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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem, das eine Kabelverteilungs-
und -stützausrüstung für einen
Sensor aufweist.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Um
einen Roboter "intelligent" zu machen, ist es
bekannt, einen optischen Sensor, einen Kraftsensor oder einen anderen
externen Sensor am Roboter anzubringen. Wenn ein optischer Sensor
oder ein Kraftsensor an einem Roboter angebracht wird, wird ein
Sensorkabel, das mit dem optischen Sensor oder dem Kraftsensor verbunden
ist, in einen Robotermechanismus gelegt. Wenn das Sensorkabel in
den Robotermechanismus gelegt wird, ist es nötig, zu verhindern, dass das
Sensorkabel umliegende Objekte beeinflusst oder eine übermäßige Spannung
auf das Sensorkabel aufgegeben wird, und zwar entlang der Roboterbewegung.
Beispielsweise müssen
in dem Fall, in dem ein Sensorkabel in einen Gelenkroboter verlegt
wird, der dazu ausgestaltet ist, in der Lage zu sein, einen Unterarm
zu verdrehen, Überlegungen angestellt
werden, damit das Problem einer Beeinflussung oder übermäßigen Spannung
des Sensorkabels nicht während
der Verdrehungs- oder Drehbewegung des Unterarms auftritt.
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Um
diese Bedingung zu erfüllen,
ist in dem Fall, in dem ein Sensorkabel in einen Gelenkroboter mit
einem verdrehbaren Unterarm verlegt wird, vorgeschlagen worden,
den Unterarm als eine hohle Struktur auszubilden und das Sensorkabel
innerhalb des Unterarms durch einen Unterarmträger zu legen, der in einer
Verbindung zwischen dem Unterarm und einem Oberarm bereitgestellt
ist. Bei dieser Verbindung wird auch ein hoher Widerstand gegenüber einem
Rauschen benötigt,
da das Sensorkabel, das mit einem optischen Sensor, einem Kraftsensor
oder einem anderen externen Sensor verbunden ist, allgemein für ein relativ
schwaches Signal vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist es bekannt,
ein abgeschirmtes Kabel als das Sensorkabel zu verwenden.
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Andererseits
werden im Gelenkroboter die anderen Versorgungselemente, wie beispielsweise Steuerkabel
für einen
Elektromotor zum Antreiben des Gelenks des Roboters, manchmal schon
im Unterarm verlegt, während
sie durch den Unterarmträger
laufen. In dieser Verbindung ist es erforderlich, dass ein Motorsteuerkabel
in der Lage ist, sich flexibel in einem begrenzten Raum zu bewegen,
so dass ein einzelner Draht, der keine Kabelumhüllung aufweist, allgemein als
das Motorsteuerkabel verwendet wird. Deshalb ist es erwünscht, eine
Verteilungs- und -stützausrüstung bereitzustellen,
die in der Lage ist, die nicht umhüllten, leicht zu beschädigenden
einzelnen Drähte
und die umhüllten
Sensorkabel ohne Probleme zu verlegen.
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Diesbezüglich hat
der Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung in der Beschreibung
von
JP-A-2004 136371 ,
welche nach dem Anmeldedatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht
wurde, eine Verteilungs- und -stützausrüstung für ein Kabel
einer Kamera oder eines Kraftsensors vorgeschlagen, welches eine
Beeinflussung durch externe Ausrüstung
um den Unterarm eines Roboters herum verhindern kann. Die in der
Beschreibung beschriebene Verteilungs- und -stützausrüstung wird unter Bezug auf
die
1A und
1B kurz
erklärt.
Im Beispiel aus
1A sind nicht umhüllte, leicht
zu beschädigende
einzelne Drähte
(d. h., ein Motorsteuerkabel, ein Handsteuerkabel usw.) in einem
zu verlegenden Schutzschlauch
1 aufgenommen. Andererseits
sind ein abgeschirmtes Sensorkabel
2 (z. B. ein Twisted-Pair-Signalkabel,
das aus der Kombination eines Bildsignalkabels und eines Kamerasteuersignalkabels
besteht) und ein abgeschirmtes Sensorstromkabel
3 in einer
Spiralform um den äußeren Umfang
des zu verlegenden Schutzschlauchs
1 gewunden. Aufgrunddessen
wird es möglich,
die Spannung des Sensorkabels
2 und des Sensorstromkabels
3 aufzunehmen,
die unvermeidlich während
der Verdrehungs- oder Drehbewegung des Unterarms des Roboters auftritt.
