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Die
Erfindung betrifft einen Knickarmroboter mit sieben angetriebenen
rotorischen Achsen und einem Sockel, der ein Befestigungsmittel
zum Befestigen des Roboters an einer Basis aufweist, wobei am Sockel
eine elektrische Anschlusseinrichtung vorgesehen ist zum Anschließen des
Roboters an eine Kabeleinrichtung zum Versorgen der Antriebe aller
Achsen des Roboters mit elektrischer Energie, und wobei sich eine
erste vertikale Achse am Sockel abstützt.
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Ein
derartiger Industrieroboter ist beispielsweise auf dem Gebiet des
Lichtbogenschweißens bekannt,
wobei er sich durch eine hochgradige Bewegungsfreiheit in engen
Arbeitsräumen
auszeichnet. Allgemein kann er für
eine Vielzahl von Automatisierungsanwendungen wie Füge-, Hebe-,
und/oder Transportanwendungen in modernen Produktionsanlageneingesetzt
werden, wobei er bezüglich
seiner Reichweite auf die jeweilige spezifische Anwendung eingestellt
bzw. angepasst ist.
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Ein
herkömmlicher
siebenachsiger Knickarmroboter weist ausgehend vom Sockel eine vertikale
Drehachse auf, an die sich eine erste horizontale Drehachse anschließt, auf
welche wiederum eine zweite horizontale Drehachse folgt. Ein solcher
herkömmlicher
siebenachsiger Knickarmroboter kann in Bezug auf den durch die spezifische
Anwendung vorgegebenen Ar beitsbereich dadurch angepasst werden,
dass die jeweiligen Dreh- oder Schwenkarme in ihrer Länge angepasst
sind. Damit einher geht jedoch die Notwendigkeit, dass für die jeweilige
Anwendung ein bezüglich
seiner Abmessungen spezifisch aufgebauter siebenachsiger Knickarmroboter
bereitgestellt werden muss. Ferner ist festzustellen, dass die Dreh- oder
Schwenkarme eines Industrieroboters aufgrund der Hebelverhältnisse
am Roboter nicht beliebig lang ausgebildet sein können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen siebenachsigen Knickarmroboter
bereitzustellen, welcher flexibler auf den durch die jeweilige Anwendung
vorgegebenen Arbeitsbereich eingestellt werden und der einen großen Arbeitsbereich
abdecken kann.
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Diese
Aufgabe wird auf überraschend
einfache Weise schon durch einen Knickarmroboter mit den Merkmalen
von Anspruch 1 gelöst.
Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass sich ausgehend von der ersten
vertikalen Achse eine zweite vertikale Achse anschließt, auf
die eine erste horizontale Achse folgt, an welche sich wiederum
eine zweite horizontale Achse anschließt. Dadurch, dass ausgehend
vom Sockel zunächst
zwei vertikale Achsen vorgesehen sind, kann der erfindungsgemäße Knickarmroboter
in Bezug auf seinen Arbeitsbereich flexibel eingestellt werden,
wobei bei Bedarf ein sehr großer
Arbeitsbereich abgedeckt werden kann. Insbesondere eignet sich der
erfindungsgemäße siebenachsige
Knickarmroboter bei solchen Anwendungen, bei welchen ein bestimmter
Arbeitsbereich durch Betätigung
der siebten Achse angefahren wird und dort der Roboter mittels Ansteuerung
der weiteren sechs Achsen die Aufgabe bewältigt.
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Durch
den erfindungsgemäßen Knickarmroboter
kann zumindest bei einigen Anwendungen die Notwendigkeit vermieden
werden, für
spezifische Anwendungen einen besonders gestalteten siebenachsigen
Knickarmroboter aufzubauen und bereitzustellen.
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Stattdessen
eignet sich der erfindungsgemäße Roboter
aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit
für eine
Vielzahl von Anwendungen.
