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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Industrieroboter mit einem Roboter-Oberarm. Die vorliegende
Erfindung betrifft ebenfalls eine Drehvorrichtung für Versorgungsleitungen
für einen
Industrieroboter mit einem drehbaren Roboter-Arm, ein Verfahren
zum Verlegen von Versorgungsleitungen, eine Verwendung einer Drehvorrichtung
an einem Industrieroboter mit einem drehbaren Roboter-Arm und eine
Verwendung des Industrieroboters oder der Drehvorrichtung in einem
Schweißverfahren.
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STAND DER
TECHNIK
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Bei Industrierobotern wird zunehmend
geläufiger,
dass es ermöglicht
wird, dass die Versorgungsleitungen für Verfahrensmedien, derart
wie elektrische Leistung, Kühlwasser,
Luft oder Signale, für
das Werkzeug intern in dem Oberarm des Roboters verlaufen. Was nachstehend
als "Versorgungsleitungen" beschrieben ist,
bezeichnet eine oder mehrere Leitungen und/oder Drähte bzw.
Leitungen für
Elektrizität,
Fluide, andere Medien, etc. und kann auch eine leere, flexible Schutzhülle bezeichnen,
in der eine oder mehrere Leitungen oder Kabel angeordnet werden
können.
Die Verfahrensmedien können
beispielsweise für
ein Punktschweißen
vorgesehen sein. Das erwünschte
Werkzeug ist an einer Werkzeugverbindungseinrichtung am freien Ende
eines Roboter-Oberarms angebracht. Die Werkzeugverbindungseinrichtung
ist fest an einer drehbaren Vorrichtung mit Lagern angebracht, die
im nachstehenden Text als "die
Drehvorrichtung" bezeichnet wird.
Die Drehvorrichtung umfasst einen vorderen, scheibenförmigen Abschnitt,
der ebenfalls als die Drehscheibe bekannt ist, um ein Werkzeug daran
anzubringen. Heutzutage gibt es einige Standardgrößen für den Flansch,
der das am weitesten vorne gelegene Teil der Drehscheibe bildet
und der zum Anbringen eines Werkzeugs verwendet wird. Die Drehvorrichtung
umfasst ebenfalls einen hinteren, an der Drehscheibe angebrachten
Abschnitt, der an Lagern angebracht ist und angeordnet ist, um in
einem Handgelenk an dem Roboter-Oberarm zu drehen. Wünschenswert
ist, dass Versorgungsleitungen durch alle besagten Teile, derart
wie den Roboter-Oberarm und die Drehvorrichtung, ganz oder teilweise
intern, in dem Roboter verlegt werden. Die Leitungen sind auf diese
Weise vor Schaden und Bruch geschützt und gleichzeitig werden
lose Versorgungsleitungen vermieden, die im Arbeitsraum des Roboters
im Weg liegen. Die Versorgungsleitungen sind jedoch während der
verschiedenen Drehungen der jeweiligen Teile sowohl einem Drehen
bzw. Wenden, als auch einem Biegen unterworfen. Beispielsweise kann
ein drehbares Teil des Handgelenks und gleichzeitig der Drehvorrichtung
jeweils um +/– 300° drehen (in
der hier angegebenen Beschreibung bezeichnet 300° eine Drehung über einen
vollständigen Kreis),
weshalb die gesamte Verdrehung von Versorgungsleitungen, die entlang
dieser Teile geführt
werden, einer Verdrehung von 600° ausgesetzt
sein kann. Was als eine "Kippbewegung" (ein Biegen) bekannt
ist, kann eine Bewegung der Versorgungsleitungen von bis zu +/– 120° erreichen.
Zur Verschleißverringerung
und zur Erhöhung
der Lebensdauer der Versorgungsleitungen, sollten die Versorgungsleitungen
sowenig wie möglich
fest angebracht bzw. eingespannt sein. Dies ermöglicht einen einfacheren Austausch
der Versorgungsleitungen. Ein Austausch von Versorgungsleitungen
kann während
einer normalen Verwendung derart häufig wie einmal im Monat erforderlich
sein. Versorgungsleitungen sollten ebenfalls eine bestimmte axiale
Bewegungsfreiheit besitzen, beispielsweise zwischen Leitern (einzelnen
Drähten) in
einer Leitung. Folglich sollten die Versorgungsleitungen nicht fest
in dem Roboterarm eingespannt sein oder derart hart gebogen werden,
dass die Drehbewegungen verhindert werden. Bei bekannten Lösungen sind
die Versorgungsleitungen an Verbindungseinrichtungen angebracht,
die fest in der Drehvorrichtung befestigt sind, wobei die Verbindungseinrichtungen
sich radial von der Drehvorrichtung und relativ zu der Drehachse
eines Werkzeugs erstrecken. Auf diese Weise sind die Versorgungsleitungen einem
sehr harten Biegen in der Drehvorrichtung und dem Roboterarm unterworfen.
