargestellten Roboterarmmechanismus zusammen mit der Walzeneinheit 58 zeigt. 7 ist eine Ansicht, die die Elemente von einem Pfeil A in 6 aus gesehen zeigt. 8 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines Übertragungsmechanismus von oben im Querschnitt entlang der Linie B-B in 6 zeigt. Das Seitenrahmenpaar 23 ist am oberen Rahmen 2 des Drehabschnitts 2 angebracht. Beide Enden eines Trommelkörpers 24 mit zylindrischer Form sind durch das Seitenrahmenpaar 23 schwenkbar gelagert. Im Trommelkörper 24 ist zusammen mit einem Getriebe ein Motor untergebracht, der die Leistung zum Antreiben des zweiten Gelenkabschnitts J2 erzeugt. Eine Abtriebswelle des Getriebes ist an einem Seitenrahmen 23 befestigt. Bei der Drehung dieser Abtriebswelle schwenkt der Trommelkörper 24 bezüglich des Seitenrahmenpaars 23. Der auf- und abwärts bewegbare Rahmen 25 ist an einer Umfangsfläche des Trommelkörpers 24 befestigt.
-
Der auf- und abwärts bewegbare Rahmen 25 wird aus einem Paar parallel zueinander angeordneter plattenförmiger Rahmen (sog. „Rahmenplatten“) gebildet, die an einer Frequenzfläche des Trommelkörpers 24 befestigt sind. Das Paar parallel zueinander angeordneter Rahmenplatten stützt die Walzeneinheit 58, das Antriebszahnrad 56 und die Führungsrolle 57 von beiden Seiten. Die Walzeneinheit 58 wird gebildet aus: einer Vielzahl von oberen Walzen 59-1, die den Armabschnitt 5 von der Vorderseite der ersten Stücke 53 stützen; einer Vielzahl von unteren Walzen 59-2, die den Armabschnitt 5 von der Unterseite der zweiten Stücke 54 stützen; einer Vielzahl von linken Walzen 59-3, die den Armabschnitt 5 von der linken Seite stützen; und einer Vielzahl von rechten Walzen 59-4, die den Armabschnitt 5 von der rechten Seite stützen. Die oberen Walzen 59-1 sind in einem Abstand von den unteren Walzen 59-2 angeordnet, und der Abstand ist gleich oder etwas kürzer als die Gesamtdicke der ersten und zweiten Stücke 53, 54, die miteinander verbunden sind. Die linken Walzen 59-3 sind in einem Abstand von der rechten Walze 59-4 angeordnet und der Abstand ist gleich oder etwas kürzer als die Breite des ersten Stücks 53. Bei einer solchen Konfiguration kann die Vielzahl der Walzen 59 den Armabschnitt 5 aus vier Richtungen, von oben, unten, links und rechts, stabil und bewegbar stützen. Das Antriebszahnrad 56 ist hinter der Vielzahl von Walzen 59 zusammen mit der Führungsrolle 57 angeordnet. Das Rahmenplattenpaar stützt das Antriebszahnrad 56 und die Führungsrolle 57 von beiden Seiten drehbar. Die Richtung einer Drehwelle 45 des Antriebszahnrades 56 ist parallel zur Drehachse RA2. Das Antriebszahnrad 56 ist über den Kraftübertragungsmechanismus mit der Motoreinheit 41 gekoppelt.
-
Die Motoreinheit 41 wird aus dem Motor und dem Getriebe gebildet und erzeugt Leistung zum Antreiben des dritten Gelenkabschnitts J3. Eine Eingangswelle des Getriebes ist mit einer Drehwelle des Motors verbunden. Die Abtriebswelle des Getriebes ist über ein Untersetzungs-Radsatz mit der Antriebswelle gekoppelt. Die Drehwelle des Motors und die Antriebswelle und die Abtriebswelle des Getriebes sind parallel zueinander. Das Getriebe ist an einem vorderen Teil des Motors befestigt. Die Motoreinheit 41 hat eine prismatische Form, die sich in einer Richtung parallel zur Drehwelle des Motors erstreckt und eine kurze Länge in einer Richtung senkrecht zur Drehwelle des Motors hat. Eine Mittelachse RB1 der Motoreinheit 41 bedeutet eine Mittelachse des Prismas, die parallel zur Längsrichtung der Motoreinheit 41 ist. Die Motoreinheit 41 umfasst eine Abtriebswelle 42 parallel zur Mittelachse RB1 der Motoreinheit 41. Die Motoreinheit 41 ist an einer der beiden Rahmenplatten befestigt. Genauer gesagt, ist die Motoreinheit 41 mit einer L-förmigen Anbringung 46 an einer Stirnfläche der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 befestigt, so dass die Mittelachse RB1 der Motoreinheit 41 parallel zur Plattenoberfläche der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 und vorzugsweise die Mittelachse RB1 parallel zur Mittelachse des von der Walzeneinheit 58 getragenen Armabschnitts 5 ist. Die wie oben beschrieben angeordnete Abtriebswelle 42 der Motoreinheit 41 ist orthogonal zur Drehwelle 45 des Antriebszahnrads 56.
