DE3627745A1 - Industriewiedergaberoboter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Industriewiedergaberoboter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung be­ trifft insbesondere einen Industriewiedergaberoboter, der eine Antriebseinrichtung mit einem elektrischen Motor als Antriebsquelle hat und der so instruiert werden kann, daß er Arbeitsgänge wie beispielsweise Anstreichvorgänge und dergleichen ausführen kann.

Ein Industrieroboter hat üblicherweise ein Untersetzungs­ getriebe zum Reduzieren der Drehgeschwindigkeit eines elektrischen Motors, und der Roboter wird durch die wiederholten Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen des elektrischen Motors betätigt.

Ein Wiedergaberoboter muß instruiert bzw. belehrt wer­ den, bevor er einen normalen Wiederholungsvorgang aus­ führen kann, und es ist wünschenswert, diesen Lehr­ vorgang unter Aufwendung einer kleinen Arbeitskraft auszuführen. Aus diesem Grunde ist ein Kupplungsmecha­ nismus zwischen dem elektrischen Motor und einem Bau­ teil vorgesehen, das von dem elektrischen Motor zu­ sammen mit dem Untersetzungsgetriebe angetrieben wird. Der Kupplungsmechanismus befindet sich normalerweise in einem eingerückten Zustand (Übertragungszustand) zum Antrieb des Bauteils, und er befindet sich während des Lehrvorgangs bzw. Instruktionsvorgangs in einem äusgerückten Zustand (Nicht-Übertragungszustand). Dies hat zur Folge, daß der Lehrvorgang weich ohne Bewegung des Untersetzungsgetriebes ausgeführt werden kann, d.h. in einem Zustand, in dem die von dem Untersetzungsge­ triebe übertragene Last bzw. Belastung freigegeben ist.

Der Kupplungsmechanismus kann aus einer Scheibe und einem Polster bestehen oder aus einem Paar Kupplungs­ zahnrädern, bei dem ein Kupplungszahnrad von dem Ge­ genüberliegenden getrennt werden kann. Wenn der Kupp­ lungsmechanismus aus Scheibe und Polster besteht und in einem Teil des Roboters verwendet wird, wo ein großes Drehmoment erforderlich ist, besteht das Problem, daß der Kupplungsmechanismus sehr voluminös wird. In­ folgedessen wird üblicherweise bei einem Roboter ein Kupplungsmechanismus aus einem Paar Kupplungszahnrädern verwendet.

Das Kupplungszahnrad des Kupplungsmechanismus ist üb­ licherweise auf einer Keilwelle befestigt, die eine Ausgangswelle des Unteretzungsgetriebes ist, und das Kupplungszahnrad ist in axialer Richtung der Keil­ welle bewegbar, jedoch nicht unabhängig von der Keil­ welle drehbar. Wenn der Roboter betätigt wird, dreht sich das Kupplungszahnrad zusammen mit der Keilwelle, die vorwärts und rückwärts dreht, um so die Drehung der Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes auf den Roboter zu übertragen.

Da eine mittlere Aussparung des Kupplungszahnrades des Kupplungsmechanismus auf die Keilwelle aufgesetzt wird, besteht an einem Teil, wo das Kupplungszahnrad aufgesetzt ist, ein Spiel in Umfangsrichtung der Keil­ welle. Aus diesem Grund ist ein Drehspielwinkel der Keilwelle, d.h. ein Drehwinkel für das Kupplungszahn­ rad erforderlich, um von einem Punkt mit der Drehung zu beginnen, von dem die Keilwelle in einer Richtung zu drehen beginnt, die entgegengesetzt zur vorange­ gangenen Drehung der Keilwelle liegt, wobei der Dreh­ winkel bzw. die entsprechende Strecke relativ groß an einer Stelle ist, die von der Mitte der Keilwelle beabstandet ist. Dieser Drehspielwinkel der Keilwelle verschlechtert die Drehgenauigkeit der Ausgangswelle der Antriebseinrichtung und die Arbeitsgenauigkeit des Roboters. Außerdem erzeugt das Spiel lästige Kontakt­ geräusche und verringert die Nutzungsdauer der Antriebs­ einrichtung.

Außerdem müssen Geräte, die in entflammbarem Gas ver­ wendet werden, mit einer sogenannten explosionssicheren Vorrichtung (oder gassicheren Vorrichtung) versehen sein, um zu verhindern, daß das entflammbare Gas ent­ zündet wird, und um die erforderliche Sicherheit zu gewährleisten.

