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Dokumentenidentifikation DE69006008T2 28.07.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0446378
Titel EIN MIT EINEM FLACHEN SCHRITTMOTOR AUSGESTATTETER MANIPULATOR.
Anmelder Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki, Kitakyushu, Fukuoka, JP
Erfinder KIMURA, Kaoru 25-4, Wakaba 3-chome Yahatanishi-ku, Fukuoka 806, JP;
TOUNAI, Syuichi 5-2-302, Kosagida-machi, Kitakyushu-shi Fukuoka 806, JP;
OMATA, Toshio 181-7, Ninobu Kurate-machi, Fukuoka 807-13, JP
Vertreter Hoormann, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., 28209 Bremen; Goddar, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; 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; Stahlberg, W.; Kuntze, W.; Kouker, L., Dr.; Huth, M.; Ebert-Weidenfeller, A., Dr. jur., 28209 Bremen; Nordemann, W., Prof. Dr.; Vinck, K., Dr.; Hertin, P., Prof. Dr.; vom Brocke, K., 10719 Berlin; Omsels, H., 80801 München; Schellenberger, M., Dr., Rechtsanwälte, 04103 Leipzig
DE-Aktenzeichen 69006008
Vertragsstaaten DE, GB, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 03.10.1990
EP-Aktenzeichen 909147597
WO-Anmeldetag 03.10.1990
PCT-Aktenzeichen JP9001276
WO-Veröffentlichungsnummer 9104835
WO-Veröffentlichungsdatum 18.04.1991
EP-Offenlegungsdatum 18.09.1991
EP date of grant 12.01.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.07.1994
IPC-Hauptklasse B25J 5/00
IPC-Nebenklasse B25J 9/12   B25J 9/10   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft einen Manipulator gemäß dem ersten Teil von Anspruch 1.

Ein flacher Schrittmotor dieses Typs wird in einem Robotersystem verwendet (AT & T TECHNICAL JOURNAL, Vol. 67, Nr. 2, April 1988, NEW YORK US, Seiten 5 - 14, LILIENTHAL et al.: "A FLEXIBLE MANUFACTURING WORKSTATION"). Die Figuren 11 und 12 zeigen solch einen flachen Schrittmotor.

Wie in den Figuren 11 und 12 gezeigt, umfaßt ein flacher Schrittmotor einen Stator 10, der eine Anzahl von magnetischen Teilen 100 umfaßt, die durch Aufteilen einer planaren Oberfläche einer magnetischen Substanz durch orthogonale Rillen in ein Gitter von einer geeigneten Länge gebildet werden, und auch ein bewegbares Glied (Armatur) 20, das zwei senkrecht zueinander angeordnete magnetische Polglieder 103 umfaßt. Jedes der magnetischen Polglieder 103 umfaßt eine Vielzahl von magnetischen Teilen 101, 102, die aus Permanentmagneten gebildet sind, und hat jeweils eine Vielzahl von magnetischen Polbeinen mit einem Abstand, der sich von dem Gitterabstand des stators 10 um eine halbe Gitterlänge unterscheidet. Durch die anziehende Kraft der magnetischen Polglieder 103 wird das bewegbare Glied 20 des flachen Schrittmotors auf der Oberfläche des Stators 10 gehalten, und das bewegbare Glied 20 wird durch Steuern von Anregungsspulen 104, die um die magnetischen Teile 101 und 102 gewickelt sind, in irgendeine Richtung entlang der Oberfläche des Stators 10 verschoben. Zum weichen Bewegen des bewegbaren Gliedes 20 entlang der Oberfläche des Stators 10 wird Luft zwischen das Glied 20 und den Stator 10 eingesprüht, wie durch einen Pfeil mit dem Symbol A gezeigt, um eine Luftschicht zu bilden.

Es ist deutlich, daß der Stator 10 samt dem davon angezogenen Glied 20 nicht nur auf einen Boden plaziert werden kann, sondern auch entweder an Seitenwänden oder einer Decke.

