DE3202076A1

DE3202076A1 - Roboter-arm

Info

Publication number: DE3202076A1
Application number: DE19823202076
Authority: DE
Inventors: Akira Kawasaki Kanagawa Kikuchi; Masahisa Tokyo Sega
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1981-01-28
Filing date: 1982-01-23
Publication date: 1982-10-28
Also published as: JPS57127689A; US4477221A

Description

Beschre ibung

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Arm für einen Industrieroboter bzw. einen programmgesteuerten Manipulator.

Es ist bereits ein programmgesteuerter Manipulator bekannt, der einen auf einem Drehtisch montierten Stützpfosten, einen schwingbar an einem Ende des Stützpostens befestigten Arm und eine an einem freien Ende des Arms getragene Farbsprühpistole oder -düse aufweist, wobei die Farbsprühpistole automatisch in eine gewünschte Position dadurch bringbar ist, daß der Stützpfosten und der Arm zur Durchführung der Farbspritzung oder Farbsprühung im Winkel bewegbar sind.

Der bekannte Arm des Manipulators ist üblicherweise nicht frei biegbar, wodurch es relativ schwierig ist, die Sprühpistole so zu steuern, daß sie in die gewünschte Position gelangt. Der bekannte Manipulator-Arm kann somit nur in Verbindung mit Werkstücken arbeiten, die eine verhältnismäßig einfache Form haben und besitzt daher nur eine begrenzte Verwendungsfähigkeit.

Es sind auch bereits biegbare oder flexible Manipulator-Arme bekannt, die jedoch alle kompliziert aufgebaut

sind und die sich bei großen Baulängen aufgrund ihres eigenen Gewichtes durchzubiegen neigen, was zu Schwierigkeiten bei der Ausrichtung der Sprühdüse in einer gewünschten Position führt. Dieser Schwierigkeit könnte einerseits dadurch begegnet werden, daß der Arm aus sehr starren Teilen aufgebaut wird, eine solche Anordnung wäre jedoch von geringem praktischen Wert.

Die bekannten Manipulator-Arme sind nur über begrenzte Winkel oder Entfernungen durch entsprechende Verschiebung von Betätigungsgliedern flexibel biegbar und arbeiten daher nicht wirkungsvoll oder bedienen sich nicht in größtem Maße der Vorteile von biegbaren Armen.

-15 In den meisten Fällen ist das Betätigungsglied auf der Basis montiert und über ein Kreuzgelenk mit einer Farbsprühdüse verbunden, die als Werkzeug am freien Ende des Arms montiert ist und zur Übertragung von Drehbewegung vom Betätigungsglied zur Sprühdüse dient. Da die Düse über das Kreuzgelenk an das Betätigungsglied angekoppelt ist, wird die Funktion der Düse durch einen Totgang oder durch Spiel im Kreuzgelenk nachteilig beeinflußt. Falls dieser Totgang nicht in großem Maße reduziert oder praktisch ausgeschaltet wird, entspricht eine Winkeldrehung der Düse nicht der Winkeldrehung des

Betätigungsgliedes, welches diese Düsenversetzung hervorgerufen hat, so daß die Düse nicht in die gewünschte Winkelstellung gebracht werden kann. Diese Schwierigkeiten werden um so größer, wenn der Arm in sogenannten "lernfähigen" Robotern verwendet wird, bei denen die Ausrichtung der Sprühpistole durch Wiederholung von Positionsdaten erfolgt, die während eines Lernvorganges aufgenommen wurden und häufig dabei versagen, die Sprühpistole genau in eine gewünschte Position zu bringen, die während eines Lehrvorganges eingestellt worden ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Manipulator-Arm oder einen Roboter-Arm zu schaffen, der die gewünschten Betriebseigenschaften aufweist und keinerlei Schwierigkeiten aufgrund von Totgang oder Spiel besitzt.

