DE29521292U1

DE29521292U1 - Geschwindigkeits-Erhöhungsvorrichtung für eine geradlinige Bewegung eines Orthogonalkoordinaten-Roboters

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Publication number: DE29521292U1
Application number: DE29521292U
Authority: DE
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2005-06-02
Also published as: JPH091481A; US5612603A; JP2732817B2

Description

GESCHWINDIGKEITS-ERHOHUNGSVORRICHTÜNG FÜR EINE GERADLINIGE BEWEGUNG EINES ORTHOGONALKOORDINATEN-ROBOTERS

Die Erfindung bezieht sich auf einen Roboter eines Orthogonalkoordinatentyps, der eine geradlinige Bewegung in den drei Achsenrichtungen ausführt, und insbesondere eine Vorrichtung zum Erhöhen der Geschwindigkeit einer geradlinigen Bewegung eines Orthogonalkoordinaten-Roboters, die den Mechanismus für die geradlinige Bewegung an einer Achse verbessert.

Bei einem konventionellen Orthogonalkoordinaten-Roboter ist ein Mechanismus vorgesehen, der die geradlinige Bewegung in 0 den drei Achsenrichtungen ausführt, so daß bei diesem drei Freiheitsgrade vorgesehen sind, denen entsprechend'Auf- und Abwärtsbewegungen, Links- und Rechtsbewegungen und Vor- und Zurückbewegungen zugeordnet sind, um ein Produkt aus einem System herauszunehmen. Der Orthogonalkoordinaten-Roboter weist gewöhnlich einen unabhängigen Freiheitsgrad für eine Achse auf, wobei er diesbezüglich einen Rahmen, eine Antriebsquelle, eine Zahnstange, die mit der Antriebsquelle

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in Verbindung steht, und ein Gewindeteil aufweist, das mit der Zahnstange in Eingriff steht, so daß ein einfacher Mechanismus für eine geradlinige Bewegung vorgesehen ist. Der Orthogonalkoordinaten-Roboter weist einen Nachteil insofern auf, als daß die Bewegungsstrecke eines Arms oder dessen Hub gewöhnlich beschränkt ist.

Ein typischer Stand der Technik zum Lösen dieses Nachteils ist in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 89-246084 offenbart. Dieses Patent offenbart einen Rechtwinklig-Koordinatentyp-Roboter zum Erhöhen des Hubs eines Arms, bei dem eine Kugelumlaufspindel mit Hilfe des Antriebs eines Antriebsmotors gedreht wird, ein Hauptarm relativ zu einem ersten Arm durch diese Drehung bewegt wird, die Drehung der Kugelumlaufspindel mit Hilfe eines Übertragungsmechanismus zu einem Drehelement bzw. einem umlaufenden Element übertragen wird und ein Mitnehmerarm mit einer integrierten Mitnehmer-Kugelumlaufspindel, die mit diesem Drehelement in Eingriff steht, während der Bewegung des Hauptarms relativ zu diesem in der gleichen Richtung bewegt wird.

Jedoch ist dieser Roboter bezüglich seines Aufbaus sehr komplex, da eine große Anzahl an Teilen erforderlich ist, beispielsweise der Mitnehmerarm, der zu dem Hauptarm gehört, die Mitnehmer-Kugelumlaufspindel hinsichtlich der Haupt-Kugelumlaufspindel, eine Leistungsübertragungs-Einrichtung zum Übertragen der Leistung einer Hauptantriebsquelle zu dem Mitnehmerarm etc.