Ein Beispiel für ein Gerät, das unter solch einer ent­ flammbaren Bedingung arbeitet, ist ein Roboter, der für Anstreicharbeitenverwendbar ist. Eine üblicher explo­ sionssichere Vorrichtung bei einem Anstreich-Roboter enthält einen luftdichten Behälter, der nur den elek­ trischen Motor umschließt, wobei sich außerhalb des Behälters das Untersetzungsgetriebe, der Kupplungs­ mechanismus und ein Positionserfassungsmechanismus befinden, die ebenfalls zum Antriebsmechanismus ge­ hören. Der luftdichte Behälter isoliert den elek­ trischen Motor von dem entflammbaren Gas. In den luftdichten Behälter wird Druckluft als Schutzgas ein­ geführt, um innerhalb des Behälters einen Überdruck aufrecht zu erhalten, so daß das entflammbare Gas selbst dann, wenn der luftdichte Behälter beschädigt wird, nicht in diesen eintreten kann. Dies hat zur Folge, daß das entflammbare Gas nicht durch von dem elektrischen Motor erzeugte Funken entzündet werden kann.

Jedoch können Hitze und Funken, die das entflammbare Gas entzünden können, auch in dem Untersetzungsgetriebe und dem Kupplungsmechanismus entstehen. Deshalb sind die bekannten Roboter, bei denen nur der elektrische Motor durch den luftdichten Behälter von dem entflamm­ baren Gas isoliert ist, vom Standpunkt der Sicherheit aus unzureichend.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuen und ver­ besserten Industriewiedergaberoboter der betrachteten Art anzugeben, bei dem die oben beschriebenen Nach­ teile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Industriewiedergaberoboter hat einen Kupplungsmechanismus zum Steuern des Betätigungs- und Nichtbetätigungszustandes des Untersetzungsgetriebes, der an einer Ausgangswelle der Antriebseinrichtung an einer Stelle angeordnet ist, die von der Mitte der Ausgangswelle beabstandet ist, wobei der Kupplungsmecha­ nismus von einem Druckfluid und von Schraubenfedern betätigt wird. Der Kupplungsmechanismus und das Unter­ setzungsgetriebe sind zusammen mit dem elektrischen Motor in einem Gehäuse angeordnet. Bei dem erfindungs­ gemäßen Roboter ist die Arbeitsweise infolge des be­ sonderen Aufbaus des Kupplungsmechanismus unbeeinflußt durch ein Spiel, wenn der Motor die Drehrichtung ändert. Der Aufbau der Antriebseinrichtung ist einfach und kom­ pakt, da der Kupplungsmechanismus durch das Druckfluid und die Schraubenfedern betätigt wird. Da das Unter­ setzungsgetriebe und der Kupplungsmechanismus zusammen mit dem Motor in dem Gehäuse angeordnet sind, ist die Explosionssicherheit des Roboters beträchtlich erhöht.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht und eine Rückansicht einer Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Industriewiedergaberoboters;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des inneren Auf­ baus einer ersten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung des Roboters gemäß den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht des bewegbaren Kupp­ lungsbauteils gemäß Fig. 3, das von Führungsbauteilen gehalten ist, und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinrichtung des Roboters.

In den Fig. 1 und 2 ist dargestellt, daß ein Industrie­ wiedergaberoboter 10 eine Basis 11, eine drehbare Basis 12, die drehbar auf der Basis 11 angeordnet ist, ein Paar Träger 13, die drehbar auf der drehbaren Basis 12 angeordnet sind, einen Arm 14, der drehbar an den Enden der Träger 13 angeordnet ist, ein Betätigungsbauteil 15 an einem Kopfende des Arms 14 und mehrere Antriebsein­ richtungen 16-1 bis 16-6 aufweist.

Die Antriebseinrichtungen 16-1 und 16-2 sind jeweils an Befestigungsarmen 17 und 18 der drehbaren Basis 12 befestigt. Die Antriebseinrichtung 16-3 bis 16-5 sind an einem Basisabschnitt des Arms 14 befestigt. Die An­ triebseinrichtung 16-6 ist innerhalb der Basis 11 ange­ ordnet.

Fig. 3 zeigt eine konkrete Konstruktion einer Aus­ führungsform der Antriebseinrichtung 16-1. Die Antriebs­ einrichtung 16-1 enthält einen Gehäuseteil 20, der fest an dem Befestigungsarm 17 angebracht ist, und eine Aus­ gangswelle 21, die fest an einem der Träger 13 befestigt ist. Ein Gehäuse 22 enthält die Gehäuseteile 20, 23, 24 und 25. Der Gehäuseteil 25 enthält einen elektrischen Motor 26. Der Gehäuseteil 24 enthält einen harmonischen Antrieb (harmonic drive (eingetragenes Warenzeichen)) 27, der als Untersetzungsgetriebe dient, eine Welle 28, einen Kupplungsmechanismus 29 und einen die Kupplung einkuppelnden oder abkuppelnden Mechanismus 30. Der Gehäuseteil 23 enthält die Ausgangswelle 21 und einen Drehpositionsdetektor 31. Der Gehäuseteil 20 enthält die Ausgangswelle 21.