Es ist ferner Ziel der Erfindung, einen Roboter-Arm zu schaffen, der ein Betatigungsglied zur unmittelbaren Drehung eines Werkzeugs aufweist, bei dem Totgang oder Spiel zwischen dem Betätigungsglied und dem Werkzeug im wesentlichen ausgeschaltet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Roboter-Arms, welcher aufgrund von Wiederholung in der Lage ist, ein darauf befindliches Werkzeug genau an

eine gewünschte Position zu bringen, die zuvor in einem Lehrvorgang ermittelt wurde.

JZUZUVb

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines Roboter-Arms, der Kopplungsglieder mit vermindertem Totgang oder Spiel aufweist, um das freie Ende eines Werkzeugs bei einem Wiederholungsvorgang genau in eine Position zu bringen, die zuvor gelehrt worden ist.

Es ist auch Ziel der Erfindung, einen Roboter-Arm zu schaffen, welcher das freie Ende eines Werkzeugs während des Lehrvorganges genau positionieren läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Roboter-Arm, welcher gekennzeichnet ist durch einen mit einem Ende an das Basisteil angeschlossenen flexiblen Arm mit einer Anzahl von Armteilen, die untereinander schwenk-

.. p- bar gekoppelt sind und mit mindestens einem Verbindungsteil, das schwenkbar mit den Armteilen gekoppelt ist, durch ein erstes Rotationsbetätigungsglied zum Drehen des flexiblen Arms, wobei der flexible Arm durch das erste Rotationsbetätigungsglied mit dem Basisteil gekoppelt ist, durch ein zweites Rotationsbetätigungsglied, das an dem anderen Ende des flexiblen Arms montiert ist, und durch ein an dem anderen Ende des flexiblen Arms angebrachtes Werkzeug, das durch Betätigung des zweiten Rotationsbetatigungsglieds drehbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels; Figur 2 eine vergrößerte Seitenansicht eines flexiblen

Arms des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1; Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in

Figur 4;

Figur 4 eine Draufsicht auf den in Figur 2 dargestellten flexiblen Arm;

Figur 5 einen vergrößerten Querschnitt entlang der

Linie V-V in Figur 2;
Figur 6 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Figur 2;
Figur 7 einen vergrößerten Querschnitt entlang der

Linie VII-VII in Figur 2;
Figur 8 einen vergrößerten Querschnitt entlang der

Linie VIII-VIII von Figur 2; und

Figuren 9 und 10 schematische Seitenansichten des flexiblen Arms gemäß Figur 2 bei seiner Be-

tät igung.

Ein in den Figuren 1 bis 8 dargestellter Roboter weist eine Plattform 2, einen Stützpfosten 3 und einen länglichen, unflexiblen Arm 4 auf, wobei der Stützpfosten 3

auf einem Drehtisch 5 montiert ist, der auf der Plattform 2 liegt und mit dem Drehtisch 5 um eine Mittellinie oder senkrechte Achse 6 drehbar ist. In der Plattform 2 ist ein nicht dargestelltes Betätigungs-

glied zur Drehung des Drehtisches 5 untergebracht. Der Stützpfosten 3 wird auf einem auf dem Drehtisch 5 vorgesehenen Träger durch eine Welle 7 gehalten und ist um die Welle 7 in einer Vertikalebene schwenkbar. Der Stützpfosten 3 ist durch einen Hydraulikzylinder 8

winkelmäßig bewegbar, welcher als ein Betätigungsglied zwischen dem Stützpfosten 3 und dem Drehtisch 5 wirkt. Der Arm 4 ist mit einem Ende über eine Achse 9 an den Stützpfosten 3 angeschlossen und in einer Vertikalebene durch ein Betätigungsglied oder einen Hydraulikzylinder

10 schwenkbar, der zwischen dem Arm 4 und dem Stützpfosten 3 befestigt ist. Der Arm 4 trägt an seinem anderen Ende einen flexiblen oder biegbaren Arm 12, der mit einer ausziehbaren und flexiblen Staubabdeckung 11

überdeckt ist. Der flexible Arm 12 weist an seinem 20

anderen Ende einen Handgriff 13 auf, der während der Lehrphase von einer Bedienungsperson erfaßt wird, um den Roboter 1 zu programmieren. Eine Farbsprühpistöle 16 ist als Werkzeug über ein Halteteil 15 an einer

Stange 14 angebracht, die von dem flexiblen Arm 12 25

vorsteht.