0 Auch ein anderes Verfahren kann auf einen Orthogonalkoordinaten-Roboter angewendet werden, um einen Gewinn beim Erweitern des Bewegungshubs zu erhalten, wobei der Roboter dabei die Einheits-Module für eine geradlinige Bewegung in der Form eines Blockaufbaus aufweist, die 5 hintereinander angeordnet aufgebaut sind. Zu diesem Zweck verwendet der Roboter zwei Antriebsquellen, Rahmen, die durch die beiden Antriebsquellen entsprechend bewegt

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werden, ein System zum Abtasten einer übermäßigen Bewegung des Rahmens etc. So treibt der Roboter zuerst ein Einheits-Modul für die geradlinige Bewegung an, um so betrieben zu werden, so daß ein relativ längerer Hub erzielt wird, und dann muß nach dem Abschließen der Bewegung des Rahmens ein anderes Einheits-Modul für eine geradlinige Bewegung bewegt bzw. angetrieben werden. Jedoch weist dies einen Nachteil insofern auf, als daß die Bewegungsgeschwindigkeit gering ist. Um diesen Mangel zu beseitigen, kann die Geschwindigkeit der Antriebsquelle hinsichtlich des zu vergrößernden Hubs ausgewählt werden. Jedoch erfordert der Roboter hinsichtlich seines Gesamtaufbaus separate Teile, die ihn sowohl komplexer als auch schwerer herstellbar machen.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Geschwindigkeits-Erhöhungsvorrichtung für eine geradlinige Bewegung eines Orthogonalkoordinaten-Roboters zum gleichzeitigen Durchführen von zwei geradlinigen Einheits-Bewegungen hinsichtlich eines Freiheitsgrades und zum Festlegen der Bewegungsposition innerhalb einer vorbestimmten Zeit ohne das Ändern der Bewegungsgeschwindigkeit bei vergrößertem Hub vorzusehen.

Ferner soll bei der Vorrichtung die

Bewegungsgeschwindigkeit hinsichtlich des einen Freiheitsgrades entsprechend des vergrößerten Hubs mit einem vorbestimmten Vielfachen erhöht werden. Ferner soll bei der Vorrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit bei dem Hub, der hinsichtlich des einen Freiheitsgrades zweifach vergrößert wurde, verdoppelt werden.

Die vorstehende Aufgabe wird gemäß der Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.

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Insbesondere weist eine Geschwindigkeits-Erhöhungsvorrichtung für eine geradlinige Bewegung eines Orthogonalkoordinaten-Roboters einen Arm hinsichtlich eines Freiheitsgrades auf, wobei der Arm einen Körper, eine Trennwand, die den Körper aufteilt, um Hohlräume an seinen beiden Seiten auszubilden, eine Antriebsquelle, die an der Trennwand befestigt ist, zwei Rotationsteile, die an der Trennwand befestigt sind und die miteinander und mit der Antriebsquelle verbunden sind, um gleichzeitig betätigt zu werden, und zwei Lagefestlegungsteile vorsieht, die entsprechend der Drehung der Rotationsteile gleichzeitig bewegt werden.

Die beiden Lagefestlegungsteile werden durch eine einzige Antriebsquelle gleichzeitig bewegt. Durch die gleichzeitigen Bewegungen der beiden Lagefestlegungsteile ist es so, als würde zwischen diesen durch eine Antriebsquelle hinsichtlich der Zeitabnahme eine Beschleunigung stattfinden. Deshalb besteht ein Vorteil insofern, als daß irgendeines der Lagefestlegungsteile innerhalb einer kurzen Zeitdauer zu der vorbestimmten Lage bewegt werden kann, selbst, falls ein Freiheitsgrad einen Hub über eine weite Strecke vorsieht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: 30

Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht, die einen

allgemeinen Aufbau eines Orthogonalkoordinaten-Roboters verdeutlicht;

Fig. 2 Eine Querschnittsansicht, die den oberen Teil

eines Arms verdeutlicht;

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Fig. 3 Eine Querschnittsansicht längs Linie A-A der Fig.

Fig. 4 Eine Querschnittsansicht längs Linie B-B der Fig. 2;

Fig. 5 Eine Querschnittsansicht längs Linie C-C der Fig. 3;

Fig. 6 Eine Querschnittsansicht längs Linie D-D der Fig.