Ein zu hartes Biegen der Versorgungsleitungen mit einem kleinen
Krümmungsradius
ergibt eine signifikante Gefahr für einen Ermüdungsbruch von Teilen, die
in den Versorgungsleitungen enthalten sind, wie beispielsweise Kupferleitern.
Verfahrens-Versorgungsleitungen
erfordern einen relativ großen
Krümmungsradius,
und deshalb ist es besonders wichtig hinsichtlich eines zu scharfen
und kleinen Biegungskrümmungsradius
der Versorgungsleitungen Vorsicht walten zu lassen, wenn Verfahrensleitungen
verlegt werden. Zusätzlich
kann erwähnt
werden, dass die Versorgungsleitungen, dort wo die Versorgungsleitungen
durch Verbindungseinrichtungen in der Drehvorrichtung am Ende des
Roboterarms herausgeführt
werden, umfangreich und sperrig werden können. Umfangreiche Versorgungsleitungen
dringen in den Arbeitsbereich vor und erschweren einen Zugang zum
Arbeiten in beengten Räumen.
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Bei einem speziellen Entwurf ist
ebenfalls bekannt, Versorgungsleitungen im wesentlichen vollständig intern,
nach vorne durch die Drehscheibe und nach vorne zu dem Werkzeug
zu verlegen. Dies ist jedoch nicht wünschenswert, da eine Verwendung verschiedener
Typen an Werkzeug möglich
sein muss und eine Werkzeug-Verbindungseinrichtung Standard sein
muss. Jeder Benutzer von Industrierobotern hat bestimmte Wünsche, beispielsweise
hinsichtlich spezieller zu verwendender Werkzeuge. Die Versorgungsleitungen
werden aus diesem Grund normalerweise extern verlegt, auf der äußeren Oberfläche der
Werkzeug-Verbindungseinrichtung/Drehvorrichtung, und extern zu dem
Roboter-Arm an seinem vorderen Teil.
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Die
EP-A2-0873826 betrifft einen Industrieroboter
mit einer Handgelenksverbindung, welche drei keilförmige Vorrichtungen
umfasst, worin eine dritte Handgelenksvorrichtung einen Flansch
mit Verbindungseinrichtungen für
Werkzeuge aufweist. Versorgungsleitungen sind in dem Roboterarm
angeordnet und sind weiterhin angeordnet, um bei der dritten Handgelenksvorrichtung
radial herausverlegt zu werden, aus der Handgelenksvorrichtung heraus.
Auf diese Weise sind die Versorgungsleitungen an Verbindungseinrichtungen
befestigt, die in der Handgelenksvorrichtung fest befestigt sind,
wobei die Verbindungseinrichtungen radial nach außen von
der Handgelenksvorrichtung relativ zu der Drehachse des Werkzeugs
geführt
werden. Die Konstruktion gemäß der
EP-A2-0873826 bietet
keine Lösung
für die
Aufgaben, die gemäß dem vorstehenden
Stand der Technik beschrieben worden sind. Diese Handgelenksvorrichtungen
ermöglichen
keine gerade Durchführung
von Versorgungsleitungen. Versorgungsleitungen, die einem scharfen
Biegen unter einem rechten Winkel unterworfen sind, sind einer extremen
Belastung unterworfen, was zu einer Lebensdauerverringerung führt.
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Seit langem besteht in der Industrie
ein Bedarf Versorgungsleitungen direkter entlang eines Roboterarms
zu verlegen. Eine seit langem gesuchte Funktion ist die Fähigkeit
Versorgungsleitungen intern durch den vollständigen Roboterarm und die Drehvorrichtung
zu verlegen, wobei die Versorgungsleitungen bis ganz zu der Drehscheibe
der Drehvorrichtung für
eine weitere Verbindung mit einem an der Drehscheibe befestigten
Werkzeug verlegt werden.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung strebt
die Bereitstellung von Versorgungsleitungen an, die einfach in einem
Roboterarm für
einen Industrieroboter verlegt werden, wobei die Versorgungsleitungen
der mechanischen Belastung widerstehen, der sie während einer
Drehbewegung des Roboterarms unterworfen sind, wodurch eine Zunahme
der Lebensdauer der Versorgungsleitungen erreicht werden kann. Weiterhin
besteht das Vorhaben eine Anordnung von Versorgungsleitungen bereitzustellen,
die einfach, kosteneffektiv, einfach an- oder abzumontieren und/oder auszutauschen
ist, und einfach zu reparieren ist. Ein weiteres Ziel ist, dass
zumindest die Entwürfe
des Wegs der Versorgungsleitungen, der Werkzeugbefestigung, etc.
bei dem Werkzeug so kompakt und flexibel wie möglich hergestellt werden, um
zu ermöglichen,
dass der Roboter Zugang zu räumlich
beschränkten
Arbeitsflächen
gewinnt, und auf diese Weise ein Eindringen der Versorgungsleitungen
in den Arbeitsbereich zu verhindern.
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Die Lösung wird durch einen Industrieroboter mit
den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bereitgestellt.
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Da die Versorgungsleitung durch den
Ringabschnitt in eine Richtung angeordnet ist, die eine Komponente
parallel zu der dritten Achse aufweist, wird ein vorteilhafterer,
geraderer bzw. direkterer und kompakterer Weg für die Versorgungsleitung bereitgestellt.
Die erfindungsgemäße Lösung bedeutet, dass
es einfacher ist einen Zugang mit dem Werkzeug zum Arbeiten auf
kleineren Oberflächen
zu finden, da der Zuweg zu dem Werkzeug der Versorgungsleitung auf
der Außenseite
des Roboterarms weniger umfangreich und sperrig sein wird. Die vorliegende
Erfindung ermöglicht,
dass es den Versorgungsleitungen ermöglicht wird, eine relativ große Drehbewegung
durchzuführen,
ohne Gefahr einer Begrenzung der Bewegung oder eines Versagens aufgrund
von Ermüdung.
Da die Versorgungsleitungen nicht in der Drehvorrichtung eingespannt
sind, so wird den Versorgungsleitungen ermöglicht, dass sie in Querrichtung
gesteuert und in Längsrichtung
versetzt werden. Dies führt
zu einem geringeren Verschleiß und
einem geringeren Schaden an den Versorgungsleitungen. Dies bedeutet
auch, dass ein Verwirren der Versorgungsleitungen vermieden wird, und
die Gefahr für
Brüche
der Versorgungsleitungen wird verringert. Die vorliegende Erfindung
stellt sicher, dass die Versorgungsleitungen einem signifikant weniger
harten Biegen durch Öffnungen
in der Drehvorrichtung unterworfen sind. Dies verringert signifikant
die Bruchgefahr der Versorgungsleitungen. Auf diese Weise nimmt
die Lebensdauer der Versorgungsleitungen zu. Durch die vorliegende
Erfindung wird ein einfaches und effizientes Verfahren zum Austausch
von Versorgungsleitungen bereitgestellt, da die Versorgungsleitungen
an wenigen Stellen in dem Roboter-Oberarm fest befestigt sind, und
die Versorgungsleitungen, falls notwendig, einfach durch Öffnungen
in der Drehvorrichtung herausverlegt werden können. Ein weiterer Vorteil
ist, dass verschiedene Benutzer von Industrierobotern schnell und
einfach einen erwünschten
Satz von Versorgungsleitungen einrichten können, derart wie beispielsweise
Zufuhrleitungen zum Schweißen,
Werkzeugzufuhrleitungen, eine Wasserleitung oder eine Pressluftleitung.
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Die vorliegende Erfindung umfasst
ebenfalls eine Drehvorrichtung für
einen Industrieroboter zur Steuerung von Versorgungsleitungen durch
einen Oberarm zu einem Industrieroboter mit den in Anspruch 7 angegebenen
Merkmalen.
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Die erfindungsgemäße Drehvorrichtung kann bei
verschiedenen Industrieroboter-Typen angewendet werden. Vorzugsweise
ist die Drehvorrichtung zum Drehen auf einem Industrieroboter angeordnet,
der umfasst, einen Oberarm, der um eine erste Achse drehbar ist,
ein an dem Oberarm angebrachtes Handgelenk, das um eine zweite Achse drehbar
ist, und wobei die drehbare Drehvorrichtung an dem Handgelenk in
einer hohlen Weise um eine dritte Achse angebracht ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Drehvorrichtung für Versorgungsleitungen,
kann das Dreharmteil Drehbewegungen von bis zu mindestens +/– 300° zeigen,
ohne dass die Versorgungsleitungen verwirrt werden oder ein Bruch
verursacht wird, was zu einer geringeren Abnutzung an den Versorgungsleitungen führt. Wenn
der Roboterarm zu seiner letztlichen Endposition gewendet oder gedreht
wird, beispielsweise um 300° oder
mehr in eine Richtung, so werden die Versorgungsleitungen folglich
maximal gestreckt. Folglich ist erforderlich, dass die Versorgungsleitungen
in der Anfangsposition des Roboterarms vor einer Drehbewegung ein
Spiel aufweisen sollten. Versorgungsleitungen können folglich ein Spiel in
jenem Teil der Versorgungsleitungen aufweisen, der innerhalb und/oder
außerhalb
des Roboter-Oberarms ist. "Spiel" wird hier verwendet,
um die Situation zu bezeichnen, in der die Versorgungsleitungen
lose und nicht unter Spannung hängen
können.
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Es ist geeignet, dass Versorgungsleitungen in Öffnungen,
Vertiefungen oder Kanälen
in dem Roboter-Oberarm angeordnet werden. Wie zuvor erwähnt, ist
ein Ziel der vorliegenden Erfindung, dass Versorgungsleitungen größtenteils
intern in dem Roboter-Oberarm verlegt werden können, auf ihrer vollständigen Länge durch
Vertiefungen in einem hinteren Abschnitt der Drehvorrichtung, nach
vorne heraus zu der Drehscheibe, wobei die Versorgungsleitungen
benachbart zu der Werkzeug-Verbindungseinrichtung durch Öffnungen
in dem Ringabschnitt nach außen
geführt
werden können.
Auf diese Weise wird ein im wesentlichen verlängerter bzw. erweiterter und
gerader Kanal für
Versorgungsleitungen durch den Roboter-Oberarm und die Drehvorrichtung gebildet.
Auf diese Weise erhalten die Versorgungsleitungen einen im wesentlichen
geraden Durchgang durch den Roboter-Oberarm.
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Es ist geeignet, wenn der Ringabschnitt
zwischen und in direktem Kontakt mit der vorderen scheibenförmigen Drehscheibe
und einem hinteren Abschnitt der Drehvorrichtung angeordnet ist.
Der Ringabschnitt, der derart entworfen ist, um mit der Drehscheibe
in Kontakt zu sein, kann eine Mantelfläche mit einer frei gewählten Form
aufweisen, derart, wie beispielsweise konkav oder konvex. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es jedoch wichtig, dass die Versorgungsleitungen angeordnet
sind, um durch eine Öffnung
in dem Ringabschnitt in eine Richtung zu verlaufen, die eine Komponente
parallel zu der dritten Achse aufweist, das heißt in einer Richtung schräg nach vorne
zu dem Werkzeug. Der Ringabschnitt ist mit einer konischen Mantelfläche entworfen,
und kann durch einen Kegel gebildet werden, der an der Spitze abgeschnitten
ist. Es ist geeignet, an der Basis des Kegels einen Körper anzuordnen,
der durch einen hülsenförmigen Abschnitt
gebildet wird, der als eine Lageranbringung für ein Lager in einem Handgelenk
dient, das an dem Roboter-Arm angebracht ist.
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Die Anzahl der Öffnungen in dem Ringabschnitt
kann zwischen wenigen und einigen schwanken. Die Öffnungen
können
auch als "Kanäle" bezeichnet werden,
in Anbetracht der Tatsache, dass die Wände des Ringabschnitts eine
bestimmte Dicke aufweisen, wobei ein Kanal durch Durchdringung von der
Innenfläche
des Ringabschnitts zu seiner Außenfläche (der
Mantelfläche)
gebildet wird.
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Die Drehvorrichtung kann in jeglichem
frei gewählten
Material entworfen werden, derart wie Stahl, Aluminium oder Kunststoff.
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Es ist geeignet, die Drehvorrichtung
als ein Kegelzahnrad (conical toothed wheel), geteilt oder ganz,
zu beenden. "Geteilt" wird verwendet,
um zu bezeichnen, dass die Drehvorrichtung einige Teile umfassen
kann, die in dem Roboter aneinander angebracht sind. Diese Lösung stellt
unter anderem einen großzügigen Raum
zum Biegen der Versorgungsleitungen bereit. Eine geteilte Drehvorrichtung kann
folglich auf diese Weise beispielsweise ein vorderes Teil umfassen,
derart wie eine Drehscheibe und einen Ringabschnitt mit einer hinteren
Kontaktoberfläche,
der mit einem Gewinde bereitgestellt ist, wobei die Oberfläche fest
in ein äquivalentes
hinteres Teil mit Gewinde der Drehvorrichtung geschraubt ist. Der
hintere Teil ist beispielsweise durch ein geeignetes Verfahren mit
Zahnradgetrieben und einem Motor verbunden, welche die Drehvorrichtung
antreiben und dieser eine Drehbewegung übermitteln. Andere technische
Merkmale, die ein Kegelzahnrad betreffen, beispielsweise in Bezug
auf Öffnungen
in der Drehvorrichtung und den Neigungswinkel der konischen Mantelfläche, können mit
den hier für
die Drehvorrichtung beschriebenen Merkmalen übereinstimmen.
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Die Versorgungsleitungen sind angeordnet, um
durch die Öffnung
in eine Richtung durchgeführt zu
werden, die eine Komponente parallel zu der dritten Achse aufweist.
Eine Normale kann an jenem Punkt auf der Mantelfläche des
Ringabschnitts definiert werden, wo die Versorgungsleitung die Öffnung verlässt, das
heißt
eine Richtung an dem Punkt, die senkrecht zu der Mantelfläche des
Ringabschnitts ist. Auf diese Weise weisen die Öffnung und die Versorgungsleitung,
die durch sie hindurchgeführt
wird, einen Neigungswinkel zwischen der dritten Achse und der Normalen
zu der Mantelfläche
auf, der unterhalb von 90° liegt.
Die dritte Achse ist die Drehachse des Werkzeug, das an der Drehscheibe
angebracht ist. Es ist geeignet, wenn die Normale zu der Mantelfläche, das
heißt
eine Achse senkrecht zu der Mantelfläche, eine Längenausdehnung aufweist, die
im wesentlichen mit einer axialen Ausdehnung der Öffnungen übereinstimmt,
die durch die Drehvorrichtung durchgehen. Folglich weisen die jeweiligen Öffnungen
jeweils eine Längenausdehnung
auf, die sich entlang einer Normalen zu der Mantelfläche erstreckt.
Es ist geeignet, wenn der Neigungswinkel zwischen der dritten Achse
und der Normalen in einem Bereich von 0° bis 60°, und vorzugsweise in einem
Bereich von 0° bis
44° ist.
Eine Versorgungsleitung, die sich durch eine Öffnung erstreckt, weist an der
Stelle der Öffnung
mindestens eine Axialrichtungskomponente auf, eine Komponente, die
parallel zu der dritten Achse verläuft. Wenn der Neigungswinkel
0° überschreitet,
so weist die Versorgungsleitung auch eine Richtungskomponente in
Radialrichtung auf. Wenn der Neigungswinkel 0° beträgt, so ist die Mantelfläche größtenteils
senkrecht in Bezug zu der dritten Achse angeordnet. Die Öffnungen
weisen dann eine gerade Durchführung
nach vorne in der Erstreckungsrichtung des Ringabschnitts auf.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ebenfalls ein Verfahren zum Verlegen von Versorgungsleitungen in
einem Industrieroboter mit den in Anspruch 12 aufgeführten Merkmalen.
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Die vorliegende Erfindung umfasst
ebenfalls die Verwendung einer Drehvorrichtung an einem Industrieroboter
mit einem drehbaren Oberarm, gemäß dem, was
in Anspruch 16 erläutert
ist.
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Es ist geeignet den Industrieroboter
und die Drehvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Arbeit in Schweißverfahren
zu verwenden, derart wie beispielsweise Punktschweißen. Die
vorliegende Erfindung betrifft deshalb ebenfalls die Verwendung des
Industrieroboters oder der Drehvorrichtung gemäß dem, was in Anspruch 17 erläutert ist,
in einem Schweißverfahren.
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Der beschriebene Industrieroboter,
der auch als ein "Manipulator
mit einer Steuervorrichtung" bezeichnet
werden kann, ist erfindungsgemäß von einem
Typ, der dafür
vorgesehen ist, es zu schaffen Lasten bis zu mindestens 150 kg zu
tragen. Es ist geeignet, dass der erfindungsgemäße Industrieroboter von einem
Typ ist, bei dem der Roboter-Oberarm und die Drehachsen des Roboters
durch Zahnradgetriebe über
Motoren betrieben werden. Es ist geeignet, dass die Motoren in einem
derartigen Typ von Roboter-Oberarm bei den Zahnradgetrieben angeordnet sind,
das heißt
in dem vorderen äußeren Teil
des Roboter-Oberarms bei dem Handgelenk und der Drehvorrichtung,
und es ist geeignet, falls sie in diesen Teilen angeordnet sind.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird nun detaillierter
in Form einer nicht-beschränkenden
Ausführungsform
beschrieben werden, die mit der Hilfe der beigefügten Zeichnungen erläutert wird,
worin:
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1 eine
allgemeine Skizze eines erfindungsgemäßen Industrieroboters zeigt.