Vom freien Ende des Arms 4 erstreckt sich eine Basis oder eine Zylinderstange 17, die mit einem Ende durch einen Bolzen am Arm 4 befestigt ist und am anderen Ende ein zylindrisches Gehäuse 19 eines drehbaren Betätigungsglieds 18 trägt. Ein Paar von ersten, einander zugewandten Armteilen 20 ist mit einem Ende an dem zylindrischen Gehäuse 19 befestigt, während die Armteile 20 durch ein sich dazwischen erstreckendes Plattenelement 21 verbunden sind. Ein Betätigungsglied bzw. ein hydraulischer Zylinder 22 weist eine Kolbenstange 23 mit einem vorstehenden Ende 24 auf, auf dem ein Paar von zweiten Armteilen 26 durch eine Achse 26 schwenkbar befestigt ist. Die zweiten Armteile 26 sind an den ersten Armteilen 20 durch eine Achse 27 schwenkbar

gehaltert, die im wesentlichen mittig in bezug auf die zweiten Armteile 26 angeordnet ist. Ein drittes Paar von einander zugewandten Armteilen 28 ist durch eine Achse 29 drehbar an den Armteilen 26 angebracht, die im wesentlichen in der Mitte der Breite der Armteile 28

liegt. Die Armteile 28 haben Enden, die näher zu der Stange 17 liegen und durch eine Achse 30 schwenkbar an einem Ende eines Verbindungsteils 31 angebracht sind, dessen anderes Ende durch eine Achse 32 schwenkbar mit dem anderen Ende der Armteile 20 verbunden ist. Die

Armteile 28 sind miteinander durch zwei Plattenelemente

33 verbunden, welche die Armteile 28 überbrücken. Die Armteile 26 weisen durch Achsen 34 jeweils schwenkbar an die Enden der Verbindungsteile 35 angeschlossene Enden auf, deren andere Enden durch Achsen 36 an Enden

eines Paares von vierten, einander zugewandten Armteilen 37 angeschlossen sind, die näher an der Stange 17 liegen. Die vierten Armteile 37 sind durch eine Achse 38 schwenkbar an die Armteile 28 angeschlossen, wobei die Achse 38 im wesentlichen in der Mitte der Breite

der Armteile 37 angeordnet ist. Ein Paar von fünften, einander zugewandten Armteilen 39 liegt mit seinen Enden näher an der Stange 17, welche mittels einer Achse 41 an ein Ende eines Verbindungsteils 40 angeschlossen sind, deren anderes Ende durch eine Achse 42

schwenkbar an ein Ende der Armteile 28 angeschlossen ist. Die Armteile 39 sind durch Achsen 44 jeweils schwenkbar mit den Armteilen 37 gekoppelt, wobei die Achsen 44 im wesentlichen in der Mitte der Breite der

Armteile 37 liegen.
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Ein Betätigungsglied 43 weist ein zylindrisches Gehäuse 45 auf, das an den Armteilen 39 befestigt ist und durch das sich die Stange 14 derart erstreckt, daß sie um ihre eigene Achse drehbar ist. Ein Kammerteil 46 ist

durch einen Bolzen 47 an der Stange 14 befestigt und

ein weiteres Kammerteil 50 ist durch einen Bolzen 51 mit dem Gehäuse 45 gemäß Figur 5 verbunden. Die Kammerteile 46 und 50 liegen in dem zylindrischen Gehäuse 45

und unterteilen das Innere des Gehäuses 45 in zwei 5

Fluidkammern 48 und 49. Das zylindrische Gehäuse 45 besitzt durchgehende Öffnungen 52 und 53, die jeweils in die Kammern 48 und 49 münden. Wenn durch die Öffnung 52 Öl in die Kammer 48 eingeleitet und durch die

Öffnung 53 aus der Kammer 49 abgelassen wird, so wird 10

die Stange 14 veranlaßt, sich mit dem Kammerteil 46 in Richtung des Pfeils A zu drehen. Wenn unter Druck stehendes Öl in entgegengesetzter Richtung strömt, so muß sich die Stange 14 in Richtung des Pfeils B drehen.

