DE112010005838B4

DE112010005838B4 - Deckenbefestigter SCARA-Roboter

Info

Publication number: DE112010005838B4
Application number: DE201011005838
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Kumagai; Mitsuhiro Fukatsu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2030-09-04
Also published as: CN103079775B; CN103079775A; KR20130043678A; US9003919B2; WO2012029173A1; JP5208323B2; DE112010005838T5; TWI415725B; JPWO2012029173A1; US20130152722A1; TW201210765A

Abstract

Eingeschlossen sind eine Basis 10, ein erster Arm 11, der mit der Basis 10 über ein erstes Kopplungsteil 14 verbunden ist, das um eine erste Gelenkwelle J1 zentriert ist und um die erste Gelenkwelle J1 als Zentrum einer Schwenkbewegung innerhalb einer horizontalen Ebene verschwenkbar ist, ein zweiter Arm 12, der mit dem ersten Arm 11 über ein zweites Kopplungsteil 15 verbunden ist, das um eine zweite Gelenkwelle J2 zentriert ist und das um die zweite Gelenkwelle J2 als ein Zentrum einer Schwenkbewegung innerhalb einer horizontalen Ebene verschwenkbar ist, eine Arbeitswelle 13, die an dem zweiten Arm 12 befestigt ist, ein zweiter Gelenkwellenmotor 22 und eine zweite Gelenkwellenuntersetzung 26 zum Antreiben des zweiten Arms 12, und ein Arbeitswellendrehmotor 24, der die Arbeitswelle 13 dreht. Die zweite Gelenkwellenuntersetzung 26 ist an dem zweiten Kopplungsteil 15 vorgesehen, und der Arbeitswellendrehmotor 24 ist direkt unterhalb der zweiten Gelenkwellenuntersetzung 26 angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen deckenbefestigten SCARA-Roboter.
Hintergrund
Als ein Typ von horizontal verschwenkbaren industriellen Robotern, die als SCARA-Roboter bezeichnet werden, ist ein deckenbefestigter SCARA-Roboter bekannt, der durch Aufhängen an einer Deckenfläche installiert wird (s. z. B. Patentliteratur 1 und 2).
Die US 2005/0166699 A1 offenbart einen Horizontal-Gelenktyp-Roboter mit einem ersten Arm, der über eine erste Gelenkwelle mit einer Basis verbunden ist, einem zweiten Arm, der über eine zweite Gelenkwelle mit dem ersten Arm verbunden ist, und einer Arbeitswelle, die an dem distalen Ende des zweiten Arms drehbar und auf- und abwärts bewegbar vorgesehen ist, wobei die Armlängen der ersten und zweiten Arme identisch sind, sodass der zweite Arm den ersten Arm überlappen kann.
Aus der JP 2003-266344 A ist ein Gelenkroboter bekannt, der ebenfalls einen ersten Arm, der drehbar über eine erste Welle an einer Basis abgestützt ist, und einen zweiten Arm, der über eine zweite Welle an dem ersten Arm drehbar abgestützt ist, aufweist, wobei in dem ersten Arm zwei Motoren angeordnet sind, die Antriebskraft des Motors auf einer Seite auf die erste Welle übertragen wird, und die Antriebskraft des Motors auf der anderen Seite auf die zweite Welle übertragen wird, wobei beide Übertragungen mittels eines Kegelradgetriebes und einer Untersetzung erfolgen.
Referenzliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. JP 2005-193 347 A
Patentliteratur 2: veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. JP H06-262 555 A