Aufgrund des obenbeschriebenen Aufbaus wurde der flache Schrittmotor bis jetzt in Verbindung mit einem Manipulator verwendet, wobei ein benötigtes Werkzeug mit einer Arbeitswelle des Manipulators zum Implantieren von, beispielsweise, elektronischen Teilen auf eine Leiterplatine befestigt war.

In dem Fall der aktuellen Anwendung werden jedoch neben der oben erwähnten arbiträren Bewegung des bewegbaren Gliedes 20 entlang der Oberfläche des Stators 10 weitere Freiheitsgrade benötigt, wie die Bewegungen um und entlang der Arbeitswelle 105 des bewegbaren Gliedes 20. Demgemäß wird es notwendig, ein separates Stellglied anzubringen, wie einen Roboter 106 mit einem drehbaren Arm, wie in Figur 10 gezeigt, anstelle der Arbeitswelle 105 des bewegbaren Glieds 20. Jedoch, in einem Fall, in welchem ein Moment M in einer nach unten gerichteten Richtung an das bewegbare Glied 20 als ein Resultat des Bereitstellens des separaten Stellglieds angelegt wird, muß das Moment M beschränkt sein, um nicht die dem Moment standhaltende Fähigkeit der anziehenden Kraft zu überschreiten, die an das bewegbare Glied 20 angelegt wird, und außerdem entstehen Probleme, wie das Anwachsen des Gewichts aufgrund des Stellglieds, das Anwachsen der Größe des bewegbaren Glieds 20 und Komplikationen der Steuerung desselben.

Die Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, einen Manipulator bereitzustellen, der einen ebenen Schrittmotor verwendet, wobei die obenbeschriebenen Probleme der herkömmlichen Anordnung eliminiert sind, der Aufbau vereinfacht ist und die Größe unabhängig von dem Bereitstellen einer Vielzahl von bewegbaren Gliedern reduziert ist, während die Wirkungsweise desselben stabilisiert und der Freiheitsgrad der Bewegung erhöht wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Um die obenbeschriebene Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung zu lösen, wird ein Manipulator bereitgestellt, der einen flachen Schrittmotor verwendet, der so konstruiert ist, daß eine Vielzahl von bewegbaren Gliedern auf einem Stator des flachen Schrittmotors bereitgestellt sind, eine drehbare Welle sich vertikal erstreckend auf jedem drehbaren Glied bereitgestellt ist, die drehbaren Wellen miteinander über ein Verbindungsglied verbunden sind, ein benötigtes Werkzeug an dem Verbindungsglied befestigt ist und die Bewegungen der bewegbaren Glieder so kontrollierbar gemacht sind, daß sie in einer wechselseitigen Beziehung zueinander stehen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung wird ein Manipulator bereitgestellt, der einen flachen Schrittmotor verwendet, der so konstruiert ist, daß eine Vielzahl von bewegbaren Gliedern auf einem Stator des ebenen Schrittmotors bereitgestellt sind, sich eine drehbare Welle vertikal von einem der bewegbaren Glieder erstreckt, ein Ende eines Verbindungsstücks drehbar mit der drehbaren Welle verbunden ist, sich eine andere drehbare Welle vertikal von den anderen der drehbaren Glieder erstreckt, auf einer Seite die Enden von zwei Verbindungsstücken, die sich getrennt voneinander parallel zueinander erstrecken, drehbar mit der anderen drehbaren Welle verbunden sind, ein Verbindungsglied drehbar mit den anderen Enden des einen und der anderen beiden Verbindungsstücke verbunden ist, so daß ein Parallelogrammgelenkmechanismus durch das Verbindungsglied und die beiden Verbindungsstücke gebildet wird, ein benötigtes Werkzeug an dem Verbindungsglied befestigt ist und die Bewegungen der bewegbaren Glieder so kontrollierbar gemacht sind, daß sie in einer wechselseitigen Beziehung zueinander stehen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung wird ein Manipulator geliefert, der einen flachen Schrittmotor verwendet, der so konstruiert ist, daß eine Vielzahl von bewegbaren Gliedern auf einem Stator des flachen Schrittmotors bereitgestellt sind, eine drehbare Welle auf jedem drehbaren Glied sich vertikal erstreckend vorhanden ist, die drehbaren Wellen direkt oder über Verbindungsstucke mit einem Verbindungsglied verbunden sind, eine werkzeugtragende Spindel an dem Verbindungsglied befestigt ist, eine Abdeckung bereitgestellt ist, um die werkzeugtragende Spindel zu umgeben und die bewegbaren Glieder und das Verbindungsglied zu überdecken, und Permanentmagnete sowie Luftlager auf einem ringförmigen Glied bereitgestellt sind und dem Stator des flachen Schrittmotors gegenüberliegend gehalten werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Manipulator geliefert, der einen flachen Schrittmotor verwendet, der so konstruiert ist, daß eine Vielzahl von bewegbaren Gliedern auf einem Stator des flachen Schrittmotors bereitgestellt sind, eine drehbare Welle auf jedem drehbaren Glied sich vertikal erstreckend bereitgestellt ist, ein Verbindungsglied mit einer Länge, die länger als der Abstand zwischen den bewegbaren Gliedern ist, bereitgestellt ist, um die drehbaren Wellen miteinander zu verbinden, ein benötigtes Werkzeug an jedem Ende der Länge des Verbindungsgliedes befestigt ist und die Bewegungen der bewegbaren Glieder -so steuerbar sind, daß sie in einer wechselseitigen Beziehung zueinander stehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beiliegenden Zeichnungen umfassen die folgenden Figuren:

Figur 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, die eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;

Figur 2 ist eine Draufsicht, die die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform darstellt;

Figur 3 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4 ist eine Seitensansicht, teilweise im Querschnitt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Figur 5 ist eine Draufsicht auf die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform;

Figur 6 ist ein Längsschnitt, der eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Figur 7 ist eine Draufsicht, teilweise im Querschnitt, die die Ausführungsform von Figur 6 darstellt;

Figur 8 ist ein Längsschnitt, der eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Figur 9 ist eine Draufsicht, die eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Figur 10 ist eine Seitenansicht, die ein herkömmliches Beispiel zeigt;

Figur 11 ist eine perspektivische Ansicht, die den allgemeinen Aufbau eines flachen Schrittmotors darstellt; und

Figur 12 ist eine beispielhafte Abbildung, die die Beziehung zwischen dem magnetischen Polglied und dem Stator zeigt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE, DIE AM BESTEN FÜR DAS DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG GEEIGNET SIND

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Manipulators, der einen flachen Schrittmotor verwendet, gemäß der gegenwärtigen Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

In einem Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, ist ein Stator 10 bereitgestellt, der magnetische Teile umfaßt, die in einer Gitterform angeordnet sind, aber einfach als eine Ebene dargestellt sind. Solche eine Darstellung ist fuhr alle Ausführungsbeispiele gegeben, und der Grundriß des Stators ist weggelassen. Die Bezugszeichen 20A und 20B kennzeichnen bewegbare Glieder (oder Armaturen) eines flachen Schrittmotors ähnlich dem bewegbaren Glied des herkömmlichen Beispiels. Lagergehäuse 21A und 21B sind auf den bewegbaren Gliedern 20A bzw. 20B befestigt. Lager 22A und 22B sind in den Lagergehäusen 21A bzw. 21B beherbergt, um drehbare Wellen 23A und 23B zu tragen, die sich senkrecht zu der Oberfläche des Stators 10 ausbreiten. Obere Enden der drehbaren Wellen 23A und 23B sind mit entsprechenden Endbereichen eines Verbindungsglieds 24 verbunden. Ein werkzeugtragender Arm 26 ist fest mit den Verbindungsglied 24 über eine sich vertikal erstreckende Welle 25 verbunden. Drähte zum Steuern der bewegbaren Glieder 20A und 20B sowie Schläuche, die zu Luftlagern führen, die zwischen den bewegbaren Gliedern 20A und 20B und dem Stator 10 bereitgestellt sind, sind zur Vereinfachung der Zeichnungen weggelassen.

