CN111886114A - 曲臂机器人的关节机构 - Google Patents

Abstract

根据本发明的用于曲臂机器人的关节机构，具有机器人的第一结构构件(12，15)和第二结构构件(13，16)，第二结构构件在转动轴承(100)中特别是悬空式地安装在第一结构构件(12，15)上，并且关节机构具有第一线缆(50)，该第一线缆具有布置在第一结构构件(12，15)上的第一线缆部(51)和布置在第二结构构件(13，16)上的第二线缆部(52)，其中，第一和第二线缆部(51，52)在第一线缆环(53)中连接。在一种实施方式中，关节机构具有转矩传感器。

Description

曲臂机器人的关节机构

技术领域

本发明涉及一种用于曲臂机器人的关节机构，一种具有该关节机构的曲臂机器人以及一种用于组装和使用该关节机构的方法。

发明内容

本发明的目的是改进曲臂机器人。

本发明的目的通过一种具有权利要求1所述特征的关节机构来实现。权利要求7、9和10请求保护一种具有至少一个在此所述关节机构的曲臂机器人，一种用于组装和使用该关节机构的方法。优选的扩展方案由从属权利要求给出。

根据本发明的一种实施方式，用于曲臂机器人的关节机构、特别是曲臂机器人的一个或多个关节机构(分别)具有机器人的第一结构构件和第二结构构件；第二结构构件在转动轴承中被安装在第一结构构件上，在一种实施方式中是被悬空式地安装在第一结构构件上。

由此，在一种实施方式中，可以实现更大的调节(角度)范围，和/或减小曲臂机器人的结构构件之间的潜在的挤压点(Quetschstellen)。

根据本发明的一种实施方式，一个或多个关节机构(分别)具有第一线缆，该第一线缆具有被布置、特别是紧固在(相应的)第一结构构件上、特别是第一结构构件中的第一线缆部，以及被布置、特别是紧固在(相应的)第二结构构件上、特别是第二结构构件中的第二线缆部，其中，第一线缆部和第二线缆部在特别是开放的第一线缆环中相互连接。

在一种实施方式中，一个或多个关节机构(分别)具有一个或多个另外的线缆，该另外的线缆分别具有被布置、特别是紧固在(相应的)第一结构构件上、特别是第一结构构件中的第一线缆部，以及被布置、特别是紧固在(相应的)第二结构构件上、特别是第二结构构件中的第二线缆部，其中，该第一线缆部和第二线缆部同样是在特别是开放的(另外的)线缆环中相互连接。

在一种实施方式中，(第一和/或另外的)线缆环(分别)连接在(相应的)第一线缆部和/或第二线缆部上，或者被结合到其中。

在一种实施方式中，在第一结构构件和第二结构构件相对于彼此扭转时，(第一和/或另外的)线缆环将卷开(ablaufen)或缠卷(auflaufen)或者说展开(abrollen)或卷起(aufrollen)，并因此有利地补偿第一与第二线缆部之间的距离的变化，或者为此目的而提供、特别是设计，或者用于此目的。

令人惊讶的是，这种线缆环可以被特别有利地使用在特别是具有被悬空式安装的结构构件的曲臂机器人中。

在一种实施方式中，(在一种实施方式中，是所有的)线缆的线缆环是这样的线缆环：在这些线缆环中分别连接有被布置、特别是紧固在第一结构构件上、特别是第一结构构件中的第一线缆部以及被布置、特别是紧固在第二结构构件上、特别是第二结构构件中的第二线缆部，它们彼此交错地布置，和/或同向地弯曲，和/或同向地或者在一侧卷开或者说展开，和/或同向地或者在一侧或者同一侧围接(umgreifen)转动轴承，或者被这样布置或这样使用。

由此，相对于使至少两个线缆环彼此反向弯曲对置的实施方式，在一种实施方式中，关节机构的直径可以有利地反向卷开或者从两侧围接转动轴承。

在一种实施方式中，第一线缆部之间的径向偏移、第二线缆部之间的径向偏移和/或线缆环之间的径向偏移(分别)小于线缆直径，特别是最小的、最大的和/或平均的线缆直径，特别是在一个或多个线缆环中。在本文中，径向偏移特别是指在相应的线缆的表面中心点之间的沿径向方向的距离，该径向方向垂直于转动轴承的转动轴和旋转方向。

由此，相对于使至少两个线缆环彼此反向重叠的实施方式，在一种实施方式中，可以有利地(进一步)减小关节机构的直径。

在另一种实施方式中，关节机构具有第二线缆，该第二线缆具有被布置、特别是紧固在第一结构构件上、特别是第一结构构件中的第一线缆部，以及被布置、特别是紧固在第二结构构件上、特别是第二结构构件中的第二线缆部，其中，第二线缆的第一线缆部和第二线缆部在第二线缆环中连接，并且其中，第二线缆环与第一线缆的第一线缆环相对置，在一种实施方式中为始终无重叠地对置，或者第一线缆环和第二线缆环被这样布置或者被这样使用。

