DE69115444T2

DE69115444T2 - Gelenkroboter

Info

Publication number: DE69115444T2
Application number: DE69115444T
Authority: DE
Inventors: Marco Bettinardi; Mauro Zona
Original assignee: Comau SpA
Current assignee: Comau SpA
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-10-03
Also published as: ES2082184T3; EP0484284A3; EP0484284A2; IT1241621B; EP0484284B1; JPH04226882A; IT9067763A1; DE69115444D1; IT9067763A0; US5195388A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gelenkigen Industrieroboter, d. h. einen Industrieroboter, der mindestens einen gelenkigen Arm, dessen distales Ende ein Handgelenk mit mehreren Freiheitsgraden aufweist, und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung. Gelenkroboter werden von sogenannten kartesischen Robotern unterschieden, die Schieber aufweisen, die relativ zueinander entlang gerader Linien, die im rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind, verschiebbar sind.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Gelenkroboter, wie er im Oberbegriff des beiliegenden Anspruches 1 angeführt ist.
Ein Gelenkroboter dieser Art ist aus der US-A-4,552,504 bekannt.
Bei einer herkömmlichen gelenkigen Roboterstruktur können der erste Körper und der zweite Körper beispielsweise von einem ersten bewegbaren Roboterarm und einem zweiten Arm, welcher seinerseits am Ende des ersten Armes drehbar ist, gebildet werden. Nach dem Stand der Technik umfaßt jeder Arm im wesentlichen die folgenden Komponenten: Eine lastaufnehmende Struktur, die typischerweise von einem Stahlrahmen gebildet wird, beispielsweise in der Form eines Trägers mit H-Querschnitt, einer Motoreinheit, um den beweglichen Teil, der vom Arm getragen wird, anzutreiben, wobei die Motoreinheit mindestens einen Elektromotor und eine mechanische Übertragungseinrichtung umfaßt, deren Trageinrichtungen gewöhnlich mittels Schrauben am lastaufnehmenden Rahmen befestigt sind und einem festen äußeren Gehäuse, welches die Struktur, die von dem lastaufnehmenden Rahmen und der darauf gelagerten Motoreinheit gebildet wird, umgibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neu entwickelten Gelenkroboter zu schaffen, der eine Struktur aufweist, die stärker und/oder weniger sperrig als herkömmliche Strukturen ist und welche es möglich macht, die Herstellung des Roboters zu rationalisieren, zu erleichtern und flexibler zu gestalten, während seine Instandhaltung durch den Benützer und insbesondere der Austausch von beschädigten Teilen besonders schnell und leicht möglich ist.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Industrieroboter der Art, auf die am Anfang der vorliegenden Beschreibung bezug genommen wurde und der die Merkmale, die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angeführt sind, aufweist.
Beim erfindungsgemäßen Roboter hat jeder der verschiedenen Teile des Roboters im wesentlichen zwei Grundkomponenten: Eine äußere Hülle, welche die Funktion sowohl eines schützenden Gehäuses und einer lastaufnehmenden Struktur übernimmt, und ein von dieser trennbares inneres Modul, welches die Motoreinheit und irgendwelche damit verbundene Übertragungseinrichtungen umfaßt.
Beispielsweise ermöglicht im Falle eines Roboterarmes die Verwendung der schalenartigen Struktur es auf der einen Seite einem Arm mit einer gegebenen Biege- und Torsionskraft weniger sperrig oder alternativ dazu bei einer gegebenen Größe stärker zu sein. Andererseits erlaubt es die Tatsache, daß die Motoreinheit und jede damit verbundene mechanische übertragungseinrichtung in einem einzigen Modul zusammengefaßt sind, das in der schalenförmigen Struktur montiert ist, den Roboter schneller herzustellen und zusammenzubauen, da die Komponenten des Motors und der Übertragungseinrichtungen vormontiert sind, um das Modul zu bilden, welches dann schnell in die schalenförmige