In dem obenbeschriebenen Aufbau sind die sich vertikal erstreckenden bewegbaren Wellen 23A und 23B drehbar auf den bewegbaren Gliedern 20A und 20B angebracht, die auf dem Stator 10 in einer getrennt voneinander angeordneten Beziehung bereitgestellt sind, und die drehbaren Wellen 23A und 23B sind an beiden Enden eines Verbindungsglieds 24 befestigt, wobei, beispielsweise, der werkzeugtragende, an der werkzeugtragenden Welle 25 befestigte Arm 26, wenn die bewegbaren Glieder 20A und 20B unter der Steuerung eines nicht gezeigten Steuermittels bewegt werden, entlang der x-Achse, y-Achse oder in einer schrägen Richtung bewegt werden kann. Andererseits, wenn das bewegbare Glied 20B in die durch den Pfeil F2 gekennzeichnete Richtung bewegt wird, kann der werkzeugtragende Arm 26 in eine Richtung U um das bewegbare Glied 20A gedreht werden.

Außerdem kann der werkzeugtragende Arm 26 auf dem Verbindungsglied 24, wenn die beiden bewegbaren Glieder 20A und 20B um die werkzeugtragende, vertikale Welle 25 in der gleichen Drehrichtung bewegt werden, in eine Richtung T bewegt werden, und daher kann ein im Falle der herkömmlichen Konstruktion vorhandener Drehmechanismus zum Drehen des Werkzeugs eliminiert werden.

Wenn der sich drehende Arm 26 durch den Drehmechanismus gedreht wird, neigt die Längsachse des sich drehenden Arms 26 dazu, von der Längsachse des Verbindungsglieds 24 entfernt zu werden (Figur 2 zeigt einen Fall von einer Verschiebung um 900), und ein Moment M, das nach unten gerichtet ist, neigt dazu, aufzutreten, wie in Figur 10 gezeigt. Obwohl dieses Moment M in dem obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel von bewegbaren Gliedern getragen wird, kann die Drehhandlung des Arms und dergleichen viel stabiler durchgeführt werden, wenn ein anderes bewegbares Glied 20C zusätzlich bereitgestellt wird, wie in Figur 3 gezeigt.

In den Figuren 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei Träger 31A und 31B an den Wellen 23A und 23B, die drehbar von den bewegbaren Gliedern 20A und 20B getragen werden, befestigt sind. Der Träger 31A hat in Längsrichtung des Verbindungsglieds 24 eine Länge, die etwas größer als die des Trägers 31B ist, und, über Lager (nicht gezeigt), trägt der Träger 31A zwei Drehwellen 33A und 33C, die an den unteren Enden von zwei Verbindungsstücken 35A und 35C, an voneinander um einen geeigneten Abstand senkrecht zu der drehbaren Welle 23A angeordnet sind, bereitgestellt andererseits ist das Verbindungsglied 24 mit Drehwellen 34A und 34C in der Nähe seines einen Endes ausgerüstet, und die oberen Enden der Verbindungsstücke 35A und 35C werden drehbar von den Drehwellen 34A bzw. 34C gestützt, so daß ein Parallelogrammgelenkmechanismus durch die zwei Verbindungsstücke 35A, 35C, den Träger 31A und einem Teil des Verbindungsglieds 24 gebildet wird. In der Nähe des anderen Endes des Verbindungsglieds 24 ist eine Drehwelle 34B bereitgestellt, die drehbar ein Ende eines anderen Verbindungsstückes 35B stützt. Der Träger 31B, der an der vertikalen Welle 23B befestigt ist, trägt eine andere Drehwelle 33B, die sich senkrecht zu der drehbaren Welle 23B durch das Lager 22B erstreckt, und das andere Ende des Verbindungsstücks 35B ist an der Drehwelle 33B befestigt.