Ferner ist im Beispiel von
1B zusätzlich zu
den obigen einzelnen Drähten auch
ein nicht umhülltes
Sensorstromkabel im Schutzschlauch
1 aufgenommen, und nur
das abgeschirmte Sensorkabel
2 wird entlang des äußeren Umfangs
des Schutzschlauchs
1 gelegt. Durch Verwenden dieser Verteilungs-
und -stützvorrichtung
ist es möglich,
den Freiheitsgrad jedes Kabels im Unterarm des Roboters zu erhöhen, so
dass der sich daraus ergebende Schaden, der sich ansonsten auf die entsprechenden
Kabel auswirkt, selbst dann verringert werden kann, falls aufgrund
einer Verdrehungs- oder Drehbewegung des Unterarms des Roboters eine
Biege- oder Verdrehkraft wiederholt auf das Kamerakabel oder das
Kraftsensorkabel einwirkt, und die Lebensdauer der Kabel effektiv
erhöht
werden kann.
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EP-A-0 287 062 offenbart
einen Schutzschlauch, der sich in einen Hohlraum erstreckt, der
in einem hohlen Unterarm eines Roboters ausgebildet ist, durch welchen Kabel
zum Zuführen
von Bewegungsleistung und elektrischer Leistung zu Erfassungszwecken
geleitet werden.
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WO-A-03 015 998 lehrt,
verschiedene Kabel, die durch den Unterarm eines Roboters laufen,
einschließlich
von Signalkabeln für
Sensoren, zu bündeln.
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JP-A-60 217 094 offenbart,
einen optischen Sensor an einer Hand eines Roboters anzuordnen.
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US-A-4-819 978 offenbart
Kraftsensoren und ihre zugehörigen
Kabel und, einen Kraftsensor an einer Hand eines Roboters anzuordnen.
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GB-A-950 873 zeigt,
solche Kabel zu umhüllen
und Fluor für
Isolierungszwecke zu verwenden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Robotersystem bereitzustellen,
bei dem ein Sensorkabel in einem Unterarm aufgenommen werden kann
und bei dem das Sensorkabel davor geschützt ist, während eines Roboterbetriebs
beschädigt
zu werden.
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Um
das obige Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein
Robotersystem bereit, das die Merkmale aus Anspruch 1 aufweist.
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Im
oben beschriebenen Robotersystem mag das Signalkabel ein Bildsignalkabel
und ein Steuersignalkabel aufweisen, die für einen optischen Sensor vorgesehen
sind.
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In
dieser Anordnung mögen
das Bildsignalkabel, das Steuersignalkabel und/oder das Stromkabel
durch ein Abschirmungselement und/oder ein Umhüllungselement abgedeckt sein.
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Alternativ
mag das Signalkabel ein Erfassungsdatenübertragungssignalkabel eines
Dehnmessstreifens aufweisen, das als ein Kraftsensor vorgesehen
ist.
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In
dieser Anordnung mögen
das Erfassungsdatenübertragungssignalkabel
und/oder das Bildsignalkabel und das Stromkabel durch ein Abschirmungselement
und/oder ein Umhüllungselement
abgedeckt sein.
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Der
Schutzschlauch mag mit einer Auslegerstruktur versehen sein, die
ein festes Ende aufweist, das dazu ausgestaltet ist, an einem Unterarmträger, der
im Roboter bereitgestellt ist, fest angebracht zu sein, sowie ein
freies Ende, das dazu ausgestaltet ist, im Hohlraum des Unterarms
angeordnet zu sein.