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2 prinzipiell
den Weg der Versorgungsleitungen durch einen Roboter-Oberarm und
eine Drehvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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3 in
perspektivischer Ansicht das freie Ende eines Roboter-Oberarms gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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4 in
einer Ansicht, die direkt von der Seite erfolgt, teilweise die Drehvorrichtung
an dem freien Ende des Roboter-Oberarms von 3, mit einer Versorgungsleitung, die
durch einen Ringabschnitt verlegt ist, zeigt.
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5 in
einer perspektivischen Ansicht einen Querschnitt durch das freie
Ende einer Ausführungsform
des Roboter-Oberarms gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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6 in
einer perspektivischen Ansicht, einen Querschnitt einer Ausführungsform
des freien Endes eines Roboter-Oberarms gemäß der vorliegenden Erfindung
erläutert.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 erläutert einen
Industrieroboter 1, der einen drehbaren Roboter-Oberarm 2 umfasst,
an dessen freiem Ende eine drehbare Drehvorrichtung 3 angebracht
ist, die drehbar in einem Handgelenk 6 (wobei auf diesen
Abschnitt des Arms häufig
als "Gabel" Bezug genommen wird)
angeordnet ist. 2 zeigt
im Prinzip (im wesentlichen in Übereinstimmung mit
dem in 1 gezeigten Industrieroboter),
wie eine Versorgungsleitung K durch den Roboter-Oberarm 2 und
die Drehvorrichtung 3 auf einem erfindungsgemäßen Industrieroboter
verlegt ist. Die Versorgungsleitung K ist derart angeordnet, um
durch eine Öffnung 14 in
einem Ringabschnitt der Drehvorrichtung 3 durchgeführt zu werden.
Der Industrieroboter umfasst einen Oberarm 2, der um eine
erste Achse A drehbar ist, ein an dem Oberarm angebrachtes Handgelenk 6,
das um eine zweite Achse B drehbar ist, eine an dem Handgelenk angebrachte,
hohle Drehvorrichtung 3, die um eine dritte Achse C drehbar
ist, die an ihrem vorderen Ende eine Drehscheibe 8 zur
Anbringung eines Werkzeugs umfasst. Die erste Achse A schneidet
die zweite Achse B rechtwinklig, und die zweite Achse B schneidet
die dritte Achse C rechtwinklig. Ein Ringabschnitt 10 ist
zwischen und in direktem Kontakt mit der vorderen scheibenförmigen Drehscheibe 8 und
einem hinteren Abschnitt 17 der Drehvorrichtung 3 angeordnet.
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3 und 4 zeigen einen Industrieroboter
mit einem drehbaren hohlen Oberarm 2, der zwei geformte
Armteile 20, 21 (auch als "Gabel" bekannt) umfasst, wobei eine Drehvorrichtung 3 an
dem freien Ende 4 des Roboter-Oberarms 2 zwischen
den Armteilen 20, 21 angeordnet ist, wobei die
Drehvorrichtung in einem Handgelenk 6 um eine zweite Achse
B (die Kippachse) drehbar ist (das heißt, dass sie eine Biege/Kipp-Bewegung
ausführen
kann). Die Drehvorrichtung 3 umfasst einen hinteren hülsenförmigen Abschnitt 17 (wie
in 5 gezeigt) und einen
vorderen scheibenförmigen
Abschnitt, der als "die
Drehscheibe" 8 bezeichnet
wird. Ein Ringabschnitt 10 ist zwischen und in direktem
Kontakt mit der vorderen scheibenförmigen Drehscheibe 8 und
dem hinteren Abschnitt 17 der Drehvorrichtung 3 angeordnet.
Eine Drehbewegung wird der Drehvorrichtung 3 mit Hilfe von
Motoren und Zahnradgetrieben übermittelt,
die nicht in den Figuren gezeigt sind. Eine Versorgungsleitung K
ist dafür
vorgesehen entlang und in dem Roboter-Oberarm 2 angeordnet
zu werden und zu verlaufen, nach vorne durch eine mittige Öffnung 22 (oder
Vertiefung) in dem hinteren Abschnitt 17 der Drehvorrichtung 3 und
nach vorne zu der Drehscheibe 8 (siehe 3). Der hintere Abschnitt 17 und
die Öffnung 22 bilden
auf diese Weise einen zylindrischen Körper 24. Die Drehvorrichtung 3 kann
um eine dritte Achse C gedreht werden. Ein Werkzeug ist an der Drehscheibe 8 über einer
eine Werkzeugverbindungseinrichtung bildenden Oberfläche 13 vor
einem Flansch 11 angebracht. Die Werkzeugverbindungseinrichtung 13 ist
mit Mitteln 15 für
die steife Anbringung eines Werkzeugs an die Verbindungseinrichtung 13 ausgestattet.
Die Drehscheibe ist an ihrem ersten Ende mit einer konischen Mantelfläche 12 entworfen
und der Ringabschnitt 10 umfasst Durchführungsöffnungen 14, von denen
jede eine Axialausdehnung entlang ihrer jeweiligen Normalen 16,
rechtwinklig zu der Mantelfläche 12 aufweist.
Eine Versorgungsleitung K ist folglich vorgesehen, um durch den Roboter-Oberarm 2,
nach vorne durch die mittige Öffnung 22 der
Drehvorrichtung und heraus durch eine Öffnung 14 in dem Ringabschnitt 10 verlegt
zu werden. 4 erläutert ebenfalls
einen Neigungswinkel α zwischen
der dritten Achse C und der Normalen 16. Dieser Neigungswinkel α liegt unterhalb
von 90° und die Öffnungen 14 in
dem Ringabschnitt 10 sind angeordnet, um quer und längs mindestens
ein Kabel darin zu steuern, wodurch eine Versorgungsleitung einen
relativ geraden Durchgang durch die Drehvorrichtung und heraus durch
die Öffnungen 14 in
dem Ringabschnitt erhält.
Erfindungsgemäß sollte
die Versorgungsleitung nicht in dem Roboterarm angebracht werden
und sollte entlang der Richtung von seiner Längsachse bewegt werden können, zumindest
bei dem freien, äußeren Ende
des Roboterarms, das heißt
bei dem Ringabschnitt 10 und dem Handgelenk 6.
Die Versorgungsleitung kann jedoch in einer Position fest angebracht
werden, und dann ist beispielsweise eine geeignete Stelle nahe bei
oder in den Öffnungen 14 in
dem Ringabschnitt 10. Die Anzahl an Öffnungen in dem Ringabschnitt
kann von einer einzelnen bis zu ungefähr zehn Öffnungen variieren und es ist
geeignet bzw. zweckmäßig, falls
sie symmetrisch um die Mantelfläche
des Ringabschnitts angeordnet sind. Der Ringabschnitt 10 umfasst
mindestens einen Abschnitt mit einen Radius R1,
der zwischen der dritten Achse C und der Mantelfläche 12 des
Ringabschnitts (siehe 4)
definiert ist, der geringer als der Radius R2 des
zylindrischen Körpers 24 ist.
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, worin das freie
Ende eines Roboter-Oberarms (im wesentlichen in Übereinstimmung mit der Vorrichtung
gemäß 1-4) mit der Drehvorrichtung 3 zum
Drehen (das heißt,
um eine Kipp-/Biegebewegung ausführen
zu können)
um die zweite Achse (die Kippachse) B angeordnet ist. Die Drehvorrichtung 3,
die eine mittige Öffnung 22 aufweist,
umfasst eine Drehscheibe 8 und einen hinteren, hülsenförmigen Abschnitt 17 (hier
in einer ungeteilten Ausführungsform
in einem ununterbrochenen Körper),
der angeordnet ist, um mit Hilfe von Lagern 18 in einem
in dem Handgelenk 6 angeordneten Lagerträger 19 zu
drehen. Ein Neigungswinkel α zwischen
einer dritten Achse C und einer Normalen zu der Mantelfläche 25 ist
in 4 eingezeichnet.
Wie zuvor erwähnt,
kann der Neigungswinkel vorzugsweise in dem Bereich von 0° bis 44° liegen.
Auf diese Weise können
die Versorgungsleitungen einen relativ geraden Durchgang durch eine Öffnung 23 (oder
einen Kanal) bei dem freien Ende eines Roboter-Oberarms, nach vorne
zu einer Werkzeugverbindungseinrichtung 13 erhalten, indem
die Versorgungsleitungen intern in Öffnungen 22 in dem hohlen,
hülsenförmigen Abschnitt 17 der
Drehvorrichtung 3 und durch Öffnungen 14 in dem
Ringabschnitt 10 heraus geführt werden, wo die Durchgänge in den Öffnungen
in einer Richtung schräg
nach vorne angeordnet sind. Die jeweiligen Leitungen, die Teil einer
Versorgungsleitung oder eines Bündels
von Versorgungsleitungen aus einigen Leitungen/Drähten bzw.
