JP2007512968A - ロボットアームの回転案内装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ロボットアームの回転案内装置（Ｄ）、殊にデルタ・ロボットの第４のシャフト（４）の回転案内装置に関し、回転案内装置（Ｄ）はケーシング（６）、及び該ケーシング（６）の軸線方向の貫通案内部（６０）内に配置されかつ該ケーシング（６）内に回転自在に支承された、ロボットアーム（４）との結合のための軸（７）を備えている。ケーシング（６）は軸線方向の貫通案内部（６０）の洗浄のための少なくとも２つの開口部（６１，６２）を有しており、軸（７）は該軸の長さの少なくとも部分領域で、軸線方向の貫通案内部（６０）の前記部分領域での直径よりも小さい直径を有しており、これによって軸（７）と軸線方向の貫通案内部（６０）との間に中空室（Ｒ）を形成してある。

Description

本発明は、ロボットアームの請求項１の上位概念に記載の形式の回転案内装置、殊にデルタ・ロボットの第４のシャフトの回転案内装置に関する。

デルタロボットはＥＰ-Ｂ-０２５０４７０号明細書、ＥＰ-Ａ-１１２９８２９号明細書、及びＥＰ-Ａ-１２９３６９１号明細書により公知である。デルタロボットは三次元の空間内での対象物の正確な移動案内のために適していて、殊に高い清潔性の要求される食品工業若しくは加工工場で使用されている。第４のシャフトの回転案内装置の洗浄若しくはクリーニングは煩雑で部分的に行われている。回転案内装置はこれまでは、中空の軸をケーシング内に支承するように形成されており、軸は中央の中空室に通じる半径方向の１つの流入開口部を有している。

前述の使用領域ではロボット全体を、特に第４のシャフトの回転案内装置の領域を簡単かつ良好に洗浄したいという要求がある。

すでにＵＳ-Ａ-５７７５１６９号明細書に開示のロボットアームは、真空室内での操作のために用いられていて、外部から作動されるようになっている。該ロボットアームはケーシング内に回転自在に支承されており、ケーシング内にはシール部材を配置し、ロボットアームの真空側の部分を大気側部分から遮断するようにしてある。

本発明の課題は、ロボットアームのための回転案内装置、殊にデルタ・ロボットの第４のシャフトのための回転案内装置を改善して、該回転案内装置が簡単な構造であり、汚れにくく、良好な洗浄を可能であるようにすることである。

前記課題は、請求項１に記載の特徴を有する回転案内装置によって解決される。

本発明に基づく回転案内装置はケーシング、及び該ケーシングの軸線方向の貫通案内部内に配置されかつ該ケーシング内に回転自在に支承された、ロボットアームとの結合のための軸を備えている。ケーシングは軸線方向の貫通案内部の洗浄のための少なくとも１つ、有利には２つの開口部を有している。軸は該軸の長さの少なくとも部分領域で、軸線方向の貫通案内部の前記部分領域での直径よりも小さい直径を有しており、その結果、軸と軸線方向の貫通案内部との間に中空室、殊に少なくとも１つの方向で開いている環状間隙を形成してある。これによって回転案内装置は、時間のかかる分解を必要とすることなしに、流動媒体、例えば水若しくは圧縮空気によって簡単に洗浄される。さらに回転案内装置は、回転案内装置の前述の構造に基づき汚れにくくなっている。回転案内装置は少ない構成部分で形成されていて、従って安価に製造され、かつ簡単に組み立てられるようになっている。さらなる利点として、回転案内装置は補助工具なしに組み立てられかつロボットに取り付けられる。

さらに利点として、軸を細く形成することができ、ケーシングは中空であり、これらの構成部分は軽い材料から製造される。これによって、第４のシャフト若しくはロボットアームの慣性モーメントを最適にすることができる。慣性モーメントを小さくすることは、軸の質量を、従来のように中央の回転軸線に対して離間させるのでなく、回転軸線上に規定することによって達成される。有利な別の実施態様を従属請求項に記載してある。