Zusammenfassung
Technisches Problem
Sowohl Arme und Arbeitswellen eines SCARA-Roboters werden durch einen Motor und ein Untersetzungsgetriebe (hiernach der Einfachheit halber als „Untersetzung” bezeichnet) angetrieben, die an jedem der Arme und Arbeitswellen vorgesehen sind. Da der Motor und die Untersetzung, die schwere Bauteile darstellen, näher an einem vorderen Ende des Arms angeordnet sind, nimmt die Last an dem Motor und der Untersetzung, die den Arm antreiben, zu. Eine solche Last macht sich stärker bemerkbar, wenn der SCARA-Roboter schneller und häufiger arbeiten muss.
Die vorliegende Erfindung wurde im Licht des vorstehend beschriebenen Problems geschaffen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen deckenbefestigten SCARA-Roboter bereitzustellen, der eine durch das Antreiben eines Arms erzeugte Last reduzieren kann.
Lösung des Problems
Um die vorstehend beschriebenen Aufgaben zu lösen, weist ein deckenbefestigter SCARA-Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung auf: eine Basis; einen ersten Arm, der mit der unteren Seite der Basis über ein erstes Kopplungsteil verbunden ist, das um eine erste Gelenkwelle zentriert ist und das um die erste Gelenkwelle als Zentrum einer Schwenkbewegung innerhalb einer horizontalen Ebene verschwenkbar ist; einen zweiten Arm, der mit der unteren Seite des ersten Arm über ein zweites Kopplungsteil verbunden ist, das um eine zweite Gelenkwelle zentriert ist und das um die zweite Gelenkwelle als Zentrum einer Schwenkbewegung innerhalb einer horizontalen Ebene verschwenkbar ist; eine Arbeitswelle, die an dem zweiten Arm befestigt ist; einen zweiten Gelenkwellenmotor und eine zweite Gelenkwellenuntersetzung zum Antreiben des zweiten Arms; einem Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor zum vertikal Bewegen der Arbeitswelle; und einen Arbeitswellendrehmotor, der die Arbeitswelle dreht, wobei die zweite Gelenkwellenuntersetzung an dem zweiten Kopplungsteil vorgesehen ist, und der Arbeitswellendrehmotor direkt unterhalb der zweiten Gelenkwellenuntersetzung angeordnet ist. Ein in einer horizontalen Richtung parallel zu dem zweiten Kopplungsteil angeordneter Aufnahmeraum ist in dem Aufnahmeraum des ersten Raums vorgesehen, der zweite Gelenkwellenmotor ist in dem Aufnahmereaum des ersten Arms angeordnet, und der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor ist zu einem Zeitpunkt eines untergebrachten Zustands, in dem der zweite Arm unterhalb des ersten Arms untergebracht ist, direkt unterhalb des zweiten Gelenkwellenmotors positioniert.
Der zweite Gelenkwellenmotor ist vorzugsweise in einer Position angeordnet, die zwischen dem zweiten Kopplungsteil und der Arbeitswelle und direkt unterhalb der ersten Gelenkwellenuntersetzung an der unteren Seite des ersten Arms angeordnet ist. Die Armlänge des ersten Arms und die Armlänge des zweiten Arms sind vorzugsweise identisch (Abstände der Wellen derselben sind identisch).
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Der deckenbefestigte SCARA-Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Last, die durch ein Antreiben des Arms erzeugt wird, reduzieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Frontansicht eines deckenbefestigten SCARA-Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm des Innenraums des deckenbefestigen SCARA-Roboters.
Beschreibung von Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen eines deckenbefestigten SCARA-Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Ausführungsform.
1 ist eine Frontansicht eines deckenbefestigten SCARA-Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein deckenbefestigter SCARA-Roboter 1 weist eine Basis 10, eine ersten Arm 11, eine zweiten Arm 12, und eine Arbeitswelle 13 auf. Der deckenbefestigte SCARA-Roboter 1 ist in einer solchen Weise installiert, dass die Basis 10 an einer Deckenfläche befestigt ist, sodass er an der Deckenfläche aufgehängt ist.