Eine Potentiometer 54 weist eine sich drehende Achse 55 15

auf und ist koaxial zu einem Ende der Stange 14 angeord-

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net; ferner weist es ein Gehäuse auf, das fest an dem Gehäuse 45 montiert ist. Das Potentionmeter 54 dient zur elektrischen Feststellung der Winkellage der Stange

14.
20

Die Armteile 37 sind durch Verstärkungsteile 56 und 57 im Abstand voneinander gehalten, wobei die Verstärkungsteile 56 und 57 durch die Armteile 37 geschraubte Enden

aufweisen. In ähnlicher Weise sind die Armteile 26 25

durch Verstärkungsteile 58 und 59 sowie 60 im Abstand

zueinander gehalten und ihre Enden sind durch die Armteile 26 verschraubt. Gemäß den Figuren 2 und 7 ist ein Zahnrad 6-2 durch Schrauben 61 an einem der zwei Armteile 26 befestigt und in kämmenden Eingriff mit einem Zahnrad 63 gehalten, das koaxial zu einer sich drehenden Achse 65 eines Potentiometers 64 befestigt ist, welches auf einem der beiden Armteile 20 angeordnet ist. Das Potentiometer 64 stellt somit auf elektrische

Weise die Winkellage der Armteile 26 fest.
10

In Figur 6 ist ein Kammerteil 67 durch einen Bolzen 66 an der Stange 17 befestigt, die sich axial durch das Gehäuse 19 erstreckt und ein weiteres Kammerteil 70 ist mittels eines Bolzens 71 an dem Gehäuse 19 befestigt.

Die Kammerteile 67 und 70 liegen innerhalb des Gehäuses 19 und unterteilen dessen Inneres in zwei Fluidkammern 68 und 69. Die Stange 17 weist Kanäle 72 und 73 auf, welche jeweils in die Kammern 68 und 69 münden. Wenn Öl unter Druck von einer externen Ölquelle in die Kammer

^Q 68 durch den Kanal 72 einströmt und aus der Kammer 69 durch den Kanal 73 ausströmt, so wird das Gehäuse 19 zu einer Drehung zusammen mit dem Kammerteil 70 in Richtung des Pfeils A gezwungen. Eine Ölströmung in entgegengesetzter Richtung bewirkt eine Drehung des Gehäuses 19 in Richtung des Pfeils B.

Gemäß Figur 3 ist am Gehäuse 19 ein Zahnkranz 75 mit Schrauben 74 befestigt und in kämmendem Eingriff mit einem Zahnrad 76 gehalten, das koaxial zur drehbaren Achse 78 eines auf der Stange 17 sitzenden Potentiometers 77 befestigt ist. Auf diese Weise wird eine Winkelstellung des Gehäuses 19 auf elektrische Weise von dem Potentiometer 77 erkannt. In den Figuren 2 und 3 weist der Hydraulikzylinder 22 einen Zylinderkörper

82 auf, der durch eine Achse 81 schwenkbar an zwei Stützteilen 80 aufgehängt ist, die mit Hilfe von Bolzen 79 fest am Gehäuse 19 befestigt sind. Die Kolbenstange 23 besitzt einen nicht dargestellten Kolben, der in dem Zylinderkörper 82 gleitend verschiebbar ist und das Innere des Zylinder körpers 82 in zwei Kammern unterteilt. Unter Druck stehendes Öl kann durch eine Öffnung

