DE102022134749A1

DE102022134749A1 - Robot and load balancing arrangement for a robot

Info

Publication number: DE102022134749A1
Application number: DE102022134749.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Wandinger
Original assignee: Bucher Hydraulics Erding GmbH
Current assignee: Bucher Hydraulics Erding GmbH
Priority date: 2022-12-23
Filing date: 2022-12-23
Publication date: 2024-07-04
Also published as: WO2024133839A1

Abstract

Eine fluidische Lastausgleichsanordnung (60, 160) für einen mehrachsigen Roboter (10, 110), der zumindest zwei gelenkig miteinander verbundene Koppelglieder (14, 16, 18) aufweist, umfasst einen Zylinder (62, 182), der gelenkig mit einem ersten Koppelglied (14, 16, 18) und einem zweiten Koppelglied (14, 16, 18) des Roboters (10, 110) verbunden ist, um bei einer Relativbewegung zwischen dem ersten Koppelglied (14, 16, 18) und dem zweiten Koppelglied (14, 16, 18) Energie zu speichern und gespeicherte Energie abzugeben. Die Lastausgleichsanordnung (60, 160) weist ein erstes Drehgelenk (68, 188), über das ein erstes Ende des Zylinders (62, 182) drehbar am ersten Koppelglied gelagert ist, und ein zweites Drehgelenk (70, 190) auf, über das ein zweites Ende des Zylinders (62, 182) drehbar am zweiten Koppelglied gelagert ist. Zumindest das erste Drehgelenk (68, 188) oder das zweite Drehgelenk (70, 190) umfasst ein sphärisches Gleitlager (230). A fluidic load balancing arrangement (60, 160) for a multi-axis robot (10, 110) having at least two coupling members (14, 16, 18) connected to one another in an articulated manner comprises a cylinder (62, 182) which is connected in an articulated manner to a first coupling member (14, 16, 18) and a second coupling member (14, 16, 18) of the robot (10, 110) in order to store energy and release stored energy during a relative movement between the first coupling member (14, 16, 18) and the second coupling member (14, 16, 18). The load balancing arrangement (60, 160) has a first rotary joint (68, 188) via which a first end of the cylinder (62, 182) is rotatably mounted on the first coupling member, and a second rotary joint (70, 190) via which a second end of the cylinder (62, 182) is rotatably mounted on the second coupling member. At least the first rotary joint (68, 188) or the second rotary joint (70, 190) comprises a spherical plain bearing (230).

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine fluidische Lastausgleichsanordnung für einen mehrachsigen Roboter, der zumindest zwei gelenkig miteinander verbundene Koppelglieder aufweist, die relativ zueinander beweglich sind, insbesondere verschwenkbar sind.The present disclosure relates to a fluidic load balancing arrangement for a multi-axis robot having at least two coupling members which are connected to one another in an articulated manner and which are movable relative to one another, in particular pivotable.

Mehrachsige Roboter, insbesondere sogenannte Industrieroboter, sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Üblicherweise umfassen derartige Roboter zwei, drei oder mehr miteinander verbundene und relativ zueinander bewegliche Koppelglieder. Beispielhaft können diese Koppelglieder als Gestell, Schwinge, Arm/Ausleger, Hand usw. bezeichnet werden. Roboter allgemeiner Art weisen üblicherweise eine serielle kinematische Kette auf. Derartige Roboter werden auch als Gelenkarmroboter bezeichnet. Es sind Roboter mit zwei bis sieben oder gar mehr Rotationsachsen bzw. Schwenkachsen bekannt. Bei einer seriellen Kinematik bilden die Koppelglieder des Roboters, ausgehend vom Gestell, eine serielle Kette. Das heißt, ein Antrieb am Gestell bzw. an Koppelgliedern, die in der kinematischen Kette gestellnah angeordnet sind, muss nicht nur das jeweils direkt folgende Koppelglied, sondern auch gegebenenfalls weitere Koppelglieder in der kinematischen Kette in Richtung auf ein Endglied halten und/oder bewegen. Dies führt zu erhöhten Haltemomenten bzw. allgemein zu einer Erhöhung der Belastung und Trägheit.Multi-axis robots, in particular so-called industrial robots, are well known in the art. Such robots usually comprise two, three or more interconnected and relatively movable coupling elements. For example, these coupling elements can be referred to as a frame, swing arm, arm/boom, hand, etc. Robots of a general type usually have a serial kinematic chain. Such robots are also referred to as articulated arm robots. Robots with two to seven or even more rotation axes or swivel axes are known. In serial kinematics, the coupling elements of the robot form a serial chain starting from the frame. This means that a drive on the frame or on coupling elements that are arranged close to the frame in the kinematic chain must not only hold and/or move the coupling element that follows directly next to it, but also possibly other coupling elements in the kinematic chain in the direction of an end element. This leads to increased holding torques or generally to an increase in load and inertia.