Struktur eingesetzt und in dieser fixiert wird. Natürlich erfordert diese Prozedur auch Flexibilität in der Produktion, da verschiedene Module vormontiert und alternativ in die schalenförmige Struktur eingesetzt werden können, um verschiedene Zusammensetzungen des Roboters zu bilden. Vom Standpunkt des Benützers ermöglicht es das Vorsehen eines leicht austauschbaren Moduls den Roboter schnell und leicht zu reparieren, wann immer einer oder mehrere Teile des Moduls beschädigt sind. Es kann das gesamte Modul entfernt und durch ein anderes ausgetauscht werden, so daß der Roboter weiter arbeiten kann, während das Modul, das entfernt wurde, repariert wird.
Schließlich liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß die schalenförmige Struktur ein ideales Anwendungsgebiet für Verbundwerkstoffe, wie faserverstärkten Kunststoff darstellt, die die Struktur noch leichter machen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal hat der erste Körper eine längliche schalenförmige Struktur, die an einem Ende offen ist, so daß er das Modul aufnehmen kann und hat Einrichtungen (manuell oder automatisch betätigbar), um den Stromkreis des Moduls schnell an die elektrischen Zuführeinrichtungen in der schalenförinigen Struktur anzuschließen.
Das Modul weist vorzugsweise ein zylindrisches Gehäuse auf, welches die Motoreinheit umfaßt.
Im Falle eines Roboters mit mehreren Elementen und Armen, die aneinander in Serie angelenkt sind, kann die Erfindung bei jedem der gelenkigen Elemente angewandt werden. Eine besonders vorteilhafte Anwendung ist gegeben, wenn der zweite Körper das Handgelenk des Roboters ist und der erste Körper ein Arm des Roboters ist, der das Handgelenk trägt. In diesem Fall beherbergt das Gehäuse des Moduls, gemäß der Erfindung, die Motoreinheit, einen Teil der von der Motoreinheit angetrieben wird und die mechanischen Übertragungseinrichtungen zwischen der Motoreinheit und dem angetriebenen Teil, wobei letzterer im Gehäuse des Moduls drehbar aufgenommen ist und einen Abschnitt aüfweist, der beim vorderen Ende des Gehäuses des Moduls hervorsteht und die lastaufnehmende Struktur des Handgelenkes bildet, sodaß das Handgelenk und das Modul eine Einheit bilden, die in die schalenförmige Struktur des Roboterarmes eingesetzt werden kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Handgelenks des erfindungsgemäßen Roboters trägt der Abschnitt des angetriebenen Teiles, der aus dein Gehäuse des Moduls hervorsteht, einen weiteren Handgelenkabschnitt, der um eine Achse drehbar ist, die im rechten Winkel zur Drehachse des angetriebenen Teiles ausgerichtet ist, wobei letzterer auch eine zweite Motoreinheit trägt, um den weiteren Handgelenkabschnitt zu drehen und dieser weitere Handgelenksabschnitt seinerzeit eine dritte Motoreinheit trägt, um einen Endteil des Roboters anzutreiben, der auf dem weiteren Handgelenksabschnitt drehbar ist, und zwar um eine Achse, die radial zu der Achse, die im rechten Winkel zu der Drehachse des angetriebenen Teiles verläuft, ausgerichtet ist und die diese Achsen am gleichen Punkt kreuzt.
Das Handgelenk des erfindungsgemäßen Roboters hat somit drei Motoren, die das Handgelenk über jeweilige unterschiedliche zueinander im rechten Winkel stehende Achsen drehen. Der Vorteil der oben beschriebenen Anordnung ist, daß die Operation eines einzelnen des Motors das Handgelenk lediglich um die Achse dreht, die von diesem Motor gesteuert wird, ohne eine Drehung um die anderen beiden Achsen zu verursachen, was durch den Betrieb der anderen Motoren ausgeglichen werden müßte. Dieser Vorteil unterscheidet das Handgelenk des erfindungsgemäßen Roboters von denen nach dem Stand der Technik, bei dem es immer notwendig ist, mehr als einen elektrischen Motor zu aktivieren, um das Handgelenk um eine einzige Achse zu drehen.