Das Ausführungsbeispiel kann genauso wie das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel arbeiten, und außerdem ist es durch Bewegen der bewegbaren Glieder 20A und 20B aufeinander zu oder voneinander weg in der Längsrichtung des Verbindungsglieds 24 (in der in Figur 5 mit dem Pfeil B gekennzeichneten Richtung) möglich gemacht worden, das Verbindungsglied 24 nach oben und nach unten in Richtung der z-Achse zu bewegen, so daß ein Mechanismus zum Antreiben des Werkzeuges, das an einer werkzeugtragenden Spindel 25 befestigt ist, in z- Richtung eliminiert werden kann,

Da ein Parallelogrammgelenkmechanismus durch die beiden Verbindungsstücke 35A, 35C, den Träger 31A, das Verbindungsglied 24 und die Drehwellen 33A, 33C, 34A, 34C gebildet wird, kann das Verbindungsglied 24 zum Aufrechterhalten einer horizontalen Stellung, ohne das Benötigen irgendwelcher Kräfte von außen, kontrolliert werden, und daher kann die werkzeugtragende Spindel 25 durch bloßes Betreiben des flachen Schrittmotors gesteuert werden.

Ein anderes, weiteres Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist, ist auf ähnliche Weise wie das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel konstruiert, und außerdem ist eine Abdeckung 42 bereitgestellt, um die bewegbaren Glieder 20A und 20B und das Verbindungsglied 24 komplett abzudecken und die werkzeugtragende Spindel 24 über ein Lager 41 zu umgeben. Ein ringförmiges Glied 43 ist mit dem äußeren Umfang der Abdeckung 42 so befestigt, daß es dem Stator 10 gegenüberliegt, und bei zumindest einer Anzahl von Stellen des ringförmigen Glieds 43 sind Permanentmagnete 44 und Luftlager 45, durch die Luft geblasen wird, um eine kleine Luftschicht zu bilden, bereitgestellt.

Bei einem weiteren, in Figur 8 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Verbindungsglied 24 über Verbindungsstücke 36 in die Richtung A in Übereinstimmung mit der Bewegung der bewegbaren Glieder 20A und 20B bewegt. Eine Abdeckung 42 wird auch so bereitgestellt, daß eine werkzeugtragende Spindel dadurch über ein Gleitlager 45 bewegbar ist, und Permanentmagnete 44 sind entlang dem ringförmigen Glied 43 bereitgestellt, wie in dem in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel.

Obwohl in den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen der Stator 10 auf einer Bodenfläche bereitgestellt ist, so daß die bewegbaren Glieder darauf bewegt werden können, ist es offensichtlich, daß der Stator 10 auch an einer Seitenwand oder eine Decke bereitgestellt sein kann.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in Figur 9 dargestellt ist, wird ein Verbindungsglied 24a, das eine Länge aufweist, die größer als der Abstand zwischen den bewegbaren Gliedern 20A und 20B ist, von den drehbaren Wellen 23A und 23B getragen, die auf den bewegbaren Gliedern 20A und 20B bereitgestellt sind, so daß die beiden Enden des Verbindungsgliedes 24a von den bewegbaren Gliedern 20A und 20B nach außen hervorragen, und werkzeugtragende Spindeln 25a und 25b sind an den beiden Enden des Verbindungsgliedes 24a befestigt.

Wenn die werkzeugtragende Spindel 25a in die durch einen Pfeil A gekennzeichnete Richtung bewegt werden soll, wird das drehbare Glied 20A in die durch einen Pfeil E gekennzeichnete Richtung verschoben, während das bewegbare Glied 20B in seiner Stellung gehalten oder in die durch einen Pfeil H gekennzeichnete Richtung verschoben wird. In dem letzteren Fall wird die Bewegung der werkzeugtragenden Spindel 25a schneller, als in dem vorherigen Fall.

Auf ähnliche Weise wird das bewegbare Glied 20A in die Richtung F verschoben, wenn die werkzeugtragende Spindel 25a in die durch einen Pfeil B gekennzeichnete Richtung bewegt werden soll, während das bewegbare Glied 20B in seiner Stellung gehalten oder in die durch einen Pfeil G gekennzeichnete Richtung verschoben wird.

Das Drehen der werkzeugtragenden Spindel 25b in die durch einen Pfeil C oder D gekennzeichnete Richtung kann auf ähnliche Weise durchgeführt werden.

Nicht nur die obenbeschriebene Drehung der werkzeugtragenden Spindeln 25a oder 25b kann linear in einer gewünschten Richtung durchgeführt werden.

Da das Verbindungsglied 24a in diesem Ausführungsbeispiel länger gemacht ist, so daß die beiden Enden des Gliedes 24a nach außen über die bewegbaren Glieder 20A und 20B hinausragen, und da das Glied 24a an den Drehwellen 23A und 23B befestigt ist, wird das Gleichgewicht des Verbindungsglieds 24a wesentlich verbessert, und selbst in einem Fall, in welchem ein schweres Werkzeug an der werkzeugtragenden Spindel, die an einem Ende des Verbindungsgliedes 24a angebracht ist, befestigt ist, besteht keine Wahrscheinlichkeit, daß die bewegbaren Glieder 20A und 20B umkippen oder sich neigen.

Außerdem sind die werkzeugtragenden Spindeln 25a und 25b an den beiden Enden des Verbindungsgliedes 24a befestigt, und daher ist es möglich gemacht worden, in dem Fall, in welchem zwei Montage- oder Produktionsstraßen parallel zueinander in einem voneinander entfernt angeordneten Abstand bereitgestellt sind, Montage- oder Produktionshandlungen dieser Straßen im wesentlichen simultan von dem Manipulator durchführen zu lassen, der zwischen diesen Straßen angeordnet ist.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Da ein Manipulator, der einen flachen Schrittmotor verwendet, gemäß der gegenwärtigen Erfindung so konstruiert ist, daß eine Vielzahl von bewegbaren Gliedern auf einem Stator des flachen Schrittmotors bereitgestellt ist, eine drehbare Welle sich vertikal erstreckend auf jedem drehbaren Glied vorhanden ist, die drehbaren Wellen über ein Verbindungsglied miteinander verbunden sind, ein benötigtes Werkzeug an dem Verbindungsglied befestigt ist und die Bewegungen der bewegbaren Glieder in einer Weise kontrollierbar gemacht sind, daß dieselben miteinander korreliert sind, ist es möglich, das Fassen des Werkzeuges zu stabilisieren, um die Fähigkeit des Standhaltens gegen das Moment zu verbessern, um den Freiheitsgrad durch das Verschieben der bewegbaren Glieder, simultan oder separat, zu erhöhen und das Bereitstellen eines Drehmechanismus für das Werkzeug wegzulassen.

Außerdem kann der Manipulator auf andere Weise hergestellt werden, so daß er folgendes umfaßt: ein Verbindungsstück, das ein Ende aufweist, das drehbar mit der Drehwelle des einen der beiden bewegbaren Glieder befestigt ist; zwei Parallelogrammgelenke, die auf einer Seite Enden aufweisen, die drehbar mit der Drehwelle des anderen drehbaren Gliedes befestigt sind; und wobei das Verbindungsglied drehbar mit den Enden der Verbindungsstücke auf der anderen Seite befestigt ist und das Werkzeug fest an dem Verbindungsglied angebracht ist; und daher werden Vorteile erhalten, wie das Erhöhen des Freiheitsgrads des Werkzeuges, das Weglassen eines Mechanismus zum Bewegen des Werkzeuges in z-Richtung, das Vereinfachen der Steuerung des kompletten Manipulators, das Halten des Verbindungsgliedes in einer horizontalen Stellung, ohne irgendwelche äußeren Kräfte aufgrund des Bereitstellens des Parallelogrammgelenkmechanismus, und das Ermöglichen der Steuerung der werkzeugtragenden Spindel durch Benutzen des flachen Schrittmotors.

