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Hintergrundtechnik
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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Handhabungsstruktur für ein Versorgungselement
mit einem Kabel und/oder einem Schlauch, das bzw. der mit einem
Bearbeitungswerkzeug wie eine Hand oder einem Schweißbrenner
verbunden ist, die an einem Industrieroboter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 angebracht ist.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Bei
einem Industrieroboter (hier im Folgenden einfach als Roboter bezeichnet)
ist im Allgemeinen ein Bearbeitungswerkzeug wie eine Hand oder ein
Schweißbrenner
an einem Ende eines Handgelenks des Roboters angebracht. Wahlweise
kann eine Kamera oder ein Kraftsensor am Ende des Handgelenks des
Roboters angebracht sein. Im Rahmen dieser Beschreibung wird auch
die Kamera oder der Sensor am Handgelenk des Roboters als eine Art "Bearbeitungswerkzeug" bezeichnet. Zahlreichen Bearbeitungswerkzeugen
müssen
elektrische Energie, ein elektrisches Signal, Luft, Hilfsgase oder
ein Schweißdraht
zugeführt
werden. Ferner wird ein Kabel und/oder ein Schlauch zur Versorgung
des Bearbeitungswerkzeugs verwendet. Für das Kabel und/oder den Schlauch
gibt es zahlreiche Konfigurationsarten. So können beispielsweise eine Mehrzahl Kabel
in einem Schutzrohr zusammengefasst oder manche Leitungselemente
gebündelt
werden. Außerdem
können
das Schutzrohr oder die Leitungselemente mit einem Servosteuerkabel
zur Steuerung eines Servomotors für den Antrieb jeder Achse des
Roboters gebündelt
sein. Weiterhin können
sie ein kombiniertes Kabel darstellen. In der vorliegenden Beschreibung
werden die gebündelten
Teile einfach als "Versorgungselement" bezeichnet.
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Wenn
im Stand der Technik ein solches Versorgungselement am Roboter angeordnet
und mit dem in der Nähe
eines Endes des Handgelenks des Roboters angebrachten Bearbeitungswerkzeug
verbunden ist, ist das Versorgungselement in einem Roboterarm vor
dem Unterarm des Roboters untergebracht. Das Versorgungselement
ist dann über
dem Unterarm in Richtung des Handgelenkendes angeordnet, wobei es
von einer Aufhängung
gehaltert wird, die außerhalb
des Roboterarms angebracht ist.
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1 ist
eine Zeichnung aus der
US 2004/0052630
A1 , die ein Beispiel der obigen Anordnung des Versorgungselements
zeigt. In
1 kennzeichnet das Bezugszeichen
1 einen
Roboter mit einer Hand
5, die nahe einem Ende eines Handgelenks angebracht
ist, und eine Analogkamera, eine Digitalkamera oder ein Kraftsensor
C/S sind am Ende des Handgelenks angebracht. Ein mit der Kamera
oder dem Sensor C/S verbundenes Kabel CB verläuft innerhalb eines Robotermechanismus
von einer Verteilertafel
3 mit einem an der Basis
2 des
Roboters
1 angeordneten Verbinder und ist vor einem Unterarm
4 zur
Außenseite
des Robotermechanismus gezogen. Das herausgeführte Kabel CB ist in einer
Aufhängung
9 in
der Nähe
des Unterarms
4 aufgehängt
und durch Herausführen
aus dem Unterarm
4 mit der Kamera oder dem Sensor C/S verbunden.
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Eine
solche Handhabungsstruktur für
das Versorgungselement wird bei einem Roboter mit einem anderen
Werkzeug wie z. B. eine Hand in weitem Umfang verwendet. Bei einer
solchen Konfiguration, bei der das Versorgungselement über dem
Unterarm des Roboters angeordnet ist, ist es jedoch schwierig, die
Bewegung des Versorgungselements stabil zu machen, wenn sich die
Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs durch die Drehung der Handgelenkachse
des Roboters stark ändert.
Im Ergebnis kann sich die Wartungshäufigkeit des Kabels oder des
Schlauchs durch die Verschlechterung der Lebensdauer oder die Beschädigung des
Kabels oder des Schlauchs erhöhen.