Ein weiteres Problem, mit dem sich der Erbauer von Gelenkrobotern befassen muß, ist das Vorsehen von Führungsmittel für die elektrischen Kabel der Elektromotore, die die verschiedenen Arme drehen. Diese Kabel müssen durch die gemeinsamen Gelenke der verschiedenen Roboterarine geführt werden, ohne daß Gefahr besteht, daß die Kabel aufgrund der Drehung der Arme verdreht werden.
Um dieses Problem effektvoll zu lösen, ist in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Roboters vorgesehen, daß der erste Körper einen Roboterarm bildet, dessen Enden an eine Trägerstruktur und an den zweiten Körper angelenkt sind und daß mindestens zwei elektrische Kabel durch den Arm verlaufen, um stationäre elektrische Versorgungseinrichtungen mit der elektrischen Ausrüstung im zweiten Körper zu verbinden. In diesem Fall ist die Erfindung auch dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kabel von zwei nachgiebig verformbaren schraubenförmigen Schnüren gebildet werden, die an zwei Seiten des Armes, in einer Ebene die im wesentlichen normal zu den Gelenksachsen an den Enden des Armes ausgerichtet ist, angeordnet sind, wobei jede schraubenförmige Schnur ein Ende aufweist, das an der Trägerstruktur, auf welcher der Arm drehbar ist, fixiert ist, und der andere Endabschnitt mit dem korrespondierenden Ende des Armes verbunden ist, so daß jede Drehung des Armes relativ zur Trägerstruktur eine der beiden schraubenförmigen Schnüre verlängert und die andere entsprechend verkürzt.
Ein weiteres besonders vorteilhaftes Kennzeichen des erfindungsgemäßen Roboters ist die Art, in welchen der Roboter auf einer Trägerstruktur gelagert ist, die von einem im Querschnitt viereckigen Träger gebildet wird. Erfindungsgemäß hat der Roboter eine zangenartige Befestigungseinrichtung mit einem mittleren Teil und zwei Seitenteilen, die an dem mittleren Teil angelenkt sind, wobei der mittlere Teil mit der Struktur des Roboters verbunden ist und die seitlichen Teile zwischen einer geschlossenen Stellung, in der sie den Träger greifen, wenn die Befestigung erfolgt, und offenen Lösestellungen bewegbar sind.
Vorzugsweise umfaßt die Befestigungseinrichtung einen Hilfsteil, welcher an den beiden Seitenteilen der Befestigungseinrichtung fixiert werden kann, wenn sie in ihrer aktiven Stellung sind, um so eine Struktur zu bilden, die den Träger komplett umgibt.
Die Befestigung kann auch die Form eines Gleiters annehmen, der auf dem Träger verschiebbar ist, der in diesem Fall ein Führungsträger ist. Der zentrale Abschnitt, die Seitenabschnitte und die Hilfsabschnitte können drehbare Mittel aufweisen, um beim Führungsträger einzugreifen.
Ein weiterer Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkroboters, wie es im angeschlossenen Anspruch 12 angeführt ist.
Die Vorteile dieses Herstellungsverfahrens wurden bereits oben besprochen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Roboters wird unter bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben und gezeigt als reines nicht einschränkendes Beispiel, in welchem
die Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Roboters ist,
die Fig. 2 eine teilweise geschnitte Seitenansicht des Roboters nach Fig. 1 in einem vergrößertem Maßstab,
die Fig. 3 eine auseinandergezogene und geschnittene perspektivische Ansicht des Endarmes des Roboters und des damit verbundenen Roboterhandgelenkes,
die Fig. 4 eine schematische Ansicht der in der Fig. 3 gezeigten Einheit,
die Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Details des erfindungsgemäßen Roboters,
die Fig. 6, 7 und 8 schematische Ansichten, die das Funktionsprinzip der in der Fig. 5 gezeigten Struktur zeigen, und
die Fig. 9 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Details des erfindungsgemäßen Roboters.
