EP1697092A1 - Rotary shaft feedthrough for a robot arm - Google Patents

Rotary shaft feedthrough for a robot arm

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Publication number
EP1697092A1
EP1697092A1 EP04802767A EP04802767A EP1697092A1 EP 1697092 A1 EP1697092 A1 EP 1697092A1 EP 04802767 A EP04802767 A EP 04802767A EP 04802767 A EP04802767 A EP 04802767A EP 1697092 A1 EP1697092 A1 EP 1697092A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
housing
rotary
feedthrough
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04802767A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Samuel Schuler
Martino Filippi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1697092A1 publication Critical patent/EP1697092A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints
    • B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0045—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base
    • B25J9/0051—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base with kinematics chains of the type rotary-universal-universal or rotary-spherical-spherical, e.g. Delta type manipulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20207—Multiple controlling elements for single controlled element
    • Y10T74/20305—Robotic arm
    • Y10T74/20329—Joint between elements
    • Y10T74/20335—Wrist

Definitions

  • the invention relates to a rotary feedthrough of a robot arm, in particular a fourth axis of a delta robot, according to the preamble of patent claim 1.
  • Such delta robots are known from EP-B-0 '250' 470, EP-A-1 '129' 829 and EP-A-1 '293 ⁇ 691. These delta robots are suitable for guided and precise movement of objects in three-dimensional space. They have proven themselves in practice and are used, among other things, in the food industry or in machining centers with high purity requirements. However, cleaning the rotary joint of the fourth axis is sometimes complex. This rotary feedthrough was previously designed in such a way that a hollow shaft was mounted in a housing, the shaft having a radial injection opening into its central cavity.
  • US-A-5'775'169 discloses a robot arm which is used for manipulation in a vacuum chamber but is operated from the outside.
  • the robot arm is rotatably mounted in a housing, a seal being arranged in the housing in order to separate the vacuum-side part of the robot arm from the atmospheric part.
  • the rotary feedthrough has a housing and a shaft arranged in an axial passage of the housing and rotatably mounted in this housing for connection to the robot arm.
  • the housing has at least one, preferably two, openings for cleaning the axial passage.
  • the shaft has a diameter at least in a partial area of its length, which is smaller than the diameter of the axial passage in this area, so that a cavity, in particular an annular gap open in at least one direction, is present between the shaft and the axial passage ,
  • the rotating union can be cleaned in a simple manner and without lengthy disassembly using a fluid, for example water or compressed air. Thanks to its design, the rotating union is also less susceptible to contamination.
  • the rotary leadthrough requires relatively few individual parts, so that it can be produced inexpensively and is easy to assemble. Another advantage is that the rotating union can be assembled without auxiliary tools and can also be attached to the robot.
  • the shaft can be made relatively narrow, that the housing is hollow and that these parts can be made from light materials. This optimizes the moment of inertia of the fourth axis or the robot arm. This is also supported by the fact that the mass of the shaft is concentrated around the central axis of rotation and is not arranged at a distance from it as in the prior art.
  • Figure 1 is a perspective view of a delta robot
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of an invented In accordance with the rotary union, attached to a carrier plate;
  • Figure 3 is a perspective view of a shaft of the rotating union according to Figure 2;
  • FIG. 4 shows a view of the rotary feedthrough with carrier plate according to FIG. 2 from below;
  • FIG. 5 shows a first longitudinal section through the rotary feedthrough with carrier plate according to FIG. 2;
  • Figure 6 shows a second longitudinal section through the rotary union with support plate according to Figure 2 and
  • FIG. 7 shows a third longitudinal section through the rotary feedthrough with carrier plate according to FIG. 2.
  • a delta robot is shown in FIG. Except for the rotating union D described below, it corresponds to the known delta robots and is therefore only briefly explained in the following.
  • the delta robot has a fourth, often telescopic or otherwise variable in length fourth axis 4.
  • This fourth axis 4 is connected to the rotary joint D via a joint 9, in particular a universal joint or a universal joint.
  • a gripping element (not shown) can be fastened to the rotating union D on the side of the rotating union D opposite the fourth axis 4.
  • the type of gripping element depends on the area of application. Examples of this are suction cups or clamping means.
  • the support plate 5 and thus the gripping element can be moved in three-dimensional space by means of the three control arms 3.
  • the fourth axis 4 transmits a torque to the gripping element, so that it can also be specifically rotated about an axis.
  • FIG. 2 shows a rotary leadthrough D according to the invention, which is fastened to the carrier plate 5.
  • the display is on an enlarged scale, the size of the rotary feedthrough being selectable according to the size of the robot and the area of application, without changing the inventive concept.
  • the rotary feedthrough D has a housing 6 with an axial feedthrough 60.
  • the housing 6 has a fastening ring 64, which is received in an opening of the carrier plate 5.
