CN106926226A - 多轴工业机器人，尤其是scara类型的多轴工业机器人 - Google Patents

Abstract

本文中描述了一种多轴工业机器人，尤其是SCARA类型的多轴工业机器人，其中，支承所述操作单元的臂包括基部本体（61）和覆盖本体（63），所述基部本体（61）和覆盖本体（63）构成包含所述单元的致动组件的密封闭合壳体。所述机器人的特征在于，所述臂还包括内部的中间本体（62），经由所述中间本体（62），所述覆盖本体（63）可以固定至基部本体（61）而无需提供在这两个本体之间的直接固定。

Description

多轴工业机器人，尤其是SCARA类型的多轴工业机器人

技术领域

本发明涉及一种多轴工业机器人，尤其是选择顺应性装配机器人臂（SCARA）类型的多轴工业机器人，并且特别地涉及机器人的远侧臂，在所述远侧臂上承载有操作单元。

背景技术

如在现有技术中所知的，在SCARA类型的机器人中，机器人的操作单元被轴承载，该轴安装在机器人的远侧臂上，从而该操作单元可以围绕其自身的轴线旋转，并且同时可沿着该轴线平移运动。用于驱动该轴的致动组件包含在所讨论的机器人臂内。为了便于将致动组件安装在臂上，臂通常包括基部本体和覆盖本体，致动组件固定在基部本体上，所述覆盖本体固定在基部本体上并且与基部本体一起构成外壳体，致动组件包封在外壳体中。

在使用上述类型的机器人的一些部门中，例如在食品产品或卫生用品的制造领域中，重要的是确保机器人的工作区域不被机器人本身污染，例如考虑到可能由机器人释放和散出的油脂、燃油等。另一方面，在某些应用中，机器人却可暴露于存在的流体，从而有必要防止这些流体在机器人的部件中的任何可能的渗透。

在现有技术中，已经制造了SCARA类型的机器人，所述机器人被适当地预布置以便这些机器人可被用于前面所提到的应用中。特别地，这些机器人具有支承操作单元的前述远侧臂，远侧臂相对于外部环境而密封地闭合，并且远侧臂装备有与上述移动轴相关的波纹管（bellow），以便防止任何空气在轴和臂的壳体之间通过。密封闭合一方面保护了布置在臂中的电构件和机械构件，并且另一方面防止任何可能污染工作区域的材料从机器人中出来。

发明内容

本发明的目的是提供一种多轴工业机器人，尤其是SCARA类型的多轴工业机器人，所述工业机器人相较于已知的解决方案将有改进的结构，首先是就其远侧臂方面，并且尤其是在结构简化、便于安装和紧密水平方面。

所提到的目的经由具有权利要求1中提到的特征的机器人来实现。

权利要求形成在本文中提供的关于本发明的技术教导的整体部分。

附图说明

参考所附附图，从随后的描述中本发明的另外的特征和优点将清晰地呈现，这些说明和附图仅仅以非限制性的示例的方式提供，其中：

图1示出了本文中描述的机器人的实施例的透视图；

图2示出了图1的机器人的侧视图；

图3为图1的机器人的部分剖面图；

图4为图1的机器人的远侧臂的细节视图，其中，已经移除了所述臂的覆盖本体；

图5为图1的机器人的分解图；

图6为图1的机器人的远侧臂的细节的透视图；

图7为图1的机器人的远侧臂的另一细节的透视图；以及

图8为与图4的视图类似的视图，但是其涉及到本文中描述的机器人的另一实施例的远侧臂。

具体实施方式

在随后的描述中示出的是各个具体细节，旨在提供对实施例的深度理解。可以不具有一个或多个具体细节而获得实施例，或通过其它方法、部件、或材料等获得实施例。在其它情况中，已知的结构、材料或操作未被示出或详尽地描述，从而本实施例的各个方面不会被模糊。

