DE202013002958U1

DE202013002958U1 - Industrieroboter mit einer elektrischen Schnittstelle für einen Versorgungsleitungsstrang

Info

Publication number: DE202013002958U1
Application number: DE201320002958
Authority: DE
Original assignee: KUKA Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-05-13
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: CN203956924U

Abstract

Industrieroboter, aufweisend einen Roboterarm (2), der mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweist, die mittels elektrischer Antriebe beweglich sind, die über einen Versorgungsleitungsstrang mit elektrischer Energie gespeist sind, und bei dem eines der Glieder eine Schwinge (5) und wenigstens ein anderes der Glieder einen Armausleger (6) bildet, wobei der Armausleger (6) – ein Armgehäuse (9) aufweist, das ausgebildet ist, den Armausleger (6) an einer Seite der Schwinge (5) schwenkbar zu lagern, und – ein um eine Armachse (A) drehbar an dem Armgehäuse (9) gelagertes Handgrundgehäuse (10) aufweist, das wenigstens zwei weitere der Glieder trägt, die Handglieder (14a, 14b) des Roboterarms (2) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsleitungsstrang (30) einen durch das Armgehäuse (9) geführten ersten Strangabschnitt (31) und einen entlang der Schwinge (5) geführten zweiten Strangabschnitt (32) aufweist, und in dem Armgehäuse (9) eine elektrische Schnittstelle (33) angeordnet ist, die ausgebildet ist, den ersten Strangabschnitt (31) und den zweiten Strangabschnitt (32) voneinander trennbar miteinander elektrisch zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter, aufweisend einen Roboterarm, der mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweist, die mittels elektrischer Antriebe beweglich sind, die über einen Versorgungsleitungsstrang mit elektrischer Energie gespeist sind, und bei dem eines der Glieder eine Schwinge und wenigstens ein anderes der Glieder einen Armausleger bildet, wobei der Armausleger ein Armgehäuse aufweist, das ausgebildet ist, den Armausleger an einer Seite der Schwinge schwenkbar zu lagern, und ein um eine Armachse drehbar an dem Armgehäuse gelagertes Handgrundgehäuse aufweist, das wenigstens zwei weitere der Glieder trägt, die Handglieder des Roboterarms bilden.
Aus der EP 2 024 144 B1 ist ein Industrieroboter bekannt, mit einer Roboterhand-Antriebsvorrichtung, die mehrere in einem Ausleger des Roboters angeordnete Antriebsmotoren mit Antriebswellen zum Antreiben einer Roboterhand des Auslegers aufweist, wobei wenigstens einer der Antriebsmotoren gegenüber wenigstens einem weiteren der Antriebsmotoren in axialer Richtung auf die Roboterhand nach vorne zu versetzt angeordnet ist und die Antriebswellen der Antriebsmotoren als parallel zueinander verlaufende Geradwellen ausgebildet sind, die vorne im Wesentlichen auf gleicher axialer Höhe enden, wobei drei Antriebswellen vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass ein Abstand der Antriebswelle eines mittleren Antriebsmotors zu einer der Antriebswellen zweier seitlicher Antriebsmotoren geringer ist, als die Summe der Radien der Motorgehäuse eines benachbarten Paars der axial gegeneinander versetzten Antriebsmotoren.
Die DE 10 2007 056 774 A1 beschreibt einen Industrieroboter aufweisend eine Schwinge, einen Arm, der um eine erste Drehachse schwenkbar an der Schwinge gelagert ist und eine zweite Drehachse aufweist, durch welche ein vorderer Teil des Arms bezüglich eines hinteren, Teils des Arms zu verdrehen ist, wobei der Arm eine Austrittsöffnung für eine Leitungsanordnung aufweist, eine Hand, die um eine dritte Drehachse schwenkbar an dem Arm gelagert ist, wobei die Hand eine Eintrittsöffnung für die Leitungsanordnung aufweist, wobei das Längenverhältnis einer ersten Schenkellänge des Arms zwischen der Austrittsöffnung und der dritten Drehachse zu einer zweiten Schenkellänge der Hand zwischen der dritten Drehachse und der Eintrittsöffnung in einem Bereich zwischen 1,0 und 2,0 liegt.