In einem Fall, in welchem eine Abdeckung bereitgestellt ist, um die werkzeugtragende Spindel zu umgeben und die bewegbaren Glieder und das Verbindungsglied abzudecken, während ein ringförmiges Glied an einer Endkante der Abdeckung, die den Stator gegenübersteht, bereitgestellt ist, wobei Permanentmagnete und Luftlager entlang des ringförmigen Glieds vorhanden sind; kann der mechanische Bereich einschließlich der bewegbaren Glieder vor Staub und einer korrosiven Atmosphäre geschützt werden, ist die Abstützung der werkzeugtragenden Spindel sichergestellt und eine weiche Bewegung der bewegbaren Glieder ohne Störung durch die Abdeckung möglich gemacht.

In dem Fall, in welchem werkzeugtragende Spindeln an beiden Enden eines langen Verbindungsgliedes, das von den beiden bewegbaren Gliedern getragen wird, bereitgestellt sind, kann der Manipulator an seinen beiden Seiten simultan betätigt werden.

Demgemäß kann der Manipulator, der einen flachen Schrittmotor verwendet, gemäß der Erfindung besonders geeignet verwendet werden im Zusammenhang mit, beispielsweise, einem komplett automatisierten System in einer Herstellungseinrichtung, in welcher von dem Werkzeug verlangt wird, mit extrem hoher Präzision durch einen sehr einfachen Mechanismus gesteuert werden zu können.


Anspruch[de]

1. Manipulator, der einen flachen Schrittmotor verwendet, in welchem zwei Antriebsmittel, die in dem gleichen bewegbaren Glied untergebracht sind, zwei zueinander senkrechte Kräfte erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß

in besagtem Manipulator eine Vielzahl von bewegbaren Gliedern (20A, 20B) auf einer Statorfläche (10) des flachen Schrittmotors bereitgestellt sind,

wobei ein Verbindungsglied (24) vertikal sich erstreckende, drehbare Wellen (23A, 23B) miteinander verbindet, von denen auf jedem der bewegbaren Glieder (20A, 20B) eine bereitgestellt ist, und das Verbindungsglied (24) zum Befestigen eines benötigten Werkzeuges verwendet wird, und

die Bewegungen der bewegbaren Glieder (20A, 20B) so kontrollierbar gemacht sind, daß sie in einer wechselseitigen Beziehung zueinander stehen.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines Verbindungsstückes (35B) drehbar mit einer (23B) der drehbaren Wellen verbunden ist,

auf einer Seite die Enden von zwei Verbindungsstücken (35A, 35C), die sich getrennt voneinander parallel zueinander erstrecken, drehbar mit einer anderen drehbaren Welle (23A) verbunden sind, und

das Verbindungsglied (24) drehbar init den anderen Enden dem einen verbindungsstückes (35B) und der beiden Verbindungsstücke (35A, 35C) so verbunden ist, daß durch das Verbindungsglied (24) und die beiden Verbindungsstücke (35A, 35C) ein Parallelogrammgelenk gebildet wird.

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die drehbaren Wellen (23A, 23B) direkt oder über Verbindungsstücke (36, 36) mit dem Verbindungsglied (24) verbunden sind,

eine werkzeugtragende Spindel (25) an dem Verbindungsglied (24) befestigt ist,

eine Abdeckung (42) bereitgestellt ist, um die werkzeugtragende Spindel (25) zu umgeben und die bewegbaren Glieder (20A, 20B) und das Verbindungsglied (24) zu überdekken, und

Permanentmagnete (44) und Luftlager (45) auf einem ringförmigen Glied (43) der Abdeckung (42) bereitgestellt sind, die dem Stator (10) des flachen Schrittmotors gegenüberliegend gehalten werden.

4. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das Verbindungsglied (24A) eine Länge aufweist, die größer als der Abstand zwischen den bewegbaren Gliedern (20a, 20b) ist, und

werkzeugtragende Spindeln (25a, 25b) an den Enden des Verbindungsgliedes (24A) befestigt sind.







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