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Diese Erfindung bezieht sich auf Gelenke eines
Industrieroboters und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Lagern der
Antriebswellen von parallel angelenkten ersten und zweiten Armen
in axialer Ausrichtung, wobei vor dem Betrieb des Roboters
eine Druckkraft aufgebracht wird.
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Wenn die Antriebswellen eines ersten und zweiten Arms einer
parallel angelenkteii Konstruktion axial fluchtend angeordnet
sind und mit hoher Genauigkeit betrieben werden, ist es
erforderlich, die Teile vorab kontrolliert unter Druck zu setzen,
um das Spiel der Lager, die die Antriebswellen der Arme auf
dem Grundaufbau des Roboters tragen, auszuschalten.
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In einem in Fig. 5 dargestellten, konventionellen Roboter wird
beispielsweise ein Parallellenkeraufbau durch einen ersten Arm
A, einen zweiten Arm B, einen dritten Arm C und einen vierten
Arm D gebildet, wobei die Antriebswellen des ersten Arms A und
des zweiten Arms B von einem Paar Stützsäulen E, die vom
Grundaufbau des Robcters vorstehen, drehbar abgestützt werden.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in
Fig. 5. In dieser Zeichnung sind die Stützsäulen mit 1 und 2
bezeichnet und der erste Arm mit 3, dessen eines Ende an einem
Rahmenaufbau 4 befestigt ist oder damit gemeinsam ausgebildet
ist, der sich zwiscben den Stützsäulen erstreckt.
Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Antriebsmotor zum Antrieb des ersten
Arms 3. Der Antriebsmotor 5 versetzt eine Antriebswelle 7 des
ersten Arms 3 über einen drehzahlreduzierenden Mechanismus 6
in Drehung. Die Antriebswelle 7 ist an den Stützrahmen 4 des
ersten Arms 3 angescnlossen. Bezugszeichen 8 bezeichnet eine
Lagerung, durch die der Stützrahmen 4 an der Stützsäule 1
abgestützt wird. Die Lagerung 8 besteht vorzugsweise aus einem
Kreuzrollenlager, das nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 6a
im einzelnen beschrieben wird. Das Lager 8 hat eine
Innenlaufbahn, die am Stützrahmen 4 fixiert ist, während seine
Außenlaufbahn in zwei Teile unterteilt ist, um auf ein
Rollenelement mit Kreuzrollengestalt einen Druck auszuüben.
Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Druckplatte, die mittels
Einstellschrauben 10 in einer geeigneten Position an der Stützsäule 1
einstellbar befestigt ist. Die Platte 9 drückt das eine der
beiden Teile der Außenlaufbahn gegen das andere. Bezugszeichen
10a bezeichnet einen Sicherungsring, der die Innenlaufbahn des
Lagers 8 am Stützrahmen 4 sichert. In der in Fig. 6 gezeigten,
bekannten Konstruktion ist ein weiterer Antriebsmotor 12 an
der Stützsäule 2 montiert, um eine Antriebswelle 14 des
zweiten Arms 11 über einen weiteren drehzahlreduzierenden
Mechanismus 13 anzutreiben. Die Antriebswelle 14 wird von einem
weiteren Lager 15, ähnlich dem Lager 8, drehbar auf der
Stützsäule 12 getragen. Die Innenlauffläche des Lagers 15 ist fest
mit der Antriebswelle 14 verbunden, währeiid die in zwei Teile
unterteilte Außenlauffläche an der Stützsäule 2 befestigt ist.
Eine weitere Druckplatte 16 ist mittels Einstellschrauben 17
einstellbar an der Stützsäule 2 befestigt, so daß eines der
zwei Teile der Außeniauffläche gegen das andere gedrückt wird.
Ein weiteres Lager 13 gewöhnlicher Bauart ist zum Abstützen
eines Endes des Stützrahmens 4 auf der Umfangsfläche der
Antriebswelle 14 vorgesehen.