Ferner kann die instabile Bewegung des Versorgungselements eine
störende Berührung zwischen
dem Versorgungselement und einem Peripheriegerät verursachen.
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Um
ein derartiges Problem zu lösen,
wird eine Konfiguration, bei der das Versorgungselement im Unterarm
des Roboters enthalten ist, wie z. B. in der
US 2004/0052630 A1 vorgeschlagen.
Das obige Problem kann durch diese Konfiguration zwar in gewissem
Umfang gelöst
werden, allerdings muss ein Roboter individuell vorbereitet werden,
um dem Betrieb eines den Roboter verwendenden Systems zu entsprechen,
wodurch die Produktionskosten des Roboters ansteigen.
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Das
Dokument
EP 1355400
A1 im Stand der Technik beschreibt einen Roboterarm mit
einem ersten Handgelenkelement und einem zweiten Handgelenkelement,
das drehbar am ersten Gelenkelement gelagert ist. Das Versorgungselement
wird aus einer Öffnung,
die im ersten Gelenkelement nahe des am ersten Gelenkelement angeordneten
Halteteils ausgebildet ist, herausgezogen und vom Halteteil gehaltert.
Das zweite Gelenkelement enthält
eine zentrale Öffnung,
durch die ein Versorgungselement geführt ist. Das Versorgungselement
ist dann in zwei Teile geteilt und zur Verbindung mit einem Bearbeitungswerkzeug
aus dem zweiten Gelenkelement herausgeführt.
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Das
Dokument
JP 09-216189 im
Stand der Technik offenbart einen einstellbaren Adapter für einen
Brennerschaft, mit dem ein Brenner verbunden ist. Das Versor gungselement
des Brenners wird parallel zum Roboterarm geführt, der den Adapter trägt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Lösung der obigen Probleme. Mit
anderen Worten, eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer
Handhabungsstruktur für
ein Versorgungselement, durch die sich die Bewegung des Versorgungselements
selbst dann nicht so ausgeprägt ändert, wenn
sich die Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs durch die Drehung
der Handgelenkachse des Roboters stark ändert, wodurch die Belastung,
die auf ein das Versorgungselement bildendes Kabel oder einen Schlauch
wirkt, geringer werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist die Bereitstellung einer Handhabungsstruktur für ein Versorgungselement,
mit der es möglich
ist, die Anordnung des Versorgungselements an einem Installationsort
des Roboters auf einfache Weise zu ändern, so dass eine flexible
Modifikation eines den Roboter enthaltenden Systems möglich ist.
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Die
obigen Probleme werden durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Zur
Lösung
der obigen Probleme ist bei der vorliegenden Erfindung das Bearbeitungswerkzeug drehbar
um eine Achse gelagert, die parallel zur letzten Achse (j6-Achse) des Roboters
verläuft.
Das Versorgungselement für
das Bearbeitungswerkzeug erstreckt sich innerhalb eines hohlen Abschnitts
eines Untersetzungsmechanismus für
ein erstes Gelenkelement und ist von einer an einer Seite des Unterarms
(oder des ersten Gelenkelements) ausgebildeten Öffnung aus nach außen eingeführt. Das
Versorgungselement ist dann durch ein geeignetes Haltemittel abgestützt und
mit dem Bearbeitungswerkzeug verbunden.
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Das
Bearbeitungswerkzeug kann eine Hand sein, die ein Paar Greifklauen
enthält,
die sich öffnen und
schließen
können.
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Eine
zweite Öffnung
kann in der Basis des Unterarms zur Verbindung mit dem hohlen Abschnitt des
Untersetzungsgetriebes ausgebildet sein. In diesem Fall wird ein
Schweißbrenner
als das Bearbeitungswerkzeug verwendet, und das Versorgungselement
kann ein Kabel für
den Schweißstrom,
einen Schlauch zum Zuführen
von Schutzgas und einen Einsatz zum Zuführen eines Schweißdrahtes
enthalten. Ferner kann ein Schweißdrahtvorschubgerät am ersten
Gelenkelement angeordnet sein, und das Versorgungselement ist von
der zweiten Öffnung
aus zur Innenseite des Unterarms und zum hohlen Abschnitt des Untersetzungsgetriebes
eingeführt.