  • the outer diameter of the fastening ring 64 preferably corresponds to the inner diameter of the opening of the carrier plate 5.
  • the housing 6 can be fastened to the carrier plate 5 by means of clips 10.
  • connections by means of screws 11 are also possible, as can be seen in FIGS. 5 and 7.
  • the housing 6 has a fastening flange 63 (FIGS. 5 and 7) which protrudes from the essentially cylindrical base body of the housing 6.
  • Fastening by means of clips 10 has the advantage that the rotating union D can be removed in a simple manner and without auxiliary tools.
  • the base body of the housing 6 can also have a different shape.
  • the shape essentially depends on the area of application.
  • the housing 6 is preferably made of plastic, so that it has a relatively low weight and ensures good sliding behavior of the shaft in the housing.
  • a shaft 7 is rotatably mounted, which is arranged in the axial passage 60 and passes through it.
  • This shaft 7 serves on the one hand for connection to the fourth axis 4 and on the other hand for connection to the gripping element.
  • it protrudes with a slot nut 76 and a connecting pin 74 on the side of the carrier plate 5 from the bushing 60 and also projects above the carrier plate 5.
  • a slot of the universal joint 9 can be pushed over the nut block 76, the Connection pin 74 protrudes into the universal joint 9.
  • This connection is fixed by means of a bolt or pin which is passed through a bore in the universal joint 9 and a bore 75 in the connecting bore which is flush therewith. pin 74 is performed.
  • An anchor-shaped fixing means not shown here, is preferably used, which has a spring-loaded arch element and a pin arranged thereon. The arch element can be placed resiliently over the cylindrical body of the universal joint, the pin penetrating the bores.
  • the shaft 7 is shown in FIG. 3 on its own. It is preferably made of a light material, for example an aluminum alloy. It has an axis 70 which at one end merges into a cylinder head 72 with a connecting pin 74 and at the other end into a star-shaped fastening element 71. As a result, as can best be seen in FIGS. 5 to 7, the shaft 7 has an outer diameter over at least a portion of its length, namely over the length of its axis 70, which is smaller than the inner diameter of the axial bushing 60 the resulting cavity, which is designed as an annular gap R (see FIGS. 5 to 7), the radial bushings 61, 62 mentioned above protrude into it.
  • a light material for example an aluminum alloy. It has an axis 70 which at one end merges into a cylinder head 72 with a connecting pin 74 and at the other end into a star-shaped fastening element 71.
  • the shaft 7 has an outer diameter over at least a portion of its length,
  • the cylinder head 72 of the shaft 7 has a circumferential annular groove 73 below the sliding block 76.
  • the shaft 7 can be rotatably supported axially in the housing 6.
  • the housing 6 has in its fastening ring 64 at least one, here two opposite, circular segment-shaped grooves 65.
  • the cylinder head 72 is inserted into an opening of the fastening ring 64 in the assembled state, wherein it is preferably accommodated therein without play and also its outwardly facing surface is flush with the surface of the fastening ring 64. In this state, the circular segments are aligned Grooves 65 and the annular groove 73 in the same plane with each other.
  • segment disks 66 preferably also made of plastic
  • an intermediate member 8 which is connected to the star body 71 of the shaft 7.
  • the shape of the intermediate link depends on the type of gripping means used. However, it preferably also has an axial through opening 80, so that the annular gap R has a connection to the outside in this direction. This is best seen in Figure 4.
  • the star body 71 has the advantage that it allows sufficient stability and easy attachment, but nevertheless reduces the clear cross section as little as possible.
  • a first of the openings 61 is a suction opening
  • a second opening 62 is a blowing opening.
  • the suction opening 61 preferably has a larger diameter than the blowing opening 62.
  • the two openings 61, 62 are preferably further arranged at an angle of at least approximately 90 ° to one another. They can be arranged at the same height or at different heights.
  • the rotary feedthrough according to the invention finds its preferred area of application as described above when carrying out a fourth axis of a delta robot or a similar robot. However, their use with robot arms of differently designed robots is also possible and part of the inventive idea.

Abstract

Disclosed is a rotary shaft feedthrough (D) for a robot arm, particularly a fourth shaft (4) of a delta robot, comprising a housing (6) and a shaft (7) which is disposed in an axial feedthrough (60) of the housing (6), is rotatably mounted in said housing (6), and is to be connected to the robot arm (4). The housing (6) is provided with at least two openings (61, 62) for cleaning the axial feedthrough (60). At least one longitudinal section of the shaft (7) has a diameter that is smaller than the diameter of the axial feedthrough (60) in said section such that a hollow space (R) is created between the shaft (7) and the axial feedthrough (60).