次に本発明を図面に示す有利な実施例に基づき詳細に説明する。図面において、
図１は、デルタ・ロボットの斜視図であり、
図２は、支持プレートに取り付けられた本発明に基づく回転案内装置の斜視図であり、
図３は、図２に示す回転案内装置の軸の斜視図であり、
図４は、図２に示す回転案内装置の下方から見た図であり、
図５は、図２に示す回転案内装置の第１の縦断面図であり、
図６は、図２に示す回転案内装置の第２の縦断面図であり、
図７は、図２に示す回転案内装置の第３の縦断面図である。

図１には、デルタ・ロボットを示してある。該デルタ・ロボットは、次に説明する回転案内装置Ｄを除いて公知の構造のデルタ・ロボットに相当するものであり、従って簡単な説明にとどめてある。

デルタ・ロボットはプレート状のベース部材１を有しており、ベース部材に３つの制御アーム３を旋回可能若しくは回転可能に支承してある。３つの制御アームは個別にモータ２によって作動されるようになっている。制御アーム３の自由な端部は支持部材、実施例では支持プレート５にヒンジ的に結合され、即ち枢着結合されている。さらにデルタ・ロボットは、一般的にテレスコープ式若しくは伸縮可能な、或いは長さ調節可能な第４のシャフト４を有している。第４のシャフト４は継ぎ手９を介して、殊に自在継ぎ手若しくはカルダン継ぎ手、或いは十字継ぎ手を介して回転案内装置Ｄに結合されている。回転案内装置Ｄの、第４のシャフトと逆の側にはつかみ装置（図示省略）を取り付けるようになっている。つかみ装置の形状は使用目的に合わせて若しくはつかまれる対象物の形状に合わせて構成されている。つかみ装置は、例えば吸引カップ若しくはクランプ手段によって形成されている。３つの制御アーム３を用いて支持プレート５、ひいてはつかみ装置を空間内で三次元の方向に運動させるようになっている。第４のシャフト４は回転モーメントをつかみ装置に伝達するようになっており、これによってつかみ装置は回転軸線を中心として適切に回転させられる。

図２には本発明に基づく回転案内装置Ｄを、支持プレート５に取り付けた状態で拡大して示してある。回転案内装置の寸法は、ロボットの大きさ若しくは対象物の大きさに合わせて選ばれる。

回転案内装置Ｄはケーシング６を有しており、ケーシングは軸線方向の貫通案内部６０を備えている。本発明に基づく少なくとも１つ、図示の実施例では２つの開口部６１，６２を設けてあり、該開口部は外側から半径方向の貫通案内部６０への接続部を形成していて、有利には軸線方向の貫通案内部６０に対して半径方向に、即ち放射状に配置されている。

ケーシング６は固定リング６４を有しており、固定リング（取り付けリング）は支持プレート５の開口部内に受容されている。固定リング６４の外径は、有利には支持プレート５の開口部の内径に相応している。

ケーシング６はクランプ１０を用いて支持プレート５に取り付けられるようになっている。異なる手段として若しくは付加的な手段として、ねじを用いた結合も可能であり、このようなねじ１１を用いた結合は図５乃至図７に示してある。ねじ１１の受容のため、若しくはクランプ１０の取り付けのために、ケーシング６は固定フランジ６３（図５及び図７）を有しており、固定フランジはケーシング６のほぼ円筒状の基体から突出している。クランプ１０を用いた固定によっては利点として、回転案内装置Ｄを工具の使用なしに簡単に取り外せることである。

ケーシング６の基体は他の形状を有していてよい。ケーシングの基体の形状は、使用目的に応じて若しくは使用するロボットの形状に適合して形成される。ケーシング６は有利にはプラスチックから製造されており、従ってケーシングの重量は比較的に小さく、ケーシング内での軸に対する良好な滑り特性を保証している。