Der harmonische Antrieb 27 weist eine starre Innenver­ zahnung 40, die an dem Gehäuseteil 24 befestigt ist, ein ringförmiges Zahnradbauteil 41, das mit der Innen­ verzahnung 40 kämmt, und einen Ovalwellengenerator 43 auf, der an einer Motorwelle 42 des Motors 26 befestigt und in ein offenes Ende des Zahnradbauteils 41 einge­ setzt ist. Das Zahnradbauteil 41 besteht aus einem flexiblen Material und hat eine hohle Zylinderform mit einem Boden. Die Form des offenen Endes des Zahnrad­ bauteils 41 ist durch den darin eingepaßten Wellengene­ rator 43 oval gemacht, wobei die Zähne an beiden Enden der Hauptachse der ovalen Form mit der Innenverzahnung 40 kämmen. Der Boden des Zahnradbauteils 40 ist mittels Schrauben an einem Ende der Welle 28 befestigt.

Wenn sich der Wellengenerator 43 dreht, wird das Zahn­ radbauteil 41 einer Wellenverformung unterworfen, wo­ bei die ovale Form rotiert, und das Zahnradbauteil 41 dreht sich um eine Strecke, die der Differenz der An­ zahl der Zähne der Innenverzahnung 40 und des Zahnrad­ bauteils 41 bei einer Umdrehung des Wellengenerators 43 entspricht. Wenn beispielsweise die Innenverzahnung 40 zweihundertvierzig Zähne und das Zahnradbauteil 41 zweihundertachtunddreißig Zähne hat, dreht sich das Zahnradbauteil 41 um eine Strecke, die zwei Zähnen ent­ spricht. Somit stellt der harmonische Antrieb 27 ein Untersetzungsgetriebe mit einer großen Geschwindigkeits­ reduzierung dar.

Der Kupplungsmechanismus 29 enthält ein feststehendes Kupplungsteil 45, das an einem Ende der Ausgangswelle 21 mittels Schrauben befestigt ist, und ein bewegbares Kupplungsbauteil 46 (Fig. 4), das an der Welle 28 vor­ gesehen ist. Die Kupplungsbauteile 45 und 46 haben an gegenüberliegenden Flächen Zähne 45 a und 46 a, die je­ weils in einer Ringform angeordnet sind. Fig. 3 zeigt einen Zustand, bei dem die Zähne 46 a und 45 a miteinander kämmen, so daß sich der Kupplungsmechanismus 29 im ein­ gekuppelten Zustand befindet, d.h. in einem Übertragungs­ zustand, in dem der Kupplungsmechanismus 29 eine Drehung übertragen kann.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, enthält das bewegbare Kupplungsbauteil 46 Bohrungen 46 b-1 bis 46 b-4 an Stellen, die von dem Zentrum in gleichwinkligen Intervallen be­ abstandet sind. Führungsbuchsen 47-1 bis 47-4 sind in die jeweiligen Bohrungen 46 b-1 bis 46 b-4 eingesetzt. Das Kupplungsbauteil 46 ist über die Führungsbuchsen 47-1 bis 47-4 ohne einen Spalt auf Führungsbauteile 48-1 bis 48-4 aufgesetzt.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein Ende des Führungs­ bauteils 48-1, das eine hohle Zylinderform hat, an einem Flansch der Welle 28 und das andere Ende des Führungs­ bauteils 48-1 an einem Flanschbauteil 49 befestigt, das an dem anderen Ende der Welle 28 mit Schrauben befestigt ist, so daß das Führungsbauteil 48-1 parallel zu einer Achse 50 der Welle 28 verläuft. Die anderen Führungs­ bauteile 48-2 bis 48-4 sind in gleicher Weise wie das Führungsbauteil 48-1 angeordnet.

Auf diese Weise besteht kein Spiel in Umfangsrichtung zwischen dem bewegbaren Kupplungsbauteil 46 und der Welle 28. Das bewegbare Kupplungsbauteil 46 ist in den Richtungen A und B bewegbar und dreht sich zusammen mit der Welle 28.