3; und

Fig. 7 Eine Ansicht, die den Betrieb des Arms

verdeutlicht.
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Wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist ein Orthogonalkoordinaten-Roboter 10 drei Freiheitsgrade auf, wobei sich entsprechend eine Basis bzw. Grundplatte 1 längs des unteren Teils einer Koordinate erstreckt, ein vertikaler Träger 2 auf der Grundplatte 1 in den Richtungen von Pfeilen a - a' hin- und herbewegbar abgestützt ist und ein Arm 3 an einer Seite bzw. einem Endteil des vertikalen Trägers 2 in den Richtungen von Pfeilen b - b' bewegbar abgestützt ist. Hierbei ist sowohl die Verbindung der Grundplatte 1 und des vertikalen Trägers 2 als auch des vertikalen Trägers 2 und des Arms 3 in einer allgemein bekannten Art und Weise angeordnet. Dabei ist ein bewegtes Teil mit einem Führungsteil, beispielsweise einer Führungsschiene und einer Führungsnut, und ein Bewegungsteil vorgesehen, das eine Antriebsquelle und ein Gleitelement umfaßt, das mit der Antriebsquelle verbunden ist, um in dem Führungsteil geführt zu werden, oder das bewegte Teil weist eine Lagefestlegungseinrichtung auf, so daß die Antriebsquelle und das damit verbundene Bewegungsteil dem bewegten Teil gegenüberliegend bewegt

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werden. Deshalb wird eine detaillierte Erläuterung weggelassen, jedoch werden der Arm oder die Geschwindigkeits-Erhöhungsvorrichtung für die geradlinige Bewegung des Orthogonalkoordinaten-Roboters nachfolgend in Einzelheiten beschrieben. Obwohl die volle Länge des Arms 3 in Fig. 1 nicht gezeichnet ist, ist es anzunehmen, daß der Arm 3 länger als der Arm beim Stand der Technik ist.

Am Arm 3 sind zwei Lagefestlegungsteile 4 und 5 vorgesehen, von denen das erste Lagefestlegungsteil 4 an seiner einen Seite mit einer vorbestimmten Einrichtung (nicht dargestellt) des vertikalen Trägers 2 verbunden ist, um den Arm 3 aufwärts und abwärts zu bewegen, und das zweite Lagefestlegungsteil 5 beweglich an einer Führungsschiene befestigt ist, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Das zweite Lagefestlegungsteil 5 wird in den Richtungen von Pfeilen c - c¹ auf der Führungsschiene bewegt, um ein Teil ergreifen oder herausnehmen zu können.

Mit anderen Worten weist der Arm 3 einen quaderförmigen Körper 11 auf, wie dies in Einzelheiten in den Fig. 2 bis 6 verdeutlicht ist. Der Körper 11 sieht eine Teilungs- bzw. Trennwand 12 vor, die sich darin längs erstreckt, um das Innere des Körpers 11 aufzuteilen und einen Hohlraum 13 für das erste Lagefestlegungsteil 4 und einen Hohlraum 14 für das zweite Lagefestlegungsteil 5 auszubilden.

In der Zeichnung der Fig. 2 ist die Trennwand 12 zu Zwecken der Erläuterung geschnitten dargestellt. Ein als Antriebsquelle bezeichneter Motor 6 ist auf einer Seite der Trennwand 12 darin eingesetzt befestigt, wobei auf dessen Antriebswelle 7 ein Zahnrad 8 befestigt ist.

Ein erstes Dreh- bzw. Rotationsteil 20 ist dem Motor 6 benachbart befestigt und umfaßt eine Welle 16, die in die Trennwand 12 eingesetzt ist. Die Welle 16 wird ihren beiden Enden benachbart durch Lager 17 drehbar abgestützt.

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Zahnräder 18 und 19 sind an beiden Enden der Welle 16 befestigt, wobei dem Zahnrad 19 ein Zahnrad 21 angegliedert ist, von dem der Durchmesser größer als sein eigener ist und das über eine Welle daran befestigt ist. Das Zahnrad steht mit Hilfe einer Riemenscheibe bzw. eines Riemenantriebs 22 mit dem Zahnrad 7 in Verbindung, so daß die Drehkraft des Motors 6 übertragen wird. Die Größen der Zahnräder 7 und 19 sind so bestimmt, daß ein vorbestimmtes Geschwindigkeits-Verringerungsverhältnis vorliegt, um die Drehgeschwindigkeit des Zahnrads 8 zu reduzieren.