Unter einem Industrieroboter versteht man im Allgemeinen eine Handhabungsmaschine, die zur selbsttätigen Handhabung von Objekten mit zweckdienlichen Werkzeugen ausgerüstet und in mehreren Bewegungsachsen insbesondere hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar ist. Industrieroboter umfassen im Wesentlichen eine Steuerungsvorrichtung und einen Roboterarm mit mehreren Achsen und gegebenenfalls Hebeln, die von Antrieben, die die Steuerungsvorrichtung ansteuern, bewegt werden. Industrieroboter, insbesondere Industrieroboter mit einer relativ großen Traglast, können zumindest für eine ihrer Achsen, insbesondere für die zweite Achse der kinematischen Kette bzw. die horizontal liegende Achse, ein Gewichts- bzw. Masseausgleichssystem aufweisen, das z.B. eine Schraubenfeder oder einen anderen Energiespeicher umfasst.An industrial robot is generally understood to be a handling machine that is equipped with appropriate tools for the automatic handling of objects and is programmable in several axes of movement, in particular with regard to orientation, position and work sequence. Industrial robots essentially comprise a control device and a robot arm with several axes and, if necessary, levers that are moved by drives that control the control device. Industrial robots, in particular industrial robots with a relatively large payload, can have a weight or mass balancing system for at least one of their axes, in particular for the second axis of the kinematic chain or the horizontal axis, which includes, for example, a coil spring or another energy storage device.

Lastausgleichsanordnungen für Roboter sind üblicherweise zwischen zwei einander benachbarten Koppelgliedern angeordnet, die relativ zueinander beweglich, insbesondere verschwenkbar sind. Es sind verschiedene Arten von Lastausgleichsanordnungen bekannt, beispielsweise rein mechanische Massen-basierte Ausgleichsanordnungen, Feder-basierte Lastausgleichsanordnungen, fluidische Lastausgleichsanordnungen, usw. Ziel einer solchen Lastausgleichsanordnung ist grundsätzlich, statische und/oder kinematische Energie bei der Bewegung der Koppelglieder des Roboters relativ zueinander zu speichern, um diese etwa bei einer gegenläufigen Bewegung wieder verfügbar zu machen. Auf diese Weise können etwa ungünstige Lastsituationen bzw. Extremlagen der Koppelglieder des Roboters dahingehend optimiert werden, dass das aufzubringende Haltemoment bzw. Lastmoment des Antriebs verringert ist.Load balancing arrangements for robots are usually arranged between two adjacent coupling elements that are movable relative to one another, in particular pivotable. Various types of load balancing arrangements are known, for example purely mechanical mass-based balancing arrangements, spring-based load balancing arrangements, fluidic load balancing arrangements, etc. The aim of such a load balancing arrangement is basically to store static and/or kinematic energy when the coupling elements of the robot move relative to one another in order to make this energy available again, for example, in the event of an opposite movement. In this way, unfavorable load situations or extreme positions of the coupling elements of the robot can be optimized in such a way that the holding torque or load torque of the drive that has to be applied is reduced.