ケーシング６内に軸７を回転可能に、即ち回転自在に支承してあり、軸は軸線方向の貫通案内部６０内に配置されていて、貫通案内部を貫通している。軸７は一方では、第４のシャフト４との結合のために、かつ他方ではグリップ装置との結合のために用いられる。図２に示してあるように、軸は溝係合部７６及び接続ピン７４でもって支持プレート５の側で貫通案内部６０から突出して、支持プレート５を超えて延びている。溝係合部７６は継ぎ手９の溝内にはめ込まれ、接続ピン７４は継ぎ手９内に突入している。継ぎ手と軸との間の結合部の固定をボルト若しくはピンを用いて行うようになっており、ボルト若しくはピンは継ぎ手９の孔及び、接続ピン７４の、継ぎ手の前記孔と合致する孔７５内に差し込まれる。図示を省略してあるもののフック状の固定部材を用いることも可能であり、固定部材はばね弾性のある湾曲部分及び該湾曲部分に結合されたピン部分を有している。湾曲部分は継ぎ手の円柱状の本体の周囲に巻き付けられ、ピン部分は孔内に差し込まれる。

軸７は図３に単独で図示してある。軸は有利には軽量の材料から、例えばアルミニウム合金から成っている。軸はシャフト７０を有しており、シャフトは一方の端部で、円柱状ヘッド７２及び該円柱状ヘッドに接続するピン７４へ移行し、かつ他方の端部で星形若しくは放射状の固定部材７１へ移行している。このような構造によって軸７は、図５乃至図７に示してあるように、少なくとも長さの一部分にわたって、即ちシャフト７０の長さにわたって、軸線方向の貫通案内部６０の内径よりも小さい外径を有している。これによって生じた中空室は、図５乃至図７から明らかなように、環状間隙Ｒを成していて、前述の半径方向の貫通案内部６１，６２と接続している。

軸７の円柱状ヘッド７２は、溝係合部７６の下側に全周にわたる環状溝７３を有している。環状溝７３を介して軸７はケーシング６内に軸線方向で位置決めされて回転自在に支承されている。このためにケーシング６は固定リング６４内に少なくとも１つの、実施例では相対して位置する２つの円弧状の溝６５を有している。円柱状ヘッド７２は組み立てられた状態で固定リング６４の開口部内に案内されていて、即ち有利には遊びのないように開口部内に受容されていて、上側の表面を固定リング６４の表面と一致させてある。換言すれば、円柱状ヘッドの上側の表面と固定リングの表面とは一列を成している。該状態で、円弧状の溝６５と環状溝７３とは同一平面内で互いに一列を成している。溝は軸７の軸線方向の位置の規定に用いられており、このために、有利には同じくプラスチックから製造された円弧プレート６６は、図５乃至図７に明瞭に示してあるように、円弧状の６５から環状溝７３内へ差し込まれている。支持プレート５内にケーシング６を組み付けた状態では、円弧プレート６６は支持プレート５の開口部の側壁に接触していて、従って側壁によって保持されている。

図面に示してあるように、中間部材８を設けてあり、中間部材は軸７の放射状部材７１と結合されている。中間部材の形状は使用されるグリップ部材に適合して構成されている。中間部材も有利には軸線方向の貫通開口部８０を有しており、これによって環状間隙Ｒは、図４で最もよく見えるように中間部材の側で外部に対する結合部を成している。放射状部材７１は利点として横断面積が極めて小さく、十分な形状安定性を有していて、かつ簡単な取り付けを可能にするものである。

前述の半径方向の開口部は、回転案内部Ｄ、殊に環状間隙Ｒの流動媒体による簡単な洗浄を可能にするものであり、流動媒体は例えば水、洗浄液若しくは圧縮空気である。第１の開口部６１は流出開口部若しくは放出開口部であり、第２の開口部６２は流入開口部若しくは供給開口部である。有利には流出開口部６１が流入開口部６２よりも大きな直径を有している。有利には２つの開口部６１，６２は互いに少なくともほぼ９０°の角度間隔で配置されている。開口部は互いに同一の高さに配置されているか、異なる高さに配置されていてもよい。

本発明に基づく回転案内装置は有利には、デルタ・ロボット若しくは類似のロボットの第４のシャフトの貫通案内のために用いられる。本発明に基づく回転案内装置を、種々の構造のロボットのアームの案内のために用いることも可能である。