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Das
Schweißdrahtvorschubgerät kann auch als
Halteteil für
das Versorgungselement dienen. Wahlweise kann das Halteteil des
Versorgungselements in der Nähe
des Schweißdrahtvorschubgeräts positioniert
sein.
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Ein
Motor für
das Schweißdrahtvorschubgerät kann innerhalb
des ersten Gelenkelements enthalten sein.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen noch deutlicher;
es zeigen:
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1 eine
beispielhafte Ansicht einer Gesamtkonfiguration einer Handhabungsstruktur
für ein Versorgungselement
gemäß dem Stand
der Technik;
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2a eine
Vorderansicht einer Gesamtkonfiguration einer Handhabungsstruktur
für ein
Versorgungselement der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2b eine
Seitenansicht der ersten Ausführungsform
von 2a von einem vorderen Teil des Unterarms bis zu
einem Bearbeitungswerkzeug der Handhabungsstruktur;
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3a eine
detaillierte Vorderansicht im Bereich des Unterarms der ersten Ausführungsform;
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3b eine
Seitenansicht der ersten Ausführungsform
von 3a vom vorderen Teil des Unterarms bis zum Bearbeitungswerkzeug
der Handhabungsstruktur;
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4 eine
Schnittansicht, die die Konfiguration des Unterarmendes und einen
Teil um das Unterarmende der ersten Ausführungsform zeigt;
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5 eine
Schnittansicht, die die Konfiguration des Unterarms und einen Teil
im Bereich des Unterarms der zweiten Ausführungsform zeigt;
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6 eine
Schnittansicht der Verdrahtungskonfiguration innerhalb des Unterarms;
und
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7 eine
beispielhafte Ansicht der Verdrahtung eines Kabels zur Steuerung
eines Motors, der in der Erfindung verwendet werden kann.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsformen
der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die 2a bis 7 beschrieben.
Bei einer ersten Ausführungsform
ist der bei der Ausführungsform
verwendete Roboter ein Handhabungsroboter mit einer Hand als Bearbeitungswerkzeug
und ein angeordnetes Versorgungselement ist ein Steuerkabel für die Hand.
Bei einer zweiten Ausführungsform
ist der bei der Ausführungsform
verwendete Roboter ein Lichtbogenschweißroboter mit einem Schweißbrenner
als Bearbeitungswerkzeug und ein angeordnetes Versorgungselement
enthält
ein Kabel für
den Schweißstrom,
einen Schlauch zum Zuführen
von Schutzgas und einen Einsatz zum Zuführen eines Schweißdrahtes.
Diese Ausführungsformen
sind jedoch nur Beispiele.
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Die 2a und 2b zeigen
eine Gesamtkonfiguration der ersten Ausführungsform der Erfindung. Dabei
ist 2a eine Vorderansicht und 2b eine
Seitenansicht, die den vorderen Teil des Roboter-Unterarms bis zum
Bearbeitungswerkzeug zeigt. In 2a hat
der Roboter 10 sechs Achsen mit einer Hand 17,
die am Ende des Handgelenks des Roboters angebracht ist. Die Hand 17 kann
eine herkömmliche
Hand mit Greifklauen 18 und einem Druckluftzylinder (nicht
dargestellt) für
den Antrieb der Klauen 18 sein. Ein Versorgungselement
oder ein Steuerkabel 6 zum Steuern der Bewegung der Klauen 18 ist
von einem Robotersteuergerät 20 aus
in eine Basis 11 des Roboters 10 eingeführt. Das
Versorgungselement 6 verläuft dann innerhalb des Roboterkörpers oder
des Oberarms 13 zum Ende des Unterarms mit einer Unterarmbasis 14 und
einem ersten Gelenkelement 15. Das Steuerkabel 6 ist
mit anderen Kabeln für
Servomotoren 12 zum Antrieb der Roboterachsen kombiniert.
Wie dargestellt ist, kann das Kabel 6 geteilt zu jedem
Servomotor 12 geführt
sein.