Aus der WO 96/31325 A1 ist ein mehrachsiger Industrieroboter bekannt, mit einem Gestell, einer Schwinge, einem Ausleger und einer Roboterhand, die gelenkig aneinander gelagert und angetrieben sind, wobei die Schwinge seitlich neben der von der Gestellachse und von der Mitte des Handflansches gebildeten Systemebene angeordnet ist, wobei die Schwinge sowie der Ausleger jeweils eine einseitige fliegende Lagerung aufweisen, wobei die Schwinge mit einem statischen hydraulischen Massenausgleich verbunden ist, der auf ihrer Seite der Systemebene angeordnet ist, wobei das Getriebe und das Lager der Schwinge auf der einen Seite der Systemebene angeordnet sind, und wobei der Motor der Schwinge auf der anderen Seite der Systemebene angeordnet ist.From the WO96/31325 A1 a multi-axis industrial robot is known, with a frame, a swing arm, a boom and a robot hand, which are articulated to one another and driven, wherein the swing arm is arranged laterally next to the system plane formed by the frame axis and the center of the hand flange, wherein the swing arm and the boom each have a one-sided floating bearing, wherein the swing arm is connected to a static hydraulic mass balance which is arranged on its side of the system plane, wherein the gear and the bearing of the swing arm are arranged on one side of the system plane, and wherein the motor of the swing arm is arranged on the other side of the system plane.

Lastausgleichsanordnungen für Roboter werden ferner durch die EP 2 301 727 A1 und die DE 10 2014 104 173 A1 offenbart. Auch aus der EP 3 311 961 A1 und der EP 3 311 962 A1 sind einschlägige Lastausgleichsanordnungen bekannt.Load balancing arrangements for robots are also supported by the EP 2 301 727 A1 and the EN 10 2014 104 173 A1 revealed. Also from the EP 3 311 961 A1 and the EP 3 311 962 A1 Relevant load balancing arrangements are known.

Es hat sich gezeigt, dass bei der Ankopplung solcher Lastausgleichsanordnungen an die Koppelglieder von Robotern erhöhte Anforderungen an die Genauigkeit bestehen. Etwaige axiale Abweichungen und/oder Kippwinkel zwischen den Beteiligten gelenkten auf Seiten des Roboters und der mit dessen Koppelgliedern gekoppelten Lastausgleichseinrichtung können sich ungünstig auf das Betriebsverhalten und die Lebensdauer der Lastausgleichseinrichtung und insgesamt des Roboters auswirken. Unter Umständen ergibt sich bei der kinematischen Kette, die durch die Koppelglieder des Roboters und der mit diesen gekoppelten Lastausgleichseinrichtung gebildet wird, eine Überbestimmtheit, die wiederum zu erhöhtem Verschleiß und erhöhtem Kraftaufwand führt.It has been shown that there are increased demands on accuracy when coupling such load balancing arrangements to the coupling links of robots. Any axial deviations and/or tilt angles between the steered parts on the robot side and the load balancing device coupled to its coupling links can have an adverse effect on the operating behavior and service life of the load balancing device and the robot as a whole. Under certain circumstances, the kinematic chain formed by the coupling links of the robot and the load balancing device coupled to them may be over-determined, which in turn leads to increased wear and increased effort.

Ferner können sich zumindest zeitweise bei hoher Belastung Deformationen ergeben, die ebenso nachteilige Auswirkungen auf das Betriebsverhalten und die Lebensdauer haben. Umgekehrt soll ein Roboter mitsamt seiner Lastausgleichseinrichtung weiterhin hinreichend kompakt und leichtgewichtig gestaltet sein, so dass mit gewissen Toleranzschwankungen und statischen/dynamischen Nachgiebigkeiten zu rechnen ist.Furthermore, at least temporarily, high loads can cause deformations, which also have a detrimental effect on the operating behavior and service life. Conversely, a robot, including its load balancing device, should continue to be designed to be sufficiently compact and lightweight so that certain tolerances fluctuations in transient response and static/dynamic compliance are to be expected.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Offenbarung die Aufgabe zugrunde, eine fluidische Lastausgleichsanordnung für einen mehrachsigen Roboter sowie einen mit einer derartigen Lastausgleichsanordnung versehenen Roboter anzugeben, die hinreichend robust und unempfindlich gestaltet sind. Die Lastausgleichsanordnung soll für hohe Lasten und wechselnde Bewegungsrichtungen geeignet sein. Die Lastausgleichsanordnung soll mit moderatem Aufwand in einen Roboter integrierbar bzw. an dessen Koppelglieder ankoppelbar sein.Against this background, the present disclosure is based on the object of specifying a fluidic load balancing arrangement for a multi-axis robot and a robot provided with such a load balancing arrangement, which are designed to be sufficiently robust and insensitive. The load balancing arrangement should be suitable for high loads and changing directions of movement. The load balancing arrangement should be able to be integrated into a robot or coupled to its coupling elements with moderate effort.

Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine fluidische Lastausgleichsanordnung für einen mehrachsigen Roboter, der zumindest zwei gelenkig miteinander verbundene Koppelglieder aufweist, wobei die Lastausgleichsanordnung Folgendes aufweist:

- einen Zylinder, der gelenkig mit einem ersten Koppelglied und einem zweiten Koppelglied des Roboters verbunden ist, um bei einer Relativbewegung zwischen dem ersten Koppelglied und dem zweiten Koppelglied Energie zu speichern und gespeicherte Energie abzugeben,
- ein erstes Drehgelenk, über das ein erstes Ende des Zylinders drehbar am ersten Koppelglied gelagert ist, und
- ein zweites Drehgelenk, über das ein zweites Ende des Zylinders drehbar am zweiten Koppelglied gelagert ist,

wobei zumindest das erste Drehgelenk oder das zweite Drehgelenk ein sphärisches Gleitlager umfasst.According to a first aspect, the present disclosure relates to a fluidic load balancing arrangement for a multi-axis robot having at least two coupling members connected to one another in an articulated manner, the load balancing arrangement comprising:

- a cylinder which is articulated to a first coupling member and a second coupling member of the robot in order to store energy and release stored energy during a relative movement between the first coupling member and the second coupling member,
- a first rotary joint, via which a first end of the cylinder is rotatably mounted on the first coupling member, and
- a second swivel joint, via which a second end of the cylinder is rotatably mounted on the second coupling member,

wherein at least the first pivot joint or the second pivot joint comprises a spherical plain bearing.

Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung wird auf diese Weise gelöst.The object of the present disclosure is achieved in this way.

Das sphärische Gleitlager erlaubt einerseits eine hohe Tragfähigkeit und andererseits eine gute Eignung für wechselnde Bewegungsrichtungen (oszillierende Bewegung), wie sie bei Robotern häufig auftreten. Die sphärische Gestaltung des Gleitlagers erhöht die Fähigkeit zum Ausgleich etwaiger Formabweichungen und/oder Lagerabweichungen. Insbesondere kann ein sphärisches Gleitlager eine etwaige Schiefstellung des Zylinders bzw. von dessen Drehgelenken gut ausgleichen. Auf diese Weise kann beispielsweise ein axialer Versatz zwischen dem ersten Drehgelenk und dem zweiten Drehgelenk gut ausgeglichen werden. Dies erlaubt einen sicheren Betrieb des mit der Lastausgleichsanordnung versehenen Roboters, wobei eine hohe Lebensdauer gewährleistet ist.The spherical plain bearing allows a high load-bearing capacity on the one hand and is also well suited for changing directions of movement (oscillating movement), which often occur in robots. The spherical design of the plain bearing increases the ability to compensate for any shape deviations and/or bearing deviations. In particular, a spherical plain bearing can compensate for any misalignment of the cylinder or its swivel joints. In this way, for example, an axial offset between the first swivel joint and the second swivel joint can be compensated for. This allows the robot equipped with the load balancing arrangement to operate safely, while ensuring a long service life.