Description

Drehdurchführung eines Roboterarms Rotation of a robot arm
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung eines Roboterarms, insbesondere einer vierten Achse eines Delta- Roboters, gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a rotary feedthrough of a robot arm, in particular a fourth axis of a delta robot, according to the preamble of patent claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Derartige Deltaroboter sind aus EP-B-0 ' 250 ' 470, EP-A- 1' 129' 829 und EP-A-1 ' 293 ■ 691 bekannt. Diese Delta-Roboter eignen sich zum geführten und präzisen Bewegen von Gegenständen im dreidimensionalen Raum. Sie haben sich in der Praxis bewährt und werden unter anderem in der Lebensmittelindustrie oder in Bearbeitungszentren mit hohen Reinheitsanforderungen eingesetzt. Die Reinigung der Drehdurch- führung der vierten Achse ist jedoch teilweise aufwendig. Diese Drehdurchführung wurde bisher so ausgebildet, dass eine hohle Welle in einem Gehäuse gelagert wurde, wobei die Welle eine radiale Einblasöffnung in ihren zentralen Hohlraum auf ies .Such delta robots are known from EP-B-0 '250' 470, EP-A-1 '129' 829 and EP-A-1 '293 ■ 691. These delta robots are suitable for guided and precise movement of objects in three-dimensional space. They have proven themselves in practice and are used, among other things, in the food industry or in machining centers with high purity requirements. However, cleaning the rotary joint of the fourth axis is sometimes complex. This rotary feedthrough was previously designed in such a way that a hollow shaft was mounted in a housing, the shaft having a radial injection opening into its central cavity.
Gerade in den oben genannten Einsatzbereichen wäre es jedoch wünschenswert, dass sich der gesamte Roboter und insbesondere der Bereich der Drehdurchführung der vierten Ach- se besser und einfacher reinigen lässt.Especially in the above-mentioned areas of application, however, it would be desirable for the entire robot and in particular the area of the rotary feedthrough of the fourth axis can be cleaned better and easier.
Ferner offenbart US-A-5 ' 775 ' 169 einen Roboterarm, welcher zur Manipulation in einer Vakuumkammer eingesetzt wird, aber von aussen bedient wird. Der Roboterarm ist in einem Gehäuse drehbar gelagert, wobei im Gehäuse eine Dichtung angeordnet ist, um den vakuumseitigen Teil des Roboterarms vom Atmosphärenteil zu trennen.Furthermore, US-A-5'775'169 discloses a robot arm which is used for manipulation in a vacuum chamber but is operated from the outside. The robot arm is rotatably mounted in a housing, a seal being arranged in the housing in order to separate the vacuum-side part of the robot arm from the atmospheric part.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Drehdurchführung für einen Roboterarm, insbesondere für eine vierte Achse eines Delta-Roboters, zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist, weniger verschmutzungsanfällig ist und eine gute Reinigung ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a rotating union for a robot arm, in particular for a fourth axis of a delta robot, which is simple in construction, is less susceptible to contamination and enables good cleaning.
Diese Aufgabe löst eine Drehdurchführung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a rotating union with the features of patent claim 1.
Die erfindungsgemässe Drehdurchführung weist ein Gehäuse und eine in einer achsialen Durchführung des Gehäuses angeordnete und in diesem Gehäuse drehbar gelagerte Welle zur Verbindung mit dem Roboterarm auf. Das Gehäuse besitzt mindestens eine vorzugsweise zwei Öffnungen zur Reinigung der achsialen Durchführung. Die Welle weist mindestens in einem Teilbereich ihrer Länge einen Durchmesser auf, welcher kleiner als der Durchmesser der achsialen Durchführung in diesem Bereich ist, so dass zwischen der Welle und der achsialen Durchführung ein Hohlraum, insbesondere ein in mindestens eine Richtung hin offener Ringspalt, vorhanden ist. Dadurch lässt sich die Drehdurchführung auf einfache Weise und ohne langwierige Demontage mittels eines fluiden Mittels, beispielsweise Wasser oder Druckluft, reinigen. Die Drehdurchführung ist ferner dank ihres Aufbaus weniger ver- schmutzungsanfällig. Die Drehdurchführung benötigt relativ wenig Einzelteile, so dass sie kostengünstig herstellbar und einfach zusammensetzbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Drehdurchführung ohne Hilfswerkzeuge zusammensetzen und auch am Roboter befestigen lässt.The rotary feedthrough according to the invention has a housing and a shaft arranged in an axial passage of the housing and rotatably mounted in this housing for connection to the robot arm. The housing has at least one, preferably two, openings for cleaning the axial passage. The shaft has a diameter at least in a partial area of its length, which is smaller than the diameter of the axial passage in this area, so that a cavity, in particular an annular gap open in at least one direction, is present between the shaft and the axial passage , As a result, the rotating union can be cleaned in a simple manner and without lengthy disassembly using a fluid, for example water or compressed air. Thanks to its design, the rotating union is also less susceptible to contamination. The rotary leadthrough requires relatively few individual parts, so that it can be produced inexpensively and is easy to assemble. Another advantage is that the rotating union can be assembled without auxiliary tools and can also be attached to the robot.