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Eine
erste Öffnung 21 und
ein Haltemittel 22 zum Halten des Versorgungselements sind
an der Seite des ersten Gelenkelements 15 vorgesehen. Das
Versorgungselement 6 wird von der ersten Öffnung 21 aus
zur Außenseite
des Roboterkörpers
gezogen und dann vom Haltemittel 22 in der Nähe der Öffnung 21 gehalten.
Das Versorgungselement 6 verläuft ferner entlang einem zweiten
Gelenkelement 16, das am ersten Gelenkelement 15 angebracht
ist, zur Hand 17. Als das Haltemittel 22 kann
ein herkömmliches
Fixiermittel oder ein Klemmenelement dienen. Wahlweise kann ein
Eingriffselement wie ein Ring, durch den das Versorgungselement
verläuft, verwendet
werden, damit sich das Versorgungselement in seiner Längsrichtung
bewegen und seine Längsachse
verwinden oder drehen kann. Alternativ kann aus praktischen Gründen eine
Anschlussbox mit einer Anschlussfunktion angeordnet sein, wie nachstehend
beschrieben wird. Erfindungsgemäß wird die
Anschlussbox mit der Anschlussfunktion auch als eines der Haltemittel
für das
Versorgungselement 6 betrachtet.
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Der
Servomotor für
jede Achse des Roboters 10 wird auf eine bekannte Weise
auf Basis eines von einem Roboter-Steuergerät 20 ausgegebenen
Betätigungsbefehls
gesteuert. Das Roboter-Steuergerät 20 gibt
auch einen Greifbefehl an die Hand 17 sowie einen Betätigungsbefehl
an den Servomotor zum Steuern der Öffnungs- und Schließbewegungen
der Greifklauen 18 aus. Wenn die Hand 17 einen
Gegenstand (z. B. eine Baugruppe) greift, wird ein Signal, das über das
Greifen informiert, über
das Steuerkabel oder das Versorgungselement 6 an das Steuergerät 20 gesendet.
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Die 3a und 3b zeigen
die detaillierte Konfiguration des Unterarms und der Peripheriegeräte der Ausführungsform
der 2a und 2b. Dabei
ist 3a eine Vorderansicht des Unterarms und der Peripheriegeräte und 3b eine
Seitenansicht vom vorderen Teil des Unterarms bis zum Bearbeitungswerkzeug.
In 3a ist außerdem
eine Anschlussbox als Beispiel für
das Haltemittel 22 des Versorgungselements dargestellt.
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In
den 3a und 3b ist
ein Untersetzungsgetriebe 30 mit einem hohlen Abschnitt 31 in der
Unterarmbasis 14 angeordnet. Obwohl auf die Detaildarstellung
verzichtet wird, ist eine Eingangsseite des Untersetzungsgetriebes 30 mit
einem Servomotor verbunden, um das erste Gelenkelement 15 um
eine erste Achse A zu drehen, die sich in Längsrichtung eines Teils des
Unterarms von der Basis 14 zum ersten Gelenkelement 15 erstreckt.
Eine Ausgangsseite des Untersetzungsgetriebes 30 ist dagegen
mit dem ersten Gelenkelement 15 verbunden. Das Versorgungselement 6 ist
innerhalb der Unterarmbasis 14 in den hohlen Abschnitt 31 des
Untersetzungsgetriebes 30 eingeführt. Nach dem Durchgang durch
den hohlen Abschnitt 31 ist das Versorgungselement 6 in
einen Innenraum 151 des ersten Gelenkelements 15 eingeführt. Das
Versorgungselement passiert dann den Innenraum 151 im Wesentlichen entlang
der ersten Achse A und erreicht die Öffnung 21.
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Das
am ersten Gelenkelement 15 angebrachte zweite Gelenkelement 16 kann
von einem Servomotor der fünften
Achse (nicht dargestellt) des Roboters 10 um eine zweite
Achse B gedreht werden, die die erste Achse A im Wesentlichen senkrecht
schneidet. Die Hand 17 dagegen wird von einem Servomotor
der letzten Achse des Roboters 10 um eine dritte Achse
C gedreht, die im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Achse B verläuft und
von der ersten Achse A um einen vorgegebenen Abstand beabstandet
ist. Ein Beispiel eines Mechanismus für die Rotation der Hand oder
des Bearbeitungswerkzeugs 17 um die dritte Achse C ist
nachstehend beschrieben.