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Der
erfindungsgemäße Knickarmroboter zeichnet
sich also durch die Achsfolge vertikal, vertikal, horizontal, horizontal
ausgehend von dem Robotersockel aus. Es sei darauf hingewiesen,
dass der Begriff Achse sich nicht ausschließlich auf die Schwenkachse
bezieht, sondern auch die um die Schwenkachse bewegten Bauteile
wie Arme etc. bezeichnet, wie es auf dem Gebiet üblich ist.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Besonders
zweckmäßig ist
es, wenn die zweite bis siebte Achsen des siebenachsigen Knickarmroboters
wie die eines herkömmlichen
sechsachsigen Knickarmroboters ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung
können
die Vorteile des heute tausendfach eingesetzten sechsachsigen Knickarmroboters, welcher
aufgrund seiner Flexibilität
der verbreitetste Industrieroboter überhaupt ist, durch das Vorsehen einer
vorgeschalteten, ersten vertikalen Achse ausgenutzt werden, um einen
Roboter mit flexibel einstellbarer Reichweite bzw. Arbeitsbereich
zu nutzen. Um die Bezeichnungen für die Bauteile des sechsachsigen
Roboters beizubehalten, wird im Folgenden diese vorgeschaltete Achse
als 7. Achse bezeichnet. In dieser Nomenklatur sind die erste bis
sechste Achsen höhere
Achsen in Bezug auf die niedrigste, die siebte Achse.
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Zur
Gestaltung der siebten Achse kann der erfindungsgemäße Knickarmroboter
einen sich radial zum Sockel nach außen erstreckenden Schwenkarm aufweisen,
an dessen Ende eine weitere vertikale Achse angebracht ist, welche
hier als erste Achse bezeichnet wird. Die Einstellung des Arbeitsbereichs des
Roboters erfolgt dabei im Wesentlichen durch Ansteuern der siebten
und der ersten Achse, die beide als vertikale Achsen ausgebildet
sind.
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Zweckmäßigerweise
kann vorgesehen sein, dass die elektrische Anschlusseinrichtung
zum Anschließen
eines einzelnen elektrischen Leistungskabels ausgebildet ist, das
eine entsprechende Aderzahl zum Zuführen elektrischer Energie zu
allen Antrieben des Roboters aufweist. Hiermit wird erreicht, dass
allein am Sockel die Zuführung
von elektrischer Energie zum Roboter realisiert ist, sodass weitere, die
Bewegung des Roboters unter Umständen
störende
Anschlusskabel an Bauteilen höherer
Achsen, wie beispielsweise an der ersten Achse entfallen können.
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In ähnlicher
Weise kann es zweckmäßig sein,
wenn die elektrische Anschlusseinrichtung zum Anschließen eines
einzelnen Encoderkabels ausgebildet ist, welches eine entsprechende
Aderzahl zum Abführen
elektronischer Encodersignale von allen Antrieben des Roboters aufweist.
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Der
erfindungsgemäße Knickarmroboter kann
grundsätzlich
für alle
Aufgaben eines Industrieroboters, insbesondere für Füge-, Hebe- und/oder Transportaufgaben
eingesetzt werden. Insbesondere eignet sich ein derartiger Roboter
auch zum Tragen und Führen
zumindest eines Schweißbrenners.
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Die
Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben verschiedener
Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei
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1 einen
erfindungsgemäß aufgebauten siebenachsigen
Knickarmroboter in einer Perspektivansicht,
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2a)–c)
den in 1 dargestellten Roboter in zwei Seiten- und einer
Vorderansicht, und
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3 eine
Detailansicht der siebten Achse,
zeigt.
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In 1 ist
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß gestalteten siebenachsigen Knickarmroboters 1 dargestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in Fachkreisen üblich, der
Begriff Achse nicht ausschließlich
die Schwenkachse, sondern auch die um die Schwenkachse bewegten
Bauteile wie Arme etc. bezeichnet. Der erfindungsgemäße Roboter
kann in zwei wesentliche Abschnitte unterteilt werden. Abschnitt
A umfasst den Sockel 10 des Roboters, welcher einen Befestigungsflansch 11 aufweist.