Der erste Arm 11 ist mit der Basis 10 über ein erstes Kopplungsteil 14, das um eine erste Gelenkwelle zentriert ist, verbunden. Der erste Arm 11 ist dazu ausgebildet, eine Schwenkbewegung um die erste Gelenkwelle als Zentrum einer Schwenkbewegung innerhalb einer horizontalen Ebene, die parallel zu der Deckenfläche liegt, ausführen zu können. Der zweite Arm 12 ist mit dem ersten Arm 11 über ein zweites Kopplungsteil 15 verbunden, das um eine zweite Gelenkwelle zentriert ist. Der zweite Arm 12 ist dazu ausgebildet, eine Schwenkbewegung um die zweite Gelenkwelle als ein Zentrum einer Schwenkbewegung innerhalb einer horizontalen Ebene ausführen zu können. Die Arbeitswelle 13 ist an einem Endabschnitt des zweiten Arms 12 angeordnet, um in einer vertikalen und drehbaren Weise bewegen zu können. Ein Werkzeug zum Fördern und Bearbeiten von Werkstücken ist an der Arbeitswelle 13 befestigt.
Der erste Arm 11 hat in seinem Inneren einen Aufnahmeraum 16 angeordnet, der zu der unteren Seite desselben hervorsteht. Der Aufnahmeraum 16 ist so angeordnet, dass er in einer horizontalen Richtung parallel zu dem zweiten Kopplungsteil 15 liegt. Der zweite Arm 12 hat in seinem Inneren einen Aufnahmeraum 17 angeordnet, der zu der oberen Seite desselben hervorsteht. Der Aufnahmeraum 17 ist so angeordnet, dass er in einer horizontalen Richtung parallel zu dem zweiten Kopplungsteil 15 liegt.
Die Armlänge des ersten Arms 11 und die Armlänge des zweiten Arms 12 sind so festgesetzt, dass sie identisch sind. Die Armlänge des ersten Arms 11 ist als Distanz zwischen der ersten Gelenkwelle und der zweiten Gelenkwelle festgesetzt. Die Armlänge des zweiten Arms 12 ist als Distanz zwischen der zweiten Gelenkwelle und einem Zentrum der Arbeitswelle 13 festgesetzt. Der erste Arm 11 und der zweite Arm 12 sind so ausgebildet, dass sie ohne einander zu stören aneinander vorbeigelangen, weil ihre Schwenkoberflächen zueinander vertikal versetzt angeordnet sind.
2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das den Innenraum des deckenbefestigten SCARA-Roboters zeigt. Unter den Komponenten, die im Innenraum des deckenbefestigten SCARA-Roboters 1 angeordnet sind, sind diejenigen, deren Erwähnung für die nachfolgende Erklärung nicht notwendig ist, in 2 nicht gezeigt. Der deckenbefestigte Roboter 1, der in 2 gezeigt ist, befindet sich in einem Zustand, in dem der zweite Arm 12 gegenüber dem Zustand, der in 1 gezeigt ist, um 180° verschwenkt worden ist, und der zweite Arm 12 unterhalb des ersten Arms 11 untergebracht ist (hiernach wird dieser Zustand bedarfsweise als „untergebrachter Zustand” bezeichnet werden).
Ein erster Gelenkwellenmotor 21 und eine erste Gelenkwellenuntersetzung 15 treiben den ersten Arm 11 an. Der erste Gelenkwellenmotor 21 ist in der Basis 10 angeordnet. Die erste Gelenkwellenuntersetzung 25 ist in dem ersten Kopplungsteil 14 angeordnet. Ein zweiter Gelenkwellenmotor 22 und eine zweite Gelenkwellenuntersetzung 26 treiben den zweiten Arm 12 an. Der zweite Gelenkwellenmotor 22 ist in dem Aufnahmeraum 16 in dem ersten Arm 11 angeordnet, wobei ein Rotor desselben nach oben hervorsteht. Der zweite Gelenkwellenmotor 22 ist in einer Position angeordnet, die zwischen dem zweiten Kopplungsteil 15 und der Arbeitswelle 13 und direkt unterhalb der ersten Gelenkwellenuntersetzung 25 an der unteren Seite des ersten Arms 11 liegt. Die zweite Gelenkwellenuntersetzung 26 ist in einer Position angeordnet, die näher an dem ersten Arm 11 im zweiten Kopplungsteil 15 liegt.
Ein Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor 23 bewegt die Arbeitswelle 13 vertikal. Der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor 23 ist in dem Aufnahmeraum 17, an einer Position an einer Seite, nahe zu dem zweiten Kopplungsteil 15, angeordnet. Die Arbeitswelle 13 ist ebenfalls in dem Aufnahmearm 17 des zweiten Arms 12 angeordnet. Ein Arbeitswellendrehmotor 24 dreht die Arbeitswelle 13. Der Arbeitswellendrehmotor 24 ist zum Überbrücken des zweiten Kopplungsteils 15 und des zweiten Arms 12 ausgebildet. Ein Teil des Arbeitswellendrehmotors 24 ist innerhalb des zweiten Kopplungsteils 15 angeordnet. Ferner ist der Arbeitswellendrehmotor 24 direkt unterhalb der zweiten Gelenkwellenuntersetzung 26 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet „direkt unterhalb” hier, dass eine Komponente, in einem Zustand, in dem der deckenbefestigte SCARA-Roboter 1 installiert worden ist, in einer Position an einer vertikal unteren Seite angeordnet ist.