Ein zweites Dreh- bzw. Rotationsteil 30 ist so angeordnet, daß es sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der des ersten Rotationsteils 2 0 dreht. Eine Welle 23 ist mit Hilfe von Lagern 15 in der Trennwand 12 drehbar gelagert, wobei an beiden Enden von dieser ein Zahnrad 24 bzw. 25 befestigt ist. Das Zahnrad 24 steht mit Hilfe einer Riemenscheibe bzw. eines Riemenantriebs 26 mit dem Zahnrad 18 des ersten Rotationsteils 20 in Verbindung und das Zahnrad 25 ist mit Hilfe einer Riemenscheibe bzw. eines Riemenantriebs 27 mit dem Zahnrad 19 verbunden.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht längs Linie A-A der Fig. 2. Mit Hilfe der Trennwand 12 ist in einer Seite des Körpers 11 der Hohlraum 14 ausgebildet. Eine Führungsschiene 28 und eine Führungsschiene 29 sind der Trennwand 12 benachbart an der oberen und der unteren Seitenwand des Körpers 11 befestigt und das zweite Lagefestlegungsteil 5 ist darauf gleitend gelagert. Wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, die einen Schnitt längs Linie C-C der Fig. 3 zeigt, ist das zweite Lagefestlegungsteil 5 ein C-förmiger Block mit einem Einschnitt bzw. einer Rille 31, der von der Trennwand 12 beabstandet ist und das Zahnrad 19 aufnehmen kann, das mit der Welle 16 des ersten Rotationsteils 20 gekoppelt ist.

Das zweite Lagefestlegungsteil 5 ist an dem inneren unteren Teil im Bereich des Einschnitts 31 mit Hilfe von

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Befestigungsmitteln 32, beispielsweise einer Schraube, mit dem unteren Teil des Riemens des Riemenantriebs 27 gekoppelt. Durch das zweite Lagefestlegungsteil 5 sind durch dieses hindurchführende Löcher ausgebildet, so daß es auf den dadurch führenden Führungsschienen 28 und 29 gleiten kann.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht längs Linie B-B der Fig. 2. Der Hohlraum 13 ist in der anderen Seite des Körpers 11 mit Hilfe der Trennwand 12 ausgebildet.

Führungsschienen 34 und 35 sind der Trennwand 12 benachbart an der oberen und der unteren Seitenwand des Körpers 11 befestigt, wobei das erste Lagefestlegungsteil 4 darauf gleitend gelagert ist. Wie in Fig. 6 dargestellt, die einen Schnitt längs Linie D-D der Fig. 4 zeigt, ist das erste Lagefestlegungsteil 4 ein C-förmiger Block mit einer Rille bzw. einem Einschnitt 36, wobei der Block von der Trennwand 12 beabstandet ist und das Zahnrad 24 aufnehmen kann, das mit der Welle 23 des zweiten Rotationsteils 30 gekoppelt ist. Das erste Lagefestlegungsteil 4 ist an seinem inneren oberen Teil im Bereich des Einschnitts 3 6 mit Hilfe von Befestigungsmitteln 37, beispielsweise einer Schraube mit dem Riemen des Riemenantriebs 26 gekoppelt. Durch das erste Lagefestlegungsteil 4 führen Löcher 38 hindurch, so daß es auf den dadurch führenden Führungsschienen 34 und 35 gleiten kann. Wie vorstehend beschrieben, kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Arms 3 erhöht werden. Selbst falls die Länge des Arm 3 zumindest verdoppelt wird, wird die Verzögerung der Geschwindigkeit nicht bemerkt.