Ein weiterer Vorteil ist zudem, dass die Welle relativ schmal ausgebildet werden kann, dass das Gehäuse hohl ist und diese Teile aus leichten Materialien gefertigt werden können. Dadurch wird das Massenträgheitsmoment der vierten Achse bzw. des Roboterarms optimiert. Dies wird zudem dadurch unterstützt, dass die Masse der Welle um die zentrale Drehachse konzentriert ist und nicht wie beim Stand der Technik beabstandet dazu angeordnet ist .Another advantage is that the shaft can be made relatively narrow, that the housing is hollow and that these parts can be made from light materials. This optimizes the moment of inertia of the fourth axis or the robot arm. This is also supported by the fact that the mass of the shaft is concentrated around the central axis of rotation and is not arranged at a distance from it as in the prior art.
Weitere vorteilhafte Ausfuhrungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.Further advantageous embodiments emerge from the dependent patent claims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches in der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist, erläutert. Es zeigen:The subject matter of the invention is explained below using a preferred exemplary embodiment, which is illustrated in the accompanying drawing. Show it:
Figuren 1 eine perspektivische Darstellung eines Delta- Roboters ;Figure 1 is a perspective view of a delta robot;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer erfin- dungsgemässen Drehdurchführung, befestigt an einer Trägerplatte;FIG. 2 shows a perspective illustration of an invented In accordance with the rotary union, attached to a carrier plate;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer Welle der Drehdurchführung gemäss Figur 2 ;Figure 3 is a perspective view of a shaft of the rotating union according to Figure 2;
Figur 4 eine Ansicht der Drehdurchführung mit Trägerplatte gemäss Figur 2 von unten;FIG. 4 shows a view of the rotary feedthrough with carrier plate according to FIG. 2 from below;
Figur 5 einen ersten Längsschnitt durch die Drehdurchführung mit Trägerplatte gemäss Figur 2 ;FIG. 5 shows a first longitudinal section through the rotary feedthrough with carrier plate according to FIG. 2;
Figur 6 einen zweiten Längsschnitt durch die Drehdurchführung mit Trägerplatte gemäss Figur 2 undFigure 6 shows a second longitudinal section through the rotary union with support plate according to Figure 2 and
Figur 7 einen dritten Längsschnitt durch die Drehdurchführung mit Trägerplatte gemäss Figur 2.FIG. 7 shows a third longitudinal section through the rotary feedthrough with carrier plate according to FIG. 2.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention
In Figur 1 ist ein Delta-Roboter dargestellt. Bis auf die weiter unten beschriebene Drehdurchführung D entspricht er den bekannten Delta-Robotern und wird deshalb im folgenden nur noch kurz erläutert.A delta robot is shown in FIG. Except for the rotating union D described below, it corresponds to the known delta robots and is therefore only briefly explained in the following.
Er weist ein plattenförmiges Basiselement 1 auf, an welchem drei Steuerarme 3 schwenk- oder drehbar gelagert sind. Die drei Steuerarme 3 lassen sich einzeln mittels Motoren 2 bewegen. Die freien Enden der Steuerarme 3 sind gelenkig mit einem Trägerelement, hier einer Trägerplatte 5 verbunden. Des weiteren weist der Delta-Roboter eine vierte, häufig teleskopartige oder anderweitig längenveränderbare vierte Achse 4 auf. Diese vierte Achse 4 ist über ein Gelenk 9, insbesondere ein Kardangelenk oder ein Kreuzgelenk, mit der Drehdurchführung D verbunden. Auf der der vierten Achse 4 gegenüberliegenden Seite der Drehdurchführung D ist ein nicht dargestelltes Greifelement an der Drehdurchführung D befestigbar. Die Art des Greifelements hängt vom Anwendungsbereich ab. Beispiele hierfür sind Saugnäpfe oder Klemmmittel . Mittels der drei Steuerarme 3 lässt sich die Trägerplatte 5 und somit das Greifelement im dreidimensionalen Raum bewegen. Die vierte Achse 4 überträgt ein Drehmoment auf das Greifelement, so dass sich dieses auch noch um eine Achse gezielt drehen lässt.It has a plate-shaped base element 1, on which three control arms 3 are pivotally or rotatably mounted. The three control arms 3 can be moved individually by means of motors 2. The free ends of the control arms 3 are articulated to a support element, here a support plate 5. Furthermore, the delta robot has a fourth, often telescopic or otherwise variable in length fourth axis 4. This fourth axis 4 is connected to the rotary joint D via a joint 9, in particular a universal joint or a universal joint. A gripping element (not shown) can be fastened to the rotating union D on the side of the rotating union D opposite the fourth axis 4. The type of gripping element depends on the area of application. Examples of this are suction cups or clamping means. The support plate 5 and thus the gripping element can be moved in three-dimensional space by means of the three control arms 3. The fourth axis 4 transmits a torque to the gripping element, so that it can also be specifically rotated about an axis.