Der die Kupplung ein- und ausrückende bzw. lösende Me­ chanismus 30 enthält ein Paar Schraubenfedern 51 und 52 (Fig. 4), um das bewegbare Kupplungsbauteil 46 in Rich­ tung A zu beaufschlagen, und einen Kolbenmechanismus 53, um das bewegbare Kupplungsbauteil 46 in Richtung B zu drücken. Die Schraubenfeder 51 ist in eine Vertiefung 28 a der Welle 28 und in eine Vertiefung 46 c des bewegbaren Kupplungsbauteils 46 eingesetzt und darin gehalten. Ob­ wohl dies nicht dargestellt ist, ist die Schraubenfeder 52 in gleicher Weise wie die Schraubenfeder 51 gehalten.

Der Kolbenmechanismus 53 enthält eine ringförmige Zy­ linderkammer 54, die von den Gehäuseteilen 23 und 24 gebildet ist, und ein ringförmiges Kolbenbauteil 55, das in die Kammer 54 eingesetzt ist. Wenn Druckluft in die Kammer 54 über eine Einlaßöffnung 57 eingeführt wird, wie dies durch einen Pfeil 56 angedeutet ist, bewegt sich das Kolbenbauteil 55 in Richtung B, und eine ring­ förmige Platte 55 a an dem rechten Ende des Kolbenbauteils 55 drückt gegen einen Flansch 46 d des bewegbaren Kupp­ lungsbauteils 46. Infolgedessen bewegt sich das beweg­ bare Kupplungsbauteil 46 in Richtung B gegen die Kraft der Schraubenfedern 51 und 52 bis in eine Position, die durch eine mit zwei Punkten strichpunktierte Linie in Fig. 3 angezeigt ist, wobei die Zähne 46 a sich von den Zähnen 45 a trennen. Dies hat zur Folge, daß der Kupplungsmechanismus 29 in einen ausgerückten Zustand versetzt ist, d.h. in einen nicht übertragenden Zustand, in dem der Kupplungsmechanismus 29 keine Drehung über­ tragen kann.

O-Ringe 58 und 59 sind auf das Kolbenbauteil 55 auf­ gesetzt und stehen in Berührung mit den inneren und äußeren Umfangswänden der Kammer 54, wodurch die Kammer 54 luftdicht gehalten ist. Die Welle 28 wird von zwei Kugellagern 60 gehalten. Das Ende der Ausgangswelle 21 nahe dem Kupplungsmechanismus 29 wird von einem Nadel­ lager 61 gehalten, während das andere Ende der Ausgangs­ welle 21 von einem Kugellager 62 gehalten ist.

Die anderen Antriebseinrichtungen 16-2 bis 16-6 sind in gleicher Weise wie die vorstehend beschriebene Antriebs­ einrichtung 16-1 aufgebaut, weshalb auf ihre Beschreibung verzichtet werden kann.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Roboters 10 ins­ besondere im Zusammenhang mit der Antriebseinrichtung 16-1 beschrieben.

Zunächst wird ein Lehrvorgang beschrieben. Bei dem Lehr­ vorgang wird Druckluft über die Einlaßöffnung 57 zuge­ führt. Infolgedessen bewegt sich das bewegbare Kupp­ lungsbauteil 46 in Richtung B, wodurch der Kupplungs­ mechanismus 29 in den ausgerückten Zustand versetzt wird. In diesem Zustand bewegt die Bedienungsperson das Betä­ tigungsbauteil 15 und lehrt auf diese Weise den Roboter 10 beispielsweise einen Anstreichvorgang, so daß der Roboter 10 diesen vorgeführten Arbeitsgang wiederholen kann.

Infolge der Bewegung des Betätigungsbauteils 15 werden der Arm 14 und die Ausgangswelle 21 gedreht. Die Drehung der Ausgangswelle 21 wird dabei jedoch nicht auf die Welle 28 übertragen, da der Kupplungsmechanismus 29 ausgerückt ist. Aus diesem Grund kann der Lehrvorgang weich unter Aufwendung einer kleinen Arbeitskraft in einem Zustand ausgeführt werden, in dem die von dem har­ monischen Antrieb 27 eingeführte Last freigegeben ist.

Wenn der Lehrvorgang beendet ist, wird die Zufuhr von Druckluft zu der Einlaßöffnung 27 unterbrochen, und der Druck an der Einlaßöffnung 57 fällt auf den atmosphä­ rischen Druck ab. Dies hat zur Folge, daß das bewegbare Kupplungsbauteil 46 durch die Kraft der Schraubenfedern 51 und 52 in Richtung A bewegt wird, wodurch der Kupp­ lungsmechanismus 29 in den eingerückten Zustand ver­ setzt wird. In diesem Zustand wird der Motor 26 gedreht, und die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle 42 wird von dem harmonischen Antrieb reduziert. Die Motorwelle 42 dreht den Träger 13 über den harmonischen Antrieb 27, die Welle 28, den Kupplungsmechanismus 29 und die Aus­ gangswelle 21, womit der Roboter 10 so arbeitet, wie es ihm in dem Lehrvorgang beigebracht wurde.