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Eine
Anschlussbox 23 befindet sich in der Nähe der Öffnung 21. Das Versorgungselement 6 vom
Untersetzungsgetriebe 30 ist mit der Anschlussbox 23 verbunden,
und ein weiteres Versorgungselement 6 ist von der Box 23 bis
zur Hand 17 angeordnet. Ein Magnetventil 24 ist
an einer Stelle innerhalb des ersten Gelenkelements 15 nahe
der Öffnung 21 angeordnet.
Das Magnetventil 24 steuert die Zufuhr und Abfuhr von Luft
zum Luftzylinder für
das Öffnen und
Schließen
der Greifklauen 18 der Hand 17.
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Das
Versorgungselement 6 enthält einen Schlauch für die Luftzufuhr
sowie einen elektrischen Leiter wie ein Steuerkabel für einen
Servomotor (nachstehend beschrieben) zum Antrieb der letzten Achse.
Das obige Magnetventil 24 ist am Schlauch des Versorgungselements
angeordnet. Eine nicht dargestellte Quelle ist außerhalb
des Roboters angeordnet, wodurch die Zufuhr/Abfuhr von Luft auf
bekannte Weise vom Robotersteuergerät 20 gesteuert wird.
Außerdem
ist ein von der Quelle (nicht dargestellt) verlaufender Schlauch
mit dem Versorgungselement 6 an einer geeigneten Position,
z. B. vor der Basis 11, verbunden. Da diese Konfiguration
bezüglich
der Zufuhr/Abfuhr von Luft bekannt ist, wird auf ihre detaillierte
Beschreibung verzichtet.
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Wenn
die Handhabungsoperation des in 2 dargestellten
Roboters 10 ausgeführt
wird, ist der Servomotor jeder Achse aktiviert, um die Position und
Ausrichtung der Hand 17 zu steuern. Um die Ausrichtung
der Hand 17 zu steuern, werden zu diesem Zeitpunkt die
vierte, fünfte
und sechste Achse des Roboters angetrieben. Deshalb sollte der Einfluss
der Achsenbewegungen auf das Versorgungselement 6 in Betracht
gezogen werden. Zuerst wird die vierte Achse aktiviert und das erste
Gelenkelement 15 um die erste Achse A gedreht. Da sich
jedoch das Versorgungselement 6 aus dem hohlen Abschnitt 31 des
Untersetzungsgetriebes 30 zur Öffnung 21 durch das
erste Gelenkelement 15 erstreckt, beeinflusst die Drehung
des ersten Gelenkelements 15 um die erste Achse A das Versorgungselement 6 nicht
wesentlich.
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Wenn
die fünfte
Achse aktiviert ist, dreht sich das zweite Gelenkelement 16 um
die zweite Achse B. Aufgrund dieser Bewegung wird die Hand 17 um
die zweite Achse geschwenkt, das Versorgungselement 6 jedoch
in der Nähe
der Öffnung 21 gehalten.
Deshalb folgt nur ein kurzer Teil des Versorgungselements 6,
der sich von der Halteposition in der Nähe der Öffnung 21 bis zur
Hand 17 erstreckt, der Bewegung des zweiten Gelenkelements 16.
Auch die Drehung des zweiten Gelenkelements 16 beeinflusst
das Versorgungselement 6 nicht wesentlich.
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Wenn
die sechste Achse aktiviert ist, dreht sich die Hand 17 um
die dritte Achse C. Da in diesem Fall die dritte Achse C gegenüber der
ersten Achse A versetzt ist, wird das mit der Hand 17 verbundene Versorgungselement 6 nur
mit einer Verwindungskraft beaufschlagt. Deshalb verursacht die
Bewegung der sechsten Achse kein Flattern des Versorgungselements 6.
