DE3136106A1

DE3136106A1 - Industrieroboter

Info

Publication number: DE3136106A1
Application number: DE19813136106
Authority: DE
Inventors: Toshio Tokyo Kouno
Original assignee: Dainichi Kiko KK
Current assignee: Dainichi Kiko KK
Priority date: 1980-09-14
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1982-06-09
Also published as: US4466307A; JPS5754089A; GB2084956B; SE8105431L; KR830007228A; IT8103527A0; FR2490134B1; FR2490134A1; IT1145091B; GB2084956A; AU7519181A; KR850000548B1

Description

O IJU IUU

LSIWEcBER & ZIMMERMANN

PATENTANWÄLTE

DipL-lng. H. Leinweber (1930-76) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky

Rosental 7 · D-8000 München

2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Telex 528191 lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München

_den 11.9.1981

zkr DK-3028/81

Dainichi Kiko Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan

Industrieroboter

Die Erfindung bezieht sich auf einen kleinen Industrieroboter, der besonders dafür geeignet ist, verhältnismäßig leichte Werkstücke zu handhaben. " ·

Es sind .bereits verschiedene Industrieroboter geschaffen worden. Doch sind mit deren jedem verschiedene Schwierigkeiten hinsichtlich der Stabilität und Zuverlässigkeit des Betriebs verbunden. Beispielsweise ist selbst dann, wenn das zu handhabende Werkstück leicht ist, bei Hinzufügung des Armgewichts die Last so beträchtlich, daß zur Steuerung der Lageeinstellung eine große Antriebsquelle erforderlich ist. Wenn jedoch die Lageeinstellung durch eine große Antriebskraft gesteuert wird, ist die Steuerung der Lageeinstellung derart schwierig, daß keine exakte Stillstandsgenauigkeit erhalten werden kann.

Wenn zur Lösung dieser Schwierigkeiten der Armmechanismus vorher mit einer der Last des Werkstückgewichtes und des Armgewichtes entsprechenden Antriebskraft ins Gleichgewicht gebracht wird und die Lageeinstellung· mit einer von dieser Antriebskraft getrennten Antriebsquelle ausgeführt wird, kann der Armmechanismus mit einer derart kleinen Betriebskraft betätigt werden, daß eine leichte und genaue Lageeinstellung möglich ist und ferner seine Stillstandsgenauigkeit in hohem Maße gesteigert werden kann.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf diese Gesichtspunkte ■ konzipiert und schafft einen kleinen Industrieroboter, bei dem, da das Gleichgewicht mit der Last durch einen Druckluftzylinder gehalten wird, der Instruktionsbetrieb sehr leicht und genau mit einer kleinen Betriebskraft ausgeführt werden kann, eine höhere Stillstandsgenauigkeit in der Steuerung der Lageeinstellung erhalten werden· kann, das Handteil stets horizontal gehalten werden kann, verschiedene Einstellmethoden möglich sind und die Stabilität und Zuverlässigkeit hoch ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich al?.er im Text nicht erwähnten Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Hierin zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Industrieroboters,

Fig. 2 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines wesentlichen Bestandteils,
Fig. 3 eine vergrößerte geschnittene Seitenansicht eines

wesentlichen Bestandteils,
Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV von Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V derselben, Fig. 6 eine vergrößo-. '-e Seitenansicht eines unteren Arms, Fig. 7 eine Schnittan^icht desselben, Fig. 8 eine teilgeschuittene Seitenansicht einer weiteren

O I yj U I U

Ausführungsforiti einer Z-Achsen-Antriebsvorrich-

tung,
Fig. 9 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer X-Achsen-Antriebsvorrichtung,

Fig.10 eine Ansicht zur Erläuterung der Funktion, Fig.11 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform, bei der erfindungsgemäße Industrieroboter parallel zueinander vorgesehen sind,

Fig.12 bis 14 eine weitere Ausführungsform des Industrieroboters, wobei Fig. 12 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines wesentlichen Bestandteils, Fig.13 eine vergrößerte Erläuterungsansicht eines wesentlichen Bestandteils, und Fig. 14 eine Ansicht zur Erläuterung der Funktion darstellt.

In Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Armmechanismus von Parallelogrammgestalt, der von Seitenplatten 2 getragen ist und vorwärts und rückwärts (X-Achsen-Bewegung) sowie auf und nieder (Z-Achsen-Bewegung) betätigt und gedreht (Θ-Achsen-Bewegung) werden kann. Während des Betriebs ist dieser Armmechanismus 1 mit der Last und dem Armgewicht im Gleichgewicht gehalten, so daß er mit einer sehr kleinen Betriebskraft in seine Lage eingestellt und eine höhere Stillstandsgenauigkeit eingehalten wird.

Im folgenden wird die Gestaltung des Armmechanismus 1 erläutert. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist dieser Armmechanismus 1 in Parallelogrammgestalt aus Vertikalarmen 3, deren· X-Achsen-Bewegung, das heißt Vorwärts- und Rückwärtsbewegung, in einem festen Bereich geregelt ist, vertikalen parallelen Stäben 4, deren Z-Achsen-Bewegung, das heißt die Auf- und Niederbewegung, in einem festen Bereich geregelt ist, und die an den Kopfseiten der Seitenplatten 2 in Lage gebracht sind, horizontalen oberen Verbindungsgliedern 5 und einem sich horizontal nach vorne erstrecken-

den unteren Horizontalarm gebildet und durch die Seitenplatten 2 getragen.

