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Dokumentenidentifikation DE68911636T2 21.07.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0362848
Titel Lageranordnung für die angetriebenen Wellen von Industrieroboterarmen.
Anmelder Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki, Kitakyushu, Fukuoka, JP
Erfinder Tounai, Syuichi, Kitakyiushu-Shi Fukuoka-Ken, JP;
Iwanaga, Toshiaki, Kitakyushu-Shi Fukuoka-Ken, JP
Vertreter Boehmert, A., Dipl.-Ing.; Hoormann, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., 28209 Bremen; Goddar, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80801 München; Stahlberg, W.; Kuntze, W.; Kouker, L., Dr.; Huth, M.; Ebert-Weidenfeller, A., Dr. jur., 28209 Bremen; Nordemann, W., Prof. Dr., 10719 Berlin; Nordemann, A., Dr.jur., Rechtsanwälte, 28717 Bremen; Liesegang, R., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., 80801 München; Winkler, A., Dr.rer.nat., 28209 Bremen; Tönhardt, M., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 40593 Düsseldorf; Vinck, K., Dr.; Hertin, P., Prof. Dr.; vom Brocke, K., 10719 Berlin; Omsels, H., 80801 München; Hummel, H.; Pasetti, M., Dr., 10719 Berlin; Titz, G., Rechtsanwälte, 04103 Leipzig
DE-Aktenzeichen 68911636
Vertragsstaaten DE, GB, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 05.10.1989
EP-Aktenzeichen 891185050
EP-Offenlegungsdatum 11.04.1990
EP date of grant 22.12.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.07.1994
IPC-Hauptklasse B25J 9/10
IPC-Nebenklasse B25J 17/02   F16C 25/06   F16C 25/00   B25J 17/00   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf Gelenke eines Industrieroboters und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Lagern der Antriebswellen von parallel angelenkten ersten und zweiten Armen in axialer Ausrichtung, wobei vor dem Betrieb des Roboters eine Druckkraft aufgebracht wird.

Wenn die Antriebswellen eines ersten und zweiten Arms einer parallel angelenkteii Konstruktion axial fluchtend angeordnet sind und mit hoher Genauigkeit betrieben werden, ist es erforderlich, die Teile vorab kontrolliert unter Druck zu setzen, um das Spiel der Lager, die die Antriebswellen der Arme auf dem Grundaufbau des Roboters tragen, auszuschalten.

In einem in Fig. 5 dargestellten, konventionellen Roboter wird beispielsweise ein Parallellenkeraufbau durch einen ersten Arm A, einen zweiten Arm B, einen dritten Arm C und einen vierten Arm D gebildet, wobei die Antriebswellen des ersten Arms A und des zweiten Arms B von einem Paar Stützsäulen E, die vom Grundaufbau des Robcters vorstehen, drehbar abgestützt werden. Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in Fig. 5. In dieser Zeichnung sind die Stützsäulen mit 1 und 2 bezeichnet und der erste Arm mit 3, dessen eines Ende an einem Rahmenaufbau 4 befestigt ist oder damit gemeinsam ausgebildet ist, der sich zwiscben den Stützsäulen erstreckt. Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Antriebsmotor zum Antrieb des ersten Arms 3. Der Antriebsmotor 5 versetzt eine Antriebswelle 7 des ersten Arms 3 über einen drehzahlreduzierenden Mechanismus 6 in Drehung. Die Antriebswelle 7 ist an den Stützrahmen 4 des ersten Arms 3 angescnlossen. Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Lagerung, durch die der Stützrahmen 4 an der Stützsäule 1 abgestützt wird. Die Lagerung 8 besteht vorzugsweise aus einem Kreuzrollenlager, das nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 6a im einzelnen beschrieben wird. Das Lager 8 hat eine Innenlaufbahn, die am Stützrahmen 4 fixiert ist, während seine Außenlaufbahn in zwei Teile unterteilt ist, um auf ein Rollenelement mit Kreuzrollengestalt einen Druck auszuüben. Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Druckplatte, die mittels Einstellschrauben 10 in einer geeigneten Position an der Stützsäule 1 einstellbar befestigt ist. Die Platte 9 drückt das eine der beiden Teile der Außenlaufbahn gegen das andere. Bezugszeichen 10a bezeichnet einen Sicherungsring, der die Innenlaufbahn des Lagers 8 am Stützrahmen 4 sichert. In der in Fig. 6 gezeigten, bekannten Konstruktion ist ein weiterer Antriebsmotor 12 an der Stützsäule 2 montiert, um eine Antriebswelle 14 des zweiten Arms 11 über einen weiteren drehzahlreduzierenden Mechanismus 13 anzutreiben. Die Antriebswelle 14 wird von einem weiteren Lager 15, ähnlich dem Lager 8, drehbar auf der Stützsäule 12 getragen. Die Innenlauffläche des Lagers 15 ist fest mit der Antriebswelle 14 verbunden, währeiid die in zwei Teile unterteilte Außenlauffläche an der Stützsäule 2 befestigt ist. Eine weitere Druckplatte 16 ist mittels Einstellschrauben 17 einstellbar an der Stützsäule 2 befestigt, so daß eines der zwei Teile der Außeniauffläche gegen das andere gedrückt wird. Ein weiteres Lager 13 gewöhnlicher Bauart ist zum Abstützen eines Endes des Stützrahmens 4 auf der Umfangsfläche der Antriebswelle 14 vorgesehen.