In Figur 2 ist nun eine erfindungsgemässe Drehdurchführung D, welche an der Trägerplatte 5 befestigt ist, dargestellt. Die Darstellung erfolgt in einem vergrδsserten Massstab, wobei die Grosse der Drehdurchführung entsprechend der Grosse des Roboters und des Anwendungsbereichs wählbar ist, ohne den Erfindungsgedanken zu ändern.FIG. 2 shows a rotary leadthrough D according to the invention, which is fastened to the carrier plate 5. The display is on an enlarged scale, the size of the rotary feedthrough being selectable according to the size of the robot and the area of application, without changing the inventive concept.
Die Drehdurchführung D weist ein Gehäuse 6 mit einer achsialen Durchführung 60 auf. Erfindungsgemäss ist mindestens eine Öffnung, hier genau zwei Öffnungen 61, 62 vorhanden, welche eine Verbindung von aussen zur radialen Durchführung 60 schaffen und welche vorzugsweise in radialer Richtung zur achsialen Durchführung 60 angeordnet sind.The rotary feedthrough D has a housing 6 with an axial feedthrough 60. According to the invention, there is at least one opening, here exactly two openings 61, 62, which create a connection from the outside to the radial passage 60 and which are preferably arranged in the radial direction to the axial passage 60.
Das Gehäuse 6 weist einen Befestigungsring 64 auf, welcher in einer Öffnung der Trägerplatte 5 aufgenommen ist. Vorzugsweise entspricht der Aussendurchmesser des Befestigungsrings 64 dem Innendurchmesser der Öffnung der Trägerplatte 5. Das Gehäuse 6 lässt sich mittels Klammern 10 an die Trägerplatte 5 befestigen. Alternativ oder zusätzlich sind auch noch Verbindungen mittels Schrauben 11 möglich, wie dies in den Figuren 5 und 7 erkennbar ist. Zur Aufnahme der Schrauben 11 sowie zur Befestigung der Klammern 10 weist das Gehäuse 6 einen Befestigungsflansch 63 (Figuren 5 und 7) auf, welcher dem im wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper des Gehäuses 6 vorsteht . Die Befestigung mittels Klammern 10 hat den Vorteil, dass sich die Drehdurchführung D auf einfache Art und Weise und ohne Hilfswerkzeuge entfernen lässt .The housing 6 has a fastening ring 64, which is received in an opening of the carrier plate 5. The outer diameter of the fastening ring 64 preferably corresponds to the inner diameter of the opening of the carrier plate 5. The housing 6 can be fastened to the carrier plate 5 by means of clips 10. Alternatively or additionally, connections by means of screws 11 are also possible, as can be seen in FIGS. 5 and 7. For receiving the screws 11 and for fastening the clamps 10, the housing 6 has a fastening flange 63 (FIGS. 5 and 7) which protrudes from the essentially cylindrical base body of the housing 6. Fastening by means of clips 10 has the advantage that the rotating union D can be removed in a simple manner and without auxiliary tools.
Der Grundkörper des Gehäuses 6 kann auch eine andere Form aufweisen. Die Form hängt im wesentlichen vom Anwendungsbereich ab. Vorzugsweise ist das Gehäuse 6 aus Kunststoff gefertigt, so dass es ein relativ geringes Gewicht aufweist und ein gutes Gleitverhalten der Welle im Gehäuse sicherstellt.The base body of the housing 6 can also have a different shape. The shape essentially depends on the area of application. The housing 6 is preferably made of plastic, so that it has a relatively low weight and ensures good sliding behavior of the shaft in the housing.