在一种扩展方案中，关节机构可以具有一个或多个另外的线缆，该另外的线缆各自具有被布置、特别是紧固在第一结构构件上、特别是第一结构构件中的第一线缆部，以及被布置、特别是紧固在第二结构构件上、特别是第二结构构件中的第二线缆部，其中，第一线缆部和第二线缆部分别在线缆环中连接，并且这些线缆环与第一线缆环彼此交错地布置和/或同向地弯曲和/或同向地卷开和/或同向地围接转动轴承，并且其中，(这些)线缆环被布置为，它们始终无重叠地与第二线缆环对置。

附加地或替代地，在一种实施方式中，关节机构可以具有一个或多个另外的线缆，该另外的线缆各自具有被布置、特别是紧固在第一结构构件上、特别是第一结构构件中的第一线缆部，以及被布置、特别是紧固在第二结构构件上、特别是第二结构构件中的第二线缆部，其中，第一线缆部和第二线缆部分别在线缆环中连接，并且这些线缆环与第二线缆环彼此交错地布置和/或同向地弯曲和/或同向地卷开和/或同向地围接转动轴承，并且其中，(这些)线缆环被布置为，它们始终与第一线缆环无重叠地对置。

由此，在一种实施方式中，可以降低关节机构的轴向结构高度。

在一种实施方式中，关节机构具有用于检测第一结构构件与第二结构构件之间的轴力矩的转矩传感器和/或用于相对彼此调节第一结构构件与第二结构构件的电驱动器。

本发明可以特别是由于有利地降低了对线缆刚性或线缆回复力的影响而被特别有利地使用在具有转矩传感器的关节机构中。

在一种实施方式中，转矩传感器和/或电驱动器，特别是轴向地，(分别)至少部分地被第一线缆环覆盖。

由此，在一种实施方式中，可以降低关节机构的轴向结构高度。

在一种实施方式中，第一线缆，在一种扩展方案中还有第二线缆和/或一个或多个另外的线缆，(分别)具有一个或多个电气线路、液压线路和/或气动线路，特别是用于供应机器人驱动器。这些线路又可以被构造为(单个)线缆和/或组合形成第一线缆、第二线缆或另外的线缆，特别是被封装、绞合和/或例如通过单个紧固件(如线缆扎带等)连接，在一种实施方式中至少部分地被包套在一起。换句话说，第一线缆，在一种扩展方案中还有第二线缆和/或所述其它的线缆，可以(分别)是单个线缆或者是由多个松散的或束合在一起的(单个)线缆组成的线缆束。

由此，在一种实施方式中，可以有利地向远端的或远离(机器人)基座的致动器和/或传感器提供能量、信号和/或工作资料。

在一种实施方式中，关节机构的转动轴承的转动轴是机器人的曲臂轴。

令人惊讶的是，利用根据本发明的关节机构，刚好可以有利地描述出远端的或远离(机器人)基座的曲臂轴。相应地，在一种实施方式中，关节机构的转动轴承的转动轴被用作机器人的曲臂轴。

在一种实施方式中，曲臂机器人具有至少两个在此所描述的关节机构，其中，在一种实施方式中，这些关节机构的(转动轴承的)转动轴彼此平行或彼此垂直和/或彼此相继。

令人惊讶的是，利用这种关节机构，刚好可以特别有利地描述出平行的、彼此垂直的、特别是彼此相继的转动轴，特别是第二、第三和/或第五转动轴(从机器人基座算起)。相应地，在一种实施方式中，第二、第三和/或第五转动轴(从机器人基座算起)是在此所描述的关节机构的(转动轴承的)转动轴。

根据本发明的一种实施方式，为了组装在此所描述的关节机构，铺设第一线缆环，在一种扩展方案中还铺设了在此所描述的另外的线缆环。

附图说明

其它的优点和特征由从属权利要求和实施例给出。为此，部分示意性示出了：

图1：根据本发明的一种实施方式的曲臂机器人；

图2：根据本发明的一种实施方式的曲臂机器人的关节机构；以及

图3：根据本发明的另一种实施方式的曲臂机器人的关节机构。

具体实施方式

图1示例性示出了根据本发明的一种实施方式的六轴曲臂机器人。机器人的轴或转动轴承以A1,...,A6表示，结构构件以11,...,17表示。

图2以垂直于其转动轴的俯视图示出了根据本发明的一种实施方式的曲臂机器人的关节机构。在此，图2的转动轴Ai可以特别是曲臂轴A5。

关节机构具有仅示意性示出的转动轴承100，在其中悬空式地安装有机器人的第一结构构件1i和第二结构构件1(i+1)，亦即，例如结构构件15、16。

附加地或替代地，用于检测第一结构构件与第二结构构件之间的轴力矩的转矩传感器和/或用于相对于彼此调节第一结构构件和第二结构构件的电驱动器也可以用100来表示或标出。