Eine die Z-Achse bildende Z-Achsenantriebsvorrichtung B der parallelen Stäbe 4 ist gemäß der Darstellung von ■Pig. 3 und 4 ausgebildet. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Gleitstück, das im wesentlichen mittig zwischen den Seitenplatten 2 angeordnet und an einem Ende über ein Anschlußteil 8 an einem Gelenkverbinder 11 einer Kolbenstange 10 eines Druckluftzylinders 9 angesetzt ist. Dieser Druckluftzylinder 9 ist vertikal am Fußende durch eine . zwischen in den oberen Bereichen der Seitenplatten 2 vorgesehenen Montageteilen 12 angeordnete Achsstange 13 zwischen den Seitenplatten 2 festgelegt. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet jeweils Pührungsstangen, die an den Enden durch MetalIstücke 17 und 18 von Montageplatten 15 und 16 im wesentlichen in der Mitte und an den unteren Enden der Seitenplatten 2 montiert sind. Diese Führungsstangen'14 sind jeweils gleitverschieblich in vertikale Führungslöeher 19 eingepaßt, die in dem oben erwähnten Gleitstück 7 vorgesehen sind. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet ein in dem Gleitstück 7 vorgesehenes horizontales Führungsloch, durch das eine Tragachse 21 gleitverschieblich hindurchgeführt ist. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind jeweils an den Köpfen dieser Tragachse 21 Rollen 22 vorgesehen, die jeweils gleitverschieblich in in den oben erwähnten Seitenplatten 2 vertikal ausgebildeten Führungsschlitzen 23 gelagert sind. Ferner sind an den Köpfen der Tragachse 21 die jeweils durch Anschlußstücke 24 vertikal aufgehängten parallelen Stäbe 4 der Z-Achse angelenkt, und es sind die oben erwähnten oberen Verbindungsglieder 5 an den Köpfen jeweils durch Anschlußstücke 25 und 26 angelenkt. Diese parallelen Stäbe 4 sind an den unteren Enden mit Anschlußstücken 28 an dem sich horizontal nach vorne erstreckenden unteren Horizontalarrt. *5 durch Tragachsen 27 angelenkt. Die in dieser Gestaltung vorgesehenen parallelen Stäbe 4 der Z-Achse sind stets durch den vertikalen Axialdruck des

oben erwähnten Druckluftzylinders 9 mit der Last des Werkstückgewichts und des Gewichts des Armmechanismus 1 im Gleichgewicht gehalten. Der Antrieb in der Z-Achse erfolgt durch eine vertikale Bewegung der parallelen Stäbe 4 mit einer kleinen Betriebskraft durch das Drehmoment eines Motors 29, so daß die Stillstandsgenauigkeit erhöht ist. Im einzelnen ist an das andere Ende des oben erwähn-• ten Gleitstückes 7 eine Zahnstange 30 angesetzt, und eine Drehwelle 32 eines mit der Zahnstange 30 kämmenden Antriebszahnrads 31 ist mit einer an einer Kraftabgabewelle 33 des Motors 29 vorgesehenen Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung 34 verbunden, so daß die von einem Impulskodierer 35 angezeigte und gesteuerte Umdrehungszahl des Motors 29 in einem vorbestimmten Göschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis durch diese Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung herabgesetzt und auf die Zahnstange 30 übertragen werden kann. Daher bewegt sich das Gleitstück 7 längs' den" Führungsstangen 14 auf und nieder, ebenso bewegt sich die Tragachse 21 auf und nieder, und es gleiten die Rollen 22 .20 innerhalb der Führungsschlitze 23 auf und nieder, so daß hierdurch der Horizontalarm 6 in der vertikalen Richtung längs der Z-Achse auf und nieder bewegt werden kann. Das Bezugszeichen 36 bezeichnet ein an beiden Enden durch Plattenstücke 37 und 38 an den Seitenplatten 2 befestigtes Lagergehäuse. Der tote Gang des Zahneingriffs zwischen dem oben erwähnten Antriebszahnrad 31 und der Zahnstange 30 ist durch ein Spannteil 39 und eine Büchse 40 ausgeschaltet.

.30 Durch die Bildung derartiger paralleler Stäbe 4 der Z-Ächse kann die durch das Werkstückgewicht und den Armmechanismüs 1 hervorgerufene Last immer durch den Axialdruck des·Druckluftzylinders 9 im Gleichgewicht gehalten werden. Daher kann die Bewegung der parallelen Stäbe 4 unabhängig von dieser Last mit einem vorbestimmten Drehmoment der durch die Anzeige und Steuerung des Impulskodierers 35 gesteuerten und untersetzten Umdrehungen

Λ.

des Motors 29 betätigt werden, und es kann daher die Computerseite mit einer sehr kleinen Antriebskraft gesteuert werden. Ebenso wie im folgenden erläutert,.kann dieser Motor 29 irgendein derartiger mit einer Bremse versehener Antriebsmotor sein, wie' ein Gleichstromservomotor, Wechselstrominduktionsmotor oder Impulsmotor.