In der Fig. 1 wird ein mit 1 bezeichneter Gelenkroboter, welcher beispielsweise für die Handhabung von Gegenständen benützt werden kann, von einer Struktur 2 getragen, die einen Träger 3 umfaßt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Vierkantrohr ausgebildet ist.
Ein Gleiter 4, dessen Aufbau nachfolgend im Detail beschrieben wird, ist auf dem Träger 3 montiert und trägt ein erstes Element 5 (Fig. 2) des Roboters, das mittels Rollenlagern 7 um eine Achse 6 drehbar ist. Das erste Element 5 wird um die Achse 6 mittels eines Elektromotors 8 gedreht, der in der Fig. 2 nur schematisch gezeichnet und in der hohlen Struktur des ersten Elementes 5 montiert ist.
Das Roboterelement 5 trägt einen Roboterarm 12, der mittels Rollen 10 um eine Achse 9, die im rechten Winkel zur Achse 6 ausgerichtet ist, drehbar ist. Der Arm 12 wird um die Achse 9 mittels eines Elektromotors 11 (nur schematisch gezeigt) gedreht, der in der Struktur des ersten Elementes 5 untergebracht ist. Das distale Ende des Armes 12 trägt einen vorderen Arm 13, der mittels rollen 15 um eine zur Achse 9 parallele Achse 14 drehbar ist. Der vordere Arm 13 wird um die Achse 14 über eine mechanische Transmission, die nachfolgend beschrieben wird, durch einen nur schematisch gezeigten Elektormotor 16 gedreht, der im Arm 12 montiert ist. Das distale Ende des vorderen Armes 13 trägt ein Handgelenk 16 (Fig. 3) mit drei Drehachsen 17, 18 und 19.
Der Aufbau und die Anordnung des vorderen Armes 13 und des Handgelenkes 16 werden nun unter bezug auf die Fig. 3 und 4 im Detail beschrieben.
Die lastaufnehmende Struktur des Armes 13 wird von einem Gehäuse 20 des Armes gebildet, das eine schalenförmige Struktur hat (aus einem oder mehreren fest miteinander verbundenen Teilen) mit einem offenen Ende, das das Einsetzen eines Modules 22 in den Hohlraum 21 der Schale ermöglicht, welches ein Handgelenk 16 und die entsprechenden Antriebsmotore beinhaltet und welches teilweise zusammengebaut ist, so daß es in einem einzigen Arbeitsgang in die Schale 20 eingesetzt werden kann. Das Modul 22 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 23 mit einem elektrischen Verbinder 24 an einem Ende für den schnellen Anschluß an einen korrespondierenden Verbinder 25, der in dem Hohlraum 21 der schalenförmigen Struktur 20 angeordnet und mit elektrischen Leitungen 26, die von elektrischen Versorgungseinrichtungen herführen, verbunden ist. Der Verbinder 24 ist mittels Leitungen (nicht gezeigt) mit den verschiedenen Elektormotoren im Modul 22 verbunden. Mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 wird eine erste Antriebseinheit 27 starr im Gehäuse 23 des Moduls 22 getragen und beinhaltet einen Elektromotor 28 und ein Umlaufgetriebe 29, das von jeder bekannten Art sein kann, beispielsweise der Art, die von der deutschen Firma Harmonik Drive Ges.m.b.H. unter der Marke Harmonik Drive vertrieben wird. Ein Teil 30, welcher mittels eines Schaftes 31 von der Antriebseinheit 27 um seine Achse 17 gedreht wird, ist ebenso im Gehäuse 23 gelagert. Das Gehäuse 23 des Moduls 22 hat einen äußeren kreisförmigen Flansch 32 mit axialen Löchern 33 für den Durchlaß von Schrauben 34, welche in Gewindelöcher 35 in der kreisförmigen Stirnfläche der schalenförmigen Struktur 20 eingreifen, um so das Modul 22 an der schalenartigen Struktur zu befestigen. Natürlich kann jede andere Art der Befestigung verwendet werden. Der zylindrische Körper des angetriebenen Teiles 30 hat einen Abschnitt 36, welcher aus dem offenen Ende 37 des Gehäuses 23 hervorsteht und die lasttragende Struktur des Handgelenkes 16 bildet. Der Abschnitt 36 trägt einen weiteren Abschnitt 38 des Handgelenkes, der um die Achse 19, die im rechten Winkel zur Achse 17 verläuft, drehbar ist. Der Abschnitt 38 wird um die Achse 18 mittels einer Antriebseinheit 39 gedreht, die im zylindrischen Körper 30 fixiert ist und einen Elektromotor 40 und ein Reduktionsgetriebe 