关节机构总共具有四个线缆20、30、40、50，每个线缆都具有：布置在第一结构构件1i上的第一线缆部，在此为了清楚起见，在图2中仅标出了线缆50的第一线缆部51；和布置在第二结构构件1(i+1)上的第二线缆部，在此为了清楚起见，在图2中也仅标出了线缆50的第二线缆部52，其中，该第一和第二线缆部分别在线缆环23、33、43或53中连接。

在图2所示的实施方式中，线缆20、30、40、50的线缆环23、33、43和53交错地布置，并且同向地弯曲，同向地或单侧地卷开或展开，并且同向地或在同一侧围接转动轴承。

图3以对应于图2的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的曲臂机器人的关节机构，其中，为了清楚起见，仅标出了线缆30或50的第一线缆部31或51和第二线缆部32或52。在此，图3的转动轴Ai特别是曲臂轴A2或A3。彼此对应的特征通过相同的附图标记表示，因此请参考前面的说明，并且下面仅讨论不同之处。

在图3所示的关节机构中，线缆环23、33、43和53被布置为，线缆环23和线缆环33与线缆环43和53始终无重叠地对置；相应地反过来说，线缆环43和线缆环53与线缆环23和33始终无重叠地对置。

尽管在前面的描述中已经说明了示例性的实施方式，但是应当指出的是，还可能有许多的变型。此外还应该指出的是，这些示例性的实施方式仅仅是举例，其不应对保护范围、应用和结构形成任何限制。相反，本领域技术人员能够通过前面的描述获得将至少一个示例性实施方式进行转换的教导，其中，在不脱离本发明保护范围的情况下，可以实现特别是关于所述部件的功能和布置的各种变化，例如可以根据权利要求和等效的特征组合获得。

附图标记列表

11-17，1i，1(i+1) 结构构件

A1-A6，Ai 转动轴

20，30，40，50 线缆

31，51 第一线缆部

32，52 第二线缆部

23，33，43，53 线缆环

100 转动轴承/转矩传感器/电驱动器。

Claims (10)

1.一种用于曲臂机器人的关节机构，该关节机构具有：机器人的第一结构构件(12；15)和第二结构构件(13；16)，所述第二结构构件在转动轴承(100)中特别是悬空式地安装在所述第一结构构件上；以及第一线缆(50)，所述第一线缆具有布置在所述第一结构构件上的第一线缆部(51)和布置在所述第二结构构件上的第二线缆部(52)，其中，所述第一线缆部和所述第二线缆部在第一线缆环(53)中连接。

2.根据权利要求1所述的关节机构，其中，在线缆的线缆环(23，33，43，53)中分别连接有布置在所述第一结构构件上的第一线缆部以及布置在所述第二结构构件上的第二线缆部，这些线缆环被彼此交错地布置和/或同向地弯曲和/或同向地卷开和/或同向地围接所述转动轴承。

3.根据权利要求2所述的关节机构，其中，所述第一线缆部之间的径向偏移、所述第二线缆部之间的径向偏移和/或所述线缆环之间的径向偏移小于线缆直径。

4.根据权利要求1所述的关节机构，其中，一第二线缆(30)具有布置在所述第一结构构件上的第一线缆部(31)和布置在所述第二结构构件上的第二线缆部(32)，其中，所述第二线缆的第一线缆部和第二线缆部在第二线缆环(33)中连接，并且其中，所述第一线缆环和所述第二线缆环被布置为，它们特别是始终无重叠地彼此对置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的关节机构，具有用于检测所述第一结构构件与所述第二结构构件之间的轴力矩的转矩传感器(100)和/或用于相对于彼此调节所述第一结构构件和所述第二结构构件的电驱动器(100)，所述转矩传感器和/或所述电驱动器特别是至少部分地由所述第一线缆环覆盖。

6.根据前述权利要求中任一项所述的关节机构，其中，所述第一线缆具有至少一个电气线路、液压线路和/或气动线路，特别是用于供应机器人驱动器。

7.一种曲臂机器人，具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的关节机构，其中，该关节机构的转动轴承的转动轴是所述机器人的曲臂轴。

8.根据权利要求7所述的曲臂机器人，具有至少两个根据权利要求1至6中任一项所述的关节机构，其中，该关节机构的转动轴是平行的或彼此垂直。

9.一种用于组装根据权利要求1至6中任一项所述的用于曲臂机器人的关节机构的方法，其中，铺设所述第一线缆环。

10.一种根据权利要求1至6中任一项所述的关节机构的应用，其中，转动轴承的转动轴被用作机器人的曲臂轴。

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