Die Gestaltung der die X-Achse bildenden X-Achsen-Antriebsvorrichtung A der Vertikalarme 3 wird unter Bezugnähme auf Fig. 3 und 5 erläutert. Das Bezugszeichen 41 bezeichnet ein in den oberen Bereichen der Seitenplatten 2 angeordnetes Gleitstück. Zu den Seitenplatten 2 parallele Führungslöcher 42 sind in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung dieses Gleitstückes 41 ausgebildet. Dieses Gleitstück 41 ist über diese Führungslöcher 42 an beiden Enden durch Anschlußstücke 45, 46 auf Montageplatten 43 und 44 abgestützt und gleitverschieblich an parallel zu den Seitenplatten 2 angeordneten Führungsstangen 47 montiert. Das Bezugszeichen 48 bezeichnet eine in das Gleitstück 41 eingesetzte Tragachse, die unterhalb der Führungslöcher 42 und in einem rechten Winkel dazu verläuft. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist diese Tragachse 48 an beiden Enden gleitverschieblich durch Ringe 50 hindurch durch in den Seitenplatten 2 in der horizontalen Richtung ausgebildete Führungsschlitze 49 hindurchgeführt, und die vertikal aufgehängten Vertikalarme 3 sind an den Köpfen mit Tragstücken 51 und Metallstücken 52 an der Tragachse 48' an beiden verlängerten Enden angelenkt. Ferner sind diese Vertikalarme 3 im wesentlichen in der Mitte mit den oben erwähnten horizontalen Verbindungsgliedern 5 an den Fußenden mittels Metallstücken 54 durch Tragachsen 53 schwenkbar verbunden und an den Fußenden mit dem oben erwähnten, sich horizontal nach vorne erstreckenden Horizontalarm 6 an dem Fußende mit Metallstücken 56 durch eine Tragachse 55 scli.'^nkbar verbunden.

Die Gestaltung des Mec lanismus zur Bewegung dieser Trag-

achse in der Bewegungsrichtung der X-Achse, das heißt der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, ist die folgende. Ebenso wie bei der Bewegung gemäß der oben erwähnten Z-Achse dient ein Motor 57 als Antriebsquelle. Dieser Motor 57 ist durch ein Anschlußteil 58 über die Seitenplatten 2 hinausstehend angeordnet. Ein vorbestimmtes Drehmoment dieses Motors 57 wird durch dieselbe Ausgestaltung hervorgerufen, wie sie bei der oben erwähnten Z-Achsen-Antriebsvorrichtung B vorhanden ist. Das heißt, daß durch eine mit einer Kraftabgabewelle 60 des Motors 57 verbundene Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung 61 die Umdrehungszahl einer Drehwelle 62 auf ein mit einer an dem oberen Ende des oben erwähnten Gleitstückes 41 vorgesehenen Zahnstange 63 kämmendes Antriebszahnrad 64 übertragen wird.

(Wenngleich die Einzelheiten nicht dargestellt sind, stimmt die konkrete Ausbildung mit derjenigen der oben erwähnten X-Achsen-Antriebsvorrichtung B überein.) Deshalb wird ebenso die Umdrehung des Motors 57 durch den Impulskodierer 65 angezeigt und gesteuert, die Umdrehungszahl computerseitig durch diesen Impulskodierer 65 herabgesetzt und auf die Drehwelle 62, das Antriebszahnrad 64 und die Zahnstange 63 übertragen, und das Gleitstück 41 gleitet in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung längs den Führungsstangen 47. Demzufolge ist der Armmechanismus 1 vorwärts und rückwärts beweglich, das heißt längs der X-Achse.

Um ferner diese X-Achse auszubalancieren, das heißt die Arme 3 auszubalancieren, sind in Fig. 2 dargestellte Gleichgewichtsvorrichtungen C außen an den Seitenplatten 2 angeordnet. Im folgenden wird die konkrete Ausgestaltung erläutert. Achsstangen 67 sind zwischen an beiden Enden der Seitenplatten 2 vorgesehenen Trägern 66 angeordnet. Eine am Fußende an dem Gleitstück 41 montierte Zwischenwand 68 ist durch ein Passungsloch 69 im wesentlichen in der Mitte- auf diese Achsstange 67 aufgesetzt. Ferner sind Federn 71 und 70 durch Anschläge 72 rechts und links

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auf.diese durch die Zwischenwand 68 hindurchgeführte Achsstange 67 aufgewickelt.- Mit diesen Federn 70 und 71 wird die Zwischenwand 68 längs der Achsstange 67 in Reaktion, auf die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des .Gleitstückes 41 bewegt. Da sich die Zwischenwand 68 gegen die Feder oder 71 bewegt, ist es möglich, eine schnelle Bewegung zu verhindern und die Arme 3 der X-Achse auszubalancieren.·

Die in Fig. 8 und 9 dargestellte Antriebsvorrichtung kann anstelle der Ausgestaltung der oben erwähnten X-Achsen-Antriebsvorrichtung· A und Z-Achsen-Antriebsvorrichtung B verwendet werden. Jedenfalls können die Drehzahlen der An-' triebsmotore 29 und 57 durch die Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung auf ein vorbestimmtes Verhältnis herabgesetzt werden, und die herabgesetzten Umdrehungen können als Antriebskräfte der Arme 3 gemäß der X-Achse oder der parallelen Stäbe 4 gemäß der Z-Achse angewendet werden. Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform bezieht sich auf eine Z-Achsen-Antriebsvorrichtung B¹, bei der die Kolbenstange 10 des Druckluftzylinders 9 mit ihrem Gelenkverbinder 1 1 über ein Anschlußstück 76 an ein Gleitstück 75 einer auf eine Gewindestange 73 aufgeschraubten Schraubenmutter 74 angeschlossen ist, und bei der andererseits die an einem Anschlußstück 77 des Gleitstücks 75 festgelegte Tragachse 21 gleitverschieblich durch den Führungsschlitz 23 hindurchgeführt ist. Das Bezugszeichen 78 bezeichnet ein Montagestück für die Gewindestange 73. In der derart ausgebildeten Antriebsvorrichtung B¹ wird die Umdrehung des mit einer Bremse versehenen und an einem Ende der Gewindestange 73 angesetzten Antriebsmotors 29 durch die GeschwindigkeitsunterSetzungsvorrichtung 34 herabgesetzt, und die Tragachse 21 bewegt sich, wenn die mit der Drehwelle 32 verbundene Gewindestange 7 3 umläuft, vertikal durch die Führungsschlitze 23 in Reaktion auf den Schraubenvorlauf "der -rücklauf des mit der Schraubenmutter 74 einstückijen Gleitstücks 75. Folglich kann die vertikale Z-Achsenaewegung mit einer hohen Still-

Standsgenauigkeit ausgeführt werden.