Wie in Fig. 7 dargestellt, wird das Zahnrad 8, das mit der Welle 7 gekoppelt ist, gedreht, während der Motor 6 betrieben wird. Die Drehkraft des Zahnrads 8 wird mit Hilfe des Riemenantriebs 22 zum Zahnrad 21 des ersten Rotationsteils 16 übertragen. So wird das Zahnrad 19, das auf der gleichen Achse wie das Zahnrad 21 befestigt ist,

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gedreht, während die Zahnräder 24 und 25 mit Hilfe der Riemenantriebe 2 6 bzw. 27 gedreht werden.

Zu diesem Zeitpunkt wird, falls der Motor in der Vorwärtsrichtung des Pfeils e gedreht wird, das erste Lagefestlegungsteil 4 in der entgegengesetzten Richtung des Pfeils e um eine Strecke I¹ längs des Körpers 11 bewegt, wobei es an dem Riemen des Riemenantriebs 2 6 befestigt ist. Das zweite Lagefestlegungsteil 5 wird in der Richtung des Pfeils e um eine Strecke I¹¹ längs des Körpers 11 bewegt, wobei es an dem Riemen des Riemenantriebs 27 befestigt ist. Deshalb ist die tatsächliche Länge 1 um die eine Bewegung durch den Arm 13 stattfindet, gleich der Summe der Strecken 1' und 1'', wobei die Bewegungsrichtungen des ersten und des zweiten Lagefestlegungsteils 4 bzw. 5 zueinander entgegengesetzt sind und die Geschwindigkeit der Gesamtbewegung von diesen verdoppelt wird.

Falls der Motor in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, kehren das erste und das zweite Lagefestlegungsteil 4 bzw. 5 in ihre ursprünglichen Positionen zurück, wobei das zweite Lagefestlegungsteil 5 von dem vertikalen Träger 2 am weitesten entfernt angeordnet wird.

Bei einer alternativen Anordnung kann die Welle 16 oder 23 eines der Rotationsteile 20 bzw. 3 0 direkt mit dem Motor 6 gekoppelt oder als dessen Motorwelle ausgebildet sein.

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Claims

* &diams; P*-a_Jfe_g_JL_fc-/a nsprüche :

1. Roboter, der eine Basis (1), einen auf der Basis befestigten vertikalen Träger (2) und einen an dem vertikalen Träger (2) beweglichen Arm (3) sowie eine Geschwindigkeits-Erhöhungseinrichtung für eine geradlinige Bewegung des Arms (3) aufweist,

dadurch gekennzeichnet , daß der Arm ferner aufweist:

ein erstes Lagefestlegungsteil (4) , das an dem vertikalen Träger (2) beweglich befestigt ist, und

ein zweites Lagefestlegungsteil (5), das an dem Arm (3) befestigt ist und zusammen mit dem ersten Lagefestlegungsteil (4) bewegt wird,

wobei eine Antriebsquelle (6) das erste und das zweite Lagefestlegungsteil (4, 5) bewegt, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Lagefestlegungsteils (5) erhöht wird.

2. Roboter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß der Arm (3) ferner aufweist:
einen Körper (11),

eine Trennwand (12), die den Körper (11) teilt, so daß Hohlräume (13, 14) an seinen beiden Seiten ausgebildet

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werden, wobei die Antriebsquelle (6) in einem Teil der Trennwand (12) befestigt ist, und

vorzugsweise zwei Rotationsteile (20, 30), die miteinander und mit der Antriebsquelle (6) so verbunden sind, daß sie sich entsprechend des Betriebs der Antriebsquelle (6) drehen, wobei sich das erste und das zweite

Lagefestlegungsteil (4, 5) gleichzeitig entsprechend der Drehung der Rotationsteile (20, 30) bewegen. 10

3. Roboter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,

daß irgendeines der Lagefestlegungsteile (4, 5) beweglich an dem vertikalen Träger befestigt ist. 15

4. Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß sich das erste und das zweite Lagefestlegungsteil (4, 5) gegenläufig bewegen.

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