Ein Ende des zwischen den Stützsäulen 1 und 2 befindlichen Stützrahmens 4 des ersten Arms 3 ist mit der Antriebswelle 7 verbunden und wird über das Lager 8 von der Stützsäule 1 getragen, das andere Ende wird über das Lager 18 durch die Antriebswelle 14 des zweiten Arms 11 getragen. Die Antriebswelte 14 des zweiten Arms 11 wird ihrerseits über das Lager 15 von der Stützsäule 2 getagen. Um dem Stützmechanismus des ersten Arms 3 und des zweiten Arms 11 Steifigkeit zu verleihen und einen präzisen Betrieb des Mechanismus zu gewährleisten, ist es erforderlich, überschüssiges Spiel aus den Lagerungen 8 und 15 zu entfernen. Allerdings sind die Innenlaufbahnen der Lagerungen 8 und 15 mit dem Stützrahmen 4 und der Antriebswelle 14 jeweils fest verbunden, und daher muß eines der beiden Teile der geteilten Außenlaufbahn der Lagerungen 8 und 15 mittels der Druckplatten 9 und 16, die durch die Maschinenschrauben 10 und 17 einstellbar an den Stützsäulen 1 und 2 befestigt sind, gegen das andere gecirückt werden.

Ein Beispiel der für diesen Zweck verwendeten Kreuzrollenlagerung ist in Fig. 6a erläutert. In der Abbildung bezeichnet das Bezugszeichen 81 eine Innenlaufbahn, 82a und 82b eine in zwei Teile unterteilte Außenlaufbahn, und Bezugszeichen 83 bezeichnet eine ringförmige Kreuzrolle. Die Oberflächen 86a und 86b der Kreuzrolle 83 werden in Linienkontakt mit der Innen- und Außenlaufbahn gehalten, um das getragene Teil relativ zur Stützsäule und ähnlichem drehbar abzustützen. Bezugszeichen 84a, 84b bezeichnen Staubschutzdichtungen, während Bezugszeichen 85a und 85b Bolzen-Muttern-Kombinationen bezeichnen, die die beiden Teile dei Außenlaufbahn zusammenhalten.

Andererseits sind die Druckplatten für die oben beschriebenen Lagerungen, die die Antriebswellen der ersten und zweiten Arme tragen, dazu vorgesehen, um die auf die Lagerungen aufgebrachten Druckkräfte einzustellen.

Die oben beschriebene, bekannte Konstruktion erfordert Lagerungen einer teuren Bauart, wie etwa Kreuzrollenlagerungen, und weiterhin eine Druckplatte für jede der Lagerungen. Folglich ist nicht nur der Aufbau der Vorrichtung kompliziert und die Herstellungskosten hoch, sondern die Einstellung der Druckplatte ist auch störanfällig und erfordert viel Arbeit.