41, das ähnlich dem Reduktionsgetriebe 29 ausgeführt ist, umfaßt. Die Abtriebswelle der Motoreinheit 39 dreht den Abschnitt 38 des Handgelenkes über ein Paar Kegelräder 42, 43, die mit der Abtriebswelle und dem Abschnitt 38 des Handgelenkes verbunden sind. Der Abschnitt 38 wird von einer hohlen Struktur mit einer kurbelartigen Konfiguration gebildet, die einen distalen Endabschnitt 44 aufweist, welcher ein Abschlußelement 45 (beispielsweise einem Greifteil) trägt, und zwar drehbar um die Achse 19, die radial zur Achse 18 verläuft und diese an ihrem Kreuzungspunkt mit der Achse 17 kreuzt. Das Abschlußelement 45 wird um die Achse 19 mittels einer Antriebseinheit 46 gedreht, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel sich innerhalb des Körpers 36 befindet und für die Drehung mit dem Abschnitt 38 des Handgelenkes fixiert ist. Weiters mit Bezug auf das gezeigte Ausführungsbeispiel umfaßt die Antriebseinheit 46 einen Elektromotor 47 und ein Reduktionsgetriebe 48, welches einen Drehteil 45 mit einem Zahnriemengetriebe 49 und einem Paar von Kegelrädern 50, 51 antreibt, wobei das Getriebe 49 und die Kegelräder 50, 51 innerhalb der hohlen Struktur des Abschnittes 38 des Handgelenkes angeordnet sind.
Aus der vorhergehenden Beschreibung geht klar hervor, daß bei einem erfindungsgemäßen Roboterhandgelenk die Antriebseinheiten 27, 39 und 46 das Abschlußelement 45 des Handgelenkes um die Achsen 17, 18 und 19 drehen. Der Lauf einer einzelnen Antriebseinheit dreht das Handgelenk nur um die korrespondierende Achse, ohne eine ungewollte Drehung um die anderen beiden Achsen zu bewirken, was bei Robotern nach dem Stand der Technik der Fall ist, bei welchen es notwendig ist, um das Handgelenk um eine Achse zu rotieren, mindestens einen Elektromotor zu betätigen, um die Drehung zu bewirken, und mindestens einen weiteren Motor, um die resultierende ungewünschte Drehung um eine andere Achse auszuschalten.
Ein weiterer Vorteil der vorangehend beschriebenen Handgelenksanordnung ist, daß das Modul 22 schnell teleskopartig in der schalenförmigen Struktur 20 eingebaut werden kann, mit einer Antriebseinheit, um das Modul 22 zwischen einer Position, in welcher es vollständig in die schalenförmige Struktur 22 zurückgezogen ist und einer ausgefahrenen Position zu bewegen. Selbstverständlich erhöht dieses weitere Maß an Freiheit die Arbeitskapazität des Roboters. Die lineare Bewegung des Moduls 22 entlang der Achse 17 kann in jeder bekannten Art bewirkt werden, beispielsweise mittels einer Schraube, die von einem in der schalenförmigen Struktur 20 befindlichen Motor angetrieben wird und die in ein Muttergewinde des Moduls 22 eingreift.
Wieder mit bezug auf die Fig. 2 ist die Struktur des Armes 12 und des Elementes 5 des Roboters ähnlich der des vorderen Armes 13, in dem Sinn, daß jedes dieser Teile die Form einer schalenförmigen Struktur hat, die eine lasttragende Funktion erfüllt und in der ein vormontiertes Modul, das eine Motoreinheit umfaßt, untergebracht ist. Insbesondere umfaßt der Arm 12 eine schalenförmige Struktur 52, die eine lasttragende Funktion ausübt und in der sich ein Modul 53 mit einem zylindrischen Gehäuse befindet, in welchem wiederum der elektrische Motor 16 und das Reduktionsgetriebe 16a angeordnet ist. Die Abtriebswelle des Reduktionsgetriebes dreht den vorderen Arm 13 über ein Paar Kegelräder 54, 55 um die Achse 14. Die schalenförmige Struktur des Armes 13 wird für die Drehung um die Achse 14 von einem Abschnitt 53a gestützt, der Teil des Gehäuses des Moduls 53 ist und eine Verlängerung des Gehäuses über das vordere Ende der schalenförmigen Struktur 52 hinaus darstellt.
Die schalenförmige Struktur des Teiles 5 beherbergt ein Modul, das den Elektromotor 11 trägt, während der Elektromotor 8 in der Struktur des Gleiters 4 (wie nachfolgend beschrieben) angeordnet ist.