Leitungen sind, können
auf diese Weise jeweils in jeweiligen Öffnungen 14 angeordnet
werden, wodurch die Leitungen auseinander gehalten werden, quer
gesteuert und in Bezug zueinander verschiebbar angeordnet sind.
Die Öffnungen 14 sind größer als
die Leitungen, die dort angeordnet werden sollen, wodurch sich die
jeweilige Leitung in der Versorgungsleitung noch frei bewegen kann
und frei in einer Axialrichtung durch die Öffnungen 14 läuft. Folglich
gibt es eine bestimmte Menge an freiem Raum für eine Leitung in der Öffnung.
Folglich ist wichtig, dass die Reibung zwischen den umgebenden Wänden in
der Öffnung
und einer durch sie durchgeführten
Leitung gering ist.
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6 erläutert eine
Ausführungsform
(im wesentlichen in Übereinstimmung
mit der Vorrichtung gemäß 1–2),
worin die Drehvorrichtung 30 in der Form eines geteilten
Kegelzahnrads vorliegt. Die geteilte Drehvorrichtung umfasst zwei
Teile, einen vorderen Teil 32 mit einer Drehscheibe 33 und
einen hülsenförmigen,
hinteren Teil 34. Der vordere Teil 32 ist an einem
hinteren, hülsenförmigen Körper 31 der
Drehvorrichtung angebracht, der Kontaktoberflächen aufweist, die in Kontakt
mit jeder anderen 35 während
einer Anordnung der Drehvorrichtung 30 in dem Roboterarm
angeordnet sind. Eine geteilte Drehvorrichtung bietet mehr Raum
zum Biegen der Versorgungsleitungen. Der Grund ist, dass dies für ein Lager 46 für die Drehbewegung
um die Achse B eine Anordnung in dem vorderen Teil der Drehvorrichtung 30 ermöglicht.
Dies ist unter dem Gesichtspunkt der Haltbarkeit vorteilhaft. Die
hintere Öffnung 39 der
Drehvorrichtung 30 ist vor der Drehachse B angeordnet,
was ein vorteilhafteres Biegen der Versorgungsleitungen ermöglicht.
Das Drehzentrum für die
Drehvorrichtung 30 gemäß dieser
Ausführungsform
liegt folglich weiter hinten entlang dem Roboterarm 2,
hinter der Drehvorrichtung 30. Dies ist mit der Ausführungsform
gemäß 5 zu vergleichen, worin die
hintere Öffnung 25 der
Drehvorrichtung 3 hinter der Drehachse B angeordnet ist.
Folglich liegt im Vergleich zu der Drehvorrichtung 30 in 6 das Drehzentrum der Drehvorrichtung 3 in 5 weiter vorne zu dem freien
Ende 4 des Roboterarms 2 hin, in der Drehvorrichtung
selbst. Die Öffnungen 40 sind
entworfen, dass sie durch die konische Mantelfläche 45 eines Ringabschnitts 36 laufen.
Der hintere Körper 31 der
Drehvorrichtung weist eine Kontaktoberfläche auf, die mit Zähnen ausgestattet
sind, die in einem Zahn-Eingriff mit einer äquivalenten, zahnausgestatteten
Kontaktoberfläche
eines in dem Handgelenk angeordneten Zahnradgetriebes sind, wobei
das Zahnradgetriebe angeordnet ist, um eine Drehbewegung an die
Drehvorrichtung über
einen Motor zu übertragen.
Die Drehvorrichtung 30 weist eine mittige Öffnung 42 auf.
Weiterhin ist die Drehvorrichtung 30 angeordnet, um um
eine in dem Handgelenk 6 angeordnete Kippachse 44 zu
drehen. Die Drehvorrichtung ist an Lagern 46 in einem Lagerträger 48 angebracht.
Ein Werkzeug ist mit der Drehscheibe bei einer Oberfläche verbunden,
die eine Werkzeugverbindungseinrichtung 52 bildet, vor
einem Flansch 50.
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Versorgungsleitungen sind durch Öffnungen 40 in
dem Ringabschnitt 36 angeordnet. Eine Versorgungsleitung,
nicht gezeigt, ist intern mit einem im wesentlichen gerade durchgehenden
Verlauf durch Öffnungen 54 (Kanäle) in dem
Roboter-Oberarm und nach vorne durch mittige Öffnungen 42, 43 in
der Drehvorrichtung verlegt. Jegliche anderen technischen Eigenschaften
beispielsweise in Bezug auf Öffnungen
und den Neigungswinkel bei der Mantelfläche des Ringabschnitts, der
unterhalb von 90 liegt, stimmen mit jenen überein,
die vorstehend für
die Drehvorrichtung 3 unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben
wurden.