-
Der Kraftübertragungsmechanismus umfasst ein Paar Kegelräder (Kegelradpaar) 43, 44 als Mechanismus zur Umwandlung der Drehung der Abtriebswelle 42 der Motoreinheit 41 in eine Drehung der Drehwelle 45 senkrecht zur Abtriebswelle 42. Das Kegelradpaar 43, 44 ist in einem kastenförmigen Gehäuse 47 untergebracht. Das Kegelradpaar erzeugt ein hohes Drehmoment im Vergleich zu einem Getriebemechanismus, der aus einer Kombination von Stirnrädern oder dergleichen mit zwei zueinander parallelen Achsen gebildet wird. Durch den Einsatz des Kegelradpaares 43, 44 für den Kraftübertragungsmechanismus verringert sich also das Risiko, dass sich der Armabschnitt 5 leicht bewegen kann, wenn die Motoreinheit 41 aufgrund eines Ausfalls oder dergleichen daran gehindert wird, ein statisches Drehmoment zu erzeugen. Das Kegelradpaar 43, 44 ist vorzugsweise ein Hypoidradsatz aus dem Hypoidritzel 43 und dem Hypoidrad 44. Das Kegelradpaar 43, 44 kann jedoch auch aus anderen Kegelrädern, beispielsweise Kegelstirnrädern, Spiralkegelrädern oder dergleichen, gebildet werden. Das Spiralkegelrad ist leise und unterdrückt die Erzeugung von Schwingungen im Vergleich zum Kegelstirnrad. Der Hypoidradsatz ist leiser und belastbarer als das Spiralkegelrad. Eines der Kegelräder 43 (Antriebskegelrad 43) des Kegelradpaares 43, 44 ist an der Abtriebswelle 42 der Motoreinheit 41 befestigt. Das andere Kegelrad 44 (angetriebenes Kegelrad 44) ist an einem Ende der Drehwelle 45 des Antriebszahnrades 56 befestigt und mit dem Antriebskegelrad 43 verzahnt. Das andere Ende der Drehwelle 45 des Antriebszahnrads 56 ist durch die Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 schwenkbar gelagert. Bei einer solchen Konfiguration dreht sich beim Antrieb der Motoreinheit 41 das Antriebskegelrad 43 mit der Drehung der Abtriebswelle 42. Durch die Drehung des Antriebskegelrades 43 dreht sich das angetriebene Kegelrad 44, das mit dem Antriebskegelrad 43 verzahnt ist, und wird das mit der Drehwelle 45 verbundene Antriebszahnrad 56 gedreht. Dementsprechend wird die in der Motoreinheit 41 erzeugte Leistung durch das Kegelradpaar 43, 44 auf das Antriebszahnrad 56 einschließlich der Drehwelle 45 orthogonal zur Abtriebswelle 42 der Motoreinheit 41 übertragen.
-
Wie oben beschrieben, ermöglicht der Einsatz des Kegelradpaares 43, 44 für den Kraftübertragungsmechanismus, dass die Abtriebswelle 42 der Motoreinheit 41 orthogonal zur Drehwelle 45 des Antriebszahnrades 56 angeordnet ist. Mit dieser Konfiguration kann ein Zustand realisiert werden, bei dem die Motoreinheit 41 an der Stirnfläche der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 befestigt ist, wobei sich die Mittelachse RB1 der Motoreinheit 41 parallel zur Plattenoberfläche der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 erstreckt. Das heißt, der Freiheitsgrad in der Anordnung der Motoreinheit 41 wird verbessert.
-
Angenommen, für den Kraftübertragungsmechanismus wird ein Zahnradsatz verwendet, der eine zur Drehachse 45 des Antriebszahnrades 56 parallele Drehwelle umfasst. In diesem Fall kann, auch wenn die Motoreinheit 41 an einer beliebigen Stelle im Inneren des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25, auf der Vorderseite der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 oder auf der Vorderseite einer Deckplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 angeordnet ist, eine Vergrößerung des Roboterarmmechanismus nicht vermieden werden. Wenn beispielsweise die Motoreinheit 41 auf der Deckplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 angeordnet ist, wird die Höhe des Roboterarmmechanismus vergrößert. Wenn die Motoreinheit 41 auf der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 angeordnet ist, ist die Mittelachse RB1 der Motoreinheit 41 parallel zur Drehachse RA2, wodurch die Breite des Roboterarmmechanismus vergrößert wird. Wenn die Motoreinheit 41 im Inneren des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 angeordnet ist, beispielsweise zwischen den ersten und zweiten Stück-Reihen 51, 52, ist es notwendig, das Antriebszahnrad 56 in einem vorbestimmten Abstand, beispielsweise in einem Abstand gleich oder größer als die Breite der Motoreinheit 41, von der Walzeneinheit 58 anzuordnen, wodurch die Länge des Roboterarmmechanismus vergrößert wird.