Ferner ist in Fig. 9 eine X-Achsen-Antriebsvorrichtung A¹ dargestellt, wobei das Bezugszeichen 79 eine Gewindestange bezeichnet, die Tragachse 48 an einem Anschlußstück 82 eines mit einer Schraubenmutter 80 einstückig ausgebildeten Gleitstücks 81 festgelegt und gleitverschieblich durch den Führungsschlitz 49 hindurchgeführt ist, und die Gewindestange 79 an einem Ende des mit der Bremse versehenen und durch den Impulskodierer angezeigten und gesteuerten Antriebsmotors 57 verbunden ist, so daß die .mit der Drehwelle 62 verbundene Gewindestange 79 mit einer durch die GeschwindigkeitsunterSetzungsvorrichtung 61 auf eine vorbestimmte Drehzahl herabgesetzten Geschwindigkeit rotiert, wodurch das mit der Schraubenmutter 80 einstükkige Gleitstück 81 zusammen mit der Schraube vorgeschoben oder zurückgezogen wird, die Tragachse 48 sich mit dieser Bewegung in den Führungsschlitzen 49 bewegt, und die Arme 3 gemäß der X-Achse sich mit einer hohen Stillstandsgenauigkeit vorwärts und rückwärts bewegen.

Im folgenden werden die Bewegungen gemäß dieser X-Achse und Z-Achse erläutert. Wie aus Fig. 10 hervorgeht, stellt die Tragachse 48 eine Drehachse bei der Bewegung gemäß der X-Achse dar, die Tragachse 21 eine Drehachse bei der Bewegung gemäß der Z-Achse, und der Armmechanismus 1 behält stets die Parallelogrammgestalt bei, ferner sind die durch eine Verbindung der Tragachsen 48 und" 55 und des Werkstückanschlußteils des. Arms 6 gebildeten Dreiecke stets zueinander ähnlich, so daß unabhängig davon, in welche Stellung das Werkstückanschlußteil bewegt werden mag, der den Armmechanismus 1 im Gleichgewicht haltende Axialdruck des Druckluftzylinders 9 stets konstant gehalten werden kann, ohne aus dem Gleichgewicht zu geraten.

In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 59 eine Abdeckung für die Seitenplatten 2.

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Im folgenden wird die Ausgestaltung der Θ-Achsen-Antriebsvorrichtung D, die einen Drehvorgang bewirkt, erläutert. In dieser Antriebsvorrichtung D ist eine Kraftabgabewelle 84 eines mit einer Bremse versehenen Antriebsmotors 83 mit einer Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung 85 verbunden, und eine an einem Ende an dieser Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung 85 angesetzte Antriebsdreh-, welle 86 ist mit dem anderen Ende an einer Montageplatte 88 der-Seitenplatte 2 durch deren Anschlußstück 87 angesetzt..Die oben erwähnte Kraftabgabewelle 84 ist durch die Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung 85 mit einer durch die Antriebsdrehwelle 86 hindurchgeführten und an dem anderen Ende mit einem Impulskodierer B9 versehenen Steuerdrehwelle 90 verbunden. Das Bezugszeichen 91 bezeichnet ein Gehäuse, 92 einen Kasten für ein Instrument wie eine Speichervorrichtung, 93 ein Montagestück und 94 einen Stoßdämpfer.

Bei der derartig ausgebildeten Θ-Achsen-Antriebsvorrichtung D wird, wenn sich der Antriebsmotor 83 dreht, die Geschwindigkeit der mit dem Impulskodierer 89 versehenen Steuerdrehwelle durch die Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung 85 auf eine vorbestimmte Drehzahl herabgesetzt, und daher dreht sich auch in der gleichen Weise die Antriebsdrehwelle 86 mit einer herabgesetzten Geschwindigkeit, doch wird die durch den Impulskodierer 89 erfolgende Anzeige und Steuerung unmittelbar zum Antriebsmotor 83 übertragen, so daß, selbst wenn der Antriebsmotor 83 anhält, der tote Gang sehr klein ist und eine genaue Lageeinstellung mit einer hohen Stillstandsgenauigkeit möglich ist.

Ein Handteil 95 zur Halterung eines Werkstücks wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 erläutert. In diesem Handteil 95 ist eine ß-Achsen-Antriebsvorrichtung E, die eine Neigung he. *irkt,und eine /"-Achsen-Antriebsvorrichtung F, die eine Drehung bewirkt, am Kopf des oben erwähnten Horizontalarrus 6 vorgesehen. Ferner ist ein