Der Motor 26 wiederholt Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen, und die Welle 28 dreht sich demzufolge vorwärts und rückwärts. Da in Umfangsrichtung kein Spiel zwischen dem bewegbaren Kupplungsbauteil 46 und der Welle 28 besteht, wird die Drehung der Welle 28 ohne Verzögerung selbst dann auf die Ausgangswelle 21 übertragen, wenn die Drehrichtung der Welle 28 umgekehrt wird. Mit an­ deren Worten, die Drehung der Welle 28 wird genauestens auf die Ausgangswelle 21 übertragen, d.h. auf den Träger 13. Infolgedessen arbeitet der Roboter 10 mit höchster Genauigkeit.

Bei Umkehr der Drehrichtung der Welle 28 werden keine Kontaktgeräusche erzeugt, so daß der Roboter 10 prak­ tisch lautlos arbeitet kann. Außerdem ist die Nutzungs­ dauer des Roboters 10 erhöht, da keine Stoßwirkung auf­ tritt, wenn die Drehrichtung der Welle 28 umgekehrt wird. Außerdem ist eine mechanische Dichtung 88 zwischen einem vorstehenden Abschnitt der Ausgangswelle 21 und dem Gehäuse 22 vorgesehen, um einen luftdichten Anschluß sicherzustellen.

Die gesamte Antriebseinrichtung 16-1 ist in das Gehäuse 22 aufgenommen, so daß der Motor 26, der harmonische Antrieb 27, der Kupplungsmechanismus 29, der die Kupp­ lung ein- und ausrückende Mechanismus 30 und der Dreh­ positiondetektor 31 von der Außenseite isoliert sind. Aus diesem Grund hat die Antriebseinrichtung 16-1 einen explosionssicheren Aufbau und einen hohen Sicherheits­ faktor.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Antriebs­ einrichtung. In Fig. 5 sind die Bauteile, die denjenigen in Fig. 3 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen ge­ kennzeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.

Eine Antriebseinrichtung 70 ist gemäß Fig. 5 so aufgebaut, daß der Teil der Ausgangswelle 21 der Antriebseinrich­ tung 16-1 entfällt. Damit ist die Antriebseinrichtung 70 kürzer und kompakter als die Antriebseinrichtung 16-1, die weiter oben beschrieben ist. Der Träger 13 ist an einem Ende einer Ausgangswelle 71 befestigt, die der Welle 28 gemäß Fig. 3 entspricht. Das andere Ende der Ausgangswelle 71 ist an dem Zahnradbauteil 41 des har­ monischen Antriebs 27 mittels Schrauben befestigt.

Ein Kupplungsmechanismus 72 enthält ein bewegbares Kupplungsbauteil 73 und ein ringförmiges Kupplungsbauteil 74, das mittels Schrauben an der Innenverzahnung 40 be­ festigt ist. Das bewegbare Kupplungsbauteil 73 enthält Bohrungen 43 a an einem äußeren Randabschnitt, wobei Führungsstifte 78 in die jeweiligen Bohrungen 73 a ein­ gesetzt sind. Die Führungsstifte 78 sind an einem Ge­ häuse 76 befestigt und verlaufen parallel zu einer Achse 77 der Ausgangswelle 71. Die Bohrungen 73 a und die Führungsstifte 78 sind jeweils in gleichwinkligen Inter­ vallen vorgesehen. Somit ist das bewegbare Kupplungsteil 73 in den Richtungen C und D ohne Spiel in Umfangsrich­ tung der Ausgangswelle 71 bewegbar.

Ein die Kupplung ein- und ausrückender Mechanismus 79 ist in dem Gehäuse 76 ausgebildet und enthält eine Zylinderkammer 82, der Druckluft über eine Einlaßöff­ nung 81 zugeführt wird, wie durch einen Pfeil 80 ange­ deutet ist, sowie zwei Schraubenfedern 83, um das be­ wegbare Kupplungsbauteil 83 in Richtung D zu beauf­ schlagen. Die Schraubenfedern 83 sind in Vertiefungen bzw. Aussparungen 76 a und 73 b, die in dem bewegbaren Kupplungsbauteil 73 und dem Gehäuse 76 ausgebildet sind, aufgenommen und darin gehalten. Die Innenverzahnung 40 und das Kupplungsbauteil 74 sind einteilig angeordnet und von Kugellagern 84 gegen das Gehäuse 76 abgestützt.