デルタ・ロボットの斜視図 本発明に基づく回転案内装置の斜視図 図２に示す回転案内装置の軸の斜視図 図２に示す回転案内装置の下方から見た図 図２に示す回転案内装置の第１の縦断面図 図２に示す回転案内装置の第２の縦断面図 図２に示す回転案内装置の第３の縦断面図

符号の説明

１ ベース部材、 ２ モータ、 ３ 制御アーム、 ４ シャフト、 ５ 支持プレート、 ６ ケーシング、 ７ 軸、 ８ 中間部材、 ９ 継ぎ手、 １０ クランプ、 １１ ねじ、 ６０ 貫通案内部、 ６１，６２ 開口部、 ６４ 固定リング、 ６５ 円弧状の溝、 ６６ 円弧プレート、 ７０ シャフト、 ７１ 固定部材、 ７２ 円柱状ヘッド、 ７３ 環状溝、 ７４ ピン、 ７５ 孔、 ７６ 溝係合部、 ８０ 貫通開口部、 Ｄ 回転案内装置、 Ｒ 環状間隙

Claims (10)

1. ロボットアームの回転案内装置（Ｄ）、殊にデルタ・ロボットの第４のシャフト（４）の回転案内装置であって、この場合に回転案内装置（Ｄ）はケーシング（６）、及び該ケーシング（６）の軸線方向の貫通案内部（６０）内に配置されかつ該ケーシング（６）内に回転自在に支承された、ロボットアーム（４）との結合のための軸（７）を備えている形式のものにおいて、ケーシング（６）は軸線方向の貫通案内部（６０）の洗浄のための少なくとも１つの開口部（６１，６２）を有しており、この場合に軸（７）は該軸の長さの少なくとも一部分の領域で、軸線方向の貫通案内部（６０）の、前記領域での直径よりも小さい直径を有しており、これによって軸（７）と軸線方向の貫通案内部（６０）との間に中空室（Ｒ）を形成してあることを特徴とする、ロボットアームの回転案内装置。
2. ケーシングは少なくとも２つの開口部（６１，６２）を有しており、該開口部は軸線方向の貫通案内部（６０）に対して半径方向に配置されている請求項１に記載の回転案内装置。
3. 中空室は環状間隙（Ｒ）である請求項１に記載の回転案内装置。
4. ケーシング（６）は円筒状の固定リング（６４）を有しており、固定リングは少なくとも１つ側に、有利には相対する２つの側に円弧状の溝（６５）を有しており、軸（７）は１つの環状溝（７３）を有しており、該環状溝は１つの平面内で少なくとも１つの円弧状の溝（６５）と合致しており、回転案内装置（Ｄ）は少なくとも１つの円弧プレート（６６）を有しており、円弧プレートはケーシング（６）内での軸（７）の回転自在な支承のために、円弧状の溝（６５）及び環状溝（７３）内に係合している請求項１から３のいずれか１項に記載の回転案内装置。
5. 環状間隙（Ｒ）は軸（７）の円柱状ヘッド（７２）内に配置されており、この場合に円柱状ヘッド（７２）は、固定リング（６４）の内径に相当する外径を有している請求項４に記載の回転案内装置。
6. 軸（７）は一方の端部に、継ぎ手（９）への取り付けのための接続ピン（７４）を有していて、かつ相対する他方の端部につかみ装置の取り付けのための固定部材（７１）を有している請求項１から５のいずれか１項に記載の回転案内装置。
7. 固定部材（７１）は星形若しくは放射状の本体を有している請求項６に記載の回転案内装置。
8. ケーシング（６）はプラスチックから成っており、及び／又は軸（７）はアルミニウム合金から成っている請求項１から７のいずれか１項に記載の回転案内装置。
9. 少なくとも２つの開口部のうちの第１の開口部は、流出開口部（６１）であり、少なくとも２つの開口部のうちの第２の開口部は流入開口部（６２）であり、この場合に流出開口部（６１）は流入開口部（６２）よりも大きな直径を有している請求項１から８のいずれか１項に記載の回転案内装置。
10. 流出開口部（６１）と流入開口部（６２）とは互いに少なくともほぼ９０°の角度間隔で配置されている請求項９に記載の回転案内装置。

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