Um eine enge Biegung der Leitungsanordnung zu vermeiden, sollen möglichst große Biegeradien für die Leitungsanordnung vorgesehen werden. Sehr große Biegeradien können allerdings eine deutliche Zunahme der Störkontur bedeuten. Deshalb ist hier vorgesehen, einen möglichst großen Biegeradius für die Leitungsanordnung zuzulassen. Um jedoch die Störkontur nicht durch deutlich über die Kontur des Roboters hervortretende Abschnitte der Leitungsanordnung zu vergrößern, wird vorgeschlagen, die Schenkellänge der Hand gegenüber den bisher bekannten Lösungen deutlich zu vergrößern. Um nun die Biegeradien für die Leitungsanordnung groß zu halten wird vorgeschlagen, die Drehachse zwischen Arm und Hand in einen mittleren Bereich zwischen einer Austrittsöffnung des Arms und einer Eintrittsöffnung der Hand zu legen, so dass ein größtmöglicher Biegeradius für die Leitungsanordnung realisiert ist und gleichzeitig die Kontur des Roboters im Wesentlichen dem Verlauf der Leitungsanordnung entlang dessen Biegeradius folgt, so dass die Störkontur des Roboters nicht wesentlich durch aus der Kontur des Roboters hervortretende Abschnitte der Leitungsanordnung vergrößert wird. Das Längenverhältnis von erster Schenkellänge des Arms zwischen der Austrittsöffnung und der dritten Drehachse zu der zweiten Schenkellänge der Hand zwischen der dritten Drehachse und der Eintrittsöffnung bewirkt eine optimierte Abstimmung zwischen der Anforderung an eine störungsfreie Führung der Leitungsanordnung mit größtmöglichem Biegeradius und der Anforderung an eine möglichst kleine Störkontur des Roboters mit Anbauteilen, wie die Leitungsanordnung selbst. Das Längenverhältnis kann insbesondere in einem Bereich zwischen 1,2 und 1,6 liegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Industrieroboter anzugeben. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Industrieroboter mit einer verbesserten Führung von Versorgungsleitungen zu schaffen, bei dem insbesondere eine Montage und/oder Demontage eines Armauslegers von einer Schwinge des Roboterarms auf einfache Weise möglich ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Industrieroboter, aufweisend einen Roboterarm, der mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweist, die mittels elektrischer Antriebe beweglich sind, die über einen Versorgungsleitungsstrang mit elektrischer Energie gespeist sind, und bei dem eines der Glieder eine Schwinge und wenigstens ein anderes der Glieder einen Armausleger bildet, wobei der Armausleger ein Armgehäuse aufweist, das ausgebildet ist, den Armausleger an einer Seite der Schwinge schwenkbar zu lagern, und ein um eine Armachse drehbar an dem Armgehäuse gelagertes Handgrundgehäuse aufweist, das wenigstens zwei weitere der Glieder trägt, die Handglieder des Roboterarms bilden, wobei der Versorgungsleitungsstrang einen durch das Armgehäuse geführten ersten Strangabschnitt und einen entlang der Schwinge geführten zweiten Strangabschnitt aufweist, und in dem Armgehäuse eine elektrische Schnittstelle angeordnet ist, die ausgebildet ist, den ersten Strangabschnitt und den zweiten Strangabschnitt voneinander trennbar miteinander elektrisch zu verbinden.
Industrieroboter sind Arbeitsmaschinen, die zur automatischen Handhabung und/oder Bearbeitung von Objekten mit Werkzeugen ausgerüstet werden können und mittels ihrer Gelenke in mehreren Bewegungsachsen beispielsweise hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind.
Der Industrieroboter weist den Roboterarm und eine programmierbare Steuerung (Steuervorrichtung) auf, die während des Betriebs die Bewegungsabläufe des Industrieroboters steuert bzw. regelt, dadurch, dass ein oder mehrere automatisch oder manuell verstellbare Gelenke (Roboterachsen) durch insbesondere elektrische Antriebe bewegt werden, in dem die Steuerung die Antriebe steuert bzw. regelt.
Roboterarme können unter Anderem ein Gestell und ein relativ zum Gestell mittels eines ersten Gelenks drehbar gelagertes Karussell umfassen, an dem eine Schwinge mittels eines anderen Gelenks schwenkbar gelagert ist. An der Schwinge ist dabei ihrerseits ein Armausleger mittels eines weiteren Gelenks schwenkbar gelagert. Der Armausleger trägt eine Roboterhand, wobei insoweit der Armausleger und/oder die Roboterhand mehrere weitere Gelenke aufweisen können. Je nach konstruktiver Ausführung des Roboterarms können die möglichen Drehbewegungen eines oder mehrerer Gelenke bzw. Roboterachsen mittels mechanischen Festanschlägen oder steuerungstechnisch mittels Softwareschalter begrenzt werden.
Der mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweisende Roboterarm kann als ein Knickarmroboter mit mehreren seriell nacheinander angeordneten Gliedern und Gelenken konfiguriert sein, insbesondere kann der Roboterarm als ein Sechsachs-Knickarmroboter ausgebildet sein.
Indem der Versorgungsleitungsstrang einen durch das Armgehäuse geführten ersten Strangabschnitt und einen entlang der Schwinge geführten zweiten Strangabschnitt aufweist, und in dem Armgehäuse eine elektrische Schnittstelle angeordnet ist, die ausgebildet ist, den ersten Strangabschnitt und den zweiten Strangabschnitt voneinander trennbar miteinander elektrisch zu verbinden, kann der Armausleger auf einfache Weise an der Schwinge des Industrieroboters montiert werden. Insbesondere können abgenutzte und/oder defekte Armausleger auf einfache Weise und schnell gegen einen neuen und funktionstüchtigen Armausleger ersetzt werden. Außerdem können auch unterschiedliche Armausleger wahlweise auf einfache Weise und/oder schnell an der Schwinge des Roboterarms gewechselt werden. Insoweit kann eine zeitaufwändige Demontage eines entlang des Roboterarms verlegten einstückigen Versorgungsleitungsstrangs entfallen. Auch können unterschiedliche, an den jeweilig anders gestalteten Armausleger angepasste, durch das Armgehäuse geführte erste Strangabschnitte verwendet werden, die mittels der erfindungsgemäßen Schnittstelle an den gleich bleibenden, entlang der Schwinge geführten zweiten Strangabschnitt wahlweise angeschlossen werden können.