本发明中使用的附图标记仅仅是为了方便而提供的，并且因此不会限定实施例的保护领域或范围。

如在上面已经提到的，本发明关于多轴机器人,尤其是SCARA类型的多轴机器人。

总体来说，这种类型的机器人包括（附图标记涉及附图中示出的实施例）：

-基部结构2；

-第一臂4，该第一臂4围绕第一旋转轴I枢转地连接至基部结构2；

-第二臂6，该第二臂6围绕平行于前述第一轴的第二旋转轴II枢转地连接至第一臂；以及

-由轴12承载的操作单元8，所述操作单元8安装在第二臂6上并且可以借助致动组件被驱动沿着第三轴III以第一平移运动并且围绕相同第三轴以第二旋转运动。

第三轴均平行于前面所提到的轴I和轴II。

以现有技术中本身已知的方式，第二臂6包括基部本体61，所提及的致动组件固定在基部本体61上；以及覆盖本体63，覆盖本体63安装在基部本体上并且被设计成连同基部本体构成壳体，致动组件包封在壳体中。在各个实施例中，如在示出的一个实施例中，臂6在其内还包含马达（在附图中用附图标记M3表示），所述马达用于驱动臂6围绕第二轴II的旋转，该马达以常规的方式安装在基部本体61上。

在本文中所描述的机器人中，前述的第二臂还包括中间本体62，覆盖本体63可以经由中间本体62固定至基部本体，而无需提供在覆盖本体和基部本体之间的任何直接固定。特别是，中间本体62预布置用于被固定在基部本体上，并且具有这样的结构：所述结构被配置成用于至少部分地被设定在覆盖本体和致动组件之间，并且设置有用于将覆盖本体固定至中间本体本身的部分。

所提到的特征提供了这样的优点：提供了基部本体和覆盖本体之间的联接，这种联接在结构上比已经的解决方案更简单，并且同时这种联接的特征在于其便于预布置臂的壳体的密封闭合。特别是，这些特征使待设置的臂能够提供高于当前在市场上可获得的相同类型的机器人所提供的一定程度的保护等级——这种保护等级还被称为IP等级，其由当前有效的CEI UNI EN60529标准界定。如将从下面更详尽地看到，优选地，前述基部本体和覆盖本体均具有大体半壳的形态并且在其分别的周边边缘连接在一起。

在各个实施例中，如在示出的一个实施例中，基部本体61具有底壁61^I，底壁61^I中设置被轴12穿过的开口61’。而且支撑构造61^III的阵列设置在底部61^I上，在支撑构造61^III的阵列上固定有用于驱动轴12的致动组件的至少部分和前面所提到的中间本体62。

特别地，致动组件具有两个电马达M1、电马达M2和传动构件R，每个均安装在分别的板上，所述板通过螺钉固定至底部61^I的对应的支撑构造61^III。在各个优选的实施例中，这些构造包括具有内螺纹轴向孔眼的销，用于固定上述板的螺钉被螺入在该孔眼内。

致动组件还包括第一带轮（未示出），第一带轮经由带连接至马达M1并且与用于传动的螺旋构件22相关联，构件22接合设置在轴12上的对应的螺纹表面。经由插入的支承装置，该构件22被支撑到板72，该板72也通过螺钉固定至基部本体的对应的构造61^III。

所讨论的组件还包括第二带轮23，第二带轮23通过传动构件R经由带连接至马达M2，并且与用于将带轮23的旋转运动传动至轴12的构件24相关联。构件24接合在底部61^I上形成的开口61’,并且通过螺钉或螺栓固定至后者。半壳端盖64固定至底部61^I并且相对于外侧环境闭合构件24。端盖64具有被轴12穿过的底部开口64A。应当注意的是，构件22和构件24的布置在任何情况下还可以是相反的。

在各个实施例中，如在示出的一个实施例中，中间本体62由被切割并弯折的金属片构成，从而限定升起的壁62^I和一系列折片（flap）62^II，该升起的壁62^I位于电马达M1、M2、M3和传动构件R上方，并且该一系列折片62^II相对于前述壁基本上以90°弯折并被固定至底部61^I的分别的构造61^III。如在下文中将看到，设定成面向轴12的前折片62 ^II可以构成用于分隔盖本体63的内侧的壁。

位于升起的壁62^I上的是适合的元件T，所述适的合元件T用于发送信号目的并且用于控制机器人（例如警示灯、按钮等）；以及连接器C，所述连接器C用于将机器人的设备连接至本文中描述的臂6。该设备由将基部结构2连接至臂6的一束管和/或电缆表示。