Aus der EP-A-0 092 247 ist eine Vorrichtung zum Lagern von Antriebswellen der Arme eines Industrieroboters mit Gelenken bekannt, bei der die axial fluchtenden Ani-riebswellen eines ersten Arms und eines zweiten Arms unabhängig voneinander jeweils in Paaren von zwei Lagerungen gelagert werden. Eines dieser Lager umfaßt ein doppeltes Kegelrollenlager, dessen eine Laufbahn verscfiieblich auf seiner Welle gehalten ist und mittels einer Druckplatte so einstellbar ist, daß auch das andere Kegelrollenlager eingestellt wird. Eine derartige Einstellung wirkt sich allerdings nur auf diese doppelte Kegelrollenlagerung aus.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Hauptziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Lagern der Antriebswellen für Arme eines Industrierobotors zu schaffen, in der die oben beschriebenen Schwierigkeiten bekannter Vorrichtungen im wesentlichen ausgeräumt sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Lageranordnung für Antriebswellen von Armen eines Industrieroboters zu schaffen, bei der die Lagerkonstruktion vereinfacht werden kann und die erforderliche Anzahl von Druckplatten wesentlich verringert werden kann.

Diese ünd weitere Ziele der Erfindung werden durch eine Lageranordnung für die angetriebenen Wellen der Arme eines Industrierobotors mit Gelenken verwirklicht, wobei eine Antriebswelle eines ersten Arms und eine Antriebswelle eines zweiten Arms axial fluchtend ausgerichtet sind, zwei Lager zum Lagern eines Lagerrahmens des ersten Arms und der Antriebswelle des zweiten Armes an einem Paar Stützsäulen vorgesehen sind und ein weiteres Lager zum gegenseitigen Lagern des einen Endes des Lagerrahmens des ersten Arms und der Antriebswelle des zweiten Arms vorgesehen ist, wobei jedes der genannten Lager von einer Bauart ist, bei der eine auf die innere oder äußere Lagerlaufbahn ausgeübte axiale Kraft die Wälzkörper des Lagers zur anderen Laufbahn hin drückt und bei der eine Laufbahn eines einzigen dieser Lager gleitbar entweder an einer Antriebswelle oder an dem Lagerrahmen gesichert ist wobei ferner eine Druckplatte und mehrere Einstellschrauben zum Aufbringen einer Akialkraft auf die gleitbar gesicherte Laufbahn vorgesehen ist, während die andere Laufbahn des einzigen Lagers und die inneren und äußeren Laufbahnen beider übriger Lager fest in ihren Positionen gesichert sind, derart, daß eine Einstellung der gleitbaren Laufbahn des einen Lagers auch ein Einstellen der beiden übrigen Lager bewirkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den beigefügten Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine seitliche Querschnittsansicht, die eine erste Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;

Fig. 1a eine seitliche Querschnittsansicht eines Kegelrollenlagers, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 eine seitliche Querschnittsansicht, die eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine seitliche Querschnittsansicht, die eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine seitliche Querschnittsansicht die eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine schematische Umrißansicht, die den allgemeinen Aufbau eines bekannten Industrieroboters zeigt;

Fig. 6 eine seitliche Querschnittsansicht entlang der Linie X- X in Fig. 5; und

Fig. 6a eine seitliche Querschnittsansicht, die ein im bekannten Industrierobotei verwendetes Kreuzrollenlager zeigt.

Beschreibung der verwendeten Ausführungsformen

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschrieben, wobei ähnliche Teile mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Fig. 1 erläutert eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei der größte Teil des Aufbaus ähnlich wie in Fig. 6 gezeigt ist. In der gezeigten Ausführungsform befindet sich ein Lager 20 zwischen einem Stützrahmen 4 eines ersten Arms 3 und einer Stützsäule 1, ein weiteres Lager 21 zwischen einer Antriebswelle 14 eines zweiten Arms 11 und einer weiteren Stützsäule 2, und noch ein weiteres Lager 22 zwischen einem Ende des Stützrahmens 4 und der Antriebswelle 14 des zweiten Arms 11, wobei alle Lager als Kegelrollenlager ausgebildet sind. Weiterhin ist eine Aussparung in einer Oberfläche des Stützrahmens 4 gegenüber der Stützsäule 1 vorhanden, und ein an der Ausgangswelle 7 des drehzahlreduzierenden Mechanismus 6 befestigter Stützring 4a ist in der Aussparung befestigt.

Fig. 1a erläutert einen Aufbau der Kegelrollenlager.