Im Gehäuse 6 ist eine Welle 7 drehbar gelagert, welche in der achsialen Durchführung 60 angeordnet ist und diese durchsetzt. Diese Welle 7 dient einerseits zur Verbindung mit der vierten Achse 4 und andererseits zur Verbindung mit dem Greifelement . Wie in Figur 2 erkennbar ist, ragt sie mit einem Nutstein 76 und einem Anschlusszapfen 74 auf der Seite der Trägerplatte 5 aus der Durchführung 60 heraus und überragt auch die Trägerplatte 5. Über den Nutstein 76 lässt sich eine Nut des Kreuzgelenks 9 schieben, wobei der Anschlusszapfen 74 in das Kreuzgelenk 9 hineinragt. Die Fixierung dieser Verbindung erfolgt mittels eines Bolzens oder Stifts, welcher durch eine Bohrung des Kreuzgelenks 9 und eine mit dieser fluchtenden Bohrung 75 des Anschluss- zapfens 74 durchgeführt wird. Vorzugsweise wird ein hier nicht dargestelltes ankerförmiges Fixierungsmittel verwendet, welches ein gefedertes Bogenelement und einen daran angeordneten Stift aufweist. Das Bogenelement lässt sich federnd über den zylinderförmigen Körper des Kreuzgelenks stülpen, wobei der Stift die Bohrungen durchsetzt.In the housing 6, a shaft 7 is rotatably mounted, which is arranged in the axial passage 60 and passes through it. This shaft 7 serves on the one hand for connection to the fourth axis 4 and on the other hand for connection to the gripping element. As can be seen in FIG. 2, it protrudes with a slot nut 76 and a connecting pin 74 on the side of the carrier plate 5 from the bushing 60 and also projects above the carrier plate 5. A slot of the universal joint 9 can be pushed over the nut block 76, the Connection pin 74 protrudes into the universal joint 9. This connection is fixed by means of a bolt or pin which is passed through a bore in the universal joint 9 and a bore 75 in the connecting bore which is flush therewith. pin 74 is performed. An anchor-shaped fixing means, not shown here, is preferably used, which has a spring-loaded arch element and a pin arranged thereon. The arch element can be placed resiliently over the cylindrical body of the universal joint, the pin penetrating the bores.
Die Welle 7 ist in Figur 3 für sich alleine dargestellt. Sie ist vorzugsweise aus einem leichten Material, bei- spielsweise aus einer Aluminiumlegierung, gefertigt. Sie weist eine Achse 70 auf, welche an einem Ende in einen Zylinderkopf 72 mit anschliessendem Zapfen 74 und am anderen Ende in ein sternförmiges Befestigungselement 71 übergeht. Dadurch weist die Welle 7, wie am besten in den Figuren 5 bis 7 erkennbar ist, mindestens über einen Teilbereich ihrer Länge, nämlich über die Länge ihrer Achse 70, einen Aussendurchmesser auf, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser der achsialen Durchführung 60. In den dadurch entstehenden Hohlraum, welcher als Ringspalt R (siehe Figu- ren 5 bis 7) ausgebildet ist, ragen die oben erwähnten radialen Durchführungen 61, 62 hinein.The shaft 7 is shown in FIG. 3 on its own. It is preferably made of a light material, for example an aluminum alloy. It has an axis 70 which at one end merges into a cylinder head 72 with a connecting pin 74 and at the other end into a star-shaped fastening element 71. As a result, as can best be seen in FIGS. 5 to 7, the shaft 7 has an outer diameter over at least a portion of its length, namely over the length of its axis 70, which is smaller than the inner diameter of the axial bushing 60 the resulting cavity, which is designed as an annular gap R (see FIGS. 5 to 7), the radial bushings 61, 62 mentioned above protrude into it.
Der Zylinderkopf 72 der Welle 7 weist unterhalb des Nut- steins 76 eine umlaufende Ringnut 73 auf. Mittels dieser Ringnut 73 lässt sich die Welle 7 drehbar im Gehäuse 6 axial lagern. Das Gehäuse 6 weist hierfür in seinem Befestigungsring 64 mindestens eine, hier zwei gegenüberliegende kreissegmentfδrmige Nuten 65 auf. Der Zylinderkopf 72 ist im montierten Zustand in einer Öffnung des Befestigungs- rings 64 eingeführt, wobei er vorzugsweise spielfrei darin aufgenommen ist und auch seine nach aussen gerichtete Oberfläche mit der Oberfläche des Befestigungsrings 64 fluchtet. In diesem Zustand fluchten die kreissegmentförmigen Nuten 65 und die Ringnut 73 in derselben Ebene miteinander. Nun lässt sich die achsiale Lage der Welle 7 fixieren, indem Segmentscheiben 66, vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff, in die kreissegmentför igen Nuten 65 eingeschoben werden, bis sie in die Ringnut 73 eingreifen. Dies ist in den Figuren 5 bis 7 am besten erkennbar. Im montierten Zustand des Gehäuses 6 in der Trägerplatte 5 liegen die Segmentscheiben 66 an den Seitenwänden der Öffnung der Trägerplatte 5 an und sind so durch diese gesichert.The cylinder head 72 of the shaft 7 has a circumferential annular groove 73 below the sliding block 76. By means of this annular groove 73, the shaft 7 can be rotatably supported axially in the housing 6. For this purpose, the housing 6 has in its fastening ring 64 at least one, here two opposite, circular segment-shaped grooves 65. The cylinder head 72 is inserted into an opening of the fastening ring 64 in the assembled state, wherein it is preferably accommodated therein without play and also its outwardly facing surface is flush with the surface of the fastening ring 64. In this state, the circular segments are aligned Grooves 65 and the annular groove 73 in the same plane with each other. The axial position of the shaft 7 can now be fixed by inserting segment disks 66, preferably also made of plastic, into the circular segment-shaped grooves 65 until they engage in the annular groove 73. This can best be seen in FIGS. 5 to 7. In the assembled state of the housing 6 in the carrier plate 5, the segment disks 66 rest against the side walls of the opening of the carrier plate 5 and are thus secured by the latter.