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Ein Ende des zwischen den Stützsäulen 1 und 2 befindlichen
Stützrahmens 4 des ersten Arms 3 ist mit der Antriebswelle 7
verbunden und wird über das Lager 8 von der Stützsäule 1
getragen, das andere Ende wird über das Lager 18 durch die
Antriebswelle 14 des zweiten Arms 11 getragen. Die Antriebswelte
14 des zweiten Arms 11 wird ihrerseits über das Lager 15 von
der Stützsäule 2 getagen. Um dem Stützmechanismus des ersten
Arms 3 und des zweiten Arms 11 Steifigkeit zu verleihen und
einen präzisen Betrieb des Mechanismus zu gewährleisten, ist
es erforderlich, überschüssiges Spiel aus den Lagerungen 8 und
15 zu entfernen. Allerdings sind die Innenlaufbahnen der
Lagerungen 8 und 15 mit dem Stützrahmen 4 und der Antriebswelle 14
jeweils fest verbunden, und daher muß eines der beiden Teile
der geteilten Außenlaufbahn der Lagerungen 8 und 15 mittels
der Druckplatten 9 und 16, die durch die Maschinenschrauben 10
und 17 einstellbar an den Stützsäulen 1 und 2 befestigt sind,
gegen das andere gecirückt werden.
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Ein Beispiel der für diesen Zweck verwendeten
Kreuzrollenlagerung ist in Fig. 6a erläutert. In der Abbildung bezeichnet das
Bezugszeichen 81 eine Innenlaufbahn, 82a und 82b eine in zwei
Teile unterteilte Außenlaufbahn, und Bezugszeichen 83
bezeichnet eine ringförmige Kreuzrolle. Die Oberflächen 86a und 86b
der Kreuzrolle 83 werden in Linienkontakt mit der Innen- und
Außenlaufbahn gehalten, um das getragene Teil relativ zur
Stützsäule und ähnlichem drehbar abzustützen. Bezugszeichen
84a, 84b bezeichnen Staubschutzdichtungen, während
Bezugszeichen 85a und 85b Bolzen-Muttern-Kombinationen bezeichnen, die
die beiden Teile dei Außenlaufbahn zusammenhalten.
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Andererseits sind die Druckplatten für die oben beschriebenen
Lagerungen, die die Antriebswellen der ersten und zweiten Arme
tragen, dazu vorgesehen, um die auf die Lagerungen
aufgebrachten Druckkräfte einzustellen.
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Die oben beschriebene, bekannte Konstruktion erfordert
Lagerungen einer teuren Bauart, wie etwa Kreuzrollenlagerungen,
und weiterhin eine Druckplatte für jede der Lagerungen.
Folglich ist nicht nur der Aufbau der Vorrichtung kompliziert und
die Herstellungskosten hoch, sondern die Einstellung der
Druckplatte ist auch störanfällig und erfordert viel Arbeit.
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Aus der EP-A-0 092 247 ist eine Vorrichtung zum Lagern von
Antriebswellen der Arme eines Industrieroboters mit Gelenken
bekannt, bei der die axial fluchtenden Ani-riebswellen eines
ersten Arms und eines zweiten Arms unabhängig voneinander
jeweils in Paaren von zwei Lagerungen gelagert werden. Eines
dieser Lager umfaßt ein doppeltes Kegelrollenlager, dessen
eine Laufbahn verscfiieblich auf seiner Welle gehalten ist und
mittels einer Druckplatte so einstellbar ist, daß auch das
andere Kegelrollenlager eingestellt wird. Eine derartige
Einstellung wirkt sich allerdings nur auf diese doppelte
Kegelrollenlagerung aus.
Zusammenfassung der Erfindung
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Ein Hauptziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum
Lagern der Antriebswellen für Arme eines Industrierobotors zu
schaffen, in der die oben beschriebenen Schwierigkeiten
bekannter Vorrichtungen im wesentlichen ausgeräumt sind.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Lageranordnung
für Antriebswellen von Armen eines Industrieroboters zu
schaffen, bei der die Lagerkonstruktion vereinfacht werden kann und
die erforderliche Anzahl von Druckplatten wesentlich
verringert werden kann.