Die Vorteile der Ausbildung der verschiedenen Teile des beschriebenen Roboters wurden bereits vorangehend erklärt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 zeigt diese Zeichnung eine schematische schaubildliche Ansicht des Armes 12 des Roboters, wobei seine schalenartige Struktur 52 in gebrochenen Umrißlinien gezeigt ist, um die Teile innerhalb dieser Struktur zu zeigen. Wie ersichtlich, befinden sich an den beiden Längsseiten des Armes 12 zwei rohrförmige Schutzelemente 56, die zwei elektrische Kabel 57 in der Form von schraubenförmigen Schnüren beherbergen, deren Enden mit den Kabeln 58, die von der Basisstruktur des Roboters herführen, und den Kabeln 59, die zu den Elektromotoren am vorderen Arm 13 an der anderen Seite hinführen, verbunden sind. Die Anordnung der Kabel 56 in der angegebenen Art ist eine besonders einfache und effektive Lösung für das Problem, irgendeine Verwicklung der Kabel beim Gelenk 9 zwischen dem Arm 12 und dem Element 5 des Roboters zu verhindern. In der Fig. 5 ist auch das Modul 53, das sich im Arm 12 befindet, nur schematisch mit gebrochenen Umrißlinien gezeigt. Die beiden schraubenförmigen Kabel 57 sind an einem Ende mit den Kabeln 58 verbunden. Ihre gegenüberliegenden Ende 59 sind jedoch mit der Struktur des Armes 12 verbunden. Die beiden schraubenförmigen Korde 57 befinden sich in einer Ebene, die senkrecht zur Achse 9 und zur Achse 14 ausgerichtet ist.
Als Ergebnis dieser Anordnung verlängert oder verkürzt die Drehung des Armes 12 auf der Achse 9 jedes der schraubenförmigen Kabel. Fig. 6, 7 und 8 zeigen diese Deformierung schematisch. Fig. 7 zeigt den Arm 12 in einer Zwischenposition, in welcher beide Kabel 57 gleich lang sind. Fig. 6 und 8 zeigen den Arm in zwei Stellungen an gegenüberliegenden Seiten der Zwischenposition der Fig. 7, welche zu der Verkürzung eines der beiden Kabel 57 und der Verlängerung des anderen führen.
Die Fig. 9 ist eine auseinander gezogene Ansicht der Struktur des Gleiters 4, welcher den Roboter trägt und der auf dem Träger 3 geführt ist. Der Gleiter 4 hat einen zangenartigen Körper mit einem mittleren Teil 60, welcher das Element 5 um eine Achse 6 drehbar trägt und zwei am mittleren Teil 60 um zwei parallele Achsen 62 drehbar gelagerte Seitenteile 61. Die Seitenteile 61 sind zwischen einer offenen inoperativen Stellung (gezeigt in Fig. 9) und einer geschlossenen operativen Stellung (Fig. 2), in welchen sie mit zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Trägers 3 in Eingriff sind, bewegbar. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel hat jeder der beiden Seitenteile 61 eine vorspringende Endkante 61a, welche an der Seite des Führungsträgers 3 angreift, die der Seite, an der der mittlere Teil 60 des Gleiters ajngreift, gegenüberliegt, sodaß der Gleiter auf dem Träger fixiert wird. Als Alternative (Fig. 9) kann ein Hilfsteil 63 an den Endkanten der Seitenteile 61 fixiert werden, um eine geschlossene Struktur zu bilden, welche den Träger vollständig umgibt. Der mittlere Teil 60, die Seitenteile 61 und der weitere Teil 63, falls vorhanden, haben freilaufende Räder 64, welche mit korrespondierenden Flächen des Führungsträgers 3 in Eingriff sind, um es dem Gleiter 4 zu ermöglichen, sich entlang dem Träger zu bewegen.
Offenbar kann eine zur beschriebenen Anordnung identische verwendet werden, um eine ortsfeste Verbindung mit einem Stützträger, wie den Träger 3 zu schaffen. In diesem Fall sind selbstverständlich keine Führungsräder 64 vorhanden.
Natürlich können die Details der Konstruktion und die Formen der Ausführungsbeispiele weitgehend von den lediglich beispielshaft beschriebenen und gezeigten variieren, ohne daß der Bereich der vorliegenden Erfindung, wie von den Ansprüchen definiert, verlassen wird, solange das Prinzip der Erfindung das gleiche bleibt.