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Ferner
mag vom Versorgungselement das Steuerkabel des Antriebsmotors und/oder
das Steuerkabel der Hand ohne Umhüllungselement vorgesehen sein;
und wobei ein Isolierelement eines einzelnen Drahtes, der das zumindest
eine Steuerkabel darstellt, aus einem Material gebildet sein mag,
welches eine organische Fluorverbindung enthält.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser ersichtlich
werden, in welchen:
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1A eine
Darstellung ist, die schematisch ein Beispiel einer Kabelverteilungs- und -stützausrüstung für einen
Sensor in einer bekannten oder älteren
Anwendung zeigt.
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1B eine
Darstellung ist, die schematisch ein weiteres Beispiel einer Kabelverteilungs-
und -stützausrüstung für einen
Sensor in der bekannten Anwendung zeigt;
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2 eine
Darstellung ist, die schematisch ein Beispiel eines Robotersystems
zeigt, auf welches erfindungsgemäß eine Kabelverteilungs-
und -stützausrüstung für einen
Sensor angewandt werden kann;
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3A eine
Vorderansicht ist, die schematisch eine Kabelverlegeroute an einem
Robotermechanismus zeigt, und zwar bezüglich einer Kabelverteilungs-
und -stützausrüstung für einen
Sensor gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3B eine
Seitenansicht von rechts ist, die den Robotermechanismus aus 3A zeigt;
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4A eine
vergrößerte Vorderansicht
ist, die einen Teil einschließlich
eines Unterarms des Robotermechanismus' aus 3A zeigt;
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4B eine
vergrößerte Seitenansicht
ist, die den Teil aus 4A zeigt;
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5A eine
Draufsicht ist, welche die typische interne Struktur des Unterarms
des Robotermechanismus' aus 3A zeigt;
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5B eine
Seitenansicht von rechts ist, welche die interne Struktur aus 5A zeigt;
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6 eine
Darstellung ist, welche die typische Konfiguration der Kabelverteilungs-
und -stützausrüstung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7A eine
Schnittansicht ist, die ein Beispiel eines Sensorkabels zeigt, das
von der Kabelverteilungs- und -stützausrüstung aus 6 verlegt ist;
und
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7B eine
Schnittansicht ist, die ein weiteres Beispiel eines Sensorkabels
zeigt, das von der Kabelverteilungs- und -stützausrüstung aus 6 verlegt
ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
nachstehend genau beschrieben. In den Zeichnungen sind die gleichen
oder ähnliche
Komponenten durch gemeinsame Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine
erfindungsgemäße Kabelverteilungs- und
-stützvorrichtung
für einen
Sensor mag vorzugsweise auf ein Robotersystem angewandt werden, das
einen Gelenkroboter und einen optischen Sensor oder einen Kraftsensor
(d. h., einen externen Sensor) umfasst, der neben einem Gelenk des
Gelenkroboters angebracht ist, und zwar zum Verlegen eines Sensorkabels
in einem Hohlraum eines Unterarms mit einer hohlen Struktur des
Gelenkroboters. Die Sensorkabelverteilungs- und -stützausrüstung ist
im Aufbau so verbessert, dass sie es einem allgemein umhüllten Sensorkabel
und allgemein nicht umhüllten
anderen einzelnen Drähten
ermöglicht,
zusammen durch einen Unterarmträger
zu laufen, der in einem Roboter vorgesehen ist, und im Hohlraum
im Unterarm verlegt zu werden. Aufgrunddessen ist es während der
Verdrehungs- oder Drehbewegung des Unterarms des Roboters möglich, es
effektiv zu verhindern, dass das Sensorkabel umliegende Objekte beeinflusst
oder einer übermäßigen Spannung
unterliegt, und somit die Lebensdauer des Sensorkabels deutlich
zu verbessern.
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Bezüglich der
Zeichnungen zeigt 2 schematisch ein Beispiel eines
Robotersystems, auf welches die erfindungsgemäße Kabelverteilungs- und -stützausrüstung angewandt
werden kann. Es ist zu beachten, dass der Aufbau der nachstehend
erklärten
Sensorkabelverteilungs- und -stützausrüstung zum
Verlegen eines Sensorkabels in einem Roboter für einen optischen Sensor dient,
der neben dem Gelenk des Roboters angebracht ist. Jedoch ist die
erfindungsgemäße Kabelverteilungs-
und -stützvorrichtung
nicht auf diesen Aufbau beschränkt
und mag ebenso zum Verlegen eines Sensorkabels für einen weiteren externen Sensor
verwendet werden, wie beispielsweise einen Kraftsensor, der neben
dem Gelenk des Roboters angebracht ist.