Dass die elektrische Schnittstelle ausgebildet ist, den ersten Strangabschnitt und den zweiten Strangabschnitt voneinander trennbar miteinander elektrisch zu verbinden, bedeutet anders ausgedrückt, dass bei einem Zusammenbau des Industrieroboters, insbesondere beim Vorgang des Anmontierens des Armauslegers an die Schwinge, der in dem Armausleger angeordnete erste Strangabschnitt an den zweiten Strangabschnitt, der entlang der Schwinge geführt ist, elektrisch und/oder mechanisch angeschlossen werden kann und bei einer Demontage des Armauslegers von der Schwinge, beispielsweise zu Reparaturzwecken, der in dem Armausleger angeordnete erste Strangabschnitt von dem zweiten Strangabschnitt, der entlang der Schwinge geführt ist, elektrisch und/oder mechanisch getrennt werden kann.
Der Armausleger trägt wenigstens zwei Handglieder zum Bewegen eines Handflansches, der zur Befestigung beispielsweise eines Roboterwerkzeugs ausgebildet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform trägt der Armausleger drei Handglieder, von denen beispielsweise ein erstes Handglied durch den Vorderarm gebildet wird, der mittels eines Gelenks bezüglich des Grundarms um eine in Längserstreckung des Armauslegers verlaufende Vorderarm-Achse drehbar ist, ein zweites Handglied durch einen Handkörper gebildet wird, der mittels eines folgenden Gelenks bezüglich des Vorderarms, insbesondere einer Vorderarmgabel um eine senkrecht zur Vorderarm-Achse verlaufende Handachse schwenkbar gelagert ist und ein drittes Handglied durch den Handflansch gebildet wird, der um eine Handflansch-Achse drehbar gelagert ist.
Eine beispielhafte Ausführungsform eines Industrieroboters kann ein Sechsachs-Knickarmroboter sein. Ein solcher Industrieroboter kann ein Grundgestell aufweisen, auf dem ein Karussell drehbar gelagert ist. An dem Karussell kann eine Schwinge schwenkbar gelagert sein. Die Schwinge kann insbesondere um eine horizontale Achse schwenkbar an einem um eine vertikale Achse drehbaren Karussell gelagert sein. An der Schwinge ist ein Armausleger schwenkbar oder drehbar gelagert. Das Grundgestell, das Karussell, die Schwinge und der Armausleger bilden folglich vier Glieder des Industrieroboters, die über drei Gelenke beweglich miteinander verbunden sind. Jedes der drei Gelenke kann mittels eines eigenen Antriebs, der insbesondere einen elektrischen Motor umfassen kann, automatisch bewegt werden.
Der Armausleger selbst kann drei weitere Gelenke aufweisen. So kann der Armausleger ein schwenkbar an der Schwinge gelagertes Armgehäuse aufweisen. An dem Armgehäuse kann ein Handgrundgehäuse mittels eines Antriebs um eine sich in Längserstreckung des Armauslegers erstreckende Armachse drehbar gelagert sein. Zwischen Armgehäuse und Handgrundgehäuse kann somit ein Gelenk des Industrieroboters ausgebildet sein. Dieses Gelenk ist mittels des genannten Antriebs automatisch bewegbar. An dem Handgrundgehäuse wiederum ist ein erstes Handglied schwenkbar gelagert. Zwischen dem Handgrundgehäuse und dem ersten Handglied kann somit ein weiteres Gelenk des Industrieroboters ausgebildet sein. Dieses Gelenk ist mittels eines weiteren Antriebs automatisch bewegbar. Mittels dieses weiteren Antriebs ist die erste Handachse relativ zum Handgrundgehäuse verstellbar. An dem ersten Handglied ist ein zweites Handglied bewegbar gelagert. Insbesondere kann das zweite Handglied ein am ersten Handglied drehbar gelagerter Roboterflansch sein. An dem Roboterflansch kann ein von dem Industrieroboter zu bewegendes und/oder zu betätigendes Werkzeug befestigt sein. Zwischen dem ersten Handglied und zweiten Handglied kann somit ein weiteres Gelenk des Industrieroboters ausgebildet sein.
Indem sowohl der erste Antrieb, als auch der zweite Antrieb und optional ein dritter Antrieb mit ihren jeweiligen Antriebswellen sich zumindest im Wesentlichen parallel und in einem Abstand zur Armachse erstreckend in dem Handgrundgehäuse angeordnet sind, kann trotz einer kompakten Baugröße des Armauslegers zwischen den drei Antrieben entlang der Armachse ein freier, sich insbesondere längs des Armauslegers erstreckender Bauraum geschaffen werden, um darin eine Versorgungsleitung führen zu können. Eine solche freie Führung einer Versorgungsleitung kann dabei gegenüber bekannten technischen Lösungen die freie Länge der Versorgungsleitung vergrößern, so dass eine aufgrund von Bewegungen des Industrieroboters auftretende Torsion der Versorgungsleitung innerhalb des Armauslegers sich über eine möglichst große Länge verteilen kann, wodurch die Torsionskräfte bzw. Torsionsspannungen auf die Versorgungsleitung reduziert werden können. Dadurch kann die Lebensdauer der Versorgungsleitung und folglich die Betriebsdauer des Industrieroboters verlängert werden.
Wenn die Antriebe derart in dem Handgrundgehäuse angeordnet sind, dass sie sich mit ihren jeweiligen Antriebswellen zumindest im Wesentlichen parallel und in einem Abstand zur Armachse erstrecken, so kann dies bedeuten, dass die Antriebswellen exakt parallel zur Armachse bzw. zur Längserstreckung des Armauslegers ausgerichtet sind. Es kann aber auch bedeuten, dass die Antrieb mit ihren Antriebswellen geringfügig von einer parallelen Ausrichtung abweichend in dem Handgrundgehäuse angeordnet sein können, soweit aufgrund eines ausreichenden Abstands der Antriebe von der Armachse bzw. voneinander eine Versorgungsleitung weiterhin in einem freien Bauraum zwischen den drei Antrieben ohne wesentliche Biegung oder wesentliche Knickung hindurchgeführt werden kann. Die Versorgungsleitung läuft dabei seitlich an allen drei Antrieben in Längsausrichtung der Antriebswellen der Antriebe und im Wesentlichen parallel zu diesen Antrieben durch das Handgrundgehäuse hindurch.
In einer Ausführungsform kann das Armgehäuse mit dem Handgrundgehäuse über ein Hohlwellengetriebe drehbar verbunden sein, das eine Hohlwelle aufweist, durch die wenigstens eine Versorgungsleitung, insbesondere aufweisend wenigstens eine elektrische, pneumatisch und/oder hydraulische Leitung, geführt ist, die sich zumindest im Wesentlichen entlang der Armachse in dem Handgrundgehäuse erstreckt, wobei der erste Antrieb, der zweite Antrieb und der dritte Antrieb in einem radialen Abstand von der Armachse die wenigstens eine Versorgungsleitung von außen umgebend in dem Handgrundgehäuse angeordnet sind.
Dabei kann, wie auch in anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, das Armgehäuse ein zwischen der Schwinge und dem Handgrundgehäuse angeordnetes, insbesondere ein zwischen dem dritten und vierten Gelenk angeordnetes Glied des Industrieroboters bilden. Das Handgrundgehäuse kann dabei, wie auch in anderen Ausführungsformen, ein zwischen dem Armgehäuse und einer schwenkbaren Hand des Industrieroboters angeordnetes, insbesondere ein zwischen dem vierten und fünftem Gelenk angeordnetes Glied des Industrieroboters bilden. Der Industrieroboter kann dabei ein Sechsachs-Knickarmroboter sein.
Die elektrische Schnittstelle kann wenigstens einen lösbaren Steckverbinder aufweisen, der ein erstes Steckverbindungsteil aufweist, das elektrisch mit einem Anschlussende des ersten Strangabschnitts verbunden und mechanisch an dem Armgehäuse festgelegt ist, und der ein zum ersten Steckverbindungsteil komplementäres und von diesem trennbares zweites Steckverbindungsteil aufweist, das mit einem Anschlussende des zweiten Strangabschnitts elektrisch verbunden ist.
Der wenigstens eine Steckverbinder ist zum elektrischen Verbinden und Trennen des ersten und zweiten Strangabschnitts ausgebildet. Der wenigstens eine Steckverbinder weist dazu jeweils zwei komplementäre elektrische Steckverbindungsteile auf. Die paarweise komplementären elektrischen Steckverbindungsteile können aus Paaren von männlichen und weiblichen Steckverbindungsteilen gebildet werden. So können die paarweise komplementären Steckverbindungsteile Paare von Stecker und Buchsen oder Steckern und Kupplungen sein. Die Stecker, Buchsen und Kupplungen können in einer dem Fachmann an sich bekannten Bauweise als Stiftleisten oder Federleisten ausgebildet sein.
Der Roboterarm kann einen in einem Hohlraum des Armgehäuses angeordneten und darin befestigten Halter aufweisen, an dem das erste Steckverbindungsteil befestigt ist.
Das erste Steckverbindungsteil ist elektrisch mit einem Anschlussende des ersten Strangabschnitts verbunden. An dem ersten Steckverbindungsteil können ein oder mehrere elektrische Einzelleitungen des ersten Strangabschnitts elektrisch ankontaktiert sein. Zusätzlich ist das erste Steckverbindungsteil mechanisch an dem Armgehäuse festgelegt. Das erste Steckverbindungsteil kann beispielsweise mittels eines im Folgenden näher beschriebenen Halters mechanisch an dem Armgehäuse festgelegt sein.
Das zweite Steckverbindungsteil ist elektrisch mit einem Anschlussende des zweiten Strangabschnitts verbunden. An dem zweiten Steckverbindungsteil können ein oder mehrere elektrische Einzelleitungen des zweiten Strangabschnitts elektrisch ankontaktiert sein. Das zweite Steckverbindungsteil muss nicht notwendiger Weise mechanisch an dem Armgehäuse unmittelbar festgelegt sein, sondern kann ausschließlich durch seine elektrische Kontaktierung am Anschlussende des zweiten Strangabschnitts mechanisch gehalten sein. Erst bei einem kuppelnden Verbinden des zweiten Steckverbindungsteils an das erste Steckverbindungsteil wird das zweiten Steckverbindungsteil mittelbar über das Ankuppeln an das erste Steckverbindungsteil bezüglich des Armgehäuses auch mechanisch festgelegt.
Der Halter kann wenigstens eine Klemme aufweisen, durch welche der erste Strangabschnitt und/oder der zweite Strangabschnitt mechanisch an dem Halter festgelegt ist.
Die wenigstens eine Klemme kann ausgebildet sein, den ersten Strangabschnitt und/oder den zweiten Strangabschnitt mit seiner Isolierungshülle an einer Innenwand des Armgehäuses oder an dem Halter festzulegen. Insoweit kann die wenigstens eine Klemme auch ausgebildet sein, eine Zugentlastungsvorrichtung für den ersten und/oder zweiten Strangabschnitt zu bilden.
In allen Ausführungen kann das Armgehäuse eine Durchtrittsöffnung aufweisen, durch welche der entlang der Schwinge geführte zweite Strangabschnitt in den Hohlraum des Armgehäuses hineingeführt ist.
Über die Durchtrittsöffnung wird der entlang der Schwinge geführte, also außerhalb des Armgehäuses angeordnete zweite Strangabschnitt mit einem Endabschnitt in einen Hohlraum des Armgehäuses hineingeführt. Dadurch kann der zweite Strangabschnitt innerhalb des Armgehäuses elektrisch an die erfindungsgemäße Schnittstelle, insbesondere an den wenigstens einen Steckverbinder angeschlossen werden.
Die Durchtrittsöffnung kann an einer der Schwinge zugewandten Seite des Armgehäuses angeordnet sein.
Indem die Durchtrittsöffnung an einer der Schwinge zugewandten Seite des Armgehäuses angeordnet ist, kann der zweite Strangabschnitt auf einem kurzen Weg und unter Einhaltung einer besonders schlanken Störkontur für den Industrieroboter entlang des Roboterarms geführt werden.
In allen Ausführungen kann das Armgehäuse einen der Durchtrittsöffnung zugeordneten, insbesondere die Durchtrittsöffnung umgebenden Anschlussflansch aufweisen, an dem wenigstens eine den zweiten Strangabschnitt fixierende Kabeldurchgangsmuffe außenseitig lösbar am Armgehäuse befestigt ist.
Mittels der außenseitig lösbar am Armgehäuse befestigten Kabeldurchgangsmuffe kann der zweite Strangabschnitt trotz hoher Beweglichkeit von Armausleger und Schwinge zueinander, unter geringer Biege- und/oder Knickbelastung des zweiten Strangabschnitt in das Armgehäuse eingeführt werden. Außerdem kann durch die außenseitig lösbar am Armgehäuse befestigten Kabeldurchgangsmuffe ein Aufscheuern des zweiten Strangabschnitts im Bereich der Durchtrittsöffnung verhindert werden.
Das Armgehäuse kann generell eine von einem Deckel verschließbare Installationsöffnung aufweisen, über welche die elektrische Schnittstelle, insbesondere der Steckverbinder und/oder die wenigstens eine Klemme, zum elektrischen und/oder mechanischen Verbinden bzw. Trennen des ersten Strangabschnitts und des zweiten Strangabschnitts zugänglich ist.
Indem das Armgehäuse eine von einem Deckel verschließbare Installationsöffnung aufweist, können vor einer Demontage des Armauslegers von der Schwinge, der erste und zweite Strangabschnitt auf einfache Weise elektrisch und/oder mechanisch voneinander getrennt werden bzw. nach einer erfolgten Montage des Armauslegers an die Schwinge, der erste und zweite Strangabschnitt auf einfache Weise elektrisch und/oder mechanisch wieder miteinander verbunden werden. Der abgenommene Deckel ermöglicht einen einfachen Zugriff auf die im Inneren des Armgehäuses angeordneten Schnittstelle bzw. auf den oder die im Inneren des Armgehäuses angeordneten Steckverbinder und Klemmen.
Die Installationsöffnung kann dabei an einer von der Schwinge abgewandten Seite des Armgehäuses, insbesondere der Durchtrittsöffnung gegenüberliegend am Armgehäuses angeordnet sein.
Indem die Installationsöffnung an einer von der Schwinge abgewandten Seite des Armgehäuses, insbesondere der Durchtrittsöffnung gegenüberliegend am Armgehäuses angeordnet ist, kann ein Monteur auf bequeme Weise Zugang zu der im Inneren des Armgehäuses angeordneten Schnittstelle bzw. auf den oder die im Inneren des Armgehäuses angeordneten Steckverbinder und Klemmen erhalten, ohne dass beispielsweise die Schwinge einen Zugang zur Installationsöffnung verstellen könnte.
In allen Ausführungen kann der Industrieroboter ein den Armausleger, insbesondere das Armgehäuse mit der Schwinge verbindendes Drehgelenklager aufweisen, das zum Demontieren des Armauslegers zusammen mit einem den Armausleger antreibenden Getriebe als eine Baueinheit von der Schwinge einseitig lösbar ausgebildet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Industrieroboters mit einem erfindungsgemäßen Armausleger im Zusammenbau,
2 eine perspektivische explodierte Ansicht des Industrieroboters gemäß 1 mit dem Armausleger in einer von der Schwinge demontierten Position,
3 eine vergrößerte, aufgeschnittene Darstellung des erfindungsgemäßen Armauslegers in Alleinstellung mit einer erfindungsgemäßen Schnittstelle,
4 eine weiter vergrößerte, aufgeschnittene Darstellung des Armauslegers gemäß 3 mit einem Halter und einer mit Steckverbinder ausgebildeten Schnittstelle,
5 eine perspektivische Schrägansicht auf die Schnittstelle über eine erfindungsgemäße Installationsöffnung bei abgenommenen Deckel, und
6 eine perspektivische Draufsicht auf die Schnittstelle über die erfindungsgemäße Installationsöffnung bei abgenommenen Deckel.
Die 1 zeigt einen Industrieroboter 1, der einen Roboterarm 2 aufweist. Der Roboterarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere, nacheinander angeordnete und mittels Gelenke verbundene Glieder. Bei den Gliedern handelt es sich insbesondere um ein Gestell 3 und ein relativ zum Gestell 3 um eine vertikal verlaufende Achse A1 drehbar gelagertes Karussell 4. Weitere Glieder des Roboterarms 2 sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Schwinge 5, ein Armausleger 6 und eine vorzugsweise mehrachsige Roboterhand 7 mit einer als Flansch 8 ausgeführten Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines nicht näher dargestellten Endeffektors. Die Schwinge 5 ist am unteren Ende z. B. an einem nicht näher dargestellten Schwingenlagerkopf auf dem Karussell 4 um eine vorzugsweise horizontale Drehachse A2 schwenkbar gelagert. Am oberen Ende der Schwinge 5 ist wiederum um eine ebenfalls vorzugsweise horizontale Achse A3 der Armausleger 6 schwenkbar gelagert. Dieser trägt endseitig die Roboterhand 7 mit ihren vorzugsweise drei Drehachsen A4, A5, A6.
Der Armausleger 6 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein schwenkbar an der Schwinge 5 gelagertes Armgehäuse 9 auf. An dem Armgehäuse 9 ist ein Handgrundgehäuse 10 des Armauslegers 6 um die Achse A4 drehbar gelagert.
Der Roboterarm 2 ist mittels dreier elektrischer Antriebe 11a, 12a, 13a in seinen drei Grundachsen und mittels dreier weiterer elektrischer Antriebe 11, 12, 13, wie sie in der 3 dargestellt sind, in seinen drei Handachsen beweglich. Alle Antriebe 11a, 12a, 13a, 11, 12, 13 sind über einen Versorgungsleitungsstrang 30 mit elektrischer Energie gespeist.
Eines der Glieder des Roboterarms 2 bildet die Schwinge 5 und wenigstens ein anderes der Glieder des Roboterarms 2 bildet den Armausleger 6 bzw. das Armgehäuse 9.
Dabei weist der Armausleger 6 im dargestellten Ausführungsbeispiel das Armgehäuse 9 auf, das ausgebildet ist, den Armausleger 6 an einer Seite der Schwinge 5 schwenkbar zu lagern, und das um eine Armachse A4 drehbar an dem Armgehäuse 9 gelagertes Handgrundgehäuse 10 auf, das zwei weitere der Glieder trägt, nämlich die Handglieder 14a, 14b des Roboterarms 2. Das Handglied 14b bildet im dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig den Flansch 8.
Der Versorgungsleitungsstrang 30 weist, wie in 3 dargestellt, einen durch das Armgehäuse 9 geführten ersten Strangabschnitt 31 und einen, wie in 2 dargestellt, entlang der Schwinge geführten zweiten Strangabschnitt 32 auf.
Gemäß 2 weist der Armausleger 6, im dargestellten Ausführungsbeispiel das Armgehäuse 9 ein mit der Schwinge 5 zu verbindendes Drehgelenklager 34 auf, das zum Demontieren des Armauslegers 6 zusammen mit einem den Armausleger 6 antreibenden Getriebe wie in 2 dargestellt als eine Baueinheit von der Schwinge 5 einseitig lösbar ausgebildet ist.
In der 3 ist der Armausleger 6 mit seinem Armgehäuse 9 in Alleinstellung und mit zeichnerisch aufgebrochenem Handgrundgehäuse 10 näher dargestellt.
In der 3 ist das Armgehäuse 9 gezeigt, in dessen Hohlraum eine elektrische Schnittstelle 33 angeordnet ist. Die elektrische Schnittstelle 33 ist ausgebildet, den ersten Strangabschnitt 31 und den zweiten Strangabschnitt 32 (2) voneinander trennbar miteinander elektrisch zu verbinden.
Das Handgrundgehäuse 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels eines ersten Antriebs 11, der eine erste Motorwelle aufweist, um eine sich in Längserstreckung des Armauslegers 6 erstreckende Armachse A4 drehbar an dem Armgehäuse 9 gelagert.
Das erste Handglied 14a ist mittels des zweiten Antriebs 12, der eine zweite Motorwelle aufweist, um eine erste Handachse relativ zum Handgrundgehäuse 10 verstellbar, im vorliegenden Ausführungsbeispiel schwenkbar gelagert.
Ein zweites Handglied 14b, das gleichzeitig den Flansch 8 bildet, ist mittels eines dritten Antriebs 13, der eine dritte Motorwelle aufweist, um eine zweite Handachse relativ zum ersten Handglied 14a verstellbar, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drehbar gelagert.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen der zweite Antrieb 12 und der dritte Antrieb 13 an ihren abtriebsseitigen Anschlussstellen 16 jeweils ein Winkelgetriebe 17, insbesondere ein um 90 Winkelgrad das Drehmoment umlenkendes Winkelgetriebe 17 auf. Durch die Winkelgetriebe 17 werden die um die längs zur Längserstreckung des Handgrundgehäuse 10 wirkenden Drehmomente um 90 Winkelgrad umgelenkt.
In der in 3 näher gezeigten Ausführungsform ist das Armgehäuse 9 mit dem Handgrundgehäuse 10 über ein Hohlwellengetriebe 21 drehbar verbunden. Das Hohlwellengetriebe 21 weist eine Hohlwelle auf, durch die der erste Strangabschnitt 31 des Versorgungsleitungsstrangs 30 geführt ist.
Der erste Strangabschnitt 31 läuft räumlich innerhalb eines Schutzrohres 23. Das Schutzrohres 23 ist in dem Handgrundgehäuse 10 angeordnet. Um das Schutzrohr 23 sind der erste Antrieb 11, der zweite Antrieb 12 und der dritte Antrieb 13 angeordnet.
Das Schutzrohr 23 kann also, anders ausgedrückt, koaxial zur Armachse A4 ausgerichtet in dem Handgrundgehäuse 10 angeordnet sein. Das Schutzrohr 23 kann wie dargestellt an dem Hohlwellengetriebe 21 befestigt sein. Das Schutzrohr 23 fluchtet mit der Hohlwelle des Hohlwellengetriebes 21.
Sowohl der erste Antrieb 11, als auch der zweite Antrieb 12 und der dritte Antrieb 13 sind mit ihren jeweiligen Motorwellen sich zumindest im Wesentlichen parallel und in einem Abstand zur Armachse A4 erstreckend in dem Handgrundgehäuse 10 angeordnet.
Indem sowohl der erste Antrieb 11, als auch der zweite Antrieb 12 und der dritte Antrieb 13 mit ihren jeweiligen Motorwellen sich zumindest im Wesentlichen parallel und in einem Abstand zur Armachse A4 erstreckend in dem Handgrundgehäuse 10 angeordnet sind, kann trotz einer kompakten Baugröße des Armauslegers 6 zwischen den drei Antrieben 11, 12, 13 entlang der Armachse A4 ein freier, sich insbesondere längs des Armauslegers erstreckender Bauraum geschaffen werden, um darin den ersten Strangabschnitt 31 des Versorgungsleitungsstrangs 30 führen zu können. In dem so geschaffenen Bauraum kann, wie in 3 dargestellt auch das Schutzrohr 23 angeordnet sein, in dem der erste Strangabschnitt 31 des Versorgungsleitungsstrangs 30 geführt ist.
Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schnittstelle 33. Die elektrische Schnittstelle 33 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen ersten lösbaren Steckverbinder 35, einen zweiten lösbaren Steckverbinder 36 und einen dritten lösbaren Steckverbinder 37 auf.
Am Beispiel des ersten lösbaren Steckverbinders 35 ist dargestellt, wie jeder der Steckverbinder 35, 36, 37 ein erstes Steckverbindungsteil 35a aufweist, das elektrisch mit einem Anschlussende 38 des ersten Strangabschnitts 31 verbunden ist. Das erste Steckverbindungsteil 35a ist außerdem mechanisch an dem Armgehäuse 9 dadurch festgelegt, dass es an einem Halter 39 befestigt ist, der seinerseits in dem Hohlraum des Armgehäuses 9 fixiert ist.
Das zweite Steckverbindungsteil 35b ist zum ersten Steckverbindungsteil 35a komplementär ausgebildet und ist von diesem durch Abziehen trennbar. Das zweite Steckverbindungsteil 35b ist mit einem Anschlussende des zweiten Strangabschnitts 32 elektrisch verbunden ist.
Wie in 4 dargestellt, kann der Halter 39 eine das erste Steckverbindungsteil 35a aufnehmende Anschlussplatte 40 aufweisen, an der das erste Steckverbindungsteil 35a befestigt ist und wobei die Anschlussplatte 40 mittels eines Befestigungswinkels 41 an einer Innenseite des hohlen Armgehäuses 9 befestigt ist.
Der Halter 39, insbesondere die Anschlussplatte 40 trägt im Ausführungsbeispiel zwei Klemmen 42a, 42b aufweist, durch welche der erste Strangabschnitt 31 und der zweite Strangabschnitt 32 jeweils separat mechanisch an dem Halter festgelegt ist.
Wie insbesondere in 2 und 3 gezeigt, weist das Armgehäuse 9 eine Durchtrittsöffnung 43 auf, durch welche der entlang der Schwinge 5 geführte zweite Strangabschnitt 32 in den Hohlraum des Armgehäuses 9 hineingeführt ist. Die Durchtrittsöffnung 43 ist, wie dargestellt, an einer der Schwinge 5 zugewandten Seite des Armgehäuses 9 angeordnet. Das Armgehäuse 9 weist einen der Durchtrittsöffnung 43 zugeordneten, insbesondere die Durchtrittsöffnung 43 umgebenden Anschlussflansch 44 auf, an dem wenigstens eine den zweiten Strangabschnitt 32 fixierende Kabeldurchgangsmuffe 45 (4) außenseitig lösbar am Armgehäuse 9 befestigt ist.
Wie insbesondere in 5 und 6 gezeigt, weist das Armgehäuse 9 eine von einem Deckel 46 (1) verschließbare Installationsöffnung 47 auf, über welche die elektrische Schnittstelle 33, insbesondere der Steckverbinder 35, 36, 37 und die beiden Klemmen 42a, 42b zum elektrischen und/oder mechanischen Verbinden bzw. Trennen des ersten Strangabschnitts 31 und des zweiten Strangabschnitts 32 zugänglich ist.
Die Installationsöffnung 47 ist, wie insbesondere in der 3 dargestellt, an einer von der Schwinge 5 abgewandten Seite des Armgehäuses 9, insbesondere der Durchtrittsöffnung 43 gegenüberliegend am Armgehäuses 9 angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2024144 B1 [0002]
DE 102007056774 A1 [0003]

Claims

Industrieroboter, aufweisend einen Roboterarm (2), der mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweist, die mittels elektrischer Antriebe beweglich sind, die über einen Versorgungsleitungsstrang mit elektrischer Energie gespeist sind, und bei dem eines der Glieder eine Schwinge (5) und wenigstens ein anderes der Glieder einen Armausleger (6) bildet, wobei der Armausleger (6) – ein Armgehäuse (9) aufweist, das ausgebildet ist, den Armausleger (6) an einer Seite der Schwinge (5) schwenkbar zu lagern, und – ein um eine Armachse (A) drehbar an dem Armgehäuse (9) gelagertes Handgrundgehäuse (10) aufweist, das wenigstens zwei weitere der Glieder trägt, die Handglieder (14a, 14b) des Roboterarms (2) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsleitungsstrang (30) einen durch das Armgehäuse (9) geführten ersten Strangabschnitt (31) und einen entlang der Schwinge (5) geführten zweiten Strangabschnitt (32) aufweist, und in dem Armgehäuse (9) eine elektrische Schnittstelle (33) angeordnet ist, die ausgebildet ist, den ersten Strangabschnitt (31) und den zweiten Strangabschnitt (32) voneinander trennbar miteinander elektrisch zu verbinden.
Industrieroboter nach Anspruch 1, bei dem die elektrische Schnittstelle (33) wenigstens einen lösbaren Steckverbinder (35, 36, 37) aufweist, der ein erstes Steckverbindungsteil (35a) aufweist, das elektrisch mit einem Anschlussende des ersten Strangabschnitts (31) verbunden und mechanisch an dem Armgehäuse (9) festgelegt ist, und der ein zum ersten Steckverbindungsteil (35a) komplementäres und von diesem trennbares zweites Steckverbindungsteil (35b) aufweist, das mit einem Anschlussende des zweiten Strangabschnitts (32) elektrisch verbunden ist.
Industrieroboter nach Anspruch 2, aufweisend einen in einem Hohlraum des Armgehäuses (9) angeordneten und darin befestigten Halter (39), an dem das erste Steckverbindungsteil (35a) befestigt ist.
Industrieroboter nach Anspruch 3, bei dem der Halter (39) wenigstens eine Klemme (42a, 42b) aufweist, durch welche der erste Strangabschnitt (31) und/oder der zweite Strangabschnitt (32) mechanisch an dem Halter (39) festgelegt ist.
Industrieroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Armgehäuse (9) eine Durchtrittsöffnung (43) aufweist, durch welche der entlang der Schwinge (5) geführte zweite Strangabschnitt (32) in den Hohlraum des Armgehäuses (9) hineingeführt ist.
Industrieroboter nach Anspruch 5, bei dem die Durchtrittsöffnung (43) an einer der Schwinge (5) zugewandten Seite des Armgehäuses (9) angeordnet ist.
Industrieroboter nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Armgehäuse (9) einen der Durchtrittsöffnung (43) zugeordneten, insbesondere die Durchtrittsöffnung (43) umgebenden Anschlussflansch (44) aufweist, an dem wenigstens eine den zweiten Strangabschnitt (32) fixierende Kabeldurchgangsmuffe (45) außenseitig lösbar am Armgehäuse (9) befestigt ist.
Industrieroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Armgehäuse (9) eine von einem Deckel (46) verschließbare Installationsöffnung (47) aufweist, über welche die elektrische Schnittstelle (33), insbesondere der Steckverbinder (35, 36, 37) und/oder die wenigstens eine Klemme (42a, 42b), zum elektrischen und/oder mechanischen Verbinden bzw. Trennen des ersten Strangabschnitts (31) und zweiten Strangabschnitts (32) zugänglich ist.
Industrieroboter nach Anspruch 8, bei dem die Installationsöffnung (47) an einer von der Schwinge (5) abgewandten Seite des Armgehäuses (9), insbesondere der Durchtrittsöffnung (43) gegenüberliegend am Armgehäuses (9) angeordnet ist.
Industrieroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend ein den Armausleger (6), insbesondere das Armgehäuse (9) mit der Schwinge (5) verbindendes Drehgelenklager (34), das zum Demontieren des Armauslegers (6) zusammen mit einem den Armausleger (6) antreibenden Getriebe als eine Baueinheit von der Schwinge (5) einseitig lösbar ausgebildet ist.