DE3688884T2

DE3688884T2 - Bremssystem für industrielle roboter.

Info

Publication number: DE3688884T2
Application number: DE86905413T
Authority: DE
Inventors: Ryo Nihei; Nobutoshi Torii
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1985-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2006-09-11
Also published as: DE3688884D1; EP0235305A4; KR870700473A; JPS6263086A; JPH0317630B2; EP0235305B1; EP0235305A1; WO1987001326A1; US4827782A

Description

Diese Erfindung betrifft einen industriellen Roboter, wie er bspw. in US-A-4466770 angegeben ist, und insbesondere eine Stützwelle, die einen Arm frei ausfahrbar stützt.
Eine Vielzahl von industriellen Robotern sind in der letzten Zeit in verschiedensten Gebieten zum Einsatz gekommen. Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines industriellen Horizontal-Gelenkroboters zeigt, der auf dem Boden montiert und mit einem Drehpfosten versehen ist.
In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 1 den Pfosten, der von einem Fuß 2 getragen wird und innerhalb eines bestimmten Drehwinkelbereichs (R) gedreht werden kann. Im Fuß 2 ist ein Drehmechanismus 21 zur Drehung des Pfostens 1 vorgesehen. Bezugsziffer 3 bezeichnet einen ersten Arm (Arbeitsarm), der an dem oberen Abschnitt des Pfostens 1 von einer Stützwelle 4 getragen wird. Ein zweiter in horizontaler Richtung drehbarer Arm 5 ist am distalen Ende des ersten Arms 3 angebracht, und das distale Ende des zweiten Arms 5 ist mit einem Handgelenk 51 versehen.
Im Pfosten 1 ist ein Antriebsmechanismus 6 vorgesehen, der die Stützwelle 4 innherhalb eines bestimmten Bereichs (Z) auf und ab bewegt, um die Höhe des ersten Arms 3 zu regeln.
Fig. 4 ist ein Längsschnitt des Pfostens 1, wobei die Bezugsziffer 7 einen Abtriebsmotor bezeichnet, der eine Motorrolle 71 zur Drehung eines Gewindestabs 61 des Antriebsmechanismus 6 über die Motorrolle 71, einen Riemen 72 und eine Antriebsrolle 63 umfaßt, wobei eine mit dem Gewindestab 61 fest verbundene Mutter 62 auf und ab bewegt wird, um die Stützwelle 4 und damit die Position der Arbeitsebene des Arms zu heben und zu senken. Ein bewegbares Bremselement 81 ist fest mit dem unteren Ende des Gewindestabs 61 verbunden. Im unteren Abschnitt 11 des Pfostens 1 ist ein festes Bremselement 82 angebracht, um die Drehung des Gewindestabs 61 zu bremsen, indem das bewegbare Bremselement 81 mittels Elektromagnetismus angezogen wird.
Um zu verhindern, daß sich die Stützwelle 4 durch eine äußere Kraft oder dgl. aus ihrer Position bewegt, falls der Antriebsmotor 7 angehalten wird, um die Stützwelle 4 in einer bestimmten Höhe zu halten, ist der Bremsmechanismus im Antriebsmechanismus der vorgenannten Art so angepaßt, daß das feste Bremselement 82 das bewegbare Bremselement 81 anzieht, um die Drehung des Gewindestabs 61 zu bremsen, wodurch die Arme 3, 5 in einer vorbestimmten Arbeitsebene positioniert werden.
Bei dem oben genannten industriellen Roboter erfordert das Auswechseln des Riemens 72 zwischen der Motorrolle 71 des Antriebsmotors 7 und der Antriebsrolle 63 schwierige Arbeiten bezüglich des Aufsetzens des neuen Riemens, da das bewegbare Bremselement 81 fest mit dem unteren Ende des Gewindestabs 61 verbunden ist. Darüber hinaus ist die Inspektion der Kontaktflächen des bewegbaren Bremselements 81 und des festen Bremselements 81 schwierig, da wiederum das bewegbare Bremselement 81 fest mit dem Gewindestab 61 verbunden ist und der Zwischenraum zwischen den Kontaktflächen klein ist.
Die vorliegende Erfindung wurde unter den Gesichtspunkten der oben genannten Probleme des Standes der Technik gemacht und deren Aufgabe besteht darin, eine Bremsvorrichtung für einen industriellen Roboter anzugeben, die einen einfachen Austausch des Riemens und eine einfache Inspektion des Bremsmechanismus erlaubt.
Erfindungsgemäß ist ein industrieller Roboter-Antriebsmechanismus für einen Roboterarm angegeben, der von einer Stützwelle getragen wird, die zur Einstellung der Arbeitsebene des Arms aus- und eingefahren werden kann, wobei die Stützwelle in einer Gewindeverbindung mit einem Gewindestab steht, der zum Antrieb der Stützwelle wie zuvor gesagt drehbar ist, wobei es einen Leistungs-Übertragungsriemen gibt, der sich zwischen einem Antriebsmotor zum Drehantrieb des Gewindestabs und einer neben einem Ende des Gewindestabs befestigten Antriebsrolle, erstreckt, und wobei es auch am gleichen Ende des Gewindestabs eine Bremse für den Gewindestab gibt, die ein drehbares und an diesem Ende des Gewindestabs befestigtes Bremselement und ein festes an einer Basis angebrachtes Bremselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der um die Antriebsrolle verlaufende Teil des Leistungs-Übertragungsriemens freien Zugang zu dem festen und dem drehbaren Bremselement hat, und daß das drehbare Bremselement darüber hinaus axial bewegbar ist, indem es über eine Keilnutverbindung auf das Ende des Gewindestabs verschiebbar aufgesetzt ist, wobei der Riemen von der Rolle abgezogen und ohne Behinderung zwischen dem festen und dem bewegbaren Bremselement hindurch gezogen werden kann, nachdem das bewegbare Bremselement axial von dem festen Bremselement weg bewegt wurde.