Bei dem Lehrvorgang wird Druckluft der Kammer 82 zu­ geführt, und das bewegbare Kupplungsbauteil 73 wirkt selbst als Kolben und bewegt sich in Richtung C gegen die Kraft der Schraubenfedern 83. Damit lösen sich die Zähne 73 c, die in einer Ringform an dem bewegbaren Kupp­ lungsbauteil 73 angeordnet sind, aus dem Eingriff mit den Zähnen 74 a, die in einer Ringform an dem Kupplungs­ bauteil 74 angeordnet sind, und der Kupplungsmechanismus 72 ist in den ausgerückten Zustand versetzt. Dies hat zur Folge, daß sich die Innenverzahnung 40 frei drehen kann, so daß der harmonische Antriebe 27 nicht als Un­ tersetzungsgetriebe funktioniert. In diesem Zustand können sich das Zahnradbauteil 41 und der Wellengenera­ tor 43 gemeinsam drehen.

Die Drehung der Ausgangswelle 71, die durch den Lehr­ vorgang hervorgerufen wird, wird über das Zahnradbau­ teil 41 und den Wellengenerator 43 auf den Motor 26 übertragen, so daß der Lehrvorgang ausgeführt wird, während die Motorwelle 42 gedreht wird. In diesem Zu­ stand wirkt der harmonische Antrieb 27 lediglich als eine Welle und nicht als Last. Aus diesem Grund kann der Lehrvorgang unter Aufwendung einer geringen Arbeits­ kraft glatt ausgeführt werden.

Da die Innenverzahnung 40 und das Kupplungsbauteil 74 von dem Gehäuse 76 auf die oben beschriebene Weise ge­ halten sind, wirken die Gewichte der Innenverzahnung 40 und des Kupplungsbauteils 74 nicht auf die Motorwelle 42. Dies hat den Vorteil, daß die auf die Motorwelle 42 wirkende Drehbelastung bei dem Lehrvorgang weiter redu­ ziert ist.

O-Ringe 85 und 86 sind an dem bewegbaren Kupplungsbau­ teil 73 vorgesehen, so daß die Kammer 82 selbst dann luftdicht gehalten ist, wenn sich das bewegbare Kupp­ lungsbauteil 73 bewegt.

Wenn der Lehrvorgang beendet ist, wird die Zufuhr von Druckluft zu der Einlaßöffnung 81 abgestellt. Darauf­ hin bewegt sich das bewegbare Kupplungsbauteil 73 in Richtung D infolge der Kraft der Schraubenfedern 83, wodurch der Kupplungsmechanismus 72 in den in Fig. 5 dargestellten eingerückten Zustand versetzt wird, in dem die Zähne 73 c mit den Zähnen 74 a kämmen. Damit ist eine Drehung der Innenverzahnung 40 verhindert, und der harmonische Antrieb 27 kann auf normale Weise arbeiten.

Wenn der Motor 26 gedreht wird, wird die Drehgeschwindig­ keit der Motorwelle 42 von dem harmonischen Antrieb 27 reduziert, und die Drehung wird auf die Ausgangswelle 71 übertragen. Der Träger 13 wird somit gedreht, und der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Roboter 10 arbeitet, wie es ihm in dem Lehrvorgang eingegeben wurde.

Wenn die Drehrichtung des Motors 26 umgekehrt wird, wirkt ein Drehmoment auf die Innenverzahnung 40 in einer Richtung, die entgegengesetzt zu derjenigen ist, in der das Drehmoment vorher einwirkte. Da das beweg­ bare Kupplungsbauteil 73 kein Spiel in seiner Dreh­ richtung hat, dreht sich die Innenverzahnung 40 über­ haupt nicht. Aus diesem Grund führt der harmonische Antrieb 27 bei Umkehr der Drehrichtung des Motors 26 einen normalen Geschwindigkeitsreduktionsvorgang vom Start der Drehung in der Umkehrrichtung in gleicher Weise aus, wie wenn die Innenverzahnung 40 an dem Ge­ häuse 76 mittels Schrauben befestigt wäre. Infolge­ dessen dreht sich die Ausgangswelle 71 vom Start der Drehung des Motors 26 in Umkehrrichtung an mit normaler Geschwindigkeit. Somit kann der Roboter 10 mit hoher Genauigkeit arbeiten.

Der Teil der Ausgangswelle 71 wird in der Nähe eines Endes von zwei Kugellagern 87 gegen das Gehäuse 76 abgestützt. Außerdem ist eine mechanische Dichtung 88 zwischen einem vorstehenden Abschnitt der Ausgangswelle 71 und dem Gehäuse 76 vorgesehen, um einen luftdichten Abschluß zu bilden.