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Diese ünd weitere Ziele der Erfindung werden durch eine
Lageranordnung für die angetriebenen Wellen der Arme eines
Industrierobotors mit Gelenken verwirklicht, wobei eine
Antriebswelle eines ersten Arms und eine Antriebswelle eines zweiten
Arms axial fluchtend ausgerichtet sind, zwei Lager zum Lagern
eines Lagerrahmens des ersten Arms und der Antriebswelle des
zweiten Armes an einem Paar Stützsäulen vorgesehen sind und
ein weiteres Lager zum gegenseitigen Lagern des einen Endes
des Lagerrahmens des ersten Arms und der Antriebswelle des
zweiten Arms vorgesehen ist, wobei jedes der genannten Lager
von einer Bauart ist, bei der eine auf die innere oder äußere
Lagerlaufbahn ausgeübte axiale Kraft die Wälzkörper des Lagers
zur anderen Laufbahn hin drückt und bei der eine Laufbahn
eines
einzigen dieser Lager gleitbar entweder an einer
Antriebswelle oder an dem Lagerrahmen gesichert ist wobei ferner eine
Druckplatte und mehrere Einstellschrauben zum Aufbringen einer
Akialkraft auf die gleitbar gesicherte Laufbahn vorgesehen
ist, während die andere Laufbahn des einzigen Lagers und die
inneren und äußeren Laufbahnen beider übriger Lager fest in
ihren Positionen gesichert sind, derart, daß eine Einstellung
der gleitbaren Laufbahn des einen Lagers auch ein Einstellen
der beiden übrigen Lager bewirkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
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Fig. 1 eine seitliche Querschnittsansicht, die eine erste
Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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Fig. 1a eine seitliche Querschnittsansicht eines
Kegelrollenlagers, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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Fig. 2 eine seitliche Querschnittsansicht, die eine zweite
Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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Fig. 3 eine seitliche Querschnittsansicht, die eine dritte
Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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Fig. 4 eine seitliche Querschnittsansicht die eine vierte
Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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Fig. 5 eine schematische Umrißansicht, die den allgemeinen
Aufbau eines bekannten Industrieroboters zeigt;
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Fig. 6 eine seitliche Querschnittsansicht entlang der Linie X-
X in Fig. 5; und
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Fig. 6a eine seitliche Querschnittsansicht, die ein im
bekannten Industrierobotei verwendetes Kreuzrollenlager zeigt.
Beschreibung der verwendeten Ausführungsformen
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Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der
Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4
beschrieben, wobei ähnliche Teile mit ähnlichen Bezugszeichen
bezeichnet sind.
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Fig. 1 erläutert eine erste Ausführungsform der Erfindung,
wobei der größte Teil des Aufbaus ähnlich wie in Fig. 6
gezeigt ist. In der gezeigten Ausführungsform befindet sich ein
Lager 20 zwischen einem Stützrahmen 4 eines ersten Arms 3 und
einer Stützsäule 1, ein weiteres Lager 21 zwischen einer
Antriebswelle 14 eines zweiten Arms 11 und einer weiteren
Stützsäule 2, und noch ein weiteres Lager 22 zwischen einem Ende
des Stützrahmens 4 und der Antriebswelle 14 des zweiten Arms
11, wobei alle Lager als Kegelrollenlager ausgebildet sind.
Weiterhin ist eine Aussparung in einer Oberfläche des
Stützrahmens 4 gegenüber der Stützsäule 1 vorhanden, und ein an der
Ausgangswelle 7 des drehzahlreduzierenden Mechanismus 6
befestigter Stützring 4a ist in der Aussparung befestigt.
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Fig. 1a erläutert einen Aufbau der Kegelrollenlager.
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Beispielsweise bezeichnet bei Lager 22 das Bezugszeichen 22a
eine Fettdichtung, 22b eine Innenlaufbahn und 22c eine
Außenlaufbahn. Eine Anzahl kegeliger Rollen 22d sind in einer
kegelförmigen Nut untergebracht, die zwischen der Innenlaufbahn
22b und der Außenfflautbah 22c ausgebildet ist, so daß die
Rollen 22d rotieren und umlaufen können.
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In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist lediglich die
Tnnenlaufbahn 22b dem Lagers 22 entlang der Antriebswelle 14
des zweiten Arms 11 verschieblich ausgebildet, und eine
Druckplatte 23 und eine Anzahl Einstellschrauben 24 sind
vorgesehen, um die Innenlaufbahn 22b vorab in geeigneter Weise
anzudrücken. Die Schrägungsrichtung des Kegelrollenlagers 22 ist
so gewählt, daß die kegeligen Rollen 22d gegen die
Außenlaufbahn 22c gedrückt werden, wenn die Innenlaufbahn 22b durch die
Platte 23 axial verschoben wird, so daß ein übermäßiges Spiel
des Lagers 22 im wesentlichen eliminiert werden kann. Die
Schrägungsrichtungen der anderen Rollenlager 20 und 21 sind so
gewählt, daß die Richtung des Lagers 20 ähnlich der des Lagers
22 ist, während die Richtung des Lagers 21 umgekehrt zu der
des Lagers 22 ist.