83 in die Zylinderkammern eingeleitet und durch diese abgelassen werden und das gleiche gilt für die andere Zylinderkammer, bei der die Einströmung und Abströmung des Öls durch eine Öffnung 34 erfolgt. Die Kolbenstange 23 wird in Richtung des Pfeils C zwangsweise bewegt, wenn unter Druck stehendes Öl durch die Öffnung 83 in die eine der beiden Zylinderkammern einströmt und Öl aus der anderen Zylinderkammer durch die Öffnung 84 abströmt. Umgekehrt bewirkt die Einleitung von unter Druck stehendem Öl durch die Öffnung 84 in die andere

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Zylinderkammer und Ausstoßen des Öls durch die Öffnung 83 der ersten Zylinderkammer eine Verschiebung der Kolbenstange -23 in Richtung des Pfeils D.

Gemäß Figur 3 hat das Gehäuse 19 Ringnuten 85 bis 88 und Radialbohrungen 89-92, die mit den Ringnuten 85 bis 88 in Verbindung stehen. Die Bohrungen 89, 92 sind über nicht dargestellte, flexible Leitungen an die Öffnung 83, 84 angeschlossen, während die Bohrungen 90, 91 über ebenfalls nicht dargestellte flexible Leitungen mit den offenen Enden 93, 94 (Figur 5) der Kanäle 52, 53 im Gehäuse 45 in Verbindung stehen. Die Stange 17 besitzt Kanäle 95-98, die durch diese hindurchgehen und an die Ringnuten 85-88 jeweils angeschlossen sind. Die Kanäle 95-98 und die Kanäle 72, 73 (Figur 6) stehen in Verbindung mit Fittingen 99-104, die gemäß Figur 4 auf einer Endfläche der Stange 17 angeschlossen sind.

Ein Wälzlager 105 weist gemäß Figur 7 einen inneren

Laufring 106 auf, der über die Achse 27 paßt, während ein äußerer Ring 107 zwischen dem Zahnrad 62 und einem Ringanschlag 108 sitzt, der mittels Bolzen 61 an einem der Armteile 26 befestigt ist. Zwischen dem inneren Laufring 106 des Wälzlagers 105 und einer auf die Achse

27 aufgeschraubten Mutter 109 ist ein Kragen 110 ange-

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ordnet, der über die Achse 27 paßt und der beim Festziehen der Mutter 109 den inneren Laufring 106 in Richtung des Pfeils E drückt. Wenn der innere Laufring 106 derart axial vorgespannt ist, hat das Wälzlager 105 weniger Totgang oder Spiel. Die anderen Achsen 25, 29, 30, 32, 34, 36, 38, 41, 42, 44 und 81 sind in ähnlicher Weise mit Wälzlagern versehen, welche die gleichen Einrichtungen wie das Wälzlager 105 zur Reduzierung von Spiel aufweisen. So ist beispielsweise ein Wälzlager 111 in Figur 8 auf eine der Achsen 44 mit einem inneren Laufring 112 über die Achse 44 geschoben und ein äußerer Ring 113 liegt zwischen zwei Ringschultern 115, die mit Hilfe von Schraubenbolzen 114 am Armteil 37 befestigt sind. Der innere Laufring 112 wird durch Festziehen einer auf die Achse 44 geschraubten Mutter 116 in Richtung des Pfeils E gedrückt. Dies unterstützt eine Reduzierung des Spiels oder Totgangs im Wälzlager 111. Die Achsen 44 sind unmittelbar an den Armteilen 39 befestigt.

Die Stange 17 trägt gemäß Figur 3 einen Stecker 117 zur Abnahme von elektrischen Signalen von den Potentiometern 54, 64 und 77. Eine Anzahl von Dichtungsringen 118 umgibt die Stange 17 und die Stange 14.

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Kurz zusammenfassend gesagt ist der flexible Arm 12 so gebaut, daß abwechselnde Armteile durch Verbindungsteile schwenkbar verbunden sind, um zu ermöglichen, daß die Kolbenstange eines Betätigungsglieds ein Paar von

Armteilen gegenüber einem benachbarten Paar von Armteilen durch eine Winkelbewegung verschwenkt, welche dann zur Winkelverschwenkung eines nachfolgenden Paares von Armteilen übertragen wird.