Mit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung für einen industriellen Roboter sind der Gewindestab und das daraufgesetzte bewegbare Bremselement so keilnutverbunden, daß sie frei verschiebbar bezüglich des festen Bremselements sind. Deshalb kann das bewegbare Bremselement leicht nach oben bewegt werden, um den Zwischenraum zwischen den Kontaktflächen des bewegbaren und des festen Bremselements zu verbreitern, falls ein Riemen angebracht oder eine Inspektion durchgeführt werden soll.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt, der ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer industriellen Roboter-Bremsvorrichtung zeigt,
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Bremsvorrichtung gemäß Fig. 1
Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen industriellen Horizontal-Gelenkroboters zeigt, und
Fig. 4 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer konventionellen Bremsvorrichtung auf der Basis eines Längsschnitts eines in Fig. 3 gezeigten Pfostens darstellt.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
In den Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 61 einen Gewindestab, der von einer Antriebsrolle 63 über einen Riemen 72 gedreht wird und am unteren Ende eine Keilnut 611 aufweist. Ein bewegbares Bremselement 81 mit einer Nabe, die einen Keil 811 aufweist, ist mit der Keilnut 611 verbunden und frei verschiebbar auf das untere Ende des Gewindestabs 61 aufgesetzt. Ein Abschnitt der Keilnut 611 ist mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden ovalen Vertiefung versehen. Indem eine Stellschraube 812 in der Nahe des bewegbaren Bremselements 81 vorgesehen ist, kann das bewegbare Bremselement 81 mit dieser Anordnung um eine bestimmbare Distanz entlang der Keilnut 611 des Gewindestabs 61 auf und ab bewegt werden. Die Bezugsziffer 82 bezeichnet ein festes Bremselement, das eine elektromagnetische Spule 821 umfaßt. Mittels einem durch die elektromagnetische Spule 821 fließenden Stroms, wird ein Bremsschuh 813, der am unteren Teil des bewegbaren Bremselements 81 vorgesehen ist, aufgrund der elektromagnetischen Wirkung der elektromagnetischen Spule 821 angezogen, wodurch die Drehung des Gewindestabs 61 gestoppt wird. Falls kein Strom durch die elektromagnetische Spule 821 fließt, wird die untere Fläche des Bremsschuhs 813 in eine bestimmte Position bewegt, in der es die obere Fläche des festen Bremselements 82 nicht berührt. Dies wird durch die elastische Kraft einer Feder (nicht dargestellt), die auf der Nabe des bewegbaren Bremselements 81 vorgesehen ist, erzielt.
Die Funktionsweise des danach aufgebauten vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.
Falls der Riemen gegen einen anderen ausgewechselt oder die untere Fläche des Bremsschuhs 813 kontrolliert werden soll, wird der Strom aus dem Antriebsmotor 7 und der elektromagnetischen Spule 821 entfernt, um die Drehung des Gewindestabs 61 anzuhalten und die anziehende Kraft der elektromagnetischen Spule 821 zu beseitigen, wodurch das bewegbare Bremselement 81 für Auf- und Ab-Bewegungen befreit wird. Danach wird das bewegbare Bremselement 81 aufwärts bewegt, wobei sich der am bewegbaren Bremselement angebrachte Keil 811 aufgrund der am Gewindestab 61 vorgesehenen Keilnut 611 nach oben bewegt. Das bewegbare Bremselement 81 kann soweit nach oben bewegt werden, bis die Stellschraube gegen den oberen Abschnitt der ovalen Vertiefung 612 der Keilnut 611 anschlägt, wodurch sich der Zwischenraum zwischen der unteren Fläche des Bremsschuhs 813 und dem festen Bremselement 81 erweitert.
Mit dem erweiterten Zwischenraum ist ein Wechsel des Riemens oder eine Inspektion der Kontaktflächen des Bremsschuhs 813 und des festen Bremselements 82 möglich.
Gemäß der zuvor genau beschriebenen erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung, ist deshalb eine Keilnut am unteren Ende des Gewindestabs vorgesehen, um die Stützwelle des Arbeitsarms auf und ab zu treiben. Der mit der Nut in Eingriff stehende Keil ist auf der Mittelachse des bewegbaren Bremselements vorgesehen, und das bewegbare Bremselement kann auf und ab verschoben werden. Dies ermöglicht eine Erweiterung des Raumes zwischen dem bewegbaren Bremselement und dem festen Bremselement, wodurch Riemenwechsel und Inspektion der unteren Fläche des Bremsschuhs erleichtert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, kann die Erfindung in mannigfacher Weise verändert werden ohne den Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen.
In der erfindungsgemaßen industriellen Roboter-Bremsvorrichtung zum Bremsen eines Mechanismus, der eine Stützwelle antreibt, die einen Arm frei ausfahrbar stützt, kann demnach der Raum zwischen dem bewegbaren Bremselement und dem festen Bremselement erweitert werden, wodurch Riemenwechsel und Inspektion der unteren Fläche des Bremsschuhs erleichtert werden.

Claims

1. Industrieller Roboter-Antriebsmechanismus für einen Roboterarm (3), der von einer Stützwelle (4) getragen wird, die zur Einstellung der Arbeitsebene des Arms (3) aus- und eingefahren werden kann, wobei die Stützwelle < 4) in einer Gewindeverbindung mit einem Gewindestab (61) steht, der zum Antrieb der Stützwelle (4) wie zuvor gesagt drehbar ist, wobei es einen Leistungs-Übertragungsriemen (72) gibt, der sich zwischen einem Antriebsmotor (7) zum Drehantrieb des Gewindestabs (61) und einer neben einem Ende des Gewindestabs (61) befestigten Antriebsrolle (63), erstreckt, und wobei es auch am gleichen Ende des Gewindestabs (61) eine Bremse für den Gewindestab (61) gibt, die ein drehbares und an diesem Ende des Gewindestabs (61) befestigtes Bremselement (81) und ein festes an einer Basis (11) angebrachtes Bremselement (82) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der um die Antriebsrolle (63) verlaufende Teil des Leistungs-Übertragungsriemens (72) freien Zugang zu dem festen und dem drehbaren Bremselement (82, 81) hat, und daß das drehbare Bremselement (81) darüber hinaus axial bewegbar ist, indem es über eine Keilnutverbindung auf das Ende des Gewindestabs (61) verschiebbar aufgesetzt ist, wobei der Riemen (72) von der Rolle (63) abgezogen und ohne Behinderung zwischen dem festen und dem bewegbaren Bremselement (82, 81) hindurch gezogen werden kann, nachdem das bewegbare Bremselement (81) axial von dem festen Bremselement (82) weg bewegt wurde.

2. Industrieller Roboter-Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, worin der Roboterarm (3) Teil eines horizontalen Gelenkroboter-Armaufbaus (3, 5) ist.

3. Industrieller Roboter-Antriebsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, worin ein unterer Endabschnitt des Gewindestabs (61) mit einer Keilnut (611) versehen ist, wobei ein Keil (811) in feinem dem unteren Endabschnitt angepaßten Wellenloch des bewegbaren Bremselements (81) ausgebildet ist, und wobei der Gewindestab (61) und das bewegbare Bremselement über eine Keilnutverbindung miteinander verbunden sind, so daß das Bremselement frei auf und ab verschiebbar ist.

4. Industrieller Roboter-Antriebsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das bewegbare und das feste Bremselement (81, 82) elektromagnetisch zusammenwirken.

5. Industrieller Roboter-Antriebsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein keilförmiger Endabschnitt des Gewindestabs (61) mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Vertiefung (612) versehen ist, um mit einem inneren Vorsprung des bewegbaren Bremselements zusammenzuwirken, womit eine bestimmte Distanz der Längsbewegung des bewegbaren Bremselements (81) auf dem Gewindestab (61) definiert ist.

6. Industrieller Roboter-Antriebsmechanismus nach Anspruch 5, wobei der innere Vorsprung durch eine Stellschraube (812) bewerkstelligt wird, die in einer Nahe des bewegbaren Bremselements (81) vorgesehen ist.