Ebenfalls in diesen Figuren ist ein Zwischenglied 8 erkennbar, welches mit dem Sternkδrper 71 der Welle 7 verbunden ist. Die Form des Zwischenglieds hängt von der Art des verwendeten Greifmittels ab. Vorzugsweise weist es jedoch auch eine achsiale Durchgangsöffnung 80 auf, so dass der Ringspalt R in dieser Richtung eine Verbindung nach aussen aufweist. Dies ist am besten in Figur 4 erkennbar. Der Sternkörper 71 hat dabei den Vorteil, das er zwar genügend Stabilität und eine einfache Befestigung ermöglicht, aber trotzdem den lichten Querschnitt so wenig wie möglich verkleinert.Also shown in these figures is an intermediate member 8, which is connected to the star body 71 of the shaft 7. The shape of the intermediate link depends on the type of gripping means used. However, it preferably also has an axial through opening 80, so that the annular gap R has a connection to the outside in this direction. This is best seen in Figure 4. The star body 71 has the advantage that it allows sufficient stability and easy attachment, but nevertheless reduces the clear cross section as little as possible.
Die oben erwähnten radialen Öffnungen ermöglichen nun eine einfache Reinigung der Drehdurchführung D, insbesondere des Ringspalts R, mittels eines fluiden Mediums, beispielsweise Wasser, einer Reinigungslösung oder Pressluft. Eine erste der Öffnungen 61 ist eine Absaugöffnung, eine zweite Öffnung 62 eine Einblasöffnung. Vorzugsweise weist die Absaugöffnung 61 einen grösseren Durchmesser auf als die Einblas- Öffnung 62. Vorzugsweise sind die zwei Öffnungen 61, 62 ferner in einem Winkel von mindestens annähernd 90° zueinander angeordnet. Sie können auf gleicher Höhe oder auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sein. Die erfindungsgemässe Drehdurchführung findet ihren bevorzugten Anwendungsbereich wie oben beschrieben bei der Durchführung einer vierten Achse eines Delta-Roboters oder eines ähnlichen Roboters . Ihre Verwendung mit Roboterarmen anders gestalteter Roboter ist jedoch auch möglich und Teil des Erfindungsgedankens. The radial openings mentioned above now make it easy to clean the rotary union D, in particular the annular gap R, by means of a fluid medium, for example water, a cleaning solution or compressed air. A first of the openings 61 is a suction opening, a second opening 62 is a blowing opening. The suction opening 61 preferably has a larger diameter than the blowing opening 62. The two openings 61, 62 are preferably further arranged at an angle of at least approximately 90 ° to one another. They can be arranged at the same height or at different heights. The rotary feedthrough according to the invention finds its preferred area of application as described above when carrying out a fourth axis of a delta robot or a similar robot. However, their use with robot arms of differently designed robots is also possible and part of the inventive idea.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
D Drehdurchführung R RingspaltD rotating union R annular gap
1 Basiselement1 basic element
2 Motor2 engine
3 Steuerarm3 control arm
4 Vierte Achse 5 Trägerplatte4 fourth axis 5 carrier plate
6 Gehäuse6 housing
60 Achsiale Durchführung60 axial feedthrough
61 Erste radiale Öffnung61 First radial opening
62 Zweite radiale Öffnung 63 Befestigungsflansch62 Second radial opening 63 Mounting flange
64 Befestigungsring64 mounting ring
65 Kreissegmentnut65 circular segment groove
66 SegmentScheibe66 segment disc
7 Welle 70 Achse7 shaft 70 axis
71 Befestigungselement (Sternkörper) 2 Zylinderköpf 3 Ringnut 4 Anschlusszapfen 5 Bohrung 6 Nutstein Zwischenglied 0 Durchgangsöffnung Kreuzgelenk 0 Klammer 1 Schraube 71 Fastening element (star body) 2 cylinder head 3 ring groove 4 connecting pin 5 bore 6 slot nut intermediate link 0 through hole universal joint 0 clamp 1 screw

Claims

Patentansprüche claims
1. Drehdurchführung (D) eines Roboterarms, insbesondere einer vierten Achse (4) eines Delta-Roboters, wobei die Drehdurchführung (D) ein Gehäuse (6) und eine in einer achsialen Durchführung (60) des Gehäuses (6) angeordnete und in diesem Gehäuse (6) drehbar gelagerte Welle (7) zur Verbindung mit dem Roboterarm (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) mindestens eine Öffnung (61, 62) zur Reinigung der achsialen Durchführung (60) aufweist und wobei die Welle (7) mindestens in einem Teilbereich ihrer Länge einen Durch- messer aufweist, welcher kleiner als der Durchmesser der achsialen Durchführung (60) in diesem Bereich ist, so dass zwischen der Welle (7) und der achsialen Durchführung (60) ein Hohlraum (R) vorhanden ist.1. Rotary feedthrough (D) of a robot arm, in particular a fourth axis (4) of a delta robot, the rotary feedthrough (D) being a housing (6) and arranged in and in an axial feedthrough (60) of the housing (6) Housing (6) rotatably mounted shaft (7) for connection to the robot arm (4), characterized in that the housing (6) has at least one opening (61, 62) for cleaning the axial passage (60) and wherein the shaft (7) has a diameter at least in a partial area of its length, which is smaller than the diameter of the axial passage (60) in this area, so that a cavity (R) between the shaft (7) and the axial passage (60) ) is available.