Beispielsweise bezeichnet bei Lager 22 das Bezugszeichen 22a eine Fettdichtung, 22b eine Innenlaufbahn und 22c eine Außenlaufbahn. Eine Anzahl kegeliger Rollen 22d sind in einer kegelförmigen Nut untergebracht, die zwischen der Innenlaufbahn 22b und der Außenfflautbah 22c ausgebildet ist, so daß die Rollen 22d rotieren und umlaufen können.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist lediglich die Tnnenlaufbahn 22b dem Lagers 22 entlang der Antriebswelle 14 des zweiten Arms 11 verschieblich ausgebildet, und eine Druckplatte 23 und eine Anzahl Einstellschrauben 24 sind vorgesehen, um die Innenlaufbahn 22b vorab in geeigneter Weise anzudrücken. Die Schrägungsrichtung des Kegelrollenlagers 22 ist so gewählt, daß die kegeligen Rollen 22d gegen die Außenlaufbahn 22c gedrückt werden, wenn die Innenlaufbahn 22b durch die Platte 23 axial verschoben wird, so daß ein übermäßiges Spiel des Lagers 22 im wesentlichen eliminiert werden kann. Die Schrägungsrichtungen der anderen Rollenlager 20 und 21 sind so gewählt, daß die Richtung des Lagers 20 ähnlich der des Lagers 22 ist, während die Richtung des Lagers 21 umgekehrt zu der des Lagers 22 ist.

Dementsprechend drückt die Innenlaufbahn des Lagers 22 die kegeligen Rollen in Richtung zur Außenlaufbahn, wenn die Druckplatte 22 mittels der Einstellschrauben 24 gegen die Innenlaufbahn des Lagers 22 gedrückt wird. Der mit der Außenlaufbahn des Lagers 22 verbundene Stützrahmen 4 wird dadurch in Pfeilrichtung verschoben, wodurch die Innenlaufbahn des Lagers 20 in Pfeilrichtung verschoben wird. Als Folge werden die kegeligen Rollen des Lagers 20 auf dessen Außenlaufbahn gedrückt. Der Druck der kegeligen Rollen gegen die Außenlaufbahn des Lagers 22 erzeuqt eine entgegenwirkende Kraft, die die Antriebswelle 14 des zweiten Arms 11 in Richtung eines anderen Pfeils verschiebt, der dem zuerst erwähnten Pfeil entgegengerichtet ist. Die mit der Antriebswelle 14 verbundene Innenlaufbahn des Lagers 21 wird gemeinsam mit der Antriebswelle 14 bewegt und drückt die kegeligen Rollen des Lagers 21 auf die Außenlaufbahn des Lagers 21. Auf diese Weise werden die drei Lager 20, 21 und 22 alle in einem vorgespannten Zustand gehalten, wenn die Druckplatte 23 mittels der Einstellschrauben 24 die Innenlaufbahn allein des Lagers 22 in axialer Richtung drückt.

Fig. 2 erläutert eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei der gesamte Aufbau der Lageranordnung im wesentlichen ähnlich ist wie der erste Aufbau nach Fig. 1, außer daß die Innenlaufbahn des Lagers 22 fest mit der Außenfläche der Antriebswelle 14 verbunden ist, während dessen Außenlaufbahn verschieblich am Stützrahmen 4 des ersten Arms 3 gehalten ist. Darüber hinaus ist die Druckplatte 23, die die Außenlaufbahn in axialer Richtung drückt, mittels Einstellschrauben 24 einstellbar am Stützrabmen 4 befestigt. Die oben beschriebene Konstruktion macht deutlich, daß die zweite Ausführungsform nach Fig. 2 in einem ganz ähnlichen Weise wie die Ausführungsform nach Fig. 1 arbeitet.

Fig. 3 und 4 erläutern dritte und vierte Ausführungsformen dieser Erfindung, die ganz ähnlich der ersten Ausführungsform sind, außer daß die Druckplatte 23 und die Einstellschrauben 24 jeweils auf der linken bzw. rechten Seite des Lagers 21 angeordnet sind. In der dritten Ausführungsform drückt die Druckplatte 23 die Außenlaufbahn des Lagers 21 nach links, während in der vierten Ausführungsform die Druckplatte 23 die Innenlaufbahn des Lagers 21 nach rechts drückt. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist es offensichtlich, daß die Druckplatte und die Einstellschrauben andernfalls auf der rechten oder linken Seite des Lagers 20 vorgesehen werden können, um gegen die Innenlaufbahn bzw. die Außenlaufbahn des Lagers 20 zu drücken.