Claims

1. Ein Gelenkroboter, mit mindestens einem ersten Körper (13), der ein festes äußeres Gehäuse (20), mit einer schalenartigen Struktur, umfaßt, welches eine lasttragende Funktion ausübt und einen Hohlraum (21) umgrenzt,

- mit einem zweiten Körper (16), der vom ersten Körper (13), um mindestens eine Achse (17) drehbar zu diesem getragen wird,

- mit einer Motoreinheit (27), die in dem Hohlraum (21) des ersten Körpers (13) montiert ist, um den zweiten Körper (16) relativ zum ersten Körper (13) zu drehen und mit einem weiteren Gehäuse (23), welches die Motoreinheit (27) beherbergt, wobei dieses Gehäuse (23) Teil eines Moduls (22) bildet, das ausgeführt ist, um im besagten Hohlraum (21) montiert zu werden und das lösbar an der Struktur des ersten Körper (13) fixierbar ist, wobei dieses Modul (22) von diesem durch Verschieben entlang des Hohlraumes (21) trennbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Körper (16) in dem weiteren Gehäuse (23) um eine Achse (17) drehbar getragen ist, die sich entlang des weiteren Gehäuses (23) erstreckt.

2. Ein Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (13) eine längliche schalenförmige Struktur (20) aufweist, die an einem Ende offen ist, so daß er das Modul (22) aufnehmen kann und daß er Mittel (24, 25) aufweist, um den elektronischen Kreislauf des Moduls (22) schnell mit elektrischen Versorgungseinrichtungen in der schalenförmigen Struktur (20) zu verbinden.

3. Ein Roboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte weitere Gehäuse (23) zylindrisch ausgebildet ist und eine mechanische Übertragungseinrichtung, die der Motoreinheit (27) zugeordnet ist, aufnimmt.

4. Ein Roboter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul (22) in dem Hohlraum (21) der schalenförmigen Struktur (20) zwischen einer eingezogenen und einer ausgezogenen Stellung verschiebbar ist.

5. Ein Roboter nach Anspruch 3, wobei der zweite Körper (16) das Handgelenk des Roboters ist und der erste Körper (13) ein Arm des Roboters, der das Handgelenk (16) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (23) des Moduls (22) die Motoreinheit (27) aufnimmt, sowie einen Teil (30), der von der Motoreinheit (27) und der mechanischen Übertragungseinrichtung (29) zwischen der Motoreinheit (27) und dem angetriebenen Teil (30) angetrieben ist, der angetriebene Teil (30) ist drehbar im Gehäuse (23) des Moduls (22) gelagert und hat einen Abschnitt (36), der von einem vorderen Ende des Gehäuses (23) des Moduls (22) hervorsteht und die lasttragende Struktur des Handgelenkes (16) bildet, sodaß das Handgelenk (16) und das Modul (22) eine Einheit bilden, die in die schalenförmige Struktur (20) des Armes (30) eingesetzt werden kann.

6. Ein Roboter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorstehende Abschnitt (36) des angetriebenen Teiles (30) seinerseits einen weiteren Handgelenksabschnitt (38) trägt, für die Drehung um eine Achse (18) rechtwinkelig zur Drehachse (17) des angetriebenen Teiles (30), wobei der angetriebene Teil (30) auch eine zweite Motoreinheit (39) trägt, um den weiteren Gelenksabschnitt (38) zu drehen, der weitere Gelenksabschnitt (38) seinerseits eine dritte Motoreinheit (46) trägt, um einen Endteil (45) des Roboters anzutreiben, der auf dem weiteren Handgelenksabschnitt (38), um eine Achse (19), die radial zur Achse (18), die rechtwinkelig zur Drehachse (17) des angetriebenen Teiles (30) verläuft und diese Achsen (17, 18) am selben Punkt kreuzt, drehbar angeordnet ist.

7. Ein Roboter nach Anspruch 1, in dem der erste Körper einen Roboterarm (12) bildet, dessen Enden an einer Trägerstruktur (5) und an dem zweiten Körper (13) angelenkt sind und wobei mindestens zwei elektrische Kabel (57) durch den Arm (12) verlaufen, um stationäre Stromversorgungseinrichtungen mit der elektrischen Einrichtung in dem zweiten Körper (13) zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kabel (57) von zwei nachgiebig dehnbaren und zusammenziehbaren schraubenförmigen Schnüren gebildet werden, die entlang zweier Seiten des Armes (12) angeordnet sind, in einer Ebene die im wesentlichen senkrecht zu den Drehachsen (9, 14) der Enden des Armes (12) ausgerichtet ist, wobei jede schraubenförmige Schnur (57) einen Endabschnitt (58) aufweist, der an der Trägerstruktur (5), auf welcher der Arm drehbar ist, fixierbar ist und dessen anderer Endabschnitt (59) am korrespondierenden Ende des Armes (12) fixiert ist, sodaß jede Drehung des Armes (12) relativ zur Trägerstruktur (5) eine der beiden Schnüre (57) verlängert und die andere Schnüre (57) entsprechend verkürzt.

8. Ein Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper direkt oder indirekt von einem Befestigungsteil (4), der auf einem Träger (3) montiert ist, getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil einen zangenartigen Körper mit einem mittleren Teil (60) und zwei Seitenteilen (61) aufweist, die am mittleren Teil (60) angelenkt sind, wobei der mittlere Teil (60) mit der Roboterstruktur verbunden ist und die seitlichen Abschnitte zwischen geschlossenen Stellungen, in denen sie den Träger umfassen, wenn die Befestigungseinrichtung aktiv ist, und offenen Lösestellungen bewegbar sind.

9. Ein Roboter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil auch einen Hilfsteil (63) umfaßt, der an den beiden Seitenteilen (61) des Befestigungsteiles befestigt werden kann, wenn sie in ihrer aktiven Stellung sind, um so eine geschlossene Struktur abzugrenzen, welche den Träger (3) vollständig umgibt.

10. Ein Roboter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil entlang dem Träger verschiebbar ist.

11. Ein Roboter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der mittlere Teil (60) als auch die Seitenteile (61) Rollen (64) aufweisen, um den Befestigungsteil (4) auf dem Träger (3) zu führen.

12. Ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkroboters beinhaltend:

mindestens einen ersten Körper (13), der ein starres äußeres Gehäuse (20) mit einer schalenförmigen Struktur aufweist, welche auch eine lastaufnehmende Funktion ausübt und einen Hohlraum (21) umgrenzt,

einen zweiten Körper (16), der geeignet ist, vom ersten Körper (13) relativ zu diesem um mindestens eine Achse (17) drehbar getragen zu werden,

eine Motoreinheit, um den zweiten Körper (16) relativ zum ersten Körper (13) zu drehen, und

ein weiteres Gehäuse (23) geeignet, um in dem Hohlraum (21) des ersten Körpers (13) montiert zu werden,

umfassend die Verfahrensschritte:

Montieren der Motoreinheit (27) in dem weiteren Gehäuse (23), sodaß sie Teil eines Moduls (22) bilden,

das Modul (22) lösbar an der Struktur des ersten Körpers (13) zu fixieren, sodaß das Modul (22) durch Verschieben in dem Hohlraum (21) von dieser getrennt werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß es weiters den Schritt umfaßt, den zweiten Körper (16) so zu montieren, daß er innerhalb des weiteren Gehäuses (23) relativ zu diesem um eine Achse (17), die sich entlang dieses weiteren Gehäuses (23) erstreckt, drehbar getragen ist.