Die gesamte Antriebseinrichtung 70 ist in das Gehäuse 76 aufgenommen, ähnlich wie dies bei der in Fig. 3 dar­ gestellten Antriebsvorrichtung 16-1 der Fall ist. Aus­ serdem ist die Innenseite des Gehäuse 76 von einem Schutzgas wie einem inerten Gas oder Luft unter Druck gesetzt, um zu verhindern, daß umgebendes, entflamm­ bares Gas in das Gehäuse 76 eintritt. Das Schutzgas wird durch eine Einlaßöffnung 91 zugeführt, wie dies durch einen Pfeil 90 angedeutet ist, und zirkuliert innerhalb des Gehäuses 76, indem es durch einen Spalt 92 am Umfang des Drehpositionsdetektors 31, durch Durchlässe 93 und 94, durch den harmonischen Antrieb 27, durch einen Durchlaß 95 zu einem Raum 96 am Umfang des Motors 26 und durch eine Öffnung 97 nach außen geführt wird, wie dies durch einen Pfeil 98 angedeutet ist. In diesem Fall wirkt das Schutzgas ferner als Kühlmittel, und die Mechanismen und Bauteile innerhalb des Gehäuses 76 werden durch das zirkulierende Schutzgas wirkungsvoll gekühlt.

Es ist möglich, innerhalb des Gehäuses 76 einen hohen Druck aufrecht zu erhalten, indem an der Öffnung 97 eine Drossel angeordnet wird. Wenn zudem die Innen­ seite des Gehäuses 76 nicht in einem größeren Ausmaß gekühlt werden muß, kann die Öffnung 97 verschlossen werden, so daß innerhalb des Gehäuses 76 ein hoher Druck aufrecht erhalten wird.

Der die Kupplung ein- und ausrückende Mechanismus kann so aufgebaut sein, daß die Kupplungsmechanismen 29 und 72 in den eingerückten Zustand versetzt werden, wenn Druckluft zugeführt wird, während sie ausgerückt werden, wenn die Zufuhr von Druckluft abgeschnitten wird. An­ stelle von Druckluft kann auch ein Öldruck als Antriebs­ quelle für den die Kupplung ein- und ausrückenden Me­ chanismus vorgesehen sein.

In dem Zustand, in dem die Antriebseinrichtung 70 zu­ sammengesetzt ist, sind alle zugehörigen Bauteile der Antriebseinrichtung 70 in das Gehäuse 76 aufgenommen. Aus diesem Grunde ist es möglich, für die Antriebs­ einrichtung 70 solche Bauteile zu verwenden, die nicht explosionssicher ausgebildet sind, wodurch der Bereich, aus dem die zugehörigen Bauteile der Antriebseinrichtung 70 ausgewählt werden können, erheblich vergrößert ist. Außerdem ist es möglich, die Antriebseinrichtung 70 mit einer einfachen Konstruktion explosionssicher zu machen, da die zugehörigen Bauteile der Antriebseinrichtung 70 explosionssicher gemacht werden können, indem das Schutzgas in ein einzelnes Gehäuse 76 eingeführt wird, wodurch zudem die Größe der antriebseinrichtung 70 er­ heblich verringert werden kann. Da der harmonische An­ trieb 27, der Kupplungsmechanismus 72 und der Drehposi­ tionsdetektor 71 eine Ringform haben und um den elek­ trischen Motor 26 und die Ausgangswelle 71 angeordnet sind, ist es möglich, die Abmessungen der Antriebsein­ richtung 70 im Vergleich zu den bisher üblichen Antriebs­ einrichtungen weiter zu reduzieren.

Wie bereits weiter oben beschrieben, erfaßt der Dreh­ positionsdetektor 31 die Drehposition der Ausgangswelle 21 (oder 71), die an dem Träger 13 befestigt ist. Somit ist es möglich, die Drehposition der Ausgangswelle 21 (oder 71) genau zu erfassen, ohne Beeinträchtigung durch den Kupplungsmechanismus 29 (oder 72), und ein genaues Erfassungssignal kann von dem Positionsdetektor 31 erhalten werden. Das abgegebene Erfassungssignal des Positionsdetektors 31 wird zu einer nicht dargestellten Steuereinrichtung des Roboters zurückgeführt, und die Antriebseinrichtung 16-1 (oder 70) wird entsprechend einem Ausgangssignal der Steuereinrichtunggenauestens angetrieben.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, ein zykloidisches Untersetzungsgetriebe anstelle des harmonischen Antriebs 27 zu verwenden, und ein elektrischer Solenoid kann als die Kupplung ein- und ausrückender Mechanismus verwendet werden. Außerdem ist es möglich, eine Reibungskupplung anstelle des Kupp­ lungsmechanismus 29 (oder 72) zu verwenden, beispiels­ weise eine Zahn- oder Klauenkupplung.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr liegen zahl­ reiche Variationen und Modifikationen im Rahmen des Er­ findungsgedankens.