In solchen Ausführungsformen ist es wesentlich, daß die Schrägungsrichtungen der Kegelrollenlager 20, 21 und 22 in entsprechender Weise festgelegt werden, je nachdem welche Laufbahn welches Lagers durch die Druckplatte und ähnliches in welche Richtung gedräckt wird.

Darüber hinaus sind die Lager 20, 21 und 22 nicht norwendigerweise auf Kegelrollenlager begrenzt, und in der Erfindung können auch normale Kugellager verwendet weicien, sofern eine dem Laufbahnen davon die Wälzelemente in Richtung auf die andere Laufbahn drücken kann.


Anspruch[de]

1. Lageranordnung für die angetriebenen Wellen der Arme eines industriellen Roboters mit Gelenken, wobei eine Antriebswelle (7) eines ersten Arms (3) und einer Antriebswelle (14) eines zweiten Arrnes (11) axial fluchtend ausgerichtet sind, zwei Lager (20 und 21) zum Lagern eines Lagerrahmens (4) des ersten Armes (3) und der Antriebswelle (14) des zweiten Armes (11) an einem Paar Stützsäulen (1 und 2) vorgesehen sind und ein weiteres Lager (22) zum gegenseitigen Lagern des einen Endes des Lagerrahmens (4) des ersten Arms (3) und der Antriebswelle (14) des Zweiten Armes (11) vorgesehen ist, wobei jedes der genannten Lager (20,21 und 22) von einer Bauart ist, bei der eine auf die innere oder äußere Lager-Laufbahn ausgeübte axiale Kraft Wälzkörper des Lagers zur anderen Laufbahn hin drückt und bei der eine Laufbahn eines einzigen Lagers (20, 21 oder 22) von diesen Lagern (20,21,22) gleitbar an einer der Antriebswellen und an dem Lagerrahmen gesichert ist, wobei ferner eine Druckplatte (23) und mehrere Einstellschrauben (24) zum Aufbringen einer Axialkraft auf die gleitbar gesicherte Laufbahn vorgesehen ist, während die aiidere Laufbahn des einen Lagers und die inneren und äußeren Laufbahnen beider übrigen Lager fest in ihren Positionen gesichert sind, derart, daß eine Einstellung der gleitbaren Laufbahn des einen Lagers (20,21 oder 22) auch ein Einstellen der beiden übrigen Lager bewirkt.

2. Lageranordnung zum Einstellen der Antriebswellen für die Arme eines industriellen Roboters nach Anspruch 1, bei der die auf die Druckplatte ausgeübte Druckkraft einstellbar ist.

3. Lageranordnung für die Antriebswellen der Arme eines industriellen Roboters nach Anspruch 1, bei der alle Lager als Kegelrollenlager ausgeführt sind.

4. Lageranordnung nach Anspruch 1, bei der die Druckplatte nur an dem anderen Lager, welches das eine Ende des Lagerrahmens unterstützt, vorgesehen ist, so daß sie die innere Laufbahn dieses Lagers axial von dem Lagerrahmen wegdrückt.

5. Lageranordnung nach Anspruch 1, bei der die Druckplatte nur für das andere Lager vorgesehen ist, welches das eine Ende des Lagerrahmens abstützt, so daß sie die äußere Laufbahn dieses Lagers axial gegen den Lagerrahmen drückt.

6. Lageranordnung nach Anspruch 1, bei der die Druckplatte nur für das die Antriebswelle des Zweiten Armes an einer der Stützsäulen abstützenden Lager vorgesehen ist, so daß sie die äußere Laufbahn des Lagers axial von dem Lagerrahmen wegdrückt.

7. Lageranordnung nach Anspruch 1, bei der die Druckplatte nur für das die Antriebswelle des zweiten Armes an einem der Stützsäulen abstützende Lager vorgesehen ist, so daß sie die innere Laufbahn des Lagers axial gegen die Stützsäule drückt.







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