前述壁62^I还具有适合的孔62’，所述适合的孔62’，该孔62’定位成与覆盖本体63的顶壁上形成的对应孔63’相匹配，以通过螺钉将所述本体互相固定至中间本体62。在各个优选的实施例中，如在示出的一个实施例中，覆盖本体63具有顶部开口63’’，顶部开口63’’被设计成以下述方式定位在壁62^I上，即以该方式在上面提到的一系列警示灯、按钮和连接器出现在外侧。以其本身已知的方式，本体63还具有被轴12穿过的顶部开口63A。

如前面所预计的，在各个优选的实施例中，如在示出的一个实施例中，在本文中描述的机器人中，臂6的壳体被密封地闭合，不仅为了防止污染材料出到工作区域中，而且为了使其能够在臂或机器人总体还可能被暴露至存在的流体的应用中被使用。

为了获得臂的密封性密封，环形垫圈32设定在分别的口缘之间，该口缘将覆盖本体63和基部本体61联接在一起，并且环形垫圈32完全围绕基部本体的口缘延伸。在各个优选的实施例中，如在示出的一个实施例中，基部本体61具有上抵其口缘的相对边缘61^II，垫圈32位于抵靠该相对边缘61^II。再次，在本体61的口缘处，本体的侧壁还稍微锥形化，以便于将口缘插入到覆盖本体63的互补口缘中。

而且，第二环形垫圈34设定在中间本体62的升起的壁62^I和覆盖本体63的限制开口63’’的内表面之间。该垫圈安放在升起的壁62^I上并且环绕直接出现在臂的外侧上的一系列连接器、按钮、警示灯等。另一垫圈36设定在端盖64和基部本体的底部61^I之间。

在各个实施例中，如在示出的一个实施例中，臂6还可以提供顶部波纹管和底部波纹管，该二者用附图标记38表示。顶部波纹管一端被限制到覆盖本体63的顶壁，并且其相反端部被限制到轴12的从该壁出来的端部；而底部波纹管一端被限制到端盖64，并且其相反端部被限制到轴12的从端盖64本身出来的端部。两个波纹管的内侧设定成与覆盖本体63的内侧连通，特别是通过本体63的顶部开口63A（在顶部波纹管的情况下），并且通过端盖64的底部开口64A（在底部波纹管的情况下）。基部本体61的底壁61具有开口61’’，该开口61’’被设计成覆盖本体63的内侧与端盖64的内侧连通的设定。经由插入的垫圈，波纹管的端部联接至分别的元件，波纹管被限制到该分别的元件。

按照前述，可以理解的是，如此设计的臂6的配置确保了其完美的密封闭合。此外，在各个实施例中，如在示出的一个实施例中（就此见图6），覆盖本体63内侧具有一个或多个间隔壁63^I，该间隔壁63^I定向在横向于覆盖件的相反侧面的方向上，并且被设计成部分地与中间本体62的前折片62^II重叠，从而与其协作以便将包含致动马达的腔室与包含轴12和对应的传动构件22和24的腔室分隔开。该分隔确保了马达的有效保护，尤其是在缺乏在上面提到的波纹管38的情况下。

再次，参考到不具有波纹管的机器人的配置，可以在覆盖本体63的内部设置由塑料材料（例如PET）制成的管111，管111可以通过开槽进入本体63的顶部开口63A而安装，例如使该开口与管的一端接合，并且构件22的圆柱形部分与管的相反端接合，并且该管具有收集可能渗入通过存在于开口63A和轴12之间的间隙的任何水的功能。所讨论的管具有闭合的底部并且设置有小的排出管113，排出管113具有将水从臂的底侧排出到外侧的功能。特别地，排出管113被设定在底部61^I中形成的开口61’’中的一个之上，用于将水释放到端盖64中，水然后将从端盖64由于重力而通过所述端盖的开口64A流出。在各个实施例中，在不具有波纹管的配置中，补件（patch）115设置在开口61’’处，补件115具有将开口（除了其上留出有排出管113的端部的开口）闭合的功能。该补件具有防止材料（例如水）通过前述开口而渗入到覆盖本体63中的功能。

在各个优选的实施例中，以及本文描述的机器人的其它部分，可以适当地预布置以为了机器人在前面涉及的具体应用中的使用。

在这一点上，在各个优选的实施例中，如在所示出的一个实施例中，第一臂4具有覆盖板（未示出），该第一臂4通常由金属材料制成并且提供设置有加强肋的底部结构，覆盖板应用在该臂的底侧上并且在该侧上限定了完全平滑的表面，以便防止任何尘土的沉积。

而且，在各个优选的实施例中，如在所示出的实施例中，机器人的基部结构2也可被密封地闭合，该基部结构2包含用于致动第一臂的马达和机器人的设备的终端部分。特别地，所讨论的结构2以其本身已知的方式包括中空本体2A，中空本体2A通过模制熔融的金属材料而获得，前述马达和设备的终端部分容纳在中空本体2A中。在这些优选的实施例中，本体经由插入的专门设置的垫圈44，被板2B闭合。位于板2B中的一个上的是一系列连接器或接口C1用于将设备连接至外部电源。

最后，本文中描述的机器人还可以在臂4和臂6的互相连结的部分和基部结构2的部分处装备有另外的垫圈46、垫圈48。

总体来说，应当注意的是，本文中描述的机器人还可以在固定至机器人的结构的所有该类部件或元件（例如，连接器构件C、按钮或警示灯T、连接器C1等）中，其中可能形成允许空气通过的小裂缝或间隙，设置有适合的垫圈。

参照图8，应当注意的是，在各个替代实施例中，如在该附图中示出的一个实施例中，中间本体62不以单独的一片制造，而是替代地具有升起部分（用附图标记62^IV表示），所述升起部分设置有在内部限定了孔（在该图中不可见）的框架配置，并且通过可移除连接的装置（例如，螺钉），具有与图4的实施例中的升起的壁62^IV相同功能的板或壁65连接至该升起部分。在所述板上事实上定位有相同的上述元件T和连接器C。所提到的内孔使由板65承载的各个元件面向并且接近臂6的内侧。

而且，升起部分62^IV具有相同的孔62’（如参照图4在上面所描述的），孔62’定位成与覆盖本体63的顶壁上形成的孔63’匹配，以使得所述本体能够通过螺钉互相固定至中间本体62。另一方面，应当注意的是，覆盖本体的顶部开口63’’被设计成以下述方式定位在升起部分62^IV上，即在该方式中由板65承载的一系列警示灯、按钮和连接器出现在外侧上；并且从而顶部开口的周边边缘围绕板65，从而板65可以被从升起部分62^IV移除而无需首先移除盖本体63。之前描述的垫圈34（在图8中不可见）被设定在升起部分62^IV和覆盖本体63的限定开口63’’的内表面之间。当然，在不偏离本发明的原理，结构的细节和实施例相对于本文中仅作为非限制性示例的已经示出的甚至可以显著地改变，而不会因此背离本发明的范围，该范围在所附权利要求书中限定。

Claims (10)

1.一种多轴工业机器人，尤其是SCARA类型的多轴工业机器人，包括：

-基部结构（2）；

-第一臂（4），所述第一臂（4）围绕第一旋转轴（I）而枢转地连接至所述基部结构；

-第二臂（6），所述第二臂（6）围绕平行于所述第一轴（I）的第二旋转轴（II）而枢转地连接至所述第一臂；以及

-被轴（12）承载的操作单元（8），所述操作单元（8）安装在所述第二臂上并且能够通过致动组件（M1, M2, R, 22, 24）而被以沿第三轴（III）的第一平移运动地驱动并且被以围绕所述第三轴的第二旋转运动地驱动，所述第三轴平行于所述第一轴和所述第二轴，

其中，所述第二臂包括：

-基部本体（61），所述致动组件固定在所述基部本体（61）上；以及

-覆盖本体（63），所述覆盖本体（63）安装在所述基部本体（61）上；

其中，所述基部本体（61）和所述覆盖本体（63）构成壳体，所述致动组件被包封在所述壳体中并且与外部环境分隔，

所述机器人的特征在于，所述第二臂（6）包括中间本体（62），所述中间本体（62）固定在所述基部本体上并且具有至少部分地设定在所述覆盖本体（63）和所述致动组件之间的结构，并且所述中间本体（62）设置有用于以下述方式将所述覆盖本体固定在所述中间本体上的部分，所述方式即所述覆盖本体（63）通过所述中间本体（62）被固定在所述基部本体（61）上并且与所述基部本体一起构成壳体，所述致动组件和所述中间本体包封在所述壳体内。

2.根据权利要求1所述的机器人，

其中，所述中间本体（62）限定了壁（62^I，65），所述壁（62^I，65）设定在所述覆盖本体（63）和所述致动组件之间并且设置有所述固定部分；

其中，在所述壁（62^I）上承载有在用于连接电缆和/或管束的构件和用于信号目的和/或用于控制所述机器人（T, C）的装置之间的至少一个；

其中，所述覆盖本体（63）具有开口（63’’），所述开口（63’’）以下述方式设定在对应于所述壁的位置中，即以所述方式所述连接构件和/或所述信号和/或控制装置将出现在所述第二臂（6）的外侧上；

其中，具有环形形状的第一密封元件（34）设定在所述壁（62^I）和所述覆盖本体（63）的围绕所述开口（63’’）延伸的内部部分之间，从而所述固定部分和所述连接构件和/或所述信号和/或控制装置位于在所述第一密封元件（34）的内侧的区域中；以及

其中，第二密封元件（32）设定在所述基部本体（61）和所述覆盖本体（63）之间。

3.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述中间本体（62）通过被切割并弯折以限定所述壁（62^I）和分别的折片（62^II）的金属片构造，所述折片（62^II）在横向于所述壁的方向上弯折并且被固定至所述基部本体（61）。

4.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述中间本体（62）包括被切割并弯折以限定框架部分（62^IV）和分别的折片（62^II）的金属片，所述折片（62^II）在横向于所述部分的方向上弯折并且被固定至所述基部本体（61），并且其中，所述中间本体还包括板（65），所述板（65）被能够移除地连接至所述框架部分并且限定承载所述连接构件和/或所述信号和/或控制装置的所述壁，并且其中，所述覆盖本体（63）的所述开口（63’’）的尺寸设定成以通过其自身的周边边缘环绕所述板（65），从而所述板能够从所述框架部分被移除，而无需首先移除所述覆盖本体（63）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的机器人，其中，所述基部本体（61）具有底壁（61^I），在所述底壁（61^I）上设置有相对于所述底壁的表面升起的支撑构造（61^III）的阵列，其上固定有所述致动组件（M1，M2，R，22，24）、或所述致动组件的部分和所述中间本体（62）。

6.根据权利要求5所述的机器人，其中，所述构造（61^III）由具有螺纹轴向孔眼的销构成。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的机器人，其中，所述致动组件包括第一电马达（M1）、第二电马达（M2）和用于将运动从所述马达传递至所述轴的至少一个构件（22，24），其每个被承载在分别的板上，所述板固定至所述底壁上设置的所述支撑构造的阵列中的对应的支撑构造上。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的机器人，其中，所述第二臂包括：

-第一波纹管（38），所述第一波纹管（38）在一端与所述覆盖本体（63）的顶壁相关联，并且在所述第一波纹管（38）的相对端与所述轴（12）的从所述覆盖本体出来的端部相关联；以及

-第二波纹管（38），所述第二波纹管在一端与所述基部本体的底壁或固定至所述底壁的端盖（64）相关联，并且在所述第二波纹管（38）的相对端与所述轴（12）的从所述底壁或所述端盖出来的端部相关联。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的机器人，其中，所述覆盖本体（63）在内侧上具有设计成与所述中间本体（62）配合的一个或多个壁（63^I），由此将所述覆盖本体的内侧划分成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室彼此分隔并且分别包含所述轴（12）和用于驱动所述轴的马达（M1，M2）。

10.根据权利要求9所述的机器人，其中，所述中间本体（62）具有前折片或壁（62^II），所述前折片或壁（62^II）面向所述轴（12），并且其中，所述覆盖本体（63）的所述内壁（63^I）被配置成与所述中间本体（62）的所述前壁（62^II）配合。