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Weil
das Versorgungselement 6 durch die Bewegung der sechsten
Achse nicht flattert, braucht nur die Drehbewegung des zweiten Elements 16 um die
zweite Achse B mit dem relativ schmalen Betriebsbereich berücksichtigt
zu werden. Das Versorgungselement 6 kann deshalb so angeordnet
sein, dass es aus der Seite des ersten Gelenkelements 15 gezogen
wird. Deshalb kann gemäß der Ausführungsform
die Bewegung des Versorgungselements 6 relativ zur Drehung
der letzten Achse und der Schwenkbewegung des zweiten Gelenkelements
um die zweite Achse B stabil sein. Da sich ferner das Versorgungselement 6 durch
den hohlen Abschnitt des ersten Gelenkelements 15 und einen
Antriebsmechanismus desselben zur Öffnung 21 an der Seite des
ersten Gelenkelements 15 erstreckt, können sich das Kabel und der
Schlauch, die das Versorgungselement bilden, über eine relativ lange Strecke
innerhalb des Unterarms verwinden, wenn sich das erste Gelenkelement 15 um
die erste Achse A dreht. Deshalb kann die Bewegung des Versorgungselements ebenfalls
stabil sein.
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Nunmehr
wird anhand von 4, die die Konfiguration des
Endes des Unterarms und die Peripheriegeräte zeigt, der Rotationsmechanismus
der Hand 17 erläutert.
Wie aus 4 ersichtlich ist, ist ein Servomotor 40 zum
Antreiben der letzten (sechsten) Achse am zweiten Gelenkelement 16 angeordnet.
Die Rotation des Servomotors 40 wird über ein Untersetzungsgetriebe 41 mit
einem Stützlager
an einen Abtriebsflansch 42 übertragen. Ferner wird die Rotation
des Abtriebsflansches 42 über ein Antriebszahnrad 44 und
ein Abtriebszahnrad 45 an die Hand 17 übertragen,
um die Hand 17 zu drehen. Die Positionen und Ausrichtungen
des Servomotors 40, des Abtriebsflansches 42 und
des Antriebszahnrades 44 sind so bestimmt, dass ihre Rotationsachse
D die erste Achse A schneidet (siehe 3).
Da die Rotationsachse C des Abtriebszahnrades 45 und der Hand 17 von
der Rotationsachse D beabstandet ist, ist zwischen der Rotationsachse
C und der ersten Achse A ein Abstand vorhanden. Der Abstand wird als "vorgegebener Abstand" bezeichnet.
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Das
Abtriebszahnrad 45 ist in einem Getriebegehäuse 43 positioniert.
Das Antriebszahnrad 44 ist drehbar vom Abtriebsflansch 42 gelagert.
Das Abtriebszahnrad 45 ist außerdem drehbar über das
Lager 4 am Getriebegehäuse 43 gelagert.
Die Hand 17 ist an einem Ende des Abtriebszahnrads 45 entfernt vom
Servomotor 40 befestigt. Das Versorgungselement oder ein
Luftschlauch 6 ist drehbar mit dem anderen Ende des Abtriebszahnrads 45 verbunden. Der
Luftschlauch ist ebenfalls mit dem Getriebegehäuse 43 verbunden.
Ein Kabel und ein Rohr, die den Luftschlauch bilden, verlaufen durch
einen hohlen Abschnitt 47 des Abtriebszahnrads 45 und
sind mit der Hand 17 verbunden.
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Die
nächste 5 zeigt
einen Hauptteil einer zweiten Ausführungsform, d. h. die Konfiguration
des Unterarms und seine Peripheriegeräte. Die zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im Wesentlichen
darin, dass das Bearbeitungswerkzeug der zweiten Ausführungsform ein
Schweißbrenner
anstelle der Hand ist. Wie dargestellt ist, ist bei dieser Ausführungsform
eine zweite Öffnung 26 an
der Rückseite
der Unterarmbasis 14 ausgebildet, die vom ersten Gelenkelement 15 entfernt
ist. Ein Versorgungselement 60 ist von der zweiten Öffnung 26 aus
eingeführt.
Das in die Unterarmbasis 14 eingeführte Versorgungselement 60 verläuft durch
den hohlen Abschnitt 31 des Untersetzungsgetriebes 30 und
ist aus der ersten Öffnung 25 an
der Seite des ersten Gelenkelements 15 nach außen gezogen.