Ferner umfasst dieser Abschnitt A eine erste vertikale Achse, welche
im Folgenden als siebte Achse des Roboters bezeichnet wird. Diese
umfasst einen in 1 verdeckte Drehachse, welche
starr mit einem sich zur siebten Achse radial nach außen erstreckenden
Schwenkarm 20 verbunden ist. Am radialen Ende des Schwenkarms 20 ist
der Abschnitt des Knickarmroboters befestigt, welcher in der Figur
mit dem Bezugszeichen B versehen ist.
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Der
Abschnitt B entspricht in der beschriebenen Ausführungsform dem Aufbau eines
herkömmlichen,
sechsachsigen Knickarmroboters. Bezogen auf seine Befestigung am
Schwenkarm 20 der siebten Achse weist der sich dann anschließende sechsarmige
Knickarmroboter zunächst
eine vertikale Achse auf, die im Folgenden als erste Achse bezeichnet wird.
An diese erste Achse schließt
sich eine zweite Achse an, welche eine horizontale Achse ist und
in 1 als zweite Achse bezeichnet ist. Teil dieser zweiten
Achse ist ein Schwenkteil 40, an dessen anderem Ende eine
weitere horizontale Achse angebracht ist, die im Folgenden als dritte
Achse bezeichnet wird. Dieser schließen sich die üblichen
Handachsen, d. h. die vierte, fünfte
und sechste Achse eines herkömmlichen
sechsarmigen Knickarmroboters an. In 1 trägt der er findungsgemäß gestaltete Roboter 1 einen
Schweißbrenner 100.
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Ausgehend
vom Robotersockel 10 weist der erfindungsgemäße Knickarmroboter
demnach zunächst
eine vertikale Achse (hier als siebte Achse bezeichnet) auf, an
die sich eine weitere vertikale Achse (hier als erste Achse bezeichnet)
anschließt.
Danach folgt die erste horizontale Achse (hier als zweite Achse
bezeichnet), an die sich eine weitere horizontale Achse (hier als
dritte Achse bezeichnet) anschließt.
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Die 2a–2c zeigen zwei Seitenansichten (2a, c) sowie eine Vorderansicht (2b) des erfindungsgemäß aufgebauten Knickarmroboters. Wie
aus den Zeichnungen ersichtlich, weist der Sockel 10 eine
Anschlusseinrichtung 90 auf, welche in der beschriebenen
Ausführungsform
als Buchse ausgebildet ist. Auf die Buchse ist ein Stecker 91 aufsteckbar
zum Anschließen
eines Kabels, um die Antriebe aller Achsen des Roboters mit elektrischer
Energie zu versorgen. In der beschriebenen Ausführungsform ist eine einzelne
Buchse hierzu vorgesehen, sodass mit dem Einbringen des zugeordneten Steckers
in die Buchse die elektrische Versorgung für alle Antriebe des siebenachsigen
Knickarmroboters realisiert ist.
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Es
versteht sich, dass die Anschlusseinrichtung auch als Stecker ausgebildet
sein kann, wobei das Verbindungsmittel des Anschlusskabels dann
als Buchse ausgebildet ist. In einer nicht dargestellten Ausführungsform
kann auch vorgesehen sein, dass das die elektrische Energie zuführende Kabel
nicht über
eine lösbare
Buchsen-Steckerverbindung angebracht, sondern fest mit dem Sockel
des Roboters verbunden ist.
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Die
elektrische Anschlusseinrichtung am Sockel 10 des Roboters
der beschriebenen Ausführungsform
umfasst ferner eine in den Figuren nicht dargestellte Buchse zum
Anschließen eines
einzelnen Encoderkabels, welches eine entsprechende Aderzahl zum
Abführen
elektronischer Encodersignale von allen Antrieben des Roboters zur
Robotersteuerung umfasst. Sowohl das Encoderkabel als auch das Leistungskabel
verbindet den Roboter mit einem herkömmlich aufgebauten Schaltschrank,
in welchem die Robotersteuerung im Ansprechen auf die erfassten
Encodersignale die Leistungselektronik ansteuert zur Versorgung
der Antriebe.