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Im
in 2 gezeigten Robotersystem ist eine Hand 12 am
Gelenk eines Roboters (d. h., eines Robotermechanismus') 10 angebracht,
und ein optischer Sensor 14 ist am Bereich neben dem Gelenk angebracht.
Der optische Sensor 14 ist durch ein Sensorkabel (wie später erklärt), das
in einem Kabelelement 16 enthalten ist, mit einem Sensorcontroller 18 verbunden.
Das Sensorkabel besteht aus einem Signalkabelsatz für den optischen
Sensor 14 (d. h., einem Bildsignalkabel und einem Steuersignalkabel) und
einem Stromkabel. Der Sensorcontroller 18 umfasst einen
Bildprozessor für
den optischen Sensor 14. Es ist zu beachten, dass in dem
Fall, in dem ein Kraftsensor anstelle des optischen Sensors 14 angebracht
ist, ein Sensorkabel, das den Kraftsensor mit dem Sensorcontroller 18 verbindet,
aus einem Signalkabel für
den Kraftsensor (d. h., einem Erfassungsdatenübertragungssignalkabel eines Dehnmessstreifens)
und einem Stromkabel besteht. Außerdem umfasst der Controller 18 eine
Vorrichtung zum Umwandeln der Ausgabe eines Dehnmessstreifens, der
in den Kraftsensor eingebaut ist, in z. B. Sechs-Achsen-Kraftkomponenten
usw.
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Der
Antriebsbetrieb von Antriebsmotoren (z. B. eines Servomotors 20),
der für
entsprechende Steuerachsen des Robotermechanismus' 10 bereitgestellt
ist, und der Antriebsbetrieb der Hand 12, die am Gelenk
angebracht ist, werden mittels eines Robotercontrollers 22 gesteuert.
Die Kabel der Antriebssteuerung (d. h., die Steuerkabel des Antriebsmotors und
das Steuerkabel der Hand) sind ebenfalls im Kabelelement 16 umfasst.
Es ist zu beachten, dass der Sensorcontroller 18 mit dem
Robotercontroller 22 kombiniert sein mag.
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Das
Kabelelement 16 mag zusätzlich
zu den obigen verschiedenen Kabeln zum Übertragen von elektrischen
Signalen oder Leistung bei Bedarf verschiedene Versorgungselemente,
wie beispielsweise einen Luftdruckschlauch zum Antreiben eines pneumatischen
Mechanismus', umfassen.
Es ist zu beachten, dass der in dieser Anmeldung verwendete Ausdruck "Versorgungselement" ein allgemeiner Ausdruck
ist, der Kabel, Schläuche,
Materialzufuhrleitungen usw. abdeckt. Allgemein werden diese Kabel
und andere Versorgungselemente in einem Industrieroboter so verlegt,
dass sie in der Lage sind, sich integral mit dem Robotermechanismus
(oder einem Arm) zu bewegen, damit eine Beeinflussung durch den
Umgebungs-Mechanismus, der den Roboter umgibt, zu vermeiden.
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Die 3A und 3B zeigen
schematisch die Verlegeroute des Kabelelements 16 am Robotermechanismus 10,
und zwar bezüglich
einer Kabelverteilungs- und -stützausrüstung für einen
Sensor gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Kabelelement 16, einschließlich des Sensorkabels
für den
optischen Sensor 14 oder Kraftsensor, des Steuerkabels
für die
Hand 12, der Steuerkabel für die entsprechenden Achsenantriebsmotoren
usw. wie beschrieben, erstreckt sich, um in dem Robotermechanismus 10 verlegt
zu werden, von einer Steuereinheit aus, wie beispielsweise dem Robotercontroller 22 und
dem Sensorcontroller 18, durch eine mit einem Verbindungselement
ausgestattete Verteilungsplatte 26, die hinter einem Sockel 24 des
Robotermechanismus' 10 angeordnet
ist.