Der Roboter 1 mit dem flexiblen Arm 12 arbeitet folgendermaßen: Wenn das Betätigungsglied in der Plattform 2 aktiviert wird, dann dreht sich der Stützpfosten 3 um die Mittellinie 6. Der Stützpfosten 3 wird von dem Hydraulikbetätigungsglied um die Achse 7 in der Verti-

kaiebene bewegt und der Arm 4 wird von dem Hydraulikbetätigungsglied 10 um die Achse 9 in der Vertikalebene verschwenkt. Wenn unter Druck stehendes Öl von einer externen Ölquelle durch den Fitting 103 und den Kanal 72 in die Kammer 68 eingeleitet wird, dann tritt Öl aus

der Kammer 69 durch den Kanal 73 und den Fitting 104 aus und das Gehäuse 19 wird in Richtung des Pfeils A gedreht, wodurch sich auch der flexible Arm 12 und die Sprühpistole 16 in Richtung des Pfeils drehen. Wenn

umgekehrt Öl aus der Kammer 68 abgelassen und in die 25

Kammer 69 eingeleitet wird, dann drehen sich der Arm 12 und die Sprühpistole 16 in Richtung des Pfeils B.

Wenn Öl unter Druck von einer externen Quelle durch den Fitting 100, durch den Kanal 96, die Bohrung 90 und den Kanal 52 in die Kammer 48 eingeleitet wird, während Öl aus der Kammer 49 durch den Kanal 53, die Bohrung 91, den Kanal 97 und den Fitting 101 abgelassen wird, dann werden die Stange 14 und damit die Sprühpistole 16 veranlaßt, sich in Richtung des Pfeils A zu drehen. Wenn umgekehrt Öl aus der Kammer 48 ausströmt, während es in die Kammer 49 unter Druck eingeleitet wird, dann drehen sich die Stange 14 und die Sprühpistole 16 in Richtung des Pfeils B. Der Kolben und der Zylinderkör-

per 82 und damit die Kolbenstange 23 werden in Richtung des Pfeils C gemäß Figur 3 bewegt, wenn Öl unter Druck in die eine Kammer des Zylinderkörpers 82 durch den Fitting 99, den Kanal 95, die Bohrung 89 und die Öffnung 83 eingeleitet wird, während Öl aus der anderen

Zylinderkammer durch die Öffnung 84, die Bohrung 92, den Kanal 98 und den Fitting 102 abströmt. Eine Bewegung der Kolbenstange 23 in Richtung des Pfeils C schwenkt das mit der Kolbenstange 23 gekoppelte Armteil 26 um die Achse 27 in Richtung des Pfeils F. Wenn das

Armteil 26 in Richtung des Pfeils F geschwenkt wird,

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wird das Verbindungsteil 31 um die Achse 32 in Richtung des Pfeils F gedreht und gleichzeitig wird auch das Armteil 28 um die Achse 29 in Richtung des Pfeils F gedreht. Eine Winkelbewegung des Armteils 28 in Rich-

tung des Pfeils F läßt das Verbindungsteil 35 um die Achse 34 in Richtung des Pfeils F schwenken, was zu einer Schwenkbewegung des Armteils 37 um die Achse 38 in Richtung des Pfeils F führt. Wenn das Armteil 37 in Richtung des Pfeils F geschwenkt wird, wird das Verbindungsteil 40 veranlaßt, sich um die Achse 42 in Richtung des Pfeils F zu drehen und gleichzeitig wird das Armteil 39 um die Achse 44 in Richtung des Pfeils F gedreht. Als Folge davon wird der flexible Arm 12 gemäß Figur 9 flexibel gebogen. Bei derart gebogenem Arm 12

können die Stange 14 und damit die Sprühpistole 16 durch Betätigung des Hydraulikbetätigungsgliedes 43 betätigt werden und der Arm 12 kann selbst durch Betätigung des Rotationsbetätigungsgliedes 18 gedreht werden.