2. Drehdurchführung nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei Öffnungen (61, 62) in einer radialen Richtung zur achsialen Durchführung (60) angeordnet sind.2. Rotary feedthrough according to claim 1, wherein at least two openings (61, 62) are arranged in a radial direction to the axial feedthrough (60).
3. Drehdurchführung nach Anspruch 1, wobei der Hohlraum ein Ringspalt (R) ist.3. Rotary union according to claim 1, wherein the cavity is an annular gap (R).
4. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei das Gehäuse (6) einen zylinderförmigen Befestigungsring (64) aufweist, welcher auf mindestens einer, vorzugsweise auf zwei gegenüberliegenden Seiten, eine kreissegmentförmig Nut (65) aufweist, dass die Welle (7) eine Ringnut (73) aufweist, welche mit der mindestens einen kreissegmentförmigen Nut (65) in einer Ebene fluchtet und dass die Drehdurchführung (D) mindestens eine Segmentscheibe (66) aufweist, welche mit je einer der mindestens einen kreissegmentförmigen Nut (65) und der Ringnut (73) zur drehbaren Lagerung der Welle (7) im Gehäuse (6) in Eingriff bringbar ist.4. Rotary feedthrough according to one of claims 1 to 3, wherein the housing (6) has a cylindrical fastening ring (64) which on at least one, preferably on two opposite sides, a circular segment-shaped groove (65) that the shaft (7) has an annular groove (73) which is in one plane with the at least one circular segment-shaped groove (65) and that the rotary leadthrough (D) has at least one segment disk (66), which can be brought into engagement with one of the at least one circular segment-shaped groove (65) and the annular groove (73) for the rotatable mounting of the shaft (7) in the housing (6) is.
5. Drehdurchführung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (R) in einem Zylinderkopf (72) der Welle (7) angeordnet ist, wobei der Zylinderkopf (72) einen Aussendurchmesser aufweist, welcher einem Innendurchmesser des Befestigungsrings (64) entspricht.5. Rotary feedthrough according to claim 4, characterized in that the annular groove (R) is arranged in a cylinder head (72) of the shaft (7), the cylinder head (72) having an outer diameter which corresponds to an inner diameter of the fastening ring (64).
6. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Welle (7) an einem Ende einen Anschlusszapfen (74) zur Befestigung an einem Gelenk (9) und an einem gegenüberliegenden Ende ein Befestigungselement (71) zur Befestigung eines Greifelements aufweist.6. Rotary union according to one of claims 1 to 5, wherein the shaft (7) has at one end a connecting pin (74) for attachment to a joint (9) and at an opposite end a fastening element (71) for fastening a gripping element.
7. Drehdurchführung nach Anspruch 6, wobei das Befesti- gungselement (71) einen sternförmigen Körper aufweist.7. Rotary union according to claim 6, wherein the fastening element (71) has a star-shaped body.
8. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Gehäuse (6) aus Kunststoff und/oder die Welle (7) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind.8. Rotary union according to one of claims 1 to 7, wherein the housing (6) made of plastic and / or the shaft (7) are made of an aluminum alloy.
9. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine erste der mindestens zwei Öffnungen eine Absaugöffnung (61) und mindestens eine zweite der mindestens zwei Öffnungen eine Einblasöffnung 62) ist, wobei die Absaugöffnung (61) einen grösseren Durchmesser aufweist als die Einblasöffnung (62) .9. Rotary feedthrough according to one of claims 1 to 8, wherein a first of the at least two openings is a suction opening (61) and at least a second of the at least two openings is an injection opening 62), the suction opening (61) having a larger diameter than the injection opening (62).
10. Drehdurchführung nach Anspruch 9, wobei die Absaugöff- nung (61) und die Einblasöffnung (62) in einem Winkel von mindestens annähernd 90° zueinander angeordnet sind. 10. Rotary union according to claim 9, wherein the suction opening tion (61) and the injection opening (62) are arranged at an angle of at least approximately 90 ° to one another.
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