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Das
im Robotermechanismus 10 verlegte Kabelelement 16 läuft durch
einen Hohlraum, der in einem Schwenkkörper 28 des Sockels 24 ausgebildet
ist. Dann werden Kabel, die teilweise von den Steuerkabeln entsprechender
Achsenantriebsmotoren abzweigen, mit einem ersten Achsenantriebsmotor
und einem zweiten Achsenantriebsmotor (nicht gezeigt) verbunden.
Die anderen im Kabelelement 16 enthaltenen Versorgungselemente
werden entlang eines Oberarms 30 am Robotermechanismus verlegt
und zu einem Unterarm 32 geführt.
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Die 5A und 5B zeigen
die typische innere Struktur des Unterarms 32 des Robotermechanismus' 10. Im
Kabelelement 16, das zum Unterarm 32 geführt wird,
werden Kabel, die teilweise von den Steuerkabeln der entsprechenden
Achsenantriebsmotoren abzweigen, mit einem dritten Achsenantriebsgetriebemotor
(oder einem J3-Motor; nicht gezeigt) und einem vierten Achsenantriebsmotor (oder
einem J4-Motor) 36 mit einem Getriebe 34 verbunden.
Die anderen Versorgungselemente laufen durch einen Hohlraum 38 innerhalb
des Unterarms 32 mit der hohlen Struktur.
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Um
eine Verbindung zwischen dem Unterarm 32 und dem Oberarm 30 (3B)
herum ist ein Klemmelement 40 bereitgestellt, und Steuerkabel
für den
J3-Motor und den J4-Motor zweigen von der Position des Klemmelements 40 ab.
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Das
Kabelelement 16, das durch den Hohlraum 38 im
Unterarm 32 läuft,
wird zu einem Klemmelement 42 geführt, das neben der Auslassöffnung des
Unterarms 32 bereitgestellt ist.
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Von
der Position des Klemmelements 42 zweigen das Steuerkabel
für einen
J5-Motor 46 mit einem Getriebe 44 und das Steuerkabel
für einen J6-Motor 50 mit
einem Untersetzungsgetriebe 48 ab. Die anderen Versorgungselemente
des Kabelelements 16 (d. h., das Sensorkabel für den optischen Sensor 14 (oder
Kraftsensor), das Steuerkabel für
die Hand 12 usw.) erstrecken sich zur Außenseite
des Unterarms 32 durch eine seitliche Oberfläche der Vorderseite
des Unterarms 32, um entlang der äußeren Oberfläche des
Unterarms 32 verlegt zu werden, werden durch ein Klemmelement 52 geführt und
werden zu einer Endaktuator-Anbringoberfläche 54 mit einer bestimmten
vorgegebenen Überlänge geführt.
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Das
Kabelelement 16, das zu der Endaktuator-Anbringoberfläche 54 geführt wird,
wird auf eine solche Weise verlegt, dass es sich um ein Gelenkelement
schlingt, und zwar unter Verwendung eines Raums, der dafür vorgesehen
ist, einen relativen Versatz zwischen dem optischen Sensor 14 (oder
dem Kraftsensor) und der Hand 12 bereitzustellen. Schließlich wird
das Sensorkabel im Kabelelement 16 mit dem optischen Sensor 14 (oder
dem Kraftsensor) verbunden, der an der Endaktuator-Anbringoberfläche 44 angebracht
ist.
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Im
Robotermechanismus 10 wie oben beschrieben, wird, wenn
der Unterarm 32 eine Verdrehungs- oder Drehbewegung durchführt, das
Kabelelement 16, das durch den Unterarm 32 läuft, wiederholt
einer Biege- und Verdrehbewegung um die Drehmittelachse unterworfen,
so dass die Lebensdauer des Kabels und anderer Versorgungselemente,
wenn keine strukturelle Maßnahme
auf die Kabelverteilungs- und -stützausrüstung angewandt wird, verkürzt wird
und der Betrieb des Roboters behindert wird. Deshalb ist die erfindungsgemäße Sensorkabelverteilungs-
und -stützausrüstung derart
ausgestaltet, dass ein Schutzschlauch bereitgestellt wird, um das
Sensorkabel für
den optischen Sensor oder Kraftsensor zusammen mit den Versorgungselementen
aufzunehmen, und zwar einschließlich
des Steuerkabels für
den Antriebsmotor der Robotergelenkachse, des Steuerkabels für die Hand
und/oder des einen pneumatischen Mechanismus antreibenden Druckluftschlauchs,
und so, dass der Schutzschlauch durch den Hohlraum des Unterarms
gelegt wird. Diese Konfiguration wird unter Bezug auf 6 bezüglich des
obigen Robotermechanismus 10 erklärt.
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Wie
in 6 gezeigt, ist die Kabelverteilungs- und -stützausrüstung 56 für einen
Sensor gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dazu eingerichtet, einen Schutzschlauch 60, der
einen im Wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt aufweist, im Hohlraum 38 des Unterarms 32 anzuordnen,
der auf einem im Robotermechanismus 10 bereitgestellten
Unterarmträger 58 getragen
wird. Der Schutzschlauch 60 ist mit einer Auslegerstruktur
versehen, die ein festes Ende (in der Zeichnung ein rechtes Ende) 60a an
einer proximalen Seite aufweist, das daran angepasst ist, am Unterarmträger 58 fest
angebracht zu sein, sowie ein freies Ende (in der Zeichnung ein
linkes Ende) 60b, das daran angepasst ist, im Hohlraum 38 des
Unterarms 32 angeordnet zu sein. Ein Schutzschlauchträger 62 wird
bereitgestellt, um integral mit dem Unterarmträger 58 ausgebildet
zu sein oder um separat hergestellt und mittels eines geeigneten
Befestigungsmittels am Unterarmträger 58 angebracht
zu sein. Der Schutzschlauch 60 wird auf eine Auslegerweise
entlang der Drehachse 32a des Unterarms 32 mittels
des Schutzschlauchträgers 62 getragen.
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Die
Versorgungselemente 64a bis 64e, einschließlich des
Sensorkabels für
den optischen Sensor 14 (oder den Kraftsensor), des Steuerkabels
für den
Antriebsmotor der Gelenkachse, des Steuerkabels für die Hand 12,
des den pneumatischen Mechanismus antreibenden Druckluftschlauchs,
und anderen, laufen im oben beschriebenen Kabelelement 16 durch
den Schutzschlauch 60. Es ist zu beachten, dass, obwohl
die fünf
Versorgungselemente 64a bis 64e in der Zeichnung
zur vereinfachten Darstellung gezeigt sind, die tatsächliche
Anzahl von Versorgungselementen, die durch den Schutzschlauch 60 laufen,
in der Größenordnung
von einigen bis einhundert, in einigen Fällen sogar noch mehr, liegen
kann.
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Der
Schutzschlauch 60 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt
wie einem Fluorharz (z. B. Teflon®) mit
einer geringen Gleitreibung gegenüber den anderen Versorgungselementen,
so dass ein Teil der Versorgungselemente 64a bis 64e,
die durch den Schlauch 60 laufen (z. B. die Versorgungselemente 64a und 64e),
nicht in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Schlauchs 60 kommen
und so beschädigt werden.
Ferner wird es bevorzugt, dass der Schutzschlauch 60 eine
solche Starrheit aufweist, dass das freie Ende 60b die
Innenwandoberfläche
des Unterarms 32 nicht kontaktieren wird, und zwar unabhängig von
der Auslegerstruktur des Schlauchs 60, während er
eine derartige Flexibilität
aufweist, dass die im Schlauch 60 aufgenommenen Versorgungselemente 64a bis 64e keiner übermäßigen Belastung ausgesetzt werden.
Außerdem
ist es möglich,
den inneren Umfangsrand der Öffnung
des freien Endes 60b des Schutzschlauchs 60 abzurunden
oder abzuschrägen,
um so den Kontaktdruck zwischen dem offenen Rand und den Versorgungselementen
zu verringern und dadurch zu verhindern, dass die Versorgungselemente
beschädigt
werden.