-
Bei dieser Ausführungsform wird das Kegelradpaar 43, 44 für den Kraftübertragungsmechanismus verwendet und die Motoreinheit 41 an der Stirnfläche der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 so befestigt, dass die Mittelachse RB1 der Motoreinheit 41 parallel zur Plattenoberfläche der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 ist. Eine solche Konfiguration trägt zu einer Verkleinerung des Roboterarmmechanismus bei. Denn der auf- und abwärts bewegbare Rahmen 25 ist relativ groß, um das Antriebszahnrad 56, die Führungsrolle 57 und die Walzen 59 zu tragen, und wenn die Motoreinheit 41 entlang der Rahmenplatte des großen auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 angeordnet ist, ragt somit die Motoreinheit 41 von der Stirnfläche der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 nicht sehr in die jeweiligen Achsenrichtungen der drei orthogonalen Achsen hinaus. Weiterhin sind das Antriebszahnrad 56 und die Walzen 59 auf dem auf- und abwärts bewegbaren Rahmen 25 entlang der Aus- und Einfahrachse RA3 angeordnet und somit hat die Rahmenplatte eine große Länge in Richtung der Aus- und Einfahrachse RA3. Dementsprechend ist die Befestigung der Motoreinheit 41 an der Stirnfläche der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25, so dass die Mittelachse RB1 der Motoreinheit 41 parallel zur Mittelachse des von der Walzeneinheit 58 gestützten Armabschnitts 5, also parallel zur Aus- und Einfahrachse RA3, verläuft, vorteilhaft, um die Größe des Roboterarmmechanismus weiter zu reduzieren.
-
Indem die Motoreinheit 41 und das Antriebszahnrad 56 durch den einzigen auf- und abwärts bewegbaren Rahmen 25 gestützt ist, kann ein Zustand realisiert werden, in dem die Motoreinheit 41 in der Nähe des Antriebszahnrads 56 angeordnet ist. Diese Konfiguration vereinfacht den Kraftübertragungsmechanismus zwischen der Motoreinheit 41 und dem Antriebszahnrad 56, wodurch die Montage des Roboterarmmechanismus erleichtert und gleichzeitig das Risiko eines Defektes, wie beispielsweise eines Zahneingriffsfehlers zwischen der Motoreinheit 41 und dem Antriebszahnrad 56, reduziert wird. Für den Kraftübertragungsmechanismus kann ein Hypoidgetriebesatz verwendet werden, der eine hohe Positioniergenauigkeit erfordert.
-
Weiterhin verhindert die Befestigung der Motoreinheit 41 an der Stirnfläche der Rahmenplatte des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25, dass die Motoreinheit 41 im Inneren des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 beispielsweise zwischen der ersten und zweiten Stück-Reihe 51, 52 angeordnet ist, wodurch die Anordnung des Antriebszahnrads 56 in der Nähe eines hinteren Teils der Walzeneinheit 58 realisiert wird. Die Länge des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 in Richtung der Ausfahr- und Einfahrachse RA3 ist abhängig vom Abstand von der Walzeneinheit 58 zum Antriebszahnrad 56. Dementsprechend verkürzt die Anordnung des Antriebszahnrades 56 in der Nähe des hinteren Teils der Walzeneinheit 58 die Länge des auf- und abwärts bewegbaren Rahmens 25 und trägt so zu einer Verkleinerung des Roboterarmmechanismus bei.
-
Es wird davon ausgegangen, dass die Motoreinheit 41 aus Motor und Getriebe gebildet wird. Es ist auch möglich, dass die Motoreinheit 41 das Getriebe nicht umfasst. In diesem Fall wird ein Antriebskegelrad an der Abtriebswelle des Motors befestigt. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass der Kraftübertragungsmechanismus das Kegelradpaar 43, 44 umfasst. Sofern jedoch die Drehung der Motoreinheit 41 orthogonal in die Drehung des Antriebszahnrads 56 umgewandelt werden kann, kann eine andere Konfiguration verwendet werden. Als Kraftübertragungsmechanismus kann beispielsweise ein Schneckenradsatz, ein Kronenradsatz oder ähnliches verwendet werden.
-
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, sind diese Ausführungsformen nur beispielhaft dargestellt und sollen den Umfang der Erfindungen nicht einschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuen Verfahren und Systeme in einer Vielzahl anderer Formen verkörpert sein; außerdem können verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Geist der Erfindungen abzuweichen. Die begleitenden Ansprüche und ihre Äquivalente sollen solche Formen oder Änderungen abdecken, die in den Schutzbereich und den Geist der Erfindungen fallen.
-
Bezugszeichenliste
-
22 .... oberer Rahmen, 23.... Seitenrahmen, 24... Trommelkörper, 25... auf- und abwärts bewegbarer Rahmen, 41... Motoreinheit, 42... Abtriebswelle, 43... Antriebskegelrad, 44... angetriebenes Kegelrad, 45... Drehwelle, 56... Antriebszahnrad
