CN109153115A - 用于可编程的自动移动机的机动的活节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动的活节(1)，其用于连接可编程的自动移动机的两个可彼此相对移动的支座(2、3)，该活节具有驱动电机(4)和在传动技术上接于所述驱动电机(4)之后的传动机构(6)以及具有锁紧装置(16)。该机动的活节(1)的特征在于，所述锁紧装置(16)被设计和设置用于直接将所述驱动电机(4)的从动轴(5)或者抗扭地与所述驱动电机(4)的从动轴(5)连接的锁止机构(20)锁定，所述从动轴(5)通过连接耦接部(26)抗扭地与所述传动机构(6)的驱动轴(27)连接，其中，在所述驱动电机(4)的从动轴(5)与所述传动机构(6)的驱动轴(27)之间出现超过预定的或可预定的值的扭矩时，所述连接耦接部(26)允许所述从动轴(5)相对于所述驱动轴(27)的相对移动。

Description

用于可编程的自动移动机的机动的活节

技术领域

本发明涉及一种机动的活节，其用于连接可编程的自动移动机的两个可彼此相对移动的支座，该活节具有驱动电机和在传动技术上接于驱动电机之后的传动机构以及具有锁紧装置。

背景技术

由US 8,614,559 B2已知一种可编程的机器人系统。该机器人系统含有机器人，该机器人带有多个独立的臂部段，其中，相邻的臂部段分别通过活节相互连接。该机器人系统还在至少一个活节中包括可控制的驱动部以及用于控制该驱动部的控制系统。机器人系统还具有用户接口，机器人系统可通过该用户接口被编程。活节具有壳体和设置在该壳体中的带有电机轴的电机，该电机轴相对于壳体旋转。在该壳体中还有一个安全制动部，其具有可通过电磁铁激活的锁止掣子。该锁止掣子在激活位置插入到直接与电机轴摩擦配合地连接的构件中。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于可编程的自动移动机的机动的活节，其允许特别是在故障情况下使得各支座可靠地彼此相对锁定。

该目的通过一种机动的活节得以实现，其特征在于，锁紧装置被设计和设置用于直接将驱动电机的从动轴或者抗扭地与驱动电机的从动轴连接的锁止机构锁定，从动轴通过连接耦接部抗扭地与传动机构的驱动轴连接，其中，在驱动电机的从动轴与传动机构的驱动轴之间出现超过预定的或可预定的值的扭矩时，所述连接耦接部允许从动轴相对于驱动轴的相对移动。

采用本发明的方式认识到，由开篇提到的专利文献US 8,614,559B2已知的可编程的机器人系统的活节具有缺点：驱动电机的驱动旋转不能在任何情况下都可靠地借助安全制动部予以禁止。确切地说，即使在安全制动部激活之后，在克服其摩擦力的情况下，从动轴仍然可以继续转动。本发明彻底解决了该问题。但有利的是，本发明却高效地避免了因扭矩峰值造成在力线中处于从动轴之后的各构件受损，这在下面还将予以详述。

预定的值优选等于允许在驱动电机的从动轴与传动机构的驱动轴之间出现的最大允许的工作扭矩。该值尤其也可以处于所述值以下，以便实施安全垫。特别地，预定的值经过优选的选择，从而避免活节和/或传动机构受损。

下面将详述的本发明具有进一步更特殊的优点：活节具有两个可彼此相对移动的壳体部分，其中，驱动电机预安装地设置在壳体部分之一中，传动机构预安装地设置在另一壳体部分中。在这种设计中，传动机构与驱动电机的耦接可以在制造期间简单地通过连接耦接部来实现，这明显便于活节的整个制造过程。

如已述，特别可行的是，锁紧装置直接作用在从动轴上，以便将该从动轴锁定。例如，从动轴可以具有卡锁内凹，特别是可径向地移动的锁止销的自由端可以插入到该卡锁内凹中。从动轴特别是可以具有多个卡锁内凹，以便实现在不同的转动位置插入锁止销。

同样如已述，替代地也可行的是，锁紧装置直接作用在抗扭地与驱动电机的从动轴连接的锁止机构上，以便将锁止机构锁定，进而也将该从动轴锁定。在此可以特别有利地规定，驱动电机的从动轴与锁止机构的抗扭的连接是形状配合连接和/或材料配合连接。驱动电机的从动轴与锁止机构的抗扭的连接替代地也可以设计成力配合连接，并经过设计，从而在力配合连接出现打滑之前，连接部件允许从动轴相对于驱动轴相对移动。

独立于连接的方式，在一种特殊的设计中，驱动电机的从动轴与锁止机构相互同轴地布置。优选地，驱动电机的从动轴与传动机构的驱动轴也相互同轴地布置。

在一种有利的设计中，连接耦接部具有在从动轴上的端侧的内凹，驱动轴的一端借助夹紧构件力配合地固定在该内凹中。相反，替代地也可以规定，连接耦接部具有在驱动轴上的端侧的内凹，从动轴的一端借助夹紧构件力配合地固定在该内凹中。夹紧构件可以有利地例如构造成波形的和/或弹性的和/或柱形地弯曲的带材，或者构造成被开槽的环。

为了实现所述连接耦接部在驱动电机的从动轴与传动机构的驱动轴之间出现超过预定的或可预定的值的扭矩时允许从动轴相对于驱动轴的相对移动，在一种特殊的设计中，连接耦接部具有盘式制动器。尤其可以存在制动盘，其—直接地或间接地—抗扭地与驱动轴连接，并且与制动力产生器配合作用，该制动力产生器直接地或间接地支撑在从动轴上。替代地，制动盘也可以—直接地或间接地—抗扭地与从动轴连接，其中，制动力产生器直接地或间接地支撑在驱动轴上。制动盘可以有利地抗扭地、但在轴向方向上可移动地安置在随动件上，该随动件与驱动轴或从动轴连接。

制动力产生器可以例如按如下方式来构造：它在锁紧装置的接通状态下将摩擦部件轴向地或径向地顶压到制动盘上。特别地，制动力产生器为此可以具有至少一个磁铁，特别是永磁铁和/或电磁铁，和/或具有至少一个弹簧部件。在一种特殊的设计中，为了松开锁紧装置，存在特别是可电激活的松开装置。例如，松开装置可以具有电磁铁，借助于该电磁铁可以使得摩擦部件特别是克服制动力产生器的复位力离开制动盘。

在一种特殊的设计中，从动轴或者抗扭地与从动轴连接的锁止机构具有至少一个形状配合机构，该形状配合机构在锁紧装置的接通状态下形状配合地与相对于壳体或底架抗扭的对应形状配合机构配合作用。

锁止机构可以有利地例如作为环与要予以制动的传动机构构件同轴地布置。

锁止机构可以作为形状配合机构例如具有至少一个内凹，对应形状配合机构可以例如以可伸出的锁止销的形式插入到该内凹中。以有利的方式，锁止机构可以具有多个形状配合机构，例如多个内凹，它们经过布置，从而可以实现在从动轴的不同的转动位置将对应锁止机构插入。

在一种更特别有利的设计中，形状配合机构被构造成至少一个卡锁内凹或径向朝向的卡锁内凹，其中，对应形状配合机构具有可径向地移动的锁止销，该锁止销的自由端在锁紧装置的接通状态下插入到形状配合机构的卡锁内凹中。

在一种更特别有利的设计中，该传动机构被构造成应力波传动机构。这种设计具有非常特殊的优点：能实现使得可移动的各支座彼此相对地特别精确地调节。在此有利地利用了如下事实：应力波传动机构是无间隙的，因而可以把由驱动电机产生的扭矩—特别是即使在方向逆反的情况下—直接转变为各支座的相应的相对移动。替代地，传动机构可以例如构造成行星传动机构或摆线式传动机构。

在一种特殊的设计中，活节具有两个可彼此相对移动的壳体部分，其中，驱动电机设置在壳体部分之一中，传动机构设置在另一壳体部分中。替代地或补充地也可以规定，传动机构的一部分设置在壳体部分之一中，传动机构的另一部分设置在另一壳体部分中，或者，锁紧装置设置在与传动机构相同的或者至少与传动机构的要直接予以制动的构件相同的壳体部分中。这些设计具有特殊的优点：各壳体部分可以对称地和/或结构相同地和/或相同大小地构造。尤其是，无需因为活节部分之一必须既容纳驱动电机的又容纳传动机构的和锁紧装置的全部部件而将它特别是笨重地构造。

在一种特殊的设计中，锁紧装置经过构造，从而即使当供电失效或被切断时，分别选择的通断状态也可靠地保持不变。例如，锁紧装置为此可以具有永磁铁机构，其使得锁定构件在已从松开位置切换到锁定位置的切换过程之后保持在锁定位置，并且使得锁定构件在已从锁定位置切换到松开位置的切换过程之后保持在松开位置，其中，切换装置在切换过程中使得切换磁场叠加于由永磁铁机构引起的磁场。

这种锁紧装置具有优点：它与供电无关地双稳，因为由永磁铁机构可靠地保持调节好的切换状态(锁定位置或松开位置)一段时间，直至锁定构件被切换到相应的另一切换状态下。

这种设计的非常特殊的优点在于，各支座的纵向中轴线移动所在的各平面相互间可以具有较小的距离。这具有另一特殊的优点：在工作中有较小的扭矩至少作用到支座之一上。该支座因此可以更加细小地和/或节省安装空间地设计尺寸。

特别地，一个壳体部分可以被设计和设置用于刚性地直接地或间接地与支座之一连接，而另一壳体部分被设计和设置用于刚性地与另一支座连接。替代地也可行的是，第一支座的壳体附加地也用作第一壳体部分，和/或，第二支座的壳体附加地也用作第二壳体部分。

在一种特殊的设计中，活节被设计用于使得两个支座连接，从而支座之一移动所在的平面和另一支座移动所在的平面始终都相互平行地布置。在另一设计中，活节被设计用于使得两个支座连接，从而支座之一移动所在的平面和另一支座始终都相互垂直地布置。

活节特别是可以构造成铰链活节。铰链活节是一种允许以一个特别是仅仅一个自由度进行转动运动的活节。

特别有利的是，可编程的自动移动机带有两个支座，这些支座借助根据本发明的机动的活节可彼此相对移动地连接。在此可以特别有利地规定，支座之一直接地或间接地抗扭地与驱动电机的定子和/或驱动电机的驱动电机壳体连接，而另一支座抗扭地与传动机构的从动部件耦接。

这两个通过机动的活节可移动地连接的支座可以例如是机器人臂的一部分。

附图说明

附图中示范性地且示意性地示出了本发明的主题，下面借助附图予以介绍，其中，相同的或相同作用的部件即使在不同的实施例中大多也标有相同的附图标记。在此：

图1示出用于连接两个可彼此相对移动的支座的机动的活节的第一实施例；和

图2示出用于连接两个可彼此相对移动的支座的机动的活节的第二实施例。

具体实施方式

图1示出用于使得可编程的自动移动机的第一支座2与第二支座3铰接地连接的机动的活节1的第一实施例。该机动的活节1含有带从动轴5的驱动电机4，以及含有在传动技术上接于驱动电机4之后的传动机构6。该传动机构6被构造成应力波传动机构。

机动的活节1具有第一壳体部分24和第二壳体部分22。第一壳体部分24刚性地与第一支座2连接，而第二壳体部分22刚性地与第二支座3连接。替代地也可行的是，第一支座的壳体附加地也用作第一壳体部分24，和/或，第二支座的壳体附加地也用作第二壳体部分22。

在该实施例中，驱动电机4设置在第一壳体部分24中，而传动机构6设置在第二壳体部分22中。

机动的活节1还具有锁紧装置16，该锁紧装置被设计和设置用于直接将从动轴5、抗扭地与驱动电机5的从动轴5连接的锁止机构20锁定。锁紧装置16特别是可以用于例如在紧急情况下和/或在维修情况下加固活节。锁止机构20被构造成锁止环21，并且形状配合地和/或材料配合地与从动轴5连接。在锁止位置，可径向地移动的锁止销18插入到锁止机构20的卡锁内凹19中。锁止销18可以借助升降磁铁25在径向方向上移动。为了松开锁紧装置16，锁止销18的自由端径向地从卡锁内凹19中移出。锁止机构20具有在其外圆周上分布的多个卡锁内凹19，从而可以实现在不同的转动位置插入锁止销18。锁紧装置16借助保持器23抗扭地与第一壳体部分24连接。

从动轴5通过连接耦接部26抗扭地与传动机构6的驱动轴27连接。所述连接耦接部26在驱动电机4的从动轴5与传动机构6的驱动轴27之间出现超过预定的或可预定的值的扭矩时允许从动轴5相对于驱动轴27的相对移动。连接耦接部建立了摩擦配合的连接，并以这种方式实现驱动轴27具有端侧的内凹，驱动轴5的端部借助夹紧构件28力配合地固定在该内凹中。夹紧构件28被构造成波形的和柱形地弯曲的钢带。

传动机构6具有抗扭地与驱动轴27连接的驱动部件7，即轴式发电机。该轴式发电机借助于径向柔性的滚动轴承8安置在径向柔性的、外啮合的套筒9中，该套筒形成了传动机构6的中间部件10。驱动部件7椭圆形地构造，且将其椭圆形的形状经由径向柔性的滚动轴承8传递到径向柔性的、外啮合的套筒9上，该套筒在彼此相对侧沿着椭圆的纵轴线与刚性的、内啮合的第一支撑环11处于啮合中。第一支撑环11通过第二壳体部分22抗扭地与第二支座3连接。第一支撑环11可以特别是具有与径向柔性的、外啮合的套筒9相同的齿数。

此外，传动机构6具有刚性的、内啮合的第二支撑环12，该第二支撑环同样与径向柔性的、外啮合的套筒9处于啮合中。第二支撑环12具有比径向柔性的、外啮合的套筒9多的齿数，从而在驱动部件7转动时，第二支撑环12相对于径向柔性的、外啮合的套筒9自动地出现相对转动。

第二支撑环12通过第一壳体部分24抗扭地与可移动的第一支座2连接。

驱动电机4含有定子13和转子14。转子14抗扭地与从动轴5连接。驱动电机壳体15抗扭地固定在第一壳体部分24上。定子13位置固定地设置在驱动电机壳体15中。

借助于驱动电机4，可以使得驱动部件7处于旋转中，这导致与第一支座2连接的第二支撑环12的相对转动，从而第一支座2和第二支座3彼此相对移动。

图2示出用于使得可编程的自动移动机的第一支座2与第二支座3铰接地连接的机动的活节1的第二实施例。

在该实施例中，驱动电机4和传动机构6的一部分以及锁紧装置16设置在第一壳体部分24中，而传动机构6的另一部分设置在第二壳体部分22中。

附图标记清单

1 机动的活节

2 第一支座

3 第二支座

4 驱动电机

5 从动轴

6 传动机构

7 驱动部件

8 径向柔性的滚动轴承

9 径向柔性的、外啮合的套筒

10 中间部件

11 第一支撑环

12 第二支撑环

13 定子

14 转子

15 驱动电机壳体

16 锁紧装置

17 从动部件

18 锁止销

19 卡锁内凹

20 锁止机构

21 锁止环

22 第二壳体部分

23 保持器

24 第一壳体部分

25 升降磁铁

26 连接耦接部

27 驱动轴

28 夹紧构件

Claims (23)

1.一种机动的活节，用于连接可编程的自动移动机的两个可彼此相对移动的支座，该活节具有驱动电机和在传动技术上接于所述驱动电机之后的传动机构以及具有锁紧装置，其特征在于，所述锁紧装置被设计和设置用于直接将所述驱动电机的从动轴或者抗扭地与所述驱动电机的从动轴连接的锁止机构锁定，所述从动轴通过连接耦接部抗扭地与所述传动机构的驱动轴连接，其中，在所述驱动电机的从动轴与所述传动机构的驱动轴之间出现超过预定的或可预定的值的扭矩时，所述连接耦接部允许所述从动轴相对于所述驱动轴的相对移动。

2.如权利要求1所述的机动的活节，其特征在于，所述预定的值等于允许在所述驱动电机的从动轴与所述传动机构的驱动轴之间出现的最大允许的工作扭矩，和/或，所述预定的值经过选择，从而避免所述活节和/或所述传动机构受损。

3.如权利要求1或2所述的机动的活节，其特征在于，

a.所述驱动电机的从动轴与所述锁止机构的抗扭的连接是形状配合连接和/或材料配合连接；

b.所述驱动电机的从动轴与所述锁止机构的抗扭的连接被设计成力配合连接，并经过设计，从而在所述力配合连接出现打滑之前，所述连接耦接部允许所述从动轴相对于所述驱动轴相对移动。

4.如权利要求1～3中任一项所述的机动的活节，其特征在于，所述驱动电机的从动轴与所述锁止机构相互同轴地布置。

5.如权利要求1～4中任一项所述的机动的活节，其特征在于，所述驱动电机的从动轴与所述传动机构的驱动轴相互同轴地布置。

6.如权利要求1～5中任一项所述的机动的活节，其特征在于，

a.所述连接耦接部具有在所述从动轴上的端侧的内凹，所述驱动轴的一端借助夹紧构件力配合地固定在该内凹中；或者，

b.所述连接耦接部具有在所述驱动轴上的端侧的内凹，所述从动轴的一端借助夹紧构件力配合地固定在该内凹中。

7.如权利要求6所述的机动的活节，其特征在于，所述夹紧构件构造成波形的和/或弹性的和/或柱形地弯曲的带材，或者构造成被开槽的环。

8.如权利要求1～5中任一项所述的机动的活节，其特征在于，所述连接耦接部具有盘式制动器。

9.如权利要求8所述的机动的活节，其特征在于：

a.制动盘和制动力产生器，该制动盘抗扭地与所述驱动轴连接，该制动力产生器作用到所述制动盘上，并且该制动力产生器直接地或间接地支撑在所述从动轴上；或者，

b.制动盘和制动力产生器，该制动盘抗扭地与所述从动轴连接，该制动力产生器作用到所述制动盘上，并且该制动力产生器直接地或间接地支撑在所述驱动轴上。

10.如权利要求9所述的机动的活节，其特征在于，所述制动盘在轴向方向上可移动地安置在随动件上，该随动件与所述驱动轴或所述从动轴抗扭地连接。

11.如权利要求9或10所述的机动的活节，其特征在于，

a.所述制动力产生器在所述锁紧装置的接通状态下将摩擦部件轴向地顶压到所述制动盘上；或者，

b.所述制动力产生器在所述锁紧装置的接通状态下将摩擦部件径向地顶压到所述制动盘上。

12.如权利要求9～11中任一项所述的机动的活节，其特征在于，所述制动力产生器具有至少一个磁铁，特别是永磁铁和/或电磁铁，和/或具有至少一个弹簧部件。

13.如权利要求9～12中任一项所述的机动的活节，其特征在于，所述从动轴或者抗扭地与所述从动轴连接的所述锁止机构具有至少一个形状配合机构，该形状配合机构在所述锁紧装置的接通状态下形状配合地与相对于壳体或底架抗扭的对应形状配合机构配合作用。

14.如权利要求13所述的机动的活节，其特征在于，所述从动轴或者抗扭地与所述从动轴连接的构件具有多个形状配合机构，特别是多个卡锁内凹，所述形状配合机构经过布置，从而可以实现在所述从动轴的不同的转动位置将所述对应锁止机构插入。

15.如权利要求13或14所述的机动的活节，其特征在于，所述形状配合机构被构造成至少一个卡锁内凹或径向朝向的卡锁内凹，所述对应形状配合机构具有可径向地移动的锁止销，该锁止销的自由端在所述锁紧装置的接通状态下插入到所述形状配合机构的卡锁内凹中。

16.如权利要求1～15中任一项所述的机动的活节，其特征在于，所述传动机构被构造成应力波传动机构。

17.如权利要求16所述的机动的活节，其特征在于，所述应力波传动机构被构造成罐式传动机构，或者，所述应力波传动机构被构造成环形传动机构。

18.如权利要求1～17中任一项所述的机动的活节，其特征在于，所述活节具有两个可彼此相对移动的壳体部分，其中，

a.所述驱动电机设置在所述壳体部分之一中，所述传动机构设置在另一壳体部分中；或者，

b.所述传动机构的一部分设置在所述壳体部分之一中，所述传动机构的另一部分设置在另一壳体部分中；或者，

c.所述传动机构或所述传动机构的一部分设置在所述壳体部分之一中，所述锁紧装置设置在另一壳体部分中。

19.如权利要求1～18中任一项所述的机动的活节，其特征在于，

a.所述活节被设计用于使得两个支座连接，从而所述支座之一移动所在的平面和另一支座移动所在的平面始终都相互平行地布置；或者，

b.所述活节被构造成铰链活节；或者，

c.所述活节被设计用于使得两个支座连接，从而所述支座之一移动所在的平面相对于另一支座始终都垂直地布置。

20.一种可编程的自动移动机，带有两个借助根据权利要求1～19中任一项所述的机动的活节可彼此相对移动地连接的支座。

21.如权利要求20所述的可编程的自动移动机，其特征在于，所述支座之一直接地或间接地抗扭地与所述驱动电机的定子和/或所述驱动电机的驱动电机壳体连接，而另一支座抗扭地与所述传动机构的从动部件耦接。

22.如权利要求20或21所述的可编程的自动移动机，其特征在于，两个通过所述机动的活节可移动地连接的支座是机器人臂的一部分。

23.如权利要求20～22中任一项所述的可编程的自动移动机，其特征在于，所述活节具有两个可彼此相对移动的壳体部分，其中，

a.所述支座之一与所述壳体部分之一固定地连接，另一支座与另一壳体部分固定地连接；或者，其中，

b.所述壳体部分之一是所述支座之一的组成部分；或者，其中，

c.所述壳体部分之一是所述支座之一的壳体的组成部分，并且，另一壳体部分是另一支座的壳体的组成部分。