Werkstückanschluß 96 dieses Handteils 95 derart ausgebildet, daß er mit einem vorbestimmten Haltemechanismus ausgerüstet werden kann. Zunächst soll die Ausgestaltung der , ß-Achsen-Antriebsvorrichtung E erläutert werden. Ein eine Bremse 98 aufweisender Antriebsmotor 99 ist im wesentlichen in der Mitte dieses Arms 6 angeordnet. Damit die Drehzahl einer Kraftabgabewelle 100 dieses Antriebsmotors 99 durch eine GeschwindigkeitsunterSetzungsvorrichtung 101 herabgesetzt werden kann, die Geschwindigkeit einer mit dieser GeschwindigkeitsunterSetzungsvorrichtung 101 verbundenen Drehwelle 102 auf eine vorbestimmte Drehzahl herabgesetzt werden kann, der tote Gang vermindert und eine hohe Stillstandsgenauigkeit durch die Anzeige und Steuerung durch einen Impulskodierer 112 erhalten werden kann, steht ein auf der Seite der Drehwelle 102 vorgesehenes Kegelrad 103 mit einem auf einer Achsstange 104 vorgesehenen Kegelrad 105 in kämmendem Eingriff, und es ist ferner ein mit einem auf dieser Achsstange 104 vorgesehenen Zahnrad 106 kämmendes Zahnrad 107 auf den einen von an einem Halter 108 am Kopf des.Arms 6 angelenkten Achsstummein 109 aufgesetzt. Der Halter 108 ist am Kopf derart an dem Werkstückanschluß 96 montiert, daß sich bei der Drehung des Zahnrads 107 der Halter 108 in der vertikalen Richtung bewegt und der Werkstückanschluß 96 eine Auslenkung erfährt, bei der die Achsstummel 109 die Drehachse bilden.

Ferner ist in dem oben erwähnten Halter 108 eine eine Drehung bewirkende S -Achsen-Antriebsvorrichtung P derart .vorgesehen, daß ihr mit einer Bremse versehener Antriebsmotor 113 durch einen Impulskodierer 114 angezeigt und gesteuert werden kann, die Drehzahl des Motors 113 durch die Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung 115 auf ein vorbestimmtes Geschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis herabgesetzt werden kann, das Werkstückanschlußteil 96 gedreht und betätigt werden kann, der tote Gang vermindert und eine hohe Stillstandsgenauigkeit erhalten werden kann.

Bei dem Industrieroboter von der obigen Ausgestaltung kann, da die Last für das auf den Horizontalarm 6 einwirkende Gewicht des Werkstücks und die Last des Armmechanismus 1 selbst im Gleichgewicht gehalten ist, indem immer durch den Druckluftzylinder 9 in der oben erwähnten Weise ein ausgleichender Axialdruck hergestellt wird, der Betrieb zum Zeitpunkt der Instruktion oder des Betriebs mit einer kleinen Betriebskraft ausgeführt werden, die Drehzahl des Antriebsmotors durch Verwendung der Geschwindigkeitsunter-Setzungsvorrichtung auf ein großes'Geschwindigkeitsunter-

setzungsverhältnis herabgesetzt werden und die Anzeige und • Steuerung durch den Impulskodierer unmittelbar gesteuert

werdenj wodurch bei dem Betrieb sowohl in der X-Achse als • auch in der Z-Achse und Θ-Achse der tote Gang herabgesetzt und die Stillstandsgenauigkeit erhöht werden kann. Der Roboter kann nicht nur in der in Fig. 1 dargestellten Weise durch das Montagestück 93 mittels einer Tragsäule 116 auf dem Boden aufgesetzt werden, sondern kann auch nach oben oder nach unten gerichtet oder auf jede andere Weise,wie durch Aufhängung an einer Zimmerdecke, angeordnet sein. Durch eine parallele Anordnung zweier oder mehrerer Roboter mittels eines Trägers 97, wie in Fig. dargestellt, kann ein besonders angepaßter kleiner Industrieroboter geschaffen werden, wobei der rechte und linke Roboter gleichzeitig betätigt werden kann.

Eine andere Ausgestaltung des Industrieroboters ist in Fig. 12 und 13 dargestellt. Zuerst soll die Ausbildung einer X-Achsen-Antriebsvorrichtung G und einer Z-Achsen-Antriebsvorrichtung H erläutert werden. Das die X-Achsen-Antriebsvorrichtung G bildende Gleitstück 41 ist mit aus den Führungsschlitzen 49 vorstehenden Tragachsen 48 und 117 versehen. Das die Z-Achsen-Antriebsvorrichtung H bildende Gleitstück 7 ist derart ausgebildet, daß die Tragachse 21 aus den Führungsschlitzen 23 herausragt.

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Die Vertikalarme 3 sind jeweils an ihrem einen Ende an der oben erwähnten Tragachse 48 angelenkt und an den anderen Enden durch die Tragachse 55 mit dem Horizontalarm 6 verbunden. Ein an dieser Tragachse 55 montiertes Verbindungsglied 118 ist in einem Abstand von der Achslinie der Tragachse 55, der dem Abstand zwischen der. Achslinie der Tragachse 48 und der Achslinie der Tragachse 117 gleicht, mit einer Tragachse 119 versehen. Demzufolge ist"· das Verbindungsglied 118 derart angeordnet, daß die die Achslinie der Tragachse 48 und die Achslinie der Tragachse 117 verbindende Gerade und die die Achslinie der Tragachse 55 und die Achslinie der.Tragachse 119 verbindende Gerade einen zueinander parallelen Verlauf annehmen können. Eine vertikale Stange 120 stellt eine Verbindung zwischen den Tragachsen 117 und 119 her. Daher bildet das durch eine Verbindung der jeweiligen Achslinien dieser Tragachsen 48, 117, 119 und 55 gebildete Viereck ein Parallelogramm.

Innerhalb der oben erwähnten Vertikalarme 3.ist die Tragachse 53 auf der die Achslinie der Tragachse 48 und die Achslinie der Tragachse 55 verbindenden Geraden angeordnet. Das Verbindungsglied 5 ist an einem Ende an der Trag-

• achse 53 und an dem anderen Ende an der Tragachse 21 angelenkt.

Ferner ist an dem Horizontalarm 6 die Tragachse 27 auf der die Achslinie der Tragachse 55 und die Achslinie der Tragachse 119 verbindenden Geraden angeordnet sowie in einer Lage, in der der Abstand von der Achslinie dieser Tragachse 55 gleich dem Abstand zwischen der Achslinie der Tragachse 21 und der Achslinie der Tragachse 53 ist. Der parallele Stab 4 ist an einem Ende an der Tragachse 21 und an dem anderen Ende an der Tragachse 27 angelenkt.

Der Abstand zwischen den Achslinien der Tragachsen 21 und 27 gleicht dem Abstand zwischen den Achslinien der

• Tragachsen 53 und 55. Daher bildet das durch eine Verbin-

dung der jeweiligen Achslinien dieser Tragachsen 21, 53, 55 und 27 gewonnene Viereck ein Parallelogramm. Ferner ist an der Tragachse 55 nicht nur das Verbindungsglied 118 montiert, sondern auch ein weiteres Verbindungsglied 121, das an dem anderen Ende auf eine Tragachse 122 aufgesetzt ist. Dabei bildet die die Achslinien der Tragachsen 55 und 122 verbindende Gerade mit der die Achslinien der Tragachsen 55 und 119 verbindenden Geraden einen rechten Winkel.

Andererseits ist der Horizontalarm 6 an dem anderen Ende mit einer ö,-Achsen-Antriebsvorrichtung I versehen, so daß diese um die Tragachse 123 als Mittelpunkt drehbar ist. Diese Tragachse 123 ist auf der Fortsetzung der die Mittelachsen der oben erwähnten Tragachsen 55 und 199 verbindenden Geraden in Lage gebracht. Ein Verbindungsglied 124 ist an einem Ende an der Tragachse 123 und am anderen Ende an einer Tragachse 125 angelenkt. Der Abstand zwischen den Achslinien dieser Tragachsen 123 und 125 ist gleich bemessen mit dem Abstand zwischen den Achslinien der Tragachsen 55 und 122. Ferner ist eine horizontale Stange 126 an einem Ende an dieser Tragachse 125 angelenkt, und an dem anderen Ende an der Tragachse 122. Da der Abstand zwischen den Achslinian der Tragachsen 125 und 122 dieser horizontalen Stange 126 gleich dem Abstand zwischen den Achslinien der Tragachsen 123 und 55 ist, bildet das durch eine Verbindung der betreffenden Achslinien der Tragachsen 123, 55, 122 und 125 gebildete Viereck ein Parallelogramm. Daneben weisen eine Θ-Achsen-Antriebsvorrichtung J und eine ß-Achsen-Antriebsvorrichtung K jeweils dieselben Ausbildungen auf wie in der oben beschriebenen Ausführungsform und führen entsprechende vorbestimmte Vorgänge aus.

In einem derartigen Dcnpelmechanismus kann unabhängig davon, in welcher Stellung sich der Armmechanismus 127 befinden mag, das Handteil 95 immer horizontal gehalten

werden. Dies soll unter Bezugnahme auf Fig. 14 erläutert werden. Die Vierecke a-b-c-g und d-e-f-g bilden Parallelogramme, gc und gd sind zueinander rechtwinklig, und ab verläuft horizontal. Daher verlaufen auch gc und fg horizontal, verläuft fe vertikal, und das unter einem rechten Winkel zu fe angeordnete Handteil 95 kann horizontalgehalten werden.

Falls sich in einem derartigen Zustand der Armmechanismus in der durch die gestrichelten Linien dargestellten Weise bewegt, bewegt sich ab unter übergang in a'b¹ in horizontaler Richtung, und, da das Viereck a-b-c-g ein Parallelogramm bildet, wird das Viereck a'-b'-c'-g' ebenfalls ein Parallelogramm. Daher verläuft, weil g'c¹ horizontal, und g'd¹ rechtwinklig zu g'c¹ verläuft, g'd¹ vertikal. Ferner bilder, da das Viereck d-e-f-g ein Parallelogramm ist, das Viereck d'-e'-f'-g¹ ebenfalls ein Parallelogramm, und, da g'd¹ vertikal verläuft, verläuft auch fe¹ vertikal, und das rechtwinklig zu fe¹ angeordnete Handteil 95 verläuft horizontal. Daher wird', unabhängig davon, in welcher Stellung sich der Armmechanismus 127 befinden mag,.das Handteil 95 horizontal gehalten.

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	Ver	•zeichnis der Bezugszeichen
1	1	Armmechanismus
	2	Seitenplatten
	3	Vertikalaritie
5	4	vertikale parallele Stäbe
	5	Verbindungsglieder
	B,	B' Z-Achsen-Antriebsvorrichtung
	6	unterer Horizontalarm
	7	Gleitstück
10	CX)	Anschlußteil
	9	Druckluftzylinder
	10	Kolbenstange
	11	Gelenkverbinder
	12	Montageteile
15	13	Achsstange
	14	Führungsstangen
	15,	16 Montageplatten
	17,	18 MetalIstücke .
	19	vertikale Führungslöcher
20	20	horizontales Führungsloch
	21	Tragachse
	22	Rollen
	23	Führungsschlitze
	24,	25, 26 Anschlußstücke
25	27	Tragachse
	28	Anschlußstück
	29	Motor
	30	Zahnstange
	31	Antriebszahnrad
30	32	Drehwelle
	33	Kraftabgabewelle
	34'	GeschwindigkeitsunterSetzungsvorrichtung
	35	Impulskodierer
	36	Lagergehäuse
35

37, 38 Plattenstücke
39 Spannteil

	A,	iZ : : ^v: Γ Ι Γ: Ι ι, * V V * · » · «V » « W tr *-Jf-*
1	41	A¹ X-Achsen-Antriebsvorrichtung
	42	Gleitstück
	43,	Führungslöcher
	45,	44 Montageplatten
5	47	46 Anschlußstücke
	■ 48	Führungs stangen
	49	Tragachse
	50	Führungsschlitze
	51	Ringe
10	52	Tragstücke
	53.	Metallstücke
	54	Tragachse -
	55	Metallstücke
	56	Tragachse
15	57	Metallstücke
	58	Motor
	59	Anschlußteil
	60	Abdeckung
	61	Kraftabgabewelle
20	62	Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung
	63	Drehwelle
	64	Zahnstange
	65	Antriebszahnrad
	C	Impulskodierer
25	66	Gleichgewichtsvorrichtungen
	67	Träger
	68	Achsstangen
	69	Zwischenwand "
	70,	Passungsloch
30	72	71 Federn
	73	Anschläge
	74	Gewindestange
	75	Schraubenmutter
	76,	Gleitstück
35	78	77 Anschlußstücke
	79	Montagestück
	Gewindestange

80 Schraubenmutter

81 Gleitstück

82 Anschlußstück

D Θ-Achsen-Antriebsvorrichtung

83 Antriebsmotor

84 Kraftabgabewelle

8 5 Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung

86 Antriebsdrehwelle

87 Anschlußstück 88 Montageplatte

8 9 Impulskodierer

90 Steuerdrehwelle

91 Gehäuse

92 Kasten

93 Montagestück

94 Stoßdämpfer

95 Handteil

E ß-Achsen-Antriebsvorrichtung

F ^-Achsen-Antriebsvorrichtung

96 Werkstückanschluß

97 Träger

98 Bremse

99 Antriebsmotor Kraftabgabewelle

101 Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung

Drehwelle Kegelzahnrad Achsstange Kegelzahnrad 106 Zahnrad

Zahnrad Halter Achsstummel Impulskodierer

113 Antriebsmotor

Impulskodiertr Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung

-Λ-

116 Tragsäule

G X-Achsen-Antriebsvorrichtung

H Z-Achsen-Antriebsvorrichtung

117 Tragachse

118 Verbindungsglied

119 Tragachse

120 vertikale Stange

121 . Verbindungsglied

122 Tragachse 123 · Tragachse

124 Verbindungsglied

125 Tragachse

126 horizontale Stange • 127 Aritmechanismus

I J^-Achsen-Antriebsvorrichtung

J . Θ-Achsen-Antriebsvorrichtung

K ß-Achsen-Antriebsvorrichtung

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Industrieroboter, dadurch gekennzeichn e t , daß ein Armmechanismus (1) aus einem von Vertikalarmen (3), deren Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch horizontale Führungsschlitze (49) von Seitenplatten (2) geregelt ist, parallelen Stäben (4), deren Auf- und Niederbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch vertikale Führungsschlitze (23) auf dieselbe Weise wie bei den Vertikalarmen (3) geregelt ist, oberen Verbindungsgliedern (5) und einem sich nach vorne erstreckenden unteren Horizontalarm (6) gebildeten Parallelogramm zwischen den Seitenplatten (2) gelagert ist, und wenigstens die Vertikalarme (3) mit einer X-Achsen-Antriebsvorrichtung (A, A¹) versehen sind, durch die eine vorbestimmte Geschwindigkeitsuntersetzung ausführbar ist, und die parallelen Stäbe (4) mit einem Druckluftzylinder (9) versehen sind, durch den allein ■"*

die Last des Werkstücks und des Armmechanismus (1) ΐ·

ausbalancierbar ist, sowie mit einer Z-Achsen-Antriebs- ^ Vorrichtung (B, B¹), durch die.eine vorbestimmte Geschwindigkeitsuntersetzung ausführbar ist.

2. Industrieroboter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Armmechanismus (1) aus einem von Vertikalarmen (3), deren Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch horizontale Führungsschlitze (49) von Seitenplatten (2) geregelt ist, parallelen Stäben (4), deren Auf- und Niederbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch vertikale Führungsschlitze (23) auf dieselbe Weise wie bei den Vertikalarmen (3) geregelt ist, oberen Verbindungsgliedern (5) und einend, sich nach vorne erstreckenden unteren Horizontalarm (6) gebildeten Parallelogramm zwischen .y den Seitenplatten (2) gelagert ist, daß die Vertikal- ^ arme (3) ein Parallelogramm aus den Armen (3), zu den Λ

Armen (3) parallelen vertikalen Stangen (120) , der eine durch die Führungsschlitze (49) herausragende Tragachse (48) mit einer an den oberen Enden der vertikalen Stange (120) vorgesehenen Tragachse (117) verbindenden Geraden und zu dieser Geraden parallelen

unteren Verbindungsgliedern (18) bilden, daß die paral-. lelen Stäbe (4) ein Parallelogramm aus den Stäben (4), den oberen Verbindungsgliedern (5) der parallelen Stäbe (4), der eine Tragachse (53) der Verbindungs-' glieder (5) und eine Tragachse (55) des Horizontalarms (6) verbindenden Geraden und der eine Tragachse (27) an den unteren Enden der parallelen Stäbe (4) und eine Tragachse (55) des Horizontalarms (6) verbindenden Geraden bilden, und daß ferner der Horizontalarm (6) ein Parallelogramm aus dem Arm (6), zu dem

Arm (6) parallelen horizontalen Stangen (126) und jeweils an beiden Enden des horizontalen Arms (6) und der horizontalen Stangen (126) angeordneten Verbindungsgliedern (121, 124) bildet.

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3. Industrieroboter, dadurch gekennzeichnet, daß ein

Armmechanismus (1) aus einem von Vertikalarmen (3), deren Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch horizontale Führungsschlitze (49) von Seitenplatten (2) geregelt ist,

parallelen Stäben (4), deren Auf- und Niederbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch vertikale Führungsschlitze (23) auf dieselbe Weise wie bei den Vertikalarmen (3) geregelt ist, oberen Verbindungs-'30 . gliedern (5) und einem sich nach vorne erstreckenden unteren Horizontalarm (6) gebildeten Parallelogramm zwischen den Seitenplatten (2) gelagert ist, und daß die Vertikalarme (3) an einem Gleitstück (41) montiert sind, dessen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch eine an den Seitenplatten (2) vorgesehene Führungsstange (47) Sk₁'. . geregelt ist und mit einer X-Achsen-Antriebsvorrich-

tung (A, A¹) versehen sind, in der eine in der seitlichen Richtung des Gleitstückes (41) eingesetzte Tragachse (48) an beiden Enden glextverschieblxch in die horizontalen Führungsschlitze (49) der Seitenplatten (2) eingesetzt ist und die eine Geschwindigkeit sun ter se tzungs vorrichtung (61) aufweist, durch die die Geschwindigkeit einer vorbestimmten Antriebskraft herabsetzbar ist.
4. Industrieroboter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Armmechanismus (1) aus einem von Vertikalarmen (3), deren Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch horizontale Führungsschlitze (49) von Seitenplatten (2) geregelt ist, parallelen Stäben (4), deren Auf- und Niederbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch vertikale Führungsschlitze (23) auf dieselbe Weise wie bei den Vertikalarmen (3) geregelt ist, oberen Verbindungsgliedern (5) und einem sich nach vorne erstreckenden · unteren Horizontalarm (6) gebildeten Parallelogramm f zwischen den Seitenplatten (2) gelagert ist, und daß die Vertikalarme (3) an einem mit einer auf eine Gewindestange (79) aufgeschraubten Schraubenmutter.(80) versehenen Gleitstück (81) montiert sind, dessen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb eines festen Bereichs geregelt ist und mit einer X-Achsen-Antriebsvorrichtung (A¹) versehen sind, in der eine in der seitlichen Richtung des Gleitstücks (41) eingesetzte Tragachse (48) an beiden Enden gleitverschieblieh in die horizontalen Führungsschlitze (49) der Seitenplatten (2) eingesetzt ist und die eine Geschwindigkeitsunter Setzungsvorrichtung (61) aufweist, durch die die Geschwindigkeit einer vorbestimmten Antriebskraft herabsetzbar ist.

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5. Industrieroboter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Armmechanismus (1) aus einem von Vertikalarmen (3),

deren Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch horizontale Führungs-. schlitze (49) von Seitenplatten (2) geregelt ist, parallelen Stäben (4), deren Auf- und Niederbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch vertikale Führungsschlitze (23) auf dieselbe Weise wie bei den Vertikalarmen (3) geregelt ist, oberen Verbindungsgliedern (5) und einem sich nach vorne .erstreckenden unteren Horizontalarm (6) gebildeten Parallelogramm zwischen den Seitenplatten (2) gelagert ist, und daß . die parallelen Stäbe (4) an einem Gleitstück (7) montiert sind/ dessen Auf- und Niederbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch eine an den Seitenplatten (2) vorgesehene Führungsstange (14) geregelt ist, und das mit einem Druckluftzylinder (9) verbunden ist, und mit einer Z-Achsen-Antriebsvorrichtung (B, B¹) versehen sind, in der eine in der seitlichen Richtung des Gleitstückes (7) eingesetzte Tragachse (21) an beiden Enden gleitverschieblich in die vertikalen Führungsschlitze (23) der Seitenplatten (2) eingesetzt ist und die eine Geschwindigkeitsuntersetzungsvorrichtung (34) aufweist, durch die die Geschwindigkeit einer vorbestimmten Antriebskraft herabsetzbar ist. '.

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6. Industrieroboter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Armmechanismus (1) aus einem von Vertikalarmen (3), deren Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch horizontale Führungsschlitze (49) von Seitenplatten (2) geregelt ist, parallelen Stäben (4), deren Auf- und Niederbewegung innerhalb eines festen Bereichs durch vertikale Führungsschlitze (23) auf dieselbe Weise wie bei den Vertikalarmen (3) geregelt ist, oberen Verbindungs-' gliedern (5) und einem sich nach vorne erstreckenden unteren Horizontalarm (6) gebildeten Parallelogramm zwischen den Seitenplatten (2) gelagert ist, und daß

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die parallelen Stäbe (4) an einem Gleitstück (75) montiert sind, das auf eine Gewindestange (73) aufgeschraubt, dessen Auf- und Niederbewegung innerhalb eines festen Bereichs geregelt und das mit.einem Druckluftzylinder (9) verbunden ist, und mit einer Z-Achsen-Antriebsvorrichtung (B") versehen sind, in der eine in der seitlichen Richtung des Gleitstückes (75) eingesetzte Tragachse (21) an beiden Enden gleitverschieblich in die vertikalen Führungsschlitze (23) der Seitenplatten (2) eingesetzt ist, und die eine GeschwindigkeitsunterSetzungsvorrichtung (34) aufweist, durch die die Geschwindigkeit einer vorbestimmten Antriebskraft herabsetzbar ist.