Etwaige Koppelpunkte zur Aufnahme der Drehgelenke zwischen den Koppelgliedern des Roboters und dem Zylinder der Lastausgleichsanordnung können in gewissen Grenzen toleranzbehaftet sein. Dies bezieht sich beispielsweise auf eine axiale Ausrichtung zweier miteinander schwenkbar gekoppelter Koppelglieder des Roboters, die zusätzlich über die Lastausgleichsanordnung funktional miteinander gekoppelt sind.Any coupling points for accommodating the swivel joints between the coupling elements of the robot and the cylinder of the load balancing arrangement can be subject to tolerances within certain limits. This relates, for example, to an axial alignment of two coupling elements of the robot that are pivotably coupled to one another and are additionally functionally coupled to one another via the load balancing arrangement.

Etwaige Deformationen und/oder Lastspitzen beim Betrieb des Roboters wirken sich aufgrund der Toleranzunempfindlichkeit nur in geringem Maße auf die Funktion und Lebensdauer der Lastausgleichsanordnung aus. Ferner können etwaige Lagerreaktionen beim Roboter, die sich im Falle einer Überbestimmtheit ergeben, minimiert werden, so dass auch auf Seiten des Roboters die Gefahr etwaiger Beschädigungen und/oder übermäßigen Verschleißes reduziert wird.Any deformations and/or load peaks during operation of the robot have only a minor effect on the function and service life of the load balancing arrangement due to the tolerance insensitivity. Furthermore, any bearing reactions in the robot that result from overdetermination can be minimized, so that the risk of any damage and/or excessive wear on the robot side is also reduced.

Ein sphärisches Gleitlager ist ein selbstausrichtendes Gelenklager für hohe Lasten. Das sphärische Gleitlager kann hohe Stoßbelastungen und Druckbelastungen ertragen, auch bei nicht-konstanten, oszillierenden Bewegungen. Ein sphärisches Gleitlager weist ein günstiges Verhältnis zwischen Tragfähigkeit und erforderlichem Bauraum auf, so dass die Lastausgleichsanordnung insgesamt kompakt gestaltet sein kann. Etwaige Koppelpunkte mit den Koppelgliedern des Roboters können mit moderatem Bauraumbedarf gestaltet werden. Durch die Fähigkeit zum Toleranzausgleich kann das sphärische Gleitlager während der Bewegung des Roboters an aktuell gegebene Betriebszustände angepasst werden. Auf diese Weise kann beispielsweise auf eine Schiefstellung (beispielsweise Winkelversatz zwischen den beteiligten Achsen) reagiert werden, die sich in Abhängigkeit von einer Relativposition zwischen den beteiligten Koppelgliedern verändert.A spherical plain bearing is a self-aligning joint bearing for high loads. The spherical plain bearing can withstand high shock loads and pressure loads, even with non-constant, oscillating movements. A spherical plain bearing has a favorable ratio between load-bearing capacity and required installation space, so that the load balancing arrangement can be designed to be compact overall. Any coupling points with the robot's coupling elements can be designed with moderate installation space requirements. Thanks to the ability to compensate for tolerances, the spherical plain bearing can be adapted to the current operating conditions during the robot's movement. In this way, for example, it is possible to react to a misalignment (e.g. angular offset between the axes involved), which changes depending on a relative position between the coupling elements involved.

Im Sinne der vorliegenden Offenbarung umfasst ein sphärisches Gleitlager beispielhaft einen umlaufenden Ring mit einer sphärisch (konvex) gekrümmten Außenfläche, die an einen Sitz für das Lager angepasst ist. Der Sitz weist eine sphärische Ausnehmung mit konkaver Krümmung auf. Mit anderen Worten kann also das sphärische Gleitlager (zumindest innerhalb gewisser Grenzen) im Betrieb entlang der sphärischen Flächen des Sitzes verschwenkt werden, um eine Schiefstellung und/oder anderer Form- und/oder Lageabweichungen zwischen den miteinander zu koppelnden Elementen auszugleichen. Gleichwohl ist aufgrund des flächigen Kontakts entlang der sphärischen Flächen eine hohe Tragfähigkeit gegeben.In the sense of the present disclosure, a spherical plain bearing comprises, for example, a circumferential ring with a spherically (convexly) curved outer surface that is adapted to a seat for the bearing. The seat has a spherical recess with a concave curvature. In other words, the spherical plain bearing can be pivoted (at least within certain limits) during operation along the spherical surfaces of the seat in order to compensate for misalignment and/or other shape and/or position deviations between the elements to be coupled together. Nevertheless, a high load-bearing capacity is provided due to the surface contact along the spherical surfaces.