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Das
Versorgungselement 60 ist entsprechend einem Roboter zum
Lichtbogenschweißen
aus einem Schweißdraht 61,
der in einem Einsatz zum Zuführen
des Drahtes enthalten ist, einem Kabel 62 für den Schweißstrom und
einem Schlauch 63 zum Zuführen von Schutzgas aufgebaut.
Das Kabel 62 und der Schlauch 63 sind direkt mit
einem Schweißbrenner 19 verbunden,
der um die dritte Achse C drehbar ist. Da der Mechanismus zum Antreiben
des Schweißbrenners 19 um
die dritte Achse C der gleiche sein kann wie der anhand von 4 beschriebene,
wird auf eine Erläuterung
des Mechanismus verzichtet.
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Der
Schweißdraht 61 wird
vom Einsatz unmittelbar vor der Trennung vom Kabel 62 und
dem Schlauch 63 freigegeben und von einer Vorschubwalze 51 des
Drahtvorschubgeräts 50 geführt und vorgeschoben.
Danach wird der Draht 61 wieder vom Einsatz eingeschlossen
und mit dem Schweißbrenner 19 mit
dem Kabel 62 und dem Schlauch 63 verbunden. Die
Vorschubwalze 51 wird von einem im ersten Gelenkelement 15 enthaltenen
Motor 52 angetrieben.
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Obwohl
der Übersichtlichkeit
halber nur das mit dem Schweißbrenner 19 verbundene
Versorgungselement in 5 dargestellt ist, können andere Drähte und
Schläuche
die gleichen wie anhand von 2 beschrieben
sein. So ist beispielsweise ein Steu erkabel vom Robotersteuergerät 20 über einen Anschluss
eines Verteilerfeldes 3 an der Basis 2 des Roboters
in den Robotermechanismus geführt.
Das Steuerkabel verläuft
dann durch einen hohlen Abschnitt eines Drehkörpers des Roboters. Manche
Teile des Steuerkabels zweigen vom Kabel ab und sind an die Motoren
für den
Antrieb der ersten und zweiten Achse angeschlossen. Die übrigen Teile
des Steuerkabels sind entlang dem Oberarm 13 angeordnet
(siehe 2) und verlaufen durch den
Roboterarm zur Unterarmbasis 14. Wieder andere Teile des Steuerkabels
können
mit den Motoren zum Antrieb der dritten und vierten Achse verbunden
sein. In diesem Fall sind die übrigen
Teile abgesehen vom Versorgungselement 60 von der Innenseite
der Unterarmbasis 14 aus in das erste Gelenkelement 15 eingeführt.
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6 ist
eine Schnittansicht der Konfiguration der Verdrahtung innerhalb
des Unterarms. Wie dargestellt ist ein Versorgungselement (d. h.
ein Schlauch und/oder ein Kabel) 70, das durch den Unterarm
verläuft,
in ein Schutzrohr 80 eingeführt. Eine elektrische Signalleitung
ist ebenfalls in das Schutzrohr 80 eingeführt, wobei
Abschirmung und Ummantelung entfernt sind. Ein Motorsteuerkabel 81 ist
spiralförmig
an der Außenseite
des Schutzrohrs 80 angeordnet, was auch in 7 dargestellt
ist. Aufgrund dieser Konfiguration kann die Verwindungsbewegung
des Versorgungselements 70, die durch die Drehung des Unterarms
um ±180° verursacht
wird, selbst dann gut aufgenommen werden, wenn das Versorgungselement
in der Nähe
der Rotationsachse des Unterarms gebogen oder verwunden wird. Die Lebensdauer
des Versorgungselements kann deshalb verlängert werden. Da die Abschirmung
vom Versorgungselement entfernt worden ist, kann externes Rauschen
die Signalleitung beeinträchtigen und/oder
Rauschen kann aus der Signalleitung dringen. Wenn der Unterarm jedoch
aus einem leitfähigen
Material besteht und ein Masseleiter anstelle der Abschirmung mit
dem Unterarm und der Roboterbasis verbunden ist, kann das obige
Rauschen vermieden werden. Außerdem
sind das kabel und der Schlauch 70 für das Bearbeitungswerkzeug
des Unterarms vom Motorsteuerkabel 81 getrennt. Diesbezüglich sind
der hintere Teil des Unterarms und eine Öffnung 28 so konfiguriert,
dass später
ein erforderliches Kabel in den hinteren Teil und die Öffnung 28 eingeführt werden
kann. Außerdem
können
die obigen Öffnungen 21 und 25 als
die Öffnung 28 dienen.