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In
der Seitendarstellung 2c ist auch der Motor 22 der
siebten Achse, der Motor 32 der ersten Achse, der Motor 42 der
zweiten Achse und der Motor 52 der dritten Achse dargestellt.
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Wie
insbesondere aus den 2a–c hervorgeht,
kann der erfindungsgemäße siebenachsige Knickarmroboter
durch die radiale Beabstandung der beiden Vertikalachsen, d. h.
der siebten und der ersten Achse mittels des Dreharms 20 der
siebten Achse in einen vorgegebenen Arbeitsbereich eingefahren werden,
in welchem dann die Funktionalität
eines herkömmlichen
sechsachsigen Knickarmroboters zur Verfügung steht. Die Gesamtreichweite
des Roboters erhöht
sich wesentlich und kann durch Vorsehen einer vorgegebenen radialen,
d. h. horizontalen Länge des
Schwenkarms 20 eingestellt werden.
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3 zeigt
im Detail den Aufbau der siebten Achse, d. h. der ersten Vertikalachse,
welche sich am Sockel 10 abstützt, siehe 1.
Der als horizontaler Trägerarm
wirkende Schwenkarm 20 weist an dem Sockel bezogenen Ende
den Motor 22 auf, welcher an ein Getriebe 23 angeflanscht
ist. Die Getriebewelle 24 definiert die Drehachse der ersten
vertikalen Achse des Roboters, d. h. der siebten Roboterachse. Ein
Abdeckblech 25 dient zum Schutz des Motors und des Getriebes.
Am anderen Längsende
des Schwenkarms 20 befindet sich ein Flansch 26,
auf dem der Rest des Roboters entsprechend Abschnitt B als Funktionalität eines
sechsarmigen Knickarmroboters befestigt ist, siehe 1.
Zur Einfachheit der Darstellung ist die Verkabelung nicht dargestellt,
welche sich ausgehend vom Sockel im Innern der Arme bis zu den einzelnen
Antrieben erstreckt.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
werden alle sieben angetriebenen Achsen jeweils durch einen einzelnen
Servomotor bewegt, dem ein Getriebe nachgeschaltet ist.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
eines erfindungsgemäß aufgebauten
Knickarmroboters ist der Sockel 10 zur Montage am Boden
oder einem Grundkörper,
welche jeweils eine Basis für
den Sockel darstellen, vorgesehen und ausgebildet. In einer nicht
dargestellten Ausführungsform
kann der Sockel auch zur Befestigung des Roboters an der Decke einer
Halle oder an einem Manipulator ausgestaltet sein, wobei auch in
diesem Fall ein Sockelflansch zur Befestigung an einer dann durch
die Decke oder den Manipulator bereitgestellten Basis vorgesehen
sein kann.
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- 1
- Siebenachsiger
Knickarmroboter
- 10
- Sockel
- 11
- Flansch
- 20
- Schwenkarm,
siebte Achse
- 22
- Motor,
siebte Achse
- 23
- Getriebe,
siebte Achse
- 24
- Getriebeachse
- 25
- Abdeckblech
- 26
- Befestigungsflansch
- 30
- Dreharm,
erste Achse
- 32
- Motor,
erste Achse
- 40
- Schwenkteil,
zweite Achse
- 42
- Motor,
zweite Achse
- 52
- Motor,
dritte Achse
- 90
- Elektrische
Anschlusseinrichtung/Buchse
- 91
- Stecker
- 100
- Schweißbrenner
- A
- Erste
vertikale Achse incl. Sockel
- B
- Achsfolge
entsprechend eines sechsachsigen Knickarmroboters