Gleitlager können beispielsweise aus Metall, Kunststoff und Keramik bestehen. Auch sind Gleitlager bekannt, die als Metall-Polymer-Gleitlager oder Faserverstärkte Verbundlager gestaltet sind. Gleitlager können wartungsfrei oder wartungsarm gestaltet sein. Vorzugsweise sind Gleitlager einstückig gestaltet und werden beispielsweise durch einen (einzigen) Lagerring gebildet.Plain bearings can be made of metal, plastic and ceramic, for example. Plain bearings are also available gers are known which are designed as metal-polymer plain bearings or fiber-reinforced composite bearings. Plain bearings can be designed to be maintenance-free or low-maintenance. Plain bearings are preferably designed as a single piece and are formed, for example, by a (single) bearing ring.

Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung umfassen sowohl das erste Drehgelenk als auch das zweite Drehgelenk ein sphärisches Gleitlager. Auf diese Weise kann die Fähigkeit zum Toleranzausgleich weiter steigen. Da sich der Abstand zwischen dem ersten Drehgelenk und dem zweiten Drehgelenk ändert, wenn die miteinander gekoppelten Koppelglieder des Roboters relativ zueinander verschwenkt werden, kann während der Bewegung eine Anpassung/Ausrichtung zumindest eines der beiden Gleitlager erfolgen.According to an exemplary embodiment of the load balancing arrangement, both the first rotary joint and the second rotary joint comprise a spherical plain bearing. In this way, the ability to compensate for tolerances can be further increased. Since the distance between the first rotary joint and the second rotary joint changes when the coupled coupling elements of the robot are pivoted relative to one another, an adjustment/alignment of at least one of the two plain bearings can take place during the movement.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung sind das erste Koppelglied und das zweite Koppelglied des Roboters einander benachbart und über eine Achse miteinander schwenkbar gekoppelt. Zusätzlich sind die beiden Koppelglieder über die Lastausgleichsanordnung miteinander verbunden, sodass eine gewisse Gefahr für eine statische Überbestimmtheit gegeben ist. Aufgrund der Ankopplung der Lastausgleichsanordnung mit toleranzausgleichendem sphärischem Gleitlager können die Genauigkeitsanforderungen für die Herstellung und Montage der beteiligten Komponenten sinken, ohne dass sich dies nachteilig auf das Betriebsverhalten und die Lebensdauer auswirkt.According to another exemplary embodiment of the load balancing arrangement, the first coupling element and the second coupling element of the robot are adjacent to one another and are pivotably coupled to one another via an axis. In addition, the two coupling elements are connected to one another via the load balancing arrangement, so that there is a certain risk of static overdetermination. Due to the coupling of the load balancing arrangement with tolerance-compensating spherical plain bearings, the accuracy requirements for the manufacture and assembly of the components involved can be reduced without this having a negative impact on the operating behavior and service life.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung sind zumindest das erste Drehgelenk oder das zweite Drehgelenk radial von der Achse zwischen den Koppelgliedern beabstandet. Auf diese Weise ändert sich der Abstand zwischen dem ersten Drehgelenk und dem zweiten Drehgelenk bei einer Relativrotation zwischen dem ersten Koppelglied und dem zweiten Koppelglied. Wenn ohnehin eine Schiefstellung zwischen den Achsen des ersten und zweiten Drehgelenks gegeben ist, würde sich diese Schiefstellung womöglich in Abhängigkeit vom jeweiligen Schwenkwinkel ändern. Mit zumindest einem sphärischen Gleitlager kann auf etwaige Schwankungen reagiert werