DE3038419A1

DE3038419A1 - Industrieller roboter in gelenkbauweise

Info

Publication number: DE3038419A1
Application number: DE19803038419
Authority: DE
Inventors: Michinaga Kohno; Yoshio Yokohama Matsumoto; Koichi Sugimoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-10-12
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1981-04-30
Also published as: JPS6312752B2; GB2125767A; GB2061872B; DE3038419C2; GB2125767B; FR2467060B1; FR2467060A1; GB8300429D0; JPS5656395A; GB2061872A; US4396344A; GB8305700D0

Description

3030419

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Industrieller Roboter in Gelenkbauweise

Die Erfindung betrifft einen industriellen Roboter in Gelenkbauweise.

Ein Beispiel für einen industriellen Roboter der Gelenkbau- \sie±se nach dem Stand der Technik ist in Fig. 1 bis 3 dargestellt. Der dargestellte industrielle Roboter ist so gebaut, daß gemäß Fig. 1 und 3 die Drehbewegung eines Oberarm-Antriebsmotors 2 in eine gerade Vorwärtsbewegung einer Mutter 3b umgewandelt wird, die mit einer Stellspindel 3a in Eingriff steht, zur Schwenkung eines Oberarms 1 in Richtung der Pfeile von Fig. 1 durch ein Verbindungsglied 4, und daß gemäß Fig. 2 und 3 die Drehbewegung eines Unterarmantriebsmotors 6 in eine gerade Vorwärtsbewegung einer Mutter 7b umgewandelt wird, die in Eingriff mit einer Stellspindel 7a steht, zur Schwenkung eines Unterarms 5 in den Richtungen der Pfeile von Fig. 2 durch eine Stange 8.

Fig. 4 zeigt einen Gelenkantriebsmechanismus des industriellen Roboters der Gelenkbauweise nach dem Stand der Technik mit einem Gelenkantriebsmotor 9 (Fig. 3), der in der Mitte der Schwenkbewegung des Oberarms 1 angeordnet ist und eine mit einer Scheibe 11 verbundene Ausgangswelle aufweist zum Schwenken der Scheibe 11. Die Schwenkbewegung der Scheibe wird über Verbindungsglieder 14 und 15 auf eine weitere Schei-

130013/0737

be 12 übertragen zur Schwenkbewegung der letzteren und zur Schwenkbewegung einer weiteren Scheibe 13 über Verbindungsglieder 16 und 17 zur senkrechten Schwenkbewegung eines Gelenks 18. Die Verbindungsgelieder 14 und 15 und die Scheiben 11 und 12 bilden ein Parallelogrammgestänge, ivobei die Verbindungsgelieder 16 und 17 und die Scheiben 12 und 13 ein weiteres Parallelogrammgestänge bilden. Somit kann die Stellung des Gelenks 18 unabhängig von der Stellung des Oberarms 1 und des Unterarms 5 konstant gehalten werden.

Mit dem oben beschriebenen industriellen Roboter der Gelenkbauweise nach dem Stand der Technik sind einige Nachteile verbunden. Da die Drehbewegung eines Antriebsmotors in eine gerade Vorwärtsbewegung einer mit einer Stellspindel in Eingriff stehenden Mutter übertragen wird, ist der Drehwinkel des Antriebsmotors nicht proportional zum Schwenkbewegungswinkel des Oberarms oder des Unterarms, wodurch die Berechnung der Koordinaten verkompliziert wird. Ein eine Stellspindel verwendender Mechanismus hat eine kürzere Lebensdauer als ein zur Übertragung der Bewegung nur auf Rollenlagern beruhender Mechanismus, da an der Stellspindel bald ein Verschleiß entsteht.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines industriellen Roboters der Gelenkbauweise, der die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet, der hochausbalanciert und stabil ist, was eine leichte Berechnung der Koordinaten ermöglicht, und der eine lange Lebensdauer aufweist, da an seinen Bestandteilen weniger Verschleiß als an denjenigen des Standes der Technik verursacht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch, einen industriellen Roboter der Gelenkbauweise, der sich auszeichnet durch einen Schwenksockel, der durch einen Schwenksockelantriebsmotor um eine senkrechte Achse geschwenkt wird, durch

130018/0737

303G419

einen ersten Oberarm, der an einer am Schwenksockel waagerecht angeordneten ersten Achse angelenkt ist, durch einen Hebel, der an der ersten Achse angelenkt ist, durch einen zweiten Oberarm, der an seinem einen Ende an einem Schwenkende des Hebels angelenkt ist, durch einen Unterarm, der an das andere Ende des zweiten Oberarms und an ein Schwenkende des ersten Oberarms angelenkt ist und mit dem ersten Oberarm, dem Hebel und dem zweiten Oberarm zusammenarbeitet zur Bildung eines Parallelogrammgestänges,durch ein Gelenk, das an einem Ende des Unterarms angeordnet ist, durch einen Motor, der den ersten Oberarm schwenkt und an der ersten Achse angeordnet ist, durch einen Motor, der den an der ersten Achse angeordneten Hebel schwenkt, durch einen Motor zur Bewegung des Gelenks, das an der Verbindung zwischen dem Hebel und dem zweiten Oberarm angeordnet ist, wobei der Gelenkantriebsmotor an seiner Statorseite durch das Parallelogrammgestänge am Schwenksockel befestigt ist zum ständigen Konstanthalten der Stellung des Gelenks, unabhängig von der Schwenkbewegung des Hebels, durch ein Drehglied, das an einer Verbindung zwischen dem zweiten Oberarm und dem Unterarm angeordnet ist, und durch ein Drehglied, das an einer Verbindung zwischen dem Unterarm und dem Gelenk angeordnet ist, wobei der Drehausgang des Gelenkantriebsmotors durch parallele Verbindungsglieder auf die beiden Drehglieder übertragen wird und das zuletzt genannte Drehglied mit dem Gelenk verbunden ist, wodurch das Gelenk bei Betätigung des Gelenkantriebsmotors geschwenkt und gedreht werden kann. Die parallelen Verbindungsglieder können durch Ketten oder andere ähnliche faltbare Glieder ersetzt werden.

Kurz zusammengefaßt enthält der industrielle Roboter der Gelenkbauweise nach der Erfindung: einen Schwenksockel, der durch die Kraft eines Antriebsmotors um eine senkrechte Achse schwenken kann, einen ersten Oberarm, der an einer am Schwenksockel waagerecht angeordneten Achse angelenkt ist, einen Hebel, der an der ersten Achse angelenkt ist, einen zweiten

130018/073?

Oberarm, der an einem Ende an einem Schwenkende des Hebels
angelenkt ist, einen Unterarm, der am anderen Ende des zweiten Oberarms und an einem Schwenkende des ersten Oberarms
angelenkt ist und mit dem ersten und dem zweiten Oberarm und dem Hebel zusammenarbeitet zur Bildung eines Parallelogrammgestänges, und ein Gelenk, das an einem Ende des Unterarms angeordnet ist. An der ersten Achse sind ein den ersten Oberarm schwenkender Motor und ein den Hebel schwenkender Motor angeordnet. Ein Motor für den Antriebs des Gelenks ist an einer Verbindung zwischen dem Hebel und dem zweiten Oberarm angeordnet, wobei die Statorseite des Gelenkantriebsmotors zusammen mit dem Hebel durch das Parallelogrammgestänge am Schwenksockel befestigt ist. Die Drehung des Gelenkantriebsmotors
wird übertragen über parallele Verbindungsglieder auf ein
Drehglied an einer Verbindung zwischen dem zweiten Oberarm und dem Unterarm und auf ein Drehglied an einer Verbindung
zwischen dem Unterarm und den Gelenk, wodurch das Gelenk geschwenkt und gedreht werden kann.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht von links eines industriel

len Roboters der Gelenkbauweise nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Seitenansicht von rechts des in

dustriellen Roboters von Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht des industriellen Ro

boters von Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Gelenkantriebsme

chanismus des industriellen Roboters von Fig. 1 bis 3',

130018/0737

3030419

Fig. 5 eine äußere Schrägansicht des industriel

len R-oboters der Gelenkbauweise mit einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Seitenansicht des industriellen Ro

boters von Fig. 5;

Fig. 7 eine Ausführungsform des Gelenkantriebs

mechanismus des industriellen Roboters von Fig. 5 und 6;

Fig. 8 einen Schnitt der Verbindung zwischen dem

Hebel und dem zweiten Oberarm von Fig. 7;

Fig. 9A einen Schnitt des an einem vorderen Ende

des Unterarms von Fig. 5 und 6 angeordneten ersten Gelenkantriebsmechanismus;

Fig. 9B eine Schrägansicht des Gelenkantriebsme

chanismus von Fig. 9A;

Fig. 1OA einen Schnitt des am vorderen Ende des

Unterarms von Fig. 5 und 6 angeordneten zweiten Gelenkantriebsmechanismus;

Fig. 1OB eine Schrägansicht des Gelenkantriebsme

chanismus von Fig. 1OA;

Fig. 11 eine Ansicht einer Abänderung des Gelenk

antriebsmechanismus von Fig. 7;

Fig. 12 einen Schnitt der Verbindung zwischen dem

Hebel und dem zweiten Oberarm von Fig. 11;

Fig. 13 einen Schnitt des zweiten Gelenkantriebs-

130018/0737

mechanismus von Fig. 10A, wobei anstelle der Verbindungsglieder Ketten verwendet werden.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine Ausführungsform eines industriellen Roboters der Gelenkbauweise nach, der Erfindung. Ein Schwenksockel 24 ist an einem Unterteil 35 um eine senkrechte Mittelachse schwenkbar angeordnet und hat einen nicht gezeigten Schwenksockelantriebsmotor, der im Unterteil 35 angeordnet ist und dessen Ausgangswelle über ein an der senkrechten Hittelachse befindliches Untersetzungsgetriebe mit den Schwenksockel 24 verbunden ist. Ein erster Oberarm 19, der durch einen U-förmigen Rahmen 24a an einer oberen Fläche des Schwenksockels 24 um eine Mitte 0 (Fig. 7) angelenkt ist, ist über ein nicht gezeigtes Untersetzungsgetriebe mit einer Ausgangswelle eines ersten Oberarmantriebsmotors 21 verbunden, der eine auf der Mitte 0 einer Seite des Rahmens 24a angeordnete Achse aufweist. Ein Hebel 25, der durch einen weiteren U-förmigen Rahmen 24a auf der oberen Fläche des Schwenksockels 24 an der Mitte 0 angelenkt ist, ist über ein nicht gezeigtes Untersetzungsgetriebe mit einer Ausgangswelle eines Unterarmantriebsmotors 23 verbunden, der eine auf der Mitte 0 der anderen Seite des Rahmens 24a liegende Achse aufweist. Ein zweiter Oberarm 20 ist an seinem einen Ende über ein Lager 44 mit einem Schwenkende des Hebels 25 verbunden, vergl. Fig. 8. Ein Unterarm 22, an dessen vorderem Ende ein beispielsweise mit einem Spannfutter zum Ergreifen eines Gegenstands versehenes Gelenk 33 vorgesehen ist, ist mit seinem hinteren Ende am anderen Ende des zweiten Oberarms 20 an einem Zapfen 42 angelenkt. Der Unterarm 22 ist an seinem Zwischenabschnitt an einem Schwenkende des ersten Oberarms 19 an einem Zapfen 43 angelenkt. Der erste Oberarm 19 und der zweite Oberarm 20 einerseits und der Hebel 25 sowie der Unterarm 22 andererseits sind zueinander parallel, so daß der erste Oberarm 19, der zweite Oberarm 20, der Hebel 25 und der Unterarm 22 ein Pa-

130018/0737

rallelogrammgestänge bilden.

Die Drehbewegung des ersten Oberarmantriebsmotors 21 schwenkt den ersten Oberarm 19 unmittelbar, nachdem die Drehzahl dieses Motors d.urch das Untersetzungsgetriebe herabgesetzt wurde. Die Drehbewegung des Unterarmantriebsmotors 23 schwenkt den Hebel 25 unmittelbar, nachdem die Drehzahl dieses Motors durch das Untersetzungsgetriebe verringert wurde, wobei die Schwenkbewegung des Hebels 25 eine Schwenkung des Unterarms 22 über den zweiten Oberarm 20 durch denselben Winkel bewirkt.

Die Fig. 7 und 8 zeigen einen Mechanismus zum Antreiben des Gelenks 33· Gelenkantriebsmotoren 26a Lind 26b sind an Gliedern 27a bzw. 27b befestigt, die durch Lager 38a bzw. 38b am Schwenkende des Hebels 25 an einer Verbindung angelenkt sind, an der der Hebel 25 am zweiten Oberarm.20 angelenkt ist. Ein Verbindungsglied 28 ist an seinem einen Ende in einem Punkt A am Schwenksockel und am anderen Ende an einem Schwenkende B (ein Stab 44 verbindet die Glieder 27a und 27b) der Glieder 27a und 27b angelenkt. Der Hebel 25 und das Verbindungsglied 28 sind zueinander parallel. Eine Gerade Ä~Ö am Schwenksockel 24 verläuft parallel zu den Gliedern 27a und 27b zur Bildung eines Parallelogrammgestänges.

Mit den Gelenkantriebsmotoren 26a und 26b über Untersetzungsgetriebe 36a bzw. 36b verbundene Scheiben 29a bzw. 29b sind durch Lager 39a bzw. 39b am Schwenkende des Hebels 25 drehbar gelagert. Die Scheiben 30a und 30b sind koaxial zum Zapfen 42 durch die Verbindung zwischen dem zweiten Oberarm 20 und dem Unterarm 22 drehbar gelagert. Scheiben 41a und 41b sind durch die Verbindung zwischen dem Unterarm 22 und dem Gelenk 33 drehbar gelagert. Verbindungsglieder 31a und 31b bilden ein die Scheiben 29a und 29b mit den Scheiben 30a und 30b verbindendes Parallelogrammgestänge. Verbindungsglieder 32a und 32b bilden ein die Scheiben 30a und 30b mit den Scheiben 41a und

130018/0737

4ib verbindendes Parallelogrammgestänge. Der Mechanismus für den Antrieb des Gelenks 33 ist in zwei Systemem vorgesehen, was durch die Indexzahlen a und b angegeben ist, so daß das Gelenk 33 gemäß einem Pfeil Y in Fig. 9B und 1OB geschwenkt werden kann. Das Gelenk 33 kann auch in einer durch einen Pfeil X in Fig. 9B angegebenen Richtung vor und zurückbewegt oder in einer durch einen Pfeil θ in Fig. 10 angegebenen Richtung um seine Mittelachse gedreht werden.

Die Gelenkantriebsmotoren 26a und 26b haben Ausgangswellen 34a bzw. 34b, die die Scheiben 29a bzw. 29b über Untersetzungsgetriebe 3öa bzw. 36b zum Antreiben der Verbindungsglieder 31a bzw. 31b drehen. Die Bewegung der Verbindungsglieder 31a und 31b dreht die Scheiben 30a bzw. 30b, die die Verbindungsglieder 32a bzw. 32b antreiben und hierdurch das Gelenk 33 in Richtung des Pfeils senkrecht schwenken oder um seine eigene Achse vorwärts- und zurückbewegen oder drehen. Inr- ' zwischen werden die Glieder 27a und 27b auf der Seite der Statoren der Gelenkantriebsmotoren 26a bzw. 26b am Schwenkende C des Hebels 25 über Lager 38a bzw. 38b drehbar gelagert. Das Schwenkende B der Glieder 27a und 27b ist über den Stab 40 und das Verbindungsglied 28 mit dem Punkt A am-Schwenksockel 24 verbunden. Somit bilden die Punkte 0 und A am Schwenksockel 24, das Schwenkende B der Glieder 27a und 27b und das Schwenkende C des Hebels 25 bei ihrer Verbindung ein Parallelogramm, so daß durch OA, AB, BC und CÖ" ein quadratisches Parallelogrammgestänge einschließlich dem stationären Verbindungsglied ÖA gebildet wird. Die Scheiben 29a, 29b, die Scheiben 30a, 30b und die Verbindungsglieder 31a, 31b bilden jeweils Parallelogrammgestänge, während die Scheiben 30a, 30b, die Scheiben 41a, 41b und die Verbindungsglieder 32a, 32b ebenfalls jeweils Parallelogrammgestänge bilden. Selbst wenn der zweite Oberarm 20 bewegt wird zur Verstellung der Gelenkantriebsmotoren 26a und 26b zur Änderung der Neigung des Unterarms 22 können aufgrund dieser Anordnungen die Drehstellungen der Scheiben 29a, 29b, der

130018/07 3 7

Scheiben 30a, 30b und der Scheiben 41 a, 4ib gegenüber dem stationären Verbindungsglied QÄ konstant gehalten· werden. Folglich kann die Stellung des Gelenks 33 konstant gehalten werden, außer wenn die Gelenkantriebsmotoren 26a, 26b zum Drehen der Scheiben 29a, 29b betätigt werden. D.h., die Stellung des Gelenks 33 kann unabhängig von den Stellungen des ersten Oberarms 19 und des Unterarms 22 konstant gehalten werden, ohne daß irgendeine spezielle Kontrolle erforderlich ist.

Eine Ausführungsform des Gelenks 33 ist in Fig. 9 gezeigt, das am vorderen Ende des Unterarms 22 angebracht ist. Eine weitere Ausführungsform des Gelenks 33 ist in Fig. 10 in derselben Stellung gezeigt. Bei der Ausführungsform von Fig. 9 enthält das Gelenk 33 einen an der Drehungsmitte der Scheiben 41 a, 41b drehbar gelagerten Hebel 45 und einen Hebel 46, der mit einem Schwenkende des Hebels 45 verbunden ist zur Schwenkung senkrecht zur Schwenkbewegung des Hebels 45. Der Hebel 46 und die Scheibe 41a sind an ihren oberen Enden durch einen Stab 47 miteinander verbunden. Der Hebel 46 und die Scheibe 41b sind an ihren oberen Enden durch einen Stab 48 miteinander verbunden. Der Stab 46 ist so gebaut, daß an ihm ein Werkzeug befestigt werden kann.

Werden die Gelenkantriebsmotoren 26b um denselben Drehwinkel gedreht zur Drehung der Scheiben 41a und 4ib um denselben Drehwinkel, so wird das Gelenk 33 in der durch einen Pfeil Y in Fig. 9B angegebenen Richtung geschwenkt. Werden die Gelenkantriebsmotoren 26a und 26b in entgegengesetzten Richtungen um denselben Drehwinkel gedreht zur Drehung der Scheiben 4ia und 41b in den entgegengesetzten Richtungen um denselben Drehwinkel, so wird das Gelenk 33 in der Richtung eines Pfeils X in Fig. 9B geschwenkt.

Bei der Ausführungsform von Fig. 10 enthält das Gelenk 33 einen mit der Scheibe 41a einstückig ausgebildeten und durch ein Lager 41 drehbar gelagerten Zylinder 49 und ein Glied 50, das vom Zy-

130018/0737

linder 49 durch ein Lager 52 axial gelagert ist und an dem ein Kegelzahnrad befestigt ist, das mit einem an einem hinteren Ende der Seheibe 41b befestigten .Kegelzahnrad in Eingriff steht. Das Glied 50 ist so gebaut, daß an ihm ein Werkzeug befestigt werden kann.

Wenn der Gelenkantriebsmotor 26a allein gedreht wird, wird die Scheibe 41a (Zylinder 49) so gedreht, daß das Gelenk 33 in Richtung eines Pfeils Y in Fig. 10 geschwenkt wird. Wenn der Gelenkantriebsmotor 26b allein gedreht wird, wird die Scheibe 41b so gedreht, daß das Gelenk 33 in Richtung eines Pfeils Q in Fig. 10 durch die Kegelzahnräder verdreht wird. Somit kann das am Gelenk 33 befestigte Werkzeug verschiedenartige Vorgänge einschließlich Malen, Schweißen, Montieren, Entgraten usw., ausführen»

Wie oben beschrieben, ist der Motor 21 zum Antreiben des ersten Oberarms 19 an der Mitte 0 zur Schwenkung des ersten Oberarms 19 angeordnet, während die Ausgangswelle des Motors 21 über ein Untersetzungsgetriebe unmittelbar mit dem ersten Oberarm verbunden ist. Der Motor 23 zum Antreiben des Hebels 25 ist an der Mitte 0 angeordnet zur Schwenkbewegung des Hebels 25, während die Ausgangswelle des Motors 23 über ein Untersetzungsgetriebe unmittelbar mit dem Hebel 25 verbunden ist. Somit muß der Motor 21 nur um einen, dem Schwenkwinkel des ersten Oberarms 19 entsprechenden Winkel gedreht werden. Auch der Motor 23 muß nur um einen dem Schwenkwinkel (Neigungswinkel) des zum Hebel 25 parallelen Unterarms 22 entsprechenden Winkel gedreht werden. Diese Drehwinkel sind den Schwenkwinkeln proportional, wodurch die Berechnung der Koordinaten erleichtert wird. Da alle Teile der Mechanismen ausschließlich durch Lager gelagert sind, wird an den Teilen ein geringerer Verschleiß als beim Stand der Technik erzeugt und kann der Roboter eine lange Lebensdauer haben.

130018/0737

Die Anordnung der Gelenkantriebsmotoren 26a und 26b am Verbindungspunkt C des Hebels 25 mit dem zweiten Oberarm 20 bewirkt eine hervorragende Stabilität, da das Gleichgewicht durch das Gewicht der Gelenkantriebsmotoren 26a, 26b aufrechterhalten werden kann, wenn beim Ergreifen eines Gegenstands durch das am Gelenk 33 befestigte Spannfutter auf das Gelenk eine Belastung ausgeübt wird. Die Anordnung, durch die die Glieder 27a und 27b auf der Seite der Statoren der Gelenkantriebsmotoren 26a bzw. 26b zur Bildung eines Parallelogrammgestänges mit dem stationären Verbindungsglied ÖÄ am Schwenksockel 24 verbunden sind, ermöglicht das ständige Aufrechterhalten des Gelenks 33 in einer gegebenen Stellung, wenn der Unterarm 22 durch den Hebel 25 gekippt wird.

An jedem Antriebsmotor ist ein Drehwinkeldetektor, etwa eine Drehkodiereinrichtung, befestigt zur Ermöglichung einer Rückkupp lungs steuerung .

Bei der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform werden die Scheiben 29a, 29b, 30a, 30b, 41a und 41b sowie die stangenförmigen Verbindungsglieder 31a, 31b, 32a und 32b verwendet. Jedoch können dieselben Ergebnisse erzielt werden bei Anwendung von Kettenzahnrädern 51a, 51b, 52a, 52b, 53a und 53b anstelle der Scheiben 29a, 29b, 30a, 30b, 41a und 41b und durch Verwenden von faltbaren Verbindungsgliedern, etwa Ketten, anstelle der stangenförmigen Verbindungsglieder 31a, 31b, 32a und 32b, vergl. Fig. 11 bis 13. D.h., durch Bilden eines Parallelogrammgestänges mit den Drehgliedern und den faltbaren Verbindungsgliedern, etwa Ketten und Riemen, können dieselben Wirkungen wie durch die Ausführungsform von Fig. 5 bis 10 erzielt werden.

Die Anwendung der Kettenzahnräder 51a, 51b, 52a, 52b, 53a und 53b und der faltbaren Verbindungsglieder (Ketten) 54a, 54b, 55a und 55b von Fig. 11 bis 13 kann die folgenden zusätzlichen

130018/0737

3030419

Wirkungen erzielen:

(1) Die Drehung des Gelenks 33 um seine eigene Achse (es "besteht ein Bedarf dafür, daß das am Gelenk 33 befestigte "Werkzeug um 360⁰ gedreht werden kann) und die Einstellungen der Stellung des Gelenks 33 können über einen Bereich von erhöhten Werten erfolgen.

(2) Die Anwendung der Kettenzahnräder und Ketten ermöglicht ein Verbinden des ersten Oberarms 19 und des Unterarms 22 durch einen Zapfen, der sich am Verbindungspunkt von einem Ende zum anderen Ende erstreckt. Dies führt zu erhöhter Starrheit des Verbindungspunkts und erhöhter Genauigkeit, mit der die Positionierung des Gelenks 33 erfolgt. Dasselbe findet Anwendung am Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Oberarm 20 und dem Unterarm 22, die ebenfalls durch einen sich von einem zum anderen Ende erstreckenden Zapfen miteinander verbunden werden können und hierdurch die Starrheit des Verbindungspunits sowie die Genauigkeit erhöhen, mit der die Positionierung des Gelenks 33 erfolgt.

(3) Die Verwendung der Kettenzahnräder und Ketten ermöglicht die leichte Ausführung von Einstellungen des Mechanismus, da die Bedienungsperson nur dafür Sorge tragen muß, daß die Ketten nicht durchhängen.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung eine vereinfachte Steuerung der Motoren oder Berechnung der Koordinaten sowie eine Steuerung der Stellung und des Orts des Gelenks mit erhöhter Genauigkeit ermöglicht. Ein mit der Erfindung ausgerüsteter industrieller Roboter zeichnet sich durch hohe Stabilität und erhöhte Lebensdauer aus.

130018/073 7 "hqinal

Leerseite

Claims

Patentanwälte

BEETZ-LAMPRECHT-BEETZ
München 22 - Steinsdorfstr. 10

81-31.542P(31.543H) Io. Okt. 198o

ANSPRÜCHE

ν 1J Industrieller Roboter in Gelenkbauweise, gekennzeichnet

- durch einen Schwenksockel (24), der durch die Drehung eines Schwenksockelantriebsmotors um eine senkrechte Mittelachse schwenkbar ist,

durch einen ersten Oberarm (19), der an einer am Schwenksockel (24) waagerecht angeordneten ersten Achse angelenkt ist,

durch einen Hebel (25), der an der ersten Achse angelenkt ist,

durch einen zweiten Oberarm (20), der an einem Ende hiervon an einem Schwenkende des Hebels (25) angelenkt ist,

durch einen Unterarm (22), der am anderen Ende des zweiten Oberarms (20) und an einem Schwenkende des ersten

81-(A5096-03)

130018/0737

3038413

Oberarms (19) angelenkt ist und mit dem ersten Oberarm (19), dem Hebel (25) und dem zweiten Oberarm (20) zusammenarbeitet zur Bildung eines Parallelogramgestänges (19,20,22,25),

durch ein Gelenk (35), das an einem Ende des Unterarms (22) befestigt ist,

durch einen Antriebsmotor (21) zum Bewegen des an der ersten Achse befestigten ersten Oberarms (19), - durch einen Antriebsmotor (23) zum Bewegen des an der ersten Achse befestigten Hebels (25), durch einen ersten Gelenkantriebsmotor (26a), der an einer ersten Verbindung zwischen dem Hebel (25) und dem zweiten Oberarm (20) befestigt ist, wobei der erste Gelenkantriebsmotor (26a) an seiner Statorseite zusammen mit dem Hebel 25 durch das Parallelogrammgestänge (19,20,22,25) befestigt ist,

durch ein erstes Drehglied (30a), das an der zweiten Verbindung zwischen dem zweiten Oberarm (20) und dem Unterarm (22) angeordnet ist und auf das die Drehung des zweiten Gelenkantriebsmotors (26a) über erste paralelle Verbindungsglieder (31a) übertragen wird, und durch ein erstes Drehglied (41a), das an einer dritten Verbindung an dem Unterarm (22) und dem Gelenk (33) angeordnet ist und auf das die Drehung des ersten Gelenkantriebsmotors (26a) über die ersten parallelen Verbindungsglieder (31a,32a) übertragen wird, wodurch das Gelenk (33) bei Betätigung des ersten Gelenkantriebsmotors (26a) geschwenkt und gedreht werden kann.
2. Roboter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Drehglied (30a) ein Kettenzahnrad und die ersten parallelen Verbindungsglieder (31a) ein faltbares Verbindungsglied in Form einer Kette aufweisen, wobei das faltbare Verbindungsglied über das Ket-

303041

tenzahnrad gezogen wird.
3. Roboter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Abriebsmotoren (21,23j26a) jeweils mit einem Untersetzungsgetriebe verbunden sind.
4. Roboter nach Anspruch 1,
gekennzeichnet,

durch einen zweiten Gelenkantriebsmotor (26b), der an der ersten Verbindung neben dem ersten Gelenkantriebsmotor (26a) und durch das Parallelogrammgestänge (19, 20,22,25) bei seiner Statorseite am Schwenksockel (24) zusammen mit dem Hebel (25) befestigt ist, durch ein zweites Drehglied (30b), das an der zweiten Verbindung angeordnet ist und auf das die Drehung des zweiten Gelenkantriebsmotors (26b) über zweite parallele Verbindungsglieder (31b) übertragen wird, und durch ein zweites Drehglied (4ib), das an der dritten Verbindung angeordnet ist und auf das die Drehung des zweiten Gelenkantriebsmotors (26b) über die zweiten parallelen Verbindungsglieder (31b,32b) übertragen wird,

- wodurch das Gelenk (33) bei Betätigung des ersten Gelenkantriebsmotors (26a) und des zweiten Gelenkantriebsmotors (26b) mit zwei Freiheitsgraden geschwenkt und gedreht werden kann.
5. Roboter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Drehglied (30a) und das zweite Drehglied (30b) jeweils ein Kettenzahnrad aufweisen, daß die zweiten parallelen Verbindungsglieder (31b) jeweils ein faltbares endloses Verbindungsglied in Form einer Kette aufweisen, und

130018/0131

daß jeweils eines der faltbaren endlosen Verbindungsglieder über die Kettenzahnräder gezogen wird.
6. Roboter nach Anspruch 5>
dadurch gekennzeichnet,

daß das Gelenk (33) an der dritten Verbindung drehbar gelagert ist und einen Zylinder (49) aufweist, der einstückig mit dem an der dritten Verbindung angeordneten ersten Drehglied (41a) ausgebildet ist, daß ein Glied (50) vom Zylinder (49) drehbar gelagert ist und ein Greifende aufweist, und daß am hinteren Ende des Glieds (50) ein Kegelzahnrad befestigt ist, das mit einem weiteren Kegelzahnrad in Eingriff steht, das an dem an der dritten Verbindung befindlichen zweiten Drehglied (41b) befestigt ist.

7· Roboter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Gelenk (33) einen an der dritten Verbindung angelenkten ersten Hebel (45) aufweist, daß ein mit einem Greifende versehener zweiter Hebel (46) an ein Schwenkende des ersten Hebels (45) angelenkt ist und sich senkrecht zur Schwenkbewegung des ersten Hebels (45) erstreckt, und daß der zweite Hebel (46) an seinen entgegengesetzten Enden VorSprünge aufweist, die über Verbindungsglieder (47>48) am ersten Drehglied (41a) und am zweiten Drehglied (41b) der dritten Verbindung angeschlossen sind.

S. Roboter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Antriebsmotoren (21,23,26a,26b) jeweils ein hiermit verbundenes Untersetzungsgetriebe aufweisen.

130018/0737