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Außerdem weist
der Innendurchmesser des Schutzschlauchs 60 vorzugweise
eine Abmessung auf, die einen geeigneten Abstand von dem Bündel der
im Schlauch 60 aufgenommenen Versorgungselemente 64a bis 64e aufrecht
erhält,
um zu verhindern, dass sich die durch den Schutzschlauch 60 laufenden
Versorgungselemente während
einer Verdrehungs- oder Drehbewegung des Unterarms 32 verheddern
und so beschädigt
werden. In der gezeigten Ausführungsform
wird ein zylindrisches Positionierungselement 66 mit einem
Teil mit großem
Durchmesser 66a und einem Teil mit kleinem Durchmesser 66b verwendet,
um einen solchen geeigneten Abstand zu gewährleisten. Insbesondere sind
die Versorgungselemente 64a bis 64e gebündelt und
werden durch den Teil mit kleinem Durchmesser 66b begrenzt,
und der Teil mit großem
Durchmesser 66a wird über
den freiliegenden äußeren Umfang
des festen Endes 60a des Schutzschlauchs 60 gezogen,
um den Abstand zwischen den Versorgungselementen 64a bis 64e und
dem inneren Umfang des Schutzschlauchs 60 aufrechtzuerhalten.
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Das
Sensorkabel (durch z. B. 64a bezeichnet) für den optischen
Sensor 14 (oder den Kraftsensor), das durch den Schutzschlauch 60 läuft, mag aus
einem Komposit-Kabel bestehen. In diesem Fall ist das Sensorkabel
auf solche Weise strukturiert, dass das Bildsignalkabel und das
Steuersignalkabel für
den optischen Sensor 14 (oder das Erfassungsdatenübertragungssignalkabel
für den
Kraftsensor) und das Stromkabel für den optischen Sensor 14 (oder den
Kraftsensor) zusammen durch ein Abschirmungselement abgedeckt sind,
dessen Außenseite ferner
mittels eines Umhüllungselements
bedeckt ist.
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Ein
Beispiel des Sensorkabels, wie einem Komposit-Kabel, wird unter
Bezug auf die 7A und 7B erläutert.
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Im
Beispiel aus 7A ist das Sensorkabel 64 für den optischen
Sensor 14 (oder den Kraftsensor) auf eine solche Weise
strukturiert, dass ein Twisted-Pair-Kabel 68 (bestehend
aus Signaldrähten 68a und 68b)
für das
Bildsignal und das Steuersignal (oder für die Erfassungsdatenübertragung)
und ein Stromkabel 70 (bestehend aus Stromzufuhrdrähten 70a und 70b)
zusammen durch eine Abschirmung 72 abgedeckt sind, deren
Außenseite
ferner mit eine Umhüllung 74 bedeckt
ist. Statt des Twisted-Pair-Signalkabels 68 ist
es auch möglich,
ein Koaxial-Signalkabel zu verwenden.
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Andererseits
ist im in 7B gezeigten Beispiel das Sensorkabel
für den
optischen Sensor 14 (oder den Kraftsensor) auf solche Weise
strukturiert, dass ein Twisted-Pair-Kabel 68 (bestehend
aus Einzeldrähten 68a und 68b)
für das
Bildsignal und das Steuersignal (oder für die Erfassungsdatenübertragung)
und ein Stromkabel 70 (bestehend aus Stromzufuhrdrähten 70a und 70b)
jeweils einzeln durch Abschirmungen 76 und 78 abgedeckt
sind. Es ist zu beachten, dass in jedem der obigen Beispiele es
bei dem Teil, der im Schutzschlauch 60 aufgenommen ist,
auch möglich
ist, eine der Abschirmungen 72, 76 und/oder 78 und
die Umhüllung 74 in
dem Twisted-Pair-Signalkabel 68 und/oder dem Stromkabel 70 zu
entfernen.