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Ein
Benutzer des Roboters kann deshalb ein erforderliches Kabel und
einen Schlauch für
das Bearbeitungswerkzeug entsprechend des Systems im tatsächlichen
Einsatz hinzufügen.
In diesem Fall kann ein solcher Roboter auch mit einer Trennwand oder
dgl. versehen sein, in der das Motorsteuerkabel 81 von
einer Verarbeitungseinheit des Kabels und Schlauchs 70 für das Bearbeitungswerkzeug
abgetrennt ist, ohne die Lebensdauer des Motorsteuerkabels 81 zu
beeinträchtigen.
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Der
Benutzer kann die in 6 dargestellte Konfiguration
zum Hinzufügen
eines Kabels für
das Bearbeitungswerkzeug im tatsächlichen
Einsatz verwenden. Mit anderen Worten, das zusätzliche Kabel kann in das Schutzrohr 80 mit
einem im Wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt so eingeführt
werden, dass das zusätzliche
Kabel vom Motorsteuerkabel 81 und dem Kabel 70 für das Bearbeitungswerkzeug
getrennt ist. Ein Kontakt zwischen den Kabeln kann deshalb vermieden
und die Zuverlässigkeit
des Motorsteuerkabels 81 aufrechterhalten werden. Außerdem besteht
das Schutzrohr 80 vorzugsweise aus einem reibungsarmen
Material wie TeflonTM, um die Reibung zwischen
dem Schutzrohr und dem Versorgungselement zu verringern.
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Der
Leiter und der Schlauch 70 müssen eine Längenzugabe haben, da der Leiter
und der Schlauch 70 gebogen werden können, wenn sich das zweite
Gelenkelement dreht. Ein Handhabungsroboter wird jedoch z. B. so
betrieben, dass der Roboter relativ zu einer waagrechten Ebene in
eine tiefere Richtung weist, wodurch der Drehbereich des Roboterhandgelenks
auf ca. 130° begrenzt
werden kann. Deshalb können
Leiter und Schlauch um das Handgelenk relativ einfach entlang dem
Unterarm angeordnet sein.
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Gemäß der Erfindung
kann die auf den Leiter und den Schlauch, die das mit dem Bearbeitungswerkzeug
am Ende des Roboterhandgelenks verbundene Versorgungselement bilden,
wirkende Last verringert werden. Außerdem kann die Bewegung des
Versorgungselements während
des Roboterbetriebs stabil sein. Als Ergebnis kann die Lebensdauer des
Versorgungselements verlängert
und eine gegenseitige Störung
zwischen dem Versorgungselement und Peripheriegeräten vermieden
werden. Die Arbeit am Einsatzort zum Ändern oder Hinzufügen des
Versorgungselements, die bei einer Modifikation des Systems erforderlich
wird, lässt
sich durch Ausbilden der Öffnungen
(oder der ersten und zweiten Öffnung)
im vorderen Teil des Unterarms (oder im ersten Gelenkelement) und
im hinteren Teil des Unterarms (oder der Unterarmbasis), durch die
sich das Versorgungselement in die hohlen Abschnitte des Unterarms
und des Untersetzungsgetriebes erstrecken kann, auf einfache Weise
ausführen.
Es ist deshalb vorteilhaft, dass nur minimale Arten von Roboterbasisteilen
für verschiedene
Modifikationen des Systems erforderlich sind.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen,
die zum Zwecke der Verdeutlichung gewählt worden sind, beschrieben worden
ist, dürfte es
auf der Hand liegen, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen
daran vornehmen kann, ohne vom Gültigkeitsbereich
der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist.