DE102018129665A1

DE102018129665A1 - Roboter mit Stoppern

Info

Publication number: DE102018129665A1
Application number: DE102018129665.7A
Authority: DE
Inventors: Genki MIYAZAKI
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2019-06-06
Also published as: CN109866253A; JP6705794B2; US20190171247A1; US10877508B2; JP2019098463A; CN109866253B

Abstract

Es handelt sich um einen Roboter, bei dem Stopper auch dann eingerichtet werden können, wenn die Sicherstellung von Platz schwierig ist. Der Roboter umfasst ein erstes Element; ein zweites Element, das beweglich mit dem ersten Element gekoppelt ist; einen ersten Stopper, wobei der erste Stopper an einem aus dem ersten Element und dem zweiten Element ausgebildet ist und sich entlang einer zu der Bewegungsrichtung des zweiten Elements in Bezug auf das erste Element parallelen Achsenlinie erstreckt; und einen zweiten Stopper, der an dem anderen aus dem ersten Element und dem zweiten Element ausgebildet ist und an dem ersten Stopper anliegt, wenn sich des zweite Element in Bezug auf das erste Element bewegt hat, und den Bewegungsbereich des zweiten Elements in Bezug auf das erste Element begrenzt.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter mit Stoppern, die den Bewegungsbereich eines beweglichen Elements begrenzen.
Beschreibung des Stands der Technik
Roboter mit Stoppern, die den Bewegungsbereich eines beweglichen Elements (zum Beispiel des Roboterarms) des Roboters begrenzen, sind bekannt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift Hei-10-202574).
Wenn der Bewegungsbereich eines beweglichen Elements eines Roboters unter Verwendung von Stoppern begrenzt wird, werden bisher wie in dem Patentliteraturbeispiel 1 beschrieben mehrere Stopper an mehreren Stellen des Roboters ausgebildet. In diesem Fall ist es nötig, Platz für die Einrichtung der Stopper sicherzustellen und kommt es bei Robotern, bei denen die Sicherstellung des Platzes schwierig ist, vor, dass die Einrichtung eines Stoppers durch Platzbeschränkungen kompliziert wird.
Kurzdarstellung der Erfindung
Bei einer Form der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Roboter ein erstes Element; ein zweites Element, das beweglich mit dem ersten Element gekoppelt ist; einen ersten Stopper, wobei der erste Stopper an einem aus dem ersten Element und dem zweiten Element ausgebildet ist und sich entlang einer zu der Bewegungsrichtung des zweiten Elements in Bezug auf das erste Element parallelen Achsenlinie erstreckt; und einen zweiten Stopper, der an dem anderen aus dem ersten Element und dem zweiten Element ausgebildet ist und an dem ersten Stopper anliegt, wenn sich des zweite Element in Bezug auf das erste Element bewegt hat, und den Bewegungsbereich des zweiten Elements in Bezug auf das erste Element begrenzt.
Durch die vorliegende Offenbarung kann der Bewegungsbereich eines beweglichen Elements beliebig begrenzt werden, ohne entlang der Bewegungsbahn des beweglichen Elements mehrere physische Stopper einzurichten. Daher kann der Bewegungsbereich des beweglichen Elements auch dann beliebig festgelegt werden, wenn es schwierig ist, Platz für die Einrichtung von Stoppern sicherzustellen.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht eines Roboters nach einer Ausführungsform.
2 ist eine Ansicht des Verbindungsbereichs eines Drehrumpfs und eines Unterarmabschnitts, die in 1 gezeigt sind, aus der Richtung des Pfeils II in 1.
3 ist eine Ansicht eines ersten Stoppers und eines zweiten Stoppers, die in 2 gezeigt sind, aus der Richtung des Pfeils III in 2, wobei von dem Aspekt des leichteren Verständnisses her nur der erste Stopper und der zweite Stopper dargestellt sind.
4 ist eine 3 entsprechende Ansicht, die bei Einrichtung eines anderen ersten Stoppers die Positionsbeziehung des anderen ersten Stoppers und des zweiten Stoppers zeigt.
5 ist eine 3 entsprechende Ansicht, die bei Einrichtung noch eines anderen ersten Stoppers die Positionsbeziehung des noch anderen ersten Stoppers und des zweiten Stoppers zeigt.
6 ist eine 3 entsprechende Ansicht, die die Position eines ersten Stoppers und eines zweiten Stoppers nach einer anderen Ausführungsform zeigt.
7 zeigt einen Zustand, in dem ein Stoppersegment von dem in 6 gezeigten ersten Stopper abgenommen wurde.
8 zeigt einen Zustand, in dem ein Stoppersegment von dem in 7 gezeigten ersten Stopper abgenommen wurde.
9 ist eine Ansicht, die einen ersten Stopper nach noch einer anderen Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Ansicht des in 9 gezeigten ersten Stoppers aus der Richtung des Pfeils X in 9.
11 ist eine Ansicht, die einen ersten Stopper nach noch einer anderen Ausführungsform zeigt.
12 ist eine Ansicht, die einen ersten Stopper nach noch einer anderen Ausführungsform zeigt.
13 ist eine Ansicht, die ein in 12 gezeigtes festes Element zeigt.
14 ist eine zerlegte Ansicht eines ersten Stoppers nach noch einer anderen Ausführungsform.
15 ist eine Ansicht zum Zusammenbau des in 14 gezeigten ersten Stoppers.
16 ist eine Ansicht zum Zusammenbau des in 14 gezeigten ersten Stoppers.
17 ist eine Ansicht eines Roboters nach einer anderen Ausführungsform.
18 ist eine Ansicht eines Roboters nach noch einer anderen Ausführungsform.

Ausführliche Erklärung
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anhand der Zeichnungen ausführlich erklärt. Bei den verschiedenen Ausführungsformen, die nachstehend erklärt werden, sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und wird auf eine wiederholte Erklärung verzichtet. Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 bis 5 ein Roboter 10 nach einer Ausführungsform erklärt.
Wie in 1 gezeigt ist der Roboter 10 ein vertikaler Knickarmroboter, der eine Basis 12, einen Drehrumpf 14, einen Unterarmabschnitt 16, einen Oberarmabschnitts 18, einen ersten Stopper 20A und einen zweiten Stopper 22 umfasst.
Die Basis 12 ist auf dem Boden einer Arbeitszelle fixiert. Der Drehrumpf 14 ist so an der Basis 12 ausgebildet, dass er um eine erste Achsenlinie A₁ drehbar ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform verläuft die erste Achsenlinie A₁ parallel zu der vertikalen Richtung.
Der Unterarmabschnitt 16 ist so an dem Drehrumpf 14 ausgebildet, dass er um eine zweite Achsenlinie A₂ drehbar ist. Die zweite Achsenlinie A₂ ist eine Achsenlinie, die zu der ersten Achsenlinie A₁ orthogonal verläuft und sich um die erste Achsenlinie A₁ dreht.
Der Oberarmabschnitt 18 ist so an dem Unterarmabschnitt 16 ausgebildet, dass er um eine dritte Achsenlinie A₃ drehbar ist. Die dritte Achsenlinie A₃ ist eine Achsenlinie, die parallel zu der zweiten Achsenlinie A₂ verläuft und sich um die erste Achsenlinie A₁ und die zweite Achsenlinie A₂ dreht.
Der Roboter 10 umfasst mehrere Servomotoren (nicht dargestellt), die in die Basis 12, den Drehrumpf 14 und den Unterarmabschnitt 16 eingebaut sind. Diese Servomotoren treiben den Drehrumpf 14, den Unterarmabschnitt 16 und den Oberarmabschnitt 18 drehend an.
Wie in 2 gezeigt ist bei der vorliegenden Ausführungsform der erste Stopper 20A abnehmbar an einer Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 angebracht und der zweite Stopper 22 abnehmbar an einer Seitenfläche 14a des Drehrumpfs 14 angebracht. Die Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 und die Seitenfläche 14a des Drehrumpfs 14 liegen einander gegenüber.
Der erste Stopper 20A wird zum Beispiel durch ein Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube oder dergleichen oder durch eine Schnapppassung an einer Position C auf der Seitenfläche 16a abnehmbar an der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 angebracht. Wenn der erste Stopper 20A an der Seitenfläche 16 angebracht ist, ist er in Bezug auf diese Seitenfläche 16a unbeweglich fixiert.
Wie in 3 gezeigt erstreckt sich der erste Stopper 20A von der Position C entlang einer Achsenlinie D zu dem zweiten Stopper 22 hin. Diese Achsenlinie D ist eine zu den Bewegungsrichtungen E und G des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 parallele Achsenlinie, die durch die Position C verläuft, und entspricht einem Kreis mit der Achsenlinie A₂ als Zentrum.
Wie in dem Bereich (a) in 3 gezeigt weist der erste Stopper 20A eine ungefähr viereckige Querschnittform mit einer Höhe H und einer Breite W auf. Der erste Stopper 20A erstreckt sich so kreisbogenförmig, dass seine Längsrichtung in der Richtung der Achsenlinie D verläuft. „... dass seine Längsrichtung in der Richtung der Achsenlinie D verläuft“ bedeutet, dass die Länge der Verlaufsrichtung des ersten Stoppers 20A entlang der Achsenlinie D länger als die Höhe H und die Breite W des ersten Stoppers 20A ist.
Der zweite Stopper 22 wird zum Beispiel durch ein Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube oder dergleichen oder durch eine Schnapppassung an einer Position F auf der Seitenfläche 14a abnehmbar an der Seitenfläche 14a des Drehrumpfs 14 angebracht. Wenn der zweite Stopper 22 an der Seitenfläche 14a angebracht ist, ist er in Bezug auf diese Seitenfläche 14a unbeweglich fixiert.
Der zweite Stopper 22 ist auf der Achsenlinie D angeordnet. Der zweite Stopper 22 weist die gleiche Querschnittform wie der erste Stopper 20A auf und erstreckt sich so kreisbogenförmig entlang der Achsenlinie D, dass seine Längsrichtung in der Richtung der Achsenlinie D verläuft.
Wenn der Unterarmabschnitt 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 aus der in 1 und 3 gezeigten Position in die Richtung E gedreht wird, dreht sich zusammen mit dieser Drehung auch der an dem Unterarmabschnitt 16 ausgebildete erste Stopper 20A entlang der Achsenlinie D in die Richtung E.
Wenn sich der Unterarmabschnitt 16 dann in Bezug auf den Drehrumpf 14 um den Winkel θ₁ in 3 in die Richtung E gedreht hat, liegt eine Endfläche 24 des ersten Stoppers 20A an einer Endfläche 26 des an dem Drehrumpf 14 ausgebildeten zweiten Stoppers 22 an. Dadurch wird eine weitere Drehbewegung des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 in die Richtung E beschränkt.
Wenn sich der Unterarmabschnitt 16 andererseits in Bezug auf den Drehrumpf 14 aus der in 1 und 3 gezeigten Position um den Winkel θ₂ in 3 in die zu der Richtung E entgegengesetzte Richtung G gedreht hat, liegt eine Endfläche 28 des ersten Stoppers 20A an einer Endfläche 30 des an dem Drehrumpf 14 ausgebildeten zweiten Stoppers 22 an.
Dadurch wird eine weitere Drehbewegung des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 in die Richtung G beschränkt. Somit wird der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 durch den ersten Stopper 20A und den zweiten Stopper 22 mit der Position von 3 als Basis in der Richtung E auf den Bereich des Winkels θ₁ und in der Richtung G auf jenen des Winkels θ₂ begrenzt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Roboter 10 ferner einen in 4 gezeigten ersten Stopper 20B und einen in 5 gezeigten ersten Stopper 20C. Diese ersten Stopper 20B und 20C werden anstelle des oben beschriebenen ersten Stoppers 20A zum Beispiel durch ein Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube oder dergleichen oder durch eine Schnapppassung abnehmbar an der Position C auf der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 angebracht.
Der in 4 gezeigte erste Stopper 20B weist die gleiche Querschnittform wie der erste Stopper 20A auf und erstreckt sich so kreisbogenförmig entlang der Achsenlinie D, dass seine Längsrichtung in der Richtung der Achsenlinie D verläuft. Die Länge des ersten Stoppers 20B entlang der Achsenlinie D ist kürzer als jene des ersten Stoppers 20A.
Noch konkreter ist die Länge in der Richtung der Achsenlinie D des ersten Stoppers 20B von der Position C zu der Endfläche 24 kürzer als bei dem ersten Stopper 20A. Wenn der erste Stopper 20B an der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 angebracht ist, ist er in Bezug auf diese Seitenfläche 16a unbeweglich fixiert.
Wenn der Unterarmabschnitt 16 in einem Zustand, in dem der erste Stopper 20B an dem Unterarmabschnitt 16 angebracht ist, in Bezug auf den Drehrumpf 14 aus der in 4 gezeigten Position in die Richtung E gedreht wird, dreht sich zusammen mit dieser Drehung auch der erste Stopper 20B entlang der Achsenlinie D in die Richtung E.
Wenn sich der Unterarmabschnitt 16 dann in Bezug auf den Drehrumpf 14 um den Winkel θ₃ (> θ₁) in 4 in die Richtung E gedreht hat, liegt die Endfläche 24 des ersten Stoppers 20B an der Endfläche 26 des an dem Drehrumpf 14 ausgebildeten zweiten Stoppers 22 an. Dadurch wird eine weitere Drehbewegung des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 in die Richtung E beschränkt.
Somit wird der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 durch den ersten Stopper 20B und den zweiten Stopper 22 mit der Position von 4 als Basis in der Richtung E auf den Bereich des Winkels θ₃ und in der Richtung G auf jenen des Winkels θ₂ begrenzt.
Der in 5 gezeigte erste Stopper 20C weist die gleiche Querschnittform wie der erste Stopper 20A auf und erstreckt sich so kreisbogenförmig entlang der Achsenlinie D, dass seine Längsrichtung in der Richtung der Achsenlinie D verläuft. Die Länge des ersten Stoppers 20C entlang der Achsenlinie D ist kürzer als jene des ersten Stoppers 20B. Noch konkreter ist die Länge in der Richtung der Achsenlinie D des ersten Stoppers 20C von der Position C zu der Endfläche 24 kürzer als bei dem ersten Stopper 20B.
Wenn der erste Stopper 20C an der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 angebracht ist, ist er in Bezug auf diese Seitenfläche 16a unbeweglich fixiert. Wenn der Unterarmabschnitt 16 in einem Zustand, in dem der erste Stopper 20C an dem Unterarmabschnitt 16 angebracht ist, in Bezug auf den Drehrumpf 14 aus der in 5 gezeigten Position in die Richtung E gedreht wird, dreht sich zusammen mit dieser Drehung auch der erste Stopper 20C entlang der Achsenlinie D in die Richtung E.
Wenn sich der Unterarmabschnitt 16 dann in Bezug auf den Drehrumpf 14 um den Winkel θ₄ (> θ₃) in 5 in die Richtung E gedreht hat, liegt die Endfläche 24 des ersten Stoppers 20C an der Endfläche 26 des an dem Drehrumpf 14 ausgebildeten zweiten Stoppers 22 an. Dadurch wird eine weitere Drehbewegung des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 in die Richtung E beschränkt.
Somit wird der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 durch den ersten Stopper 20C und den zweiten Stopper 22 mit der Position von 5 als Basis in der Richtung E auf den Bereich des Winkels θ₄ und in der Richtung G auf jenen des Winkels θ₂ begrenzt.
Auf diese Weise sind bei der vorliegenden Ausführungsform mehrere von dem Unterarmabschnitt 16 abnehmbare erste Stopper 20A, 20B und 20C mit unterschiedlichen Längen in der Richtung der Achsenlinie D bereitgestellt. Folglich kann der Benutzer den Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 durch Wählen des ersten Stoppers 20A, 20B oder 20C gemäß dem Verwendungszweck und sein Anbringen an dem Unterarmabschnitt in drei Stufen verändern.
Außerdem ist der erste Stopper 20A, 20B und 20C bei der vorliegenden Ausführungsform so ausgeführt, dass er entlang der Achsenlinie D verläuft. Mit anderen Worten verläuft der erste Stopper 20a, 20B und 20C entlang einer Bahn, der die Position C folgt, wenn sich der Unterarmabschnitt 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 bewegt.
Durch diese Ausführung kann der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 durch Festlegen der Länge des ersten Stoppers 20A, 20B oder 20C beliebig begrenzt werden, ohne auf der Achsenlinie D mehrere physische Stopper einzurichten.
Daher kann der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 auch dann, wenn es wie zum Beispiel bei einem kleinen oder mittelgroßen Roboter schwierig ist, den Platz für die Einrichtung mehrerer Stopper sicherzustellen, durch den ersten Stopper 20A, 20B oder 20B beliebig festgelegt werden.
Es ist auch möglich, den ersten Stopper 20A, 20B oder 20C und den zweiten Stopper 22 zu vertauschen. Konkret kann der erste Stopper 20A, 20B oder 20c an der Position F auf der Seitenfläche 14a des Drehrumpfs 14 angebracht werden, und der zweite Stopper 22 an der Position C auf der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 angebracht werden.
Bei der Ausführungsform, die in 1 bis 5 gezeigt ist, wurde ein Fall besprochen, bei dem der erste Stopper 20A, 20B und 20C so ausgebildet wird, dass er sich von der Position C in die Richtung E erstreckt. Es besteht jedoch keine Beschränkung darauf, der erste Stopper 20A, 20B und 20C kann auch so ausgebildet werden, dass er sich von der Position C in die Richtung G erstreckt (das heißt, so, dass er in der in 3 bis 5 gezeigten Anordnung mit einer durch die Position C und die Achsenlinie A₂ verlaufende Linie als Basis symmetrisch wird).
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 bis 8 ein erster Stopper 40 nach einer anderen Ausführungsform erklärt. Der Roboter 10 kann anstelle des oben beschriebenen ersten Stoppers 20A, 20B und 20C den in 6 gezeigten ersten Stopper 40 umfassen.
Der erste Stopper 40 weist insgesamt drei Stoppersegmente 42, 44 und 46 auf, die so angeordnet werden, dass sie in der Richtung der Achsenlinie D nebeneinander liegen. Die Stoppersegmente 42 und 44 und die Stoppersegmente 44 und 46 werden zum Beispiel durch ein Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube oder dergleichen oder durch eine Schnapppassung trennbar miteinander gekoppelt.
Das Stoppersegment 42 wird zum Beispiel durch ein Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube oder dergleichen oder durch eine Schnapppassung abnehmbar an der Position C auf der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts angebracht und der erste Stopper 40 dadurch in Bezug auf den Unterarmabschnitt 16 unbeweglich fixiert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform weisen die Stoppersegmente 42, 44 und 46 die gleiche Form auf. Konkret weist jedes der Stoppersegmente 42, 44 und 46 die gleiche Querschnittform wie der oben beschriebene erste Stopper 20A auf und erstreckt sich so kreisbogenförmig entlang der Achsenlinie D, dass seine Längsrichtung in der Richtung der Achsenlinie D verläuft.
Wenn die drei Stoppersegmente 42, 44 und 46 wie in 6 gezeigt miteinander gekoppelt wurden, ist der erste Stopper 40 gebildet, der sich von der Position C bis zu einer Endfläche 48 des Stoppersegments 46 entlang der Richtung der Achsenlinie D zu dem zweiten Stopper 22 hin erstreckt.
Wenn der Unterarmabschnitt 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 aus der in 6 gezeigten Position in die Richtung E gedreht wird, dreht sich zusammen mit dieser Drehung auch der an dem Unterarmabschnitt 16 ausgebildete erste Stopper 40 entlang der Achsenlinie D in die Richtung E.
Wenn sich der Unterarmabschnitt 16 dann in Bezug auf den Drehrumpf 14 um den Winkel θ₅ in 6 in die Richtung E gedreht hat, liegt die Endfläche 48 des Stoppersegments 46 an der Endfläche 26 des an dem Drehrumpf 14 ausgebildeten zweiten Stoppers 22 an. Dadurch wird eine weitere Drehbewegung des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 in die Richtung E beschränkt.
Wenn sich der Unterarmabschnitt 16 andererseits in Bezug auf den Drehrumpf 14 aus der in 6 gezeigten Position um den Winkel θ₂ in die Richtung G gedreht hat, liegt eine Endfläche 50 des Stoppersegments 42 an der Endfläche 30 des zweiten Stoppers 22 an. Dadurch wird eine weitere Drehbewegung des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 in die Richtung G beschränkt.
Auf diese Weise wird der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 durch den in 6 gezeigten ersten Stopper 40 und zweiten Stopper 22 mit der Position von 6 als Basis in der Richtung E auf den Bereich des Winkels θ₅ und in der Richtung G auf jenen des Winkels θ₂ begrenzt.
7 zeigt einen Zustand, in dem das Stoppersegment 46 von dem ersten Stopper 40 abgenommen wurde. Der in 7 gezeigte erste Stopper 40 ist durch zwei Stoppersegmente 42 und 44, die in der Richtung der Achsenlinie D nebeneinander liegen, gebildet und erstreckt sich von der Position C bis zu einer Endfläche 52 des Stoppersegments 44 entlang der Achsenlinie D.
Wenn der Unterarmabschnitt 16 in dem Zustand, in dem wie in 7 gezeigt das Stoppersegment 46 entfernt wurde, in Bezug auf den Drehrumpf 14 aus der in 7 gezeigten Position in die Richtung E gedreht wird, dreht sich auch der in 7 gezeigte erste Stopper 40 entlang der Achsenlinie D in die Richtung E.
Wenn sich der Unterarmabschnitt 16 dann in Bezug auf den Drehrumpf 14 um einen Winkel θ₆ (> θ₅) in 7 in die Richtung E gedreht hat, liegt die Endfläche 52 des Stoppersegments 44 an der Endfläche 26 des zweiten Stoppers 22 an. Dadurch wird eine weitere Drehbewegung des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 in die Richtung E beschränkt.
Auf diese Weise wird der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 durch den in 7 gezeigten ersten Stopper 40 und zweiten Stopper 22 mit der Position von 7 als Basis in der Richtung E auf den Bereich des Winkels θ₆ und in der Richtung G auf jenen des Winkels θ₂ begrenzt.
8 zeigt einen Zustand, in dem das Stoppersegment 44 von dem in 7 gezeigten ersten Stopper 40 abgenommen wurde. Der in 8 gezeigte erste Stopper ist durch das Stoppersegment 42 gebildet und erstreckt sich von der Position C bis zu einer Endfläche 54 des Stoppersegments 42 entlang der Achsenlinie D.
Wenn der Unterarmabschnitt 16 in dem Zustand, in dem die Stoppersegmente 44 und 46 entfernt wurden, in Bezug auf den Drehrumpf 14 aus der in 8 gezeigten Position in die Richtung E gedreht wird, dreht sich auch der in 8 gezeigte erste Stopper 40 (das heißt, das Stoppersegment 42) entlang der Achsenlinie D in die Richtung E. Wenn sich der Unterarmabschnitt 16 dann in Bezug auf den Drehrumpf 14 um einen Winkel θ₇ (> θ₆) in 8 in die Richtung E gedreht hat, liegt die Endfläche 54 des Stoppersegments 42 an der Endfläche 26 des zweiten Stoppers 22 an. Dadurch wird eine weitere Drehbewegung des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 in die Richtung E beschränkt.
Auf diese Weise wird der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 durch den in 8 gezeigten ersten Stopper 40 (das heißt, das Stoppersegment 42) und zweiten Stopper 22 mit der Position von 8 als Basis in der Richtung E auf den Bereich des Winkels θ₇ und in der Richtung G auf jenen des Winkels θ₂ begrenzt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der erste Stopper 40 mehrere Stoppersegmente 42, 44 und 46 auf. Durch diesen Aufbau kann der Benutzer die Länge des ersten Stoppers 40 in der Richtung der Achsenlinie D durch Abnehmen der Stoppersegmente 42 und 44 in drei Stufen verändern. Folglich kann der Benutzer den Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 leicht gemäß dem Verwendungszweck in drei Stufen verändern.
Da der erste Stopper 40 so gebildet ist, dass er sich entlang der Achsenlinie D erstreckt, kann der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 auch dann, wenn es schwierig ist, den Platz für die Einrichtung mehrerer Stopper sicherzustellen, durch den ersten Stopper 40 beliebig festgelegt werden.
Es ist auch möglich, den ersten Stopper 40 und den zweiten Stopper 22 zu vertauschen. Konkret kann der erste Stopper 40 an der Position F auf der Seitenfläche 14a des Drehrumpfs 14 angebracht werden, und der zweite Stopper 22 an der Position C auf der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 angebracht werden.
Der erste Stopper 40 kann auch so ausgebildet werden, dass er sich von der Position C in die Richtung G erstreckt (das heißt, so, dass er in der in 6 bis 8 gezeigten Anordnung mit einer durch die Position C und die Achsenlinie A₂ verlaufende Linie als Basis symmetrisch wird).
Für den Aufbau, bei dem mehrere Stoppersegmente trennbar gekoppelt werden, gibt es verschiedene Formen. Nachstehend werden unter Bezugnahme auf 9 bis 11 Beispiele für gekoppelte Aufbauten von Stoppersegmenten erklärt.
Ein in 9 und 10 gezeigter erster Stopper 60 weist Stoppersegmente 62 und 64 auf, die in der Richtung der Achsenlinie D nebeneinander liegen, wobei die einzelnen Stoppersegmente 62 und 64 durch Schrauben 66 trennbar miteinander gekoppelt sind. Noch konkreter ist in dem Stoppersegment 62 ein Paar von Löchern 68 gebildet und ist in dem Stoppersegment 64 an Positionen, die dem Paar von Löchern 68 entsprechen, ein Paar von Gewindebohrungen 69 gebildet.
In einem Zustand, in dem das Stoppersegment 62 so auf dem Stoppersegment 64 angeordnet wurde, dass das Paar von Löchern 68 und das Paar von Gewindebohrungen 69 miteinander in Verbindung stehen, werden zwei Schrauben 66 in die Löcher 68 eingesetzt und die Schrauben 66 in die Gewindebohrungen 69 geschraubt. Dadurch können die Stoppersegmente 62 und 64 trennbar miteinander gekoppelt werden.
Ein in 11 gezeigter erster Stopper 70 weist Stoppersegmente 72, 74 und 76 auf, die in der Richtung der Achsenlinie D nebeneinander liegen, wobei die einzelnen Stoppersegmente 72, 74 und 74 durch Schrauben 78 trennbar miteinander gekoppelt sind. Die Stoppersegmente 72, 74 und 76 weisen die gleiche Form auf.
Konkret weist jedes der Stoppersegmente 72, 74 und 76 einen Vorsprungsbereich 82, der von einer Endfläche 80 in der Richtung der Achsenlinie D entlang der Achsenlinie D vorspringt, und einen Vorsprungsbereich 86, der von der anderen Endfläche 84 in der Richtung der Achsenlinie D entlang der Achsenlinie D vorspringt, auf. In den Vorsprungsbereichen 82 der Stoppersegmente 72 und 74 ist jeweils eine Öffnung 88 gebildet, und in den Vorsprungsbereichen 86 der Stoppersegmente 74 und 76 ist jeweils eine Gewindebohrung 90 gebildet.
Wenn die Stoppersegmente 72 und 74 gekoppelt werden, werden der Vorsprungsbereich 82 des Stoppersegments 72 und der Vorsprungsbereich 86 des Stoppersegments 74 so aneinander gefügt, dass die Öffnung 88 des Vorsprungsbereichs 82 und die Gewindebohrung 90 des Vorsprungsbereichs 86 in Verbindung stehen. In diesem Zustand wird eine Schraube 78 durch die Öffnung 88 gesteckt und in die Gewindebohrung 90 geschraubt. Auf diese Weise werden die Stoppersegmente 72 und 74 trennbar miteinander gekoppelt.
Auf die gleiche Weise werden bei einem Koppeln der Stoppersegmente 74 und 76 der Vorsprungsbereich 82 des Stoppersegments 74 und der Vorsprungsbereich 86 des Stoppersegments 76 aneinander gefügt und wird eine Schraube 78 durch die Öffnung 88 gesteckt und in die Gewindebohrung 90 geschraubt. Auf diese Weise werden die Stoppersegmente 74 und 76 trennbar miteinander gekoppelt.
Der erste Stopper kann auch so aufgebaut werden, dass die Länge des ersten Stoppers in der Richtung der Achsenlinie D ausgeführt ist. Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 12 und 13 ein erster Stopper 100 erklärt, bei dem die Länge in der Richtung D veränderlich ist.
Der erste Stopper 100 weist ein festes Element 102, ein bewegliches Element 104 und einen Arretiermechanismus 106 auf. Das feste Element 102 ist ein kreisbogenförmiges Element, das sich entlang der Achsenlinie D erstreckt, und wird zum Beispiel durch ein Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube oder dergleichen oder durch eine Schnapppassung abnehmbar an der Position C auf der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 angebracht.
Wie in 13 gezeigt weist das feste Element 102 eine Bodenwand 107 und ein Paar von Seitenwänden 108 und 110, die sich einander gegenüberliegend von den beiden Endkanten der Bodenwand 107 erstrecken, auf. In der Seitenwand 110 ist eine Gewindebohrung 112 gebildet. Die Bodenwand 107 und das Paar von Seitenwänden 108 und 110 definieren eine entlang der Richtung der Achsenlinie D verlaufende Vertiefung 114.
Das bewegliche Element 104 ist ein kreisbogenförmiges Element, das sich entlang der Achsenlinie D erstreckt, und ist so in der Vertiefung 114 des festen Elements 102 aufgenommen, dass es in die Richtung der Achsenlinie D gleiten kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Arretiermechanismus 106 ein Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube, das mit der Gewindebohrung 112 in Eingriff gebracht wird.
Wenn, unter Bezugnahme auf 12, die Länge des ersten Stoppers D entlang der Achsenlinie D verändert wird, verschiebt der Benutzer das bewegliche Element 104 in einem Zustand, in dem der Arretiermechanismus 106 aus der Gewindebohrung 112 gelöst wurde (oder gelockert wurde), in der Vertiefung 114 und ordnet er es in Bezug auf das feste Element 102 an einer gewünschten Position an.
Anschließend schraubt der Benutzer den Arretiermechanismus 106 in die Gewindebohrung 112, wodurch das Spitzenende des Arretiermechanismus 106 gegen das bewegliche Element 104 gepresst wird. Dadurch wird die Bewegung des beweglichen Elements 104 in Bezug auf das feste Element eingeschränkt und das bewegliche Element 104 in Bezug auf das feste Element 102 an der gewünschten Position arretiert.
Da der Benutzer die Länge des ersten Stoppers 100 entlang der Achsenlinie D gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf diese Weise beliebig verändern kann, kann der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 beliebig begrenzt werden, ohne auf der Achsenlinie D mehrere physische Stopper einzurichten.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 14 bis 16 ein erster Stopper 120, dessen Länge in der Richtung der Achsenlinie D veränderlich ist, nach einer anderen Ausführungsform erklärt. Der erste Stopper 120 umfasst ein festes Element 122, ein bewegliches Element 124 und einen Arretiermechanismus 130. Jedes aus dem festen Element 122 und dem beweglichen Element 124 ist ein kreisbogenförmiges Plattenelement, das sich entlang der Achsenlinie D erstreckt.
In dem festen Element 122 sind fünf Gewindebohrungen 126a, 126b, 126c, 126d und 126e gebildet, die in der Richtung der Achsenlinie D in ungefähr gleichen Abständen ausgebildet sind. Das feste Element 122 wird zum Beispiel durch ein Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube oder dergleichen oder durch eine Schnapppassung an der Position C auf der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16 angebracht. Als ein Beispiel wird das feste Element durch Anordnen seiner Gewindebohrung 126a an der Position C und Schrauben der Schraube in diese Gewindebohrung 126a an der Position C fixiert.
In dem beweglichen Element 124 sind in der Richtung der Achsenlinie D insgesamt vier Gewindebohrungen 128a, 128b, 128c und 128d gebildet, die in gleichen Abständen wie die Gewindebohrungen 126a, 126b, 126c, 126d und 126e angeordnet sind. Das bewegliche Element 124 wird gleitfähig auf der Oberfläche 122a des festen Elements 122 angeordnet. Der Arretiermechanismus 130 ist wie der oben beschriebene Arretiermechanismus 106 ein Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube.
Wenn die Länge des ersten Stoppers 120 entlang der Achsenlinie D verändert wird, ordnet der Benutzer das bewegliche Element 124 zum Beispiel wie in 15 gezeigt auf der Oberfläche 122a des festen Elements 122 an. In dem Zustand, der in 15 gezeigt ist, stehen die Gewindebohrungen 126c, 126c und 126e des festen Elements 122 jeweils mit den Gewindebohrungen 128a, 128b und 128c des beweglichen Elements 124 in Verbindung.
In diesem Zustand befestigt der Benutzer den Arretiermechanismus 130 durch Einschrauben in die Gewindebohrungen 126c und 128a, die Gewindebohrungen 126d und 128b, oder die Gewindebohrungen 126e und 128c, die jeweils miteinander in Verbindung stehen.
Bei dem Beispiel, das in 15 gezeigt ist, ist der Arretiermechanismus 130 in den Gewindebohrungen 126d und 128b befestigt. Dadurch wird die Bewegung des beweglichen Elements 124 in Bezug auf das feste Element 122 durch den Arretiermechanismus 130 beschränkt und wird das bewegliche Element 124 in Bezug auf das feste Element 122 arretiert.
Dann ordnet der Benutzer das bewegliche Element 124 wie in 16 gezeigt auf der Oberfläche 122a des festen Elements 122 an. In dem Zustand, der in 16 gezeigt ist, stehen die Gewindebohrungen 126d und 126e des festen Elements 122 jeweils mit den Gewindebohrungen 128a und 128b des beweglichen Elements 124 in Verbindung.
In diesem Zustand befestigt der Benutzer den Arretiermechanismus 130 durch Einschrauben in die Gewindebohrungen 126d und 128a, oder die Gewindebohrungen 126e und 128b, die jeweils miteinander in Verbindung stehen. Bei dem Beispiel, das in 16 gezeigt ist, ist der Arretiermechanismus 130 in den Gewindebohrungen 126d und 128a befestigt. Dadurch wird die Bewegung des beweglichen Elements 124 in Bezug auf das feste Element 122 durch den Arretiermechanismus 130 beschränkt und wird das bewegliche Element 124 in Bezug auf das feste Element 122 arretiert.
Nach der vorliegenden Ausführungsform kann der Benutzer die Länge des ersten Stoppers 120 entlang der Achsenlinie D durch Ausrichten der Gewindebohrungen 126a bis 126e des festen Elements 122 und der Gewindebohrungen 128a bis 128d des beweglichen Elements an einer beliebigen Position und Befestigen durch den Arretiermechanismus 130 beliebig verändern. Dadurch kann der Bewegungsbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 beliebig begrenzt werden, ohne auf der Achsenlinie D mehrere physische Stopper einzurichten.
Es ist auch möglich, das bewegliche Element 124 durch mehrere Arretiermechanismen 130 an dem festen Element 122 zu arretieren. Außerdem kann der oben beschriebene erste Stopper 60, 70, 100 oder 120 nicht nur an der Position C auf der Seitenfläche 16a des Unterarmabschnitts 16, sondern auch an der Position F auf der Seitenfläche 14a des Drehrumpfs 14 angebracht werden.
Ferner sind die Querschnittformen des ersten Stoppers 20A bis 20C, 40, 60, 70, 100 oder 120 sowie des zweiten Stoppers 22 nicht auf die oben beschriebene Form beschränkt, sondern können sie eine beliebige Form (n-eckig, rund, oval, oder dergleichen) aufweisen.
Der zweite Stopper 22 kann auch an der Position F auf der Seitenfläche 14a des Drehrumpfs 14 fixiert sein. Ferner ist der zweite Stopper 22 nicht auf ein entlang der Achsenlinie D verlaufendes Element beschränkt, sondern kann er eine beliebige Form wie etwa die Form einer viereckigen Säule oder dergleichen aufweisen, solange er an dem ersten Stopper 20a bis 20c, 40, 60, 70, 100 oder 120 anliegen kann.
Außerdem wurde bei den oben beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft der Fall beschrieben, in dem der erste Stopper 20A bis 20C, 40, 60, 70, 100 oder 120 und der zweite Stopper 22 so ausgebildet sind, dass sie den Drehbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14 beschränken.
Doch der erste Stopper 20A bis 20C, 40, 60, 70, 100 oder 120 und der zweite Stopper 22 können auch so ausgebildet werden, dass sie den Drehbereich des Drehrumpfs 14 in Bezug auf die Basis 12 oder den Drehbereich des Oberarmabschnitts 18 in Bezug auf den Unterarmabschnitt 16 beschränken.
Eine solche Ausführungsform ist in 17 gezeigt. Ein in 17 gezeigter Roboter 141 umfasst die Basis 12, den Drehrumpf 14, den Unterarmabschnitt 16, den Oberarmabschnitt 18, erste Stopper 142A, 142B und 142C, und zweite Stopper 22A, 22B und 22C.
Der erste Stopper 142A ist an einer der Basis 12 gegenüberliegenden Seitenfläche (nicht dargestellt) des Drehrumpfs 14 ausgebildet, während der zweite Stopper 22A an einer dem Drehrumpf 14 gegenüberliegenden Seitenfläche (nicht dargestellt) der Basis 12 ausgebildet ist.
Wenn sich der Drehrumpf 14 in Bezug auf die Basis 12 um eine Achsenlinie A₁ gedreht hat, liegt der an dem Drehrumpf 14 ausgebildete erste Stopper 142a an dem an der Basis 12 ausgebildeten zweiten Stopper 22A an, wodurch die Drehbewegung des Drehrumpfs 14 in Bezug auf die Basis 12 beschränkt wird. Auf diese Weise wird der Drehbereich des Drehrumpfs 14 in Bezug auf die Basis 12 durch den ersten Stopper 142A und den zweiten Stopper 22A begrenzt.
Der erste Stopper 142B ist an der Seitenfläche 16a ( 2) des Unterarmabschnitts 16 ausgebildet, während der zweite Stopper 22B an der Seitenfläche 14a (2) des Drehrumpfs 14 ausgebildet ist. Der erste Stopper 142B und der zweite Stopper 142B beschränken wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen den Drehbereich des Unterarmabschnitts 16 in Bezug auf den Drehrumpf 14.
Der erste Stopper 142C ist an einer dem Unterarmabschnitt 16 gegenüberliegenden Seitenfläche (nicht dargestellt) des Oberarmabschnitts 18 ausgebildet, während der zweite Stopper 22C an der dem Oberarmabschnitt 18 gegenüberliegenden Seitenfläche 16a (2) des Unterarmabschnitts 16 ausgebildet ist.
Wenn sich der Oberarmabschnitt 18 in Bezug auf den Unterarmabschnitt 16 um eine Achsenlinie A₃ gedreht hat, liegt der an dem Oberarmabschnitt 18 ausgebildete erste Stopper 142C an dem an dem Unterarmabschnitt 16 ausgebildeten zweiten Stopper 22C an, wodurch die Drehbewegung des Oberarmabschnitts 18 in Bezug auf den Unterarmabschnitt 16 beschränkt wird. Auf diese Weise wird der Drehbereich des Oberarmabschnitts 18 in Bezug auf den Unterarmabschnitt durch den ersten Stopper 142C und den zweiten Stopper 22C begrenzt.
Es versteht sich, dass für den ersten Stopper 142A, 142B und 142C nach der vorliegenden Ausführungsform der oben beschriebene erste Stopper 20A bis 20C, 40, 60, 70, 100 oder 120 verwendet werden kann, während für den zweiten Stopper 22A, 22B und 22C der oben beschriebene zweite Stopper 22 verwendet werden kann.
Das Konzept des ersten Stoppers und des zweiten Stoppers nach der vorliegenden Offenbarung kann auch auf einen Verwendungszweck, bei dem der Bewegungsbereich eines zweiten Elements, dass sich in Bezug auf ein erstes Element geradlinig bewegt, begrenzt wird, angewendet werden. Eine derartige Ausführungsform ist in 18 gezeigt.
Ein in 18 gezeigter Roboter 150 umfasst einen ersten Arm 152, einen zweiten Arm 154, einen ersten Stopper 156 und einen zweiten Stopper 158. Der zweite Arm ist über einen Kopplungsmechanismus 160 so mit dem ersten Arm 152 gekoppelt, dass er sich geradlinig in die Richtung H bewegen kann.
Der erste Stopper 156 ist an einer Position I auf einer Seitenfläche 154a des zweiten Arms 154, die dem ersten Arm 152 gegenüberliegt, abnehmbar an dieser Seitenfläche 154a angebracht. Der erste Stopper 156 erstreckt sich von der Position I entlang einer zu der Richtung H parallelen Achsenlinie J zu dem zweiten Stopper 158 hin. Diese Achsenlinie J ist eine gerade Linie. Die Längsrichtung des ersten Stoppers 156 verläuft in der Richtung der Achsenlinie J.
Der zweite Stopper 158 ist an einer Position K auf einer Seitenfläche 152a des ersten Arms 152, die dem zweiten Arm 154 gegenüberliegt, abnehmbar an dieser Seitenfläche 152a angebracht.
Wenn sich der zweite Arm 154 in Bezug auf den ersten Arm 152 aus der in 18 gezeigten Position über eine Distanz L in die Richtung H bewegt hat, liegt eine Endfläche 156a des ersten Stoppers 156 an einer Endfläche 158a des zweiten Stoppers 158 an. Dadurch wird eine weitere Bewegung des zweiten Arms in Bezug auf den ersten Arm 152 in die Richtung H beschränkt und kann der Bewegungsbereich des zweiten Arms 154 in Bezug auf den ersten Arm 152 begrenzt werden.
Es versteht sich, dass für den ersten Stopper 156 das Konzept des oben beschriebenen ersten Stoppers 20A bis 20C, 40, 60, 70, 100 oder 120 angewendet werden kann und der Bewegungsbereich (das heißt, die Distanz) des zweiten Arms 154 in Bezug auf den ersten Arm 152 verändert werden kann.
Der Roboter 10, 140 oder 150 ist nicht auf einen vertikalen Knickarmroboter beschränkt, sondern kann ein Roboter von einer beliebigen Art sein, der mit einem ersten Element und einem zweiten Element, das beweglich mit dem ersten Element gekoppelt ist, versehen ist, wie etwa ein Roboter mit Parallelkinematik oder ein horizontaler Knickarmroboter, oder dergleichen.
Im Vorhergehenden wurde die vorliegende Offenbarung durch Ausführungsformen erklärt, doch beschränken die oben beschriebenen Ausführungsformen die Erfindung nach den Patentansprüchen nicht.

Claims

Roboter, umfassend: ein erstes Element (14); ein zweites Element (16), das beweglich mit dem ersten Element gekoppelt ist; einen ersten Stopper (20A), wobei der erste Stopper (20A) an einem aus dem ersten Element und dem zweiten Element ausgebildet ist und sich entlang einer zu der Bewegungsrichtung des zweiten Elements in Bezug auf das erste Element parallelen Achsenlinie (D) erstreckt; und einen zweiten Stopper (22), der an dem anderen aus dem ersten Element und dem zweiten Element ausgebildet ist und an dem ersten Stopper anliegt, wenn sich des zweite Element in Bezug auf das erste Element bewegt hat, und den Bewegungsbereich des zweiten Elements in Bezug auf das erste Element begrenzt.
Roboter (10) nach Anspruch 1, umfassend mehrere erste Stopper mit unterschiedlichen Längen in der Richtung der Achsenlinie, die von einem aus dem ersten Element und dem zweiten Element abnehmbar sind.
Roboter nach Anspruch 1, wobei der erste Stopper mehrere Stoppersegmente (42, 44, 46) aufweist, die so angeordnet werden, dass sie in der Richtung der Achsenlinie nebeneinander liegen, und miteinander trennbar gekoppelt werden.
Roboter nach Anspruch 1, wobei der erste Stopper (100) ein festes Element (105), das an einem aus dem ersten Element und dem zweiten Element fixiert ist, ein bewegliches Element (104), das in der Richtung der Achsenlinie gleitfähig an dem festen Element angebracht wird, und einen Arretiermechanismus (106), der das bewegliche Element an dem festen Element arretiert, um die Bewegung des beweglichen Elements in Bezug auf das feste Element zu beschränken.
Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich der zweite Stopper entlang der Achsenlinie erstreckt.
Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Element an dem ersten Element drehbar ausgebildet ist.