In dem Aufnahmeraum 17 in dem zweiten Arm 12 ist ein Stufenabschnitt vorgesehen, der der Größe des Aufnahmeraums 16 des ersten Arms 11 entspricht. Wenn der deckenbefestigte SCARA-Roboter 1 sich in einem untergebrachten Zustand befindet, wird der Aufnahmeraum 16 des ersten Arms 11 in eine Position gebracht, in der drei Seiten desselben durch den Stufenabschnitt und das zweite Kopplungsteil 15 umgeben werden. Wenn der deckenbefestigte SCARA-Roboter 1 sich in einem untergebrachten Zustand befindet, ist der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor 23 direkt unterhalb des zweiten Gelenkwellenmotors 22 positioniert.
Da der Arbeitswellendrehmotor 24 direkt unterhalb der zweiten Gelenkwellenuntersetzung 26 angeordnet ist, während mindestens ein Teil desselben innerhalb des zweiten Kopplungsteils 15 angeordnet ist, ist der Arbeitswellendrehmotor 24 so nahe wie möglich an einer zweiten Gelenkwelle J2 angeordnet. Da der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor 23 in dem Aufnahmeraum 17 des zweiten Arms 12, an einer Position an einer Seite, nahe zu dem zweiten Kopplungsteil 15, angeordnet ist, ist der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor 23 so nahe wie möglich an der zweiten Gelenkwelle J2 angeordnet.
Da der Arbeitswellendrehmotor 24 und der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor 23, die schwere Bauteile sind, in einer Position, nahe zu der zweiten Gelenkwelle J2, angeordnet sind, wird es möglich, eine Trägheitskraft an dem zweiten Arm 12 zu reduzieren. Infolge dessen, ist es möglich, eine Last an dem zweiten Gelenkwellenmotor und der zweiten Gelenkwellenuntersetzung 26 zum Antreiben des zweiten Arms 12 zu reduzieren.
Da der zweite Gelenkwellenmotor 22 in dem Aufnahmeraum 16 angeordnet ist, der an der unteren Seite des ersten Arms 11 angeordnet ist, während der Rotor desselben nach oben hervorsteht, ist der zweite Gelenkwellenmotor 22 näher an einer ersten Gelenkwelle J1 positioniert, im Vergleich zu einem Fall, in dem der zweite Gelenkwellenmotor 22 an einer oberen Seite des ersten Arms 11 positioniert ist, während der Rotor desselben nach oben hervorsteht. Durch das Anordnen des zweiten Gelenkwellenmotors 22 unterhalb der ersten Gelenkwellenuntersetzung 25, ist sie so nahe wie möglich an der ersten Gelenkwelle J1 angeordnet. Durch das Anordnen des zweiten Gelenkwellenmotors 22, der ein schweres Bauteil ist, en einer Position, nahe zu der ersten Gelenkwelle J1, ist es möglich, eine Trägheitskraft an dem ersten Arm 11 zu reduzieren. Infolgedessen, ist es möglich, eine Last an dem ersten Gelenkwellenmotor 21 und der ersten Gelenkwellenuntersetzung 25 zum Antreiben des ersten Arms 11 zu reduzieren.
Ferner ist der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor 23, wenn der deckenbefestigte SCARA-Roboter 1 sich in einem untergebrachten Zustand befindet, direkt unterhalb des zweiten Gelenkwellenmotors 22 positioniert, und daher sind der zweite Gelenkwellenmotor 22, der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor 23, und der Arbeitswellendrehmotor 24 in einer so nahe wie möglich an der ersten Gelenkwelle J1 liegenden Position versammelt. Dementsprechend ist es, wenn der erste Arm 11 angetrieben wird, während sich der deckenbefestigte SCARA-Roboter in einem untergebrachten Zustand befindet, möglich, eine Last an dem ersten Gelenkwellenmotor 21 und der ersten Gelenkwellenuntersetzung 25 zu reduzieren. Dementsprechend kann der deckenbefestigte SCARA-Roboter 1 eine durch das Antreiben von Armen erzeugte Last zu reduzieren. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ist es möglich, einen leichtgewichtigen und hochsteifen Arm zu erhalten, der Hochgeschwindigkeitsbetätigungen ausführen kann.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, kann der deckenbefestigte SCARA-Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung eine durch das Antreiben eines Arms erzeugte Last reduzieren, und daher ist der deckenbefestigte SCARA-Roboter insbesondere für Arbeiten geeignet, die schnellere und häufigere Betätigungen benötigen.
Bezugszeichenliste

1: Deckenbefestigter SCARA-Roboter
10: Basis
11: Erster Arm
12: Zweiter Arm
13: Arbeitswelle
14: Erstes Kopplungsteil
15: Zweites Kopplungsteil
16, 17: Aufnahmeraum
21: Erster Gelenkwellenmotor
22: Zweiter Gelenkwellenmotor
23: Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor
24: Arbeitswellendrehmotor
25: Erste Gelenkwellenuntersetzung
26: Zweite Gelenkwellenuntersetzung
J1: Erste Gelenkwelle
J2: Zweite Gelenkwelle

Claims

Deckenbefestigter SCARA-Roboter mit: einer Basis (10); einem ersten Arm (11), der mit der unteren Seite der Basis (10) über ein erstes Kopplungsteil (14) verbunden ist, das um eine erste Gelenkwelle (J1) zentriert ist und das um die erste Gelenkwelle (J1) als Zentrum einer Schwenkbewegung innerhalb einer horizontalen Ebene verschwenkbar ist; einem zweiten Arm (12), der mit der unteren Seite des ersten Arms (11) über ein zweites Kopplungsteil (15) verbunden ist, das um eine zweite Gelenkwelle (J2) zentriert ist und das um die zweite Gelenkwelle (J2) als Zentrum einer Schwenkbewegung innerhalb einer horizontalen Ebene verschwenkbar ist; einer Arbeitswelle (13), die an dem zweiten Arm (12) befestigt ist; einem zweiten Gelenkwellenmotor (22) und einer zweiten Gelenkwellenuntersetzung (26) zum Antreiben des zweiten Arms (12); einem Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor (23), der die Arbeitswelle (13) vertikal bewegt; und einem Arbeitswellendrehmotor (24), der die Arbeitswelle (13) dreht, wobei die zweite Gelenkwellenuntersetzung (26) an dem zweiten Kopplungsteil (15) vorgesehen ist, und der Arbeitswellendrehmotor (24) direkt unterhalb der zweiten Gelenkwellenuntersetzung (26) angeordnet ist, wobei ein Aufnahmeraum (16), der in einer horizontalen Richtung parallel zu dem zweiten Kopplungsteil (15) angeordnet ist, in dem ersten Arm (11) vorgesehen ist, und der zweite Gelenkwellenmotor (22) in dem Aufnahmeraum (16) des ersten Arms (11) angeordnet ist, und zu dem Zeitpunkt eines untergebrachten Zustands, in dem der zweite Arm (12) unterhalb des ersten Arms (11) untergebracht ist, der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor (23) direkt unterhalb des zweiten Gelenkwellenmotors (22) positioniert ist.
Deckenbefestigter SCARA-Roboter nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein Teil des Arbeitswellendrehmotors (24) innerhalb des zweiten Kopplungsteils (15) angeordnet ist.
Deckenbefestigter SCARA-Roboter nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Aufnahmeraum (17), der in einer horizontalen Richtung parallel zu dem zweiten Kopplungsteil (15) angeordnet ist, in dem zweiten Arm (12) vorgesehen ist, und der Arbeitswellen-Vertikalbewegungsmotor (23) in dem Aufnahmeraum (17) des zweiten Arms (12) an einer Position auf einer nahe zu dem zweiten Kopplungsteil (15) liegenden Seite angeordnet ist.
Deckenbefestigter SCARA-Roboter nach einem der Ansprüche 1–3, bei dem eine Armlänge des ersten Arms (11) und eine Armlänge des zweiten Arms (12) identisch sind.