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Dementsprechend drückt die Innenlaufbahn des Lagers 22 die
kegeligen Rollen in Richtung zur Außenlaufbahn, wenn die
Druckplatte 22 mittels der Einstellschrauben 24 gegen die
Innenlaufbahn des Lagers 22 gedrückt wird. Der mit der
Außenlaufbahn des Lagers 22 verbundene Stützrahmen 4 wird dadurch
in Pfeilrichtung verschoben, wodurch die Innenlaufbahn des
Lagers 20 in Pfeilrichtung verschoben wird. Als Folge werden
die kegeligen Rollen des Lagers 20 auf dessen Außenlaufbahn
gedrückt. Der Druck der kegeligen Rollen gegen die
Außenlaufbahn des Lagers 22 erzeuqt eine entgegenwirkende Kraft, die
die Antriebswelle 14 des zweiten Arms 11 in Richtung eines
anderen Pfeils verschiebt, der dem zuerst erwähnten Pfeil
entgegengerichtet ist. Die mit der Antriebswelle 14 verbundene
Innenlaufbahn des Lagers 21 wird gemeinsam mit der
Antriebswelle 14 bewegt und drückt die kegeligen Rollen des Lagers 21
auf die Außenlaufbahn des Lagers 21. Auf diese Weise werden
die drei Lager 20, 21 und 22 alle in einem vorgespannten
Zustand gehalten, wenn die Druckplatte 23 mittels der
Einstellschrauben 24 die Innenlaufbahn allein des Lagers 22 in axialer
Richtung drückt.
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Fig. 2 erläutert eine zweite Ausführungsform der Erfindung,
wobei der gesamte Aufbau der Lageranordnung im wesentlichen
ähnlich ist wie der erste Aufbau nach Fig. 1, außer daß die
Innenlaufbahn des Lagers 22 fest mit der Außenfläche der
Antriebswelle 14 verbunden ist, während dessen Außenlaufbahn
verschieblich am Stützrahmen 4 des ersten Arms 3 gehalten ist.
Darüber hinaus ist die Druckplatte 23, die die Außenlaufbahn
in axialer Richtung drückt, mittels Einstellschrauben 24
einstellbar am Stützrabmen 4 befestigt. Die oben beschriebene
Konstruktion macht deutlich, daß die zweite Ausführungsform
nach Fig. 2 in einem ganz ähnlichen Weise wie die
Ausführungsform nach Fig. 1 arbeitet.
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Fig. 3 und 4 erläutern dritte und vierte Ausführungsformen
dieser Erfindung, die ganz ähnlich der ersten Ausführungsform
sind, außer daß die Druckplatte 23 und die Einstellschrauben
24 jeweils auf der linken bzw. rechten Seite des Lagers 21
angeordnet sind. In der dritten Ausführungsform drückt die
Druckplatte 23 die Außenlaufbahn des Lagers 21 nach links,
während in der vierten Ausführungsform die Druckplatte 23 die
Innenlaufbahn des Lagers 21 nach rechts drückt. Obwohl in den
Zeichnungen nicht dargestellt, ist es offensichtlich, daß die
Druckplatte und die Einstellschrauben andernfalls auf der
rechten oder linken Seite des Lagers 20 vorgesehen werden
können, um gegen die Innenlaufbahn bzw. die Außenlaufbahn des
Lagers 20 zu drücken.
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In solchen Ausführungsformen ist es wesentlich, daß die
Schrägungsrichtungen der Kegelrollenlager 20, 21 und 22 in
entsprechender Weise festgelegt werden, je nachdem welche Laufbahn
welches Lagers durch die Druckplatte und ähnliches in welche
Richtung gedräckt wird.
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Darüber hinaus sind die Lager 20, 21 und 22 nicht
norwendigerweise auf Kegelrollenlager begrenzt, und in der Erfindung
können auch normale Kugellager verwendet weicien, sofern eine dem
Laufbahnen davon die Wälzelemente in Richtung auf die andere
Laufbahn drücken kann.