Wenn unter Druck stehendes Öl in die andere Kammer des

Zylinderkörpers 82 eingeleitet und aus der ersten Zylinderkammer abgelassen wird, dann wird die Kolbenstange 23 axial in Richtung des Pfeils D verschoben, wodurch der Arm 12 gemäß Figur 10 in entgegengesetzter Richtung wie in Figur 9 flexibel gebogen wird. Die

Stange 14 und der Arm 12 lassen sich unabhängig von-

einander drehen, wenn der Arm 12 gemäß Figur 10 gebogen ist.

Während in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei-

spiel die Armteile paarweise angeordnet sind, können sie auch einteilig ausgeführt sein. Die Stange 14 ragt in einer anderen Ausführung aus den dritten Armteilen, aus sechsten Armteilen oder aus zusätzlichen Armteilen vor und Verbindungsteile können zur Bildung eines

flexiblen Arms funktionsfähig gekoppelt sein. Das Hydraulikbetätigungsglied 22 zur Verschwenkung des Arms 12 läßt sich durch ein .Rotationsbetatigungsglied ersetzten, das den gleichen Aufbau wie die Betätigungsglieder 18 und 43 hat und ein Gehäuse aufweist, das an

den Armteilen 20 zur unmittelbaren Drehung der Achse 27 befestigt ist. Die zwischen den Bohrungen 90 und 91 und den Öffnungen 93 und 94 angeschlossenen Leitungen erstrecken sich in einer Ausführung entlang dem Arm 12,

und zwar entweder außerhalb oder innerhalb davon. Zur 20

Verminderung eines Totgangs oder Spiels in jeder Achse ist die Achse quer zu ihrer axialen Richtung durch Federn vorgespannt. Während die Stange 14 in Richtung des Arms 12 vorstehend dargestellt ist, kann sie auch

senkrecht dazu vorstehen und das Betätigungsglied 43 25

kann so am freien Ende des Arms 12 montiert sein, daß

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die Stange 14 daher um ihrer eigene Achse drehbar ist. Der Arm 4 und der daran befestigte Arm 12 lassen sich durch einen einzigen flexiblen Arm ersetzen, der auf dem Stützpfosten 3 oder dem Drehtisch 5 montiert ist. Die Erfindung ist auch nicht auf einen Roboter mit einer Farbsprühpistole beschränkt, sondern auf jede Art von Roboter, beispielsweise zum Schweißen, der eine Schweißelektrode als Manipulator- Gerät beträgt, oder aber durch einen Roboter zum Erfassen von Gegenständen.

^Der erfindungsgemäße Roboter mit dem freiflexiblen oder biegbaren Arm 12 kann auf verschiedene Werkstücke mit komplizierter Form einwirken und ist daher äußerst vielseitig einsetzbar. Der Arm ist aus verhältnismäßig wenig starren Teilen aufgebaut, um eine einfache Konstruktion zu ergeben, die aber einer Konstruktion aequivalent oder mit dieser kompatibel ist, die aus starreren Teilen aufgebaut ist. Der Arm läßt sich so betätigen, daß sein freies Ende in gewünschter Weise positionierbar ist, ohne daß ein unerwünschtes Durchbiegen erfolgt. Der flexible Arm läßt sich mit einem kleinen Maß von Verschiebung im Hydraulikbetätigungsglied über eine hinreichende Winkeldistanz biegen und ist daher im Betrieb äußerst wirksam, oder aber es können die Vorteile aus der Biegsamkeit des flexiblen Arms besser ausgenützt werden. Das Betätigungsglied zum

Drehen des Roboter-Werkzeugs ist am freien Ende des flexiblen Arms montiert, um die Winkelbewegung des Werkzeugs unmittelbar zu steuern. Der Roboter-Arm ist somit frei von jedem Totgang oder Spiel und läßt sich in gewünschter Weise sehr genau einstellen.

hu/do

Claims

Patentansprüche

Robotei—Arm, gekennzeichnet durch ein Basisteil, durch einen mit einem Ende an das Basisteil angeschlossenen flexiblen Arm mit einer Anzahl von Armteilen, die untereinander schwenkbar gekoppelt sind und mit mindestens einem Verbindungsteil, das schwenkbar mit den Armteilen gekoppelt ist, durch ein erstes Rotationsbetatigungsglied zum Drehen des flexiblen Arms, wobei der flexible Arm durch das erste Rotationsbetatigungsglied mit dem Basisteil

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gekoppelt ist, durch ein zweites Rotationsbetätigungsglied, das an dem anderen Ende des flexiblen Arms montiert ist, und durch ein an dem anderen Ende des flexiblen Arms angebrachtes Werkzeug, das durch Betätigung des zweiten Rotationsbetätigungsglieds drehbar ist.
2. Roboter-Arm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Arm die folgenden Elemente aufweist: ein erstes Armteil, daß an dem ersten Rotationsbetätigungsglied befestigt ist, ein schwenkbar mit dem ersten Armteil gekoppeltes zweites Armteil, ein schwenkbar mit dem zweiten Armteil gekoppeltes drittes Armteil, ein Verbindungsteil, das mit einem Ende schwenkbar an ein Ende des ersten Armteils und mit dem anderen Ende schwenkbar an das eine Ende des dritten Armteils gekoppelt ist, und ein mit dem zweiten Armteil verbundenes Betätigungsglied zum Verschwenken des Armteils gegenüber dem ersten Armteil.
3. Roboter-Arm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rotationsbetätigungsglied die folgenden Elemente aufweist: ein fest an dem

anderen Ende des flexiblen Arms montiertes Gehäuse zur Aufnahme von Öl, eine sich drehbar durch das Gehäuse erstreckende Stange und zwei Kammenteile, die jeweils an dem Gehäuse und der Stange angebracht sind und zwei Kammern in dem Gehäuse bilden, wobei das Werkzeug auf der Stange montiert ist und wobei die Stange beim Einleiten von unter Druck stehendem Öl in eine der Kammern um ihre eigene Achse drehbar ist.
4. Roboter-Arm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil eine zylindrische Stange ist, daß das Rotationsbetätigungsglied ein drehbar auf der Stange montiertes Gehäuse zur Aufnahme von Öl aufweist, das zwei Kammerteile an der Stange und dem Gehäuse jeweils angebracht sind, um zwei Kammern in dem Gehäuse zu bilden, wobei das eine Ende des flexiblen Arms an dem Gehäuse montiert ist, wodurch das Gehäuse um eine Achse der zylinderischen Stange drehbar ist, wenn unter Druck stehendes Öl in eine der Kammern einströmt.
5. Roboter-Arm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rotationsbetätigungsglied

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hydraulisch betätigbar ist, daß das Gehäuse mindestens zwei Ringnuten gegenüber der Stange in einer Oberfläche aufweist und daß Bohrungen vorgesehen sind, welche die Ringnuten mit dem Äußeren des Gehäuses in Strömungsverbindung bringen, daß die Stange in den Ringnuten mündende Kanäle aufweist, und daß das zweite Rotationsbetatigungsglied durch die Kanäle, Ringnuten und Bohrungen mit Öl versorgbar oder von diesem befreibar ist.
6. Roboter-Arm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge von Armteilen durch Lager gekoppelt ist und daß die Verbindungsteile zwischen abwechselnden Armteilen durch Lager gekoppelt sind, wobei jedes dieser Lager Einrichtungen zur Verhinderung eines entstehenden Spiels aufweist.
7. Roboter-Arm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Lager innere und äußere Laufringe aufweist, wobei die Einrichtung zur Verhinderung des Spiels auf die axial zueinander zu verschiebenden inneren und äußerer, Laufringe drückt.