Claims (7)

1. Industriewiedergaberoboter mit wenigstens einer An­ triebseinrichtung mit einem elektrischen Motor mit einer Motorwelle, einem Untersetzungsgetriebe zum Re­ duzieren der Drehgeschwindigkeit der Motorwelle des elektrischen Motors, einer Abgabewelle zur Betätigung des Industriewiedergaberoboters, einem Kupplungsmecha­ nismus, der sich in einem ausgerückten Zustand befindet, wenn die Ausgangswelle bei einem Lehrvorgang gedreht wird, so daß das Untersetzungsgetriebe nicht als Last wirkt, und einem die Kupplung ein- und ausrückenden Mechanismus, der den Kupplungsmechanismus bei Zufuhr von einem Druckfluid einrückt und beim Abschneiden der Zufuhr des Druckfluids ausrückt, wenn der Lehrvorgang beginnt, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (16-1, 70) ein Gehäuse (22, 76) zur Aufnahme des elektrischen Motors (26), des Unter­ setzungsgetriebes (27), der Ausgangswelle (21, 71), des Kupplungsmechanismus (29, 72) und des die Kupplung ein- und ausrückenden Mechanismus (30, 79) enthält und daß der Kupplungsmechanismus ein bewegbares Kupplungsbau­ teil (46, 73), auf das in Abhängigkeit von der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des elektrischen Motors eine Dreh­ kraft übertragen wird, und Führungsbauteile (48-1 bis 48-4, 78) aufweist, die parallel zu der Ausgangswelle an Stellen angeordnet sind, die von der Mitte der Aus­ gangswelle in Richtung deren Umfangs beabstandet sind, wobei das bewegbare Kupplungsbauteil auf den Führungs­ bauteilen so angeordnet ist, daß es nicht-drehbar, je­ doch in axialer Richtung der Ausgangswelle bewegbar ist.

2. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (27) eine Welle (28) an seiner Ausgangsseite aufweist und daß der Kupplungs­ mechanismus (29) zwischen der Welle des Untersetzungs­ getriebes und der Ausgangswelle (21) angeordnet ist, wo­ bei die Führungsbauteile (48-1 bis 48-4) an der Welle des Untersetzungsgetriebes befestigt sind und das be­ wegbare Kupplungsbauteil (46) Bohrungen (46 b-1 bis 46 b-4) aufweist, die entsprechend den darin aufgenommenen Führungsbauteilen geformt sind.

3. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (27) eine Innenverzahnung (40), die drehbar in dem Gehäuse (76) gehalten ist, und ein Zahnradbauteil (41) aufweist, das an der Ausgangs­ welle (71) befestigt ist und mit der Innenverzahnung von deren Innenseite aus kämmt, wobei das Untersetzungs­ getriebe eine die Geschwindigkeit reduzierende Funktion hat, wenn die Innenverzahnung nicht-drehbar gehalten ist, und keine die Geschwindigkeit reduzierende Wirkung her­ vorruft, wenn die Innenverzahnung drehbar ist, wobei die Führungsbauteile (78) an dem Gehäuse befestigt sind und das bewegbare Kupplungsbauteil (73) Bohrungen (73 a) aufweist, die entsprechend den darin eingepaßten Führungs­ bauteilen geformt sind, und wobei ferner das bewegbare Kupplungsbauteil die Innenverzahnung in dem ausgerückten Zustand des Kupplungsmechanismus (72) frei drehen läßt und in dem eingerückten Zustand des Kupplungsmechanismus die Innenverzahnung nicht-drehbar hält.

4. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kupplungsein- und ausrückende Mechanismus (30, 79) Schraubenfedern (51, 52, 83) zum Beaufschlagen des bewegbaren Kupplungsbauteils (46, 73) in einer Rich­ tung und einen Mechanismus (54, 55, 82) aufweist zum Bewegen des bewegbaren Kupplungsbauteils gegen die Kraft der Federn infolge einer äußeren Zufuhr eines Druckfluids.

5. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (76) eine Einlaßöffnung (81) aufweist, durch die ein Schutzgas ins Innere des Gehäuses einge­ führt wird.

6. Roboter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (76) in seinem Inneren Durchlässe (92-96) für das Schutzgas aufweist.

7. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22, 76) lose die Ausgangswelle (21, 71) umschließt und ferner einen Drehpositionsdetektor (31) zum Erfassen der Drehposition der Ausgangswelle aufnimmt.