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Somit
ist es in dem Fall, bei dem das Sensorkabel zusammen mit den anderen
Versorgungselementen durch den Schutzschlauch 60 läuft, vorteilhaft,
dass das Steuerkabel für
den Antriebsmotor der Gelenkachse und/oder das Steuerkabel der Hand 12 in
Form einzelner Drähte
ohne Umhüllungselemente durch
den Schutzschlauch 60 läuft,
und zwar im Hinblick darauf, dass ein Kabelbündel kompakter wird und der
davon eingenommene Platz verringert wird.
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Jedoch
ist es in dieser Anordnung in der allgemeinen Ausgestaltung, bei
der das Sensorkabel durch die Umhüllung 74 bedeckt ist,
unvermeidlich, dass das Steuerkabel durch eine Reibung zwischen dem
Steuerkabel und der Umhüllung 74 beschädigt wird.
Deshalb ist es vorteilhaft, für
das isolierende Material des einzelnen Drahtes, der das Steuerkabel bildet,
ein Material wie Teflon® zu verwenden, das eine
organische Fluorverbindung enthält.
Gemäß dieser
Ausgestaltung wird die Gleitfähigkeit
zwischen den Versorgungselementen verbessert und die Beschädigung der
Versorgungselemente (insbesondere der Steuerkabel) wirkungsvoll
unterdrückt.
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In
der obigen Ausführungsform
wurde der Sensor entweder als optischer Sensor oder als Kraftsensor
erklärt,
aber diese Sensoren können
auch gleichzeitig an dem Bereich neben dem Gelenk des Roboters angebracht
sein. In dieser Anordnung ist es auch möglich, eine Kabelverteilungs-
und -stützausrüstung für einen
Sensor zu verwenden, die ähnlich zu
der oben beschriebenen Kabelverteilungs- und -stützausrüstung 56 ist, um die
Sensorkabel für
die Sensoren innerhalb des Unterarms 32 zu verlegen.
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Wie
aus der obigen Beschreibung ersichtlich, kann ein Sensorkabel für einen
optischen Sensor oder einen Kraftsensor erfindungsgemäß leicht innerhalb
eines Unterarms eines Roboters verlegt werden, so dass die Beeinflussung
zwischen dem Sensorkabel und dem Umgebungs-Mechanismus, der den
Unterarm im Operationsraum des Roboters umgibt, vermieden werden
kann. In diesem Zusammenhang würde,
falls das Sensorkabel spiralförmig um
den äußeren Umfang
des Schutzschlauchs gelegt wird, der äußere Durchmesser des Kabelbündels, das
das Sensorkabel umfasst, größer werden, so
dass die Innendurchmesser der Hohlräume des Unterarms und des Unterarmträgers eventuell
vergrößert werden
müssten.
Ferner würde
sich bei dieser Ausgestaltung, wenn sich der Unterarm in einer Verdrehungs-
oder Drehbewegung in einer Richtung bewegt, die das Sensorkabel
aufdreht, das Sensorkabel, welches spiralförmig gewunden wurde, lockern
und nach außen
aufweiten, so dass es notwendig sein mag, das Sensorkabel mittels
eines weiteren Schutzschlauchs weiter abzudecken, um zu verhindern,
dass das Sensorkabel aufgrund des Kontakts mit einer Innenwand des
Unterarms beschädigt
wird. Im Gegensatz dazu läuft
das Sensorkabel in der vorliegenden Erfindung zusammen mit den anderen Versorgungselementen,
wie den Steuerkabeln, durch einen Schutzschlauch, so dass es möglich ist,
den Schutzschlauch räumlich
effizient im Hohlraum im Unterarm des Roboters anzuordnen, und so
keine Notwendigkeit mehr besteht, die Hohlräume des Unterarms und des Unterarmträgers zu
vergrößern, um das
Sensorkabel dorthindurch zu führen.
Ferner ist es im Robotersystem, das die erfindungsgemäße Kabelverteilungs- und -stützausrüstung verwendet, möglich, das
Problem der Beeinflussung zwischen dem Sensorkabel und dem umgebenden
Mechanismus, der den Unterarm im Operationsraum des Roboters umgibt,
zu lösen.
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Während die
Erfindung bezüglich
besonderer bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben worden ist, wird dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der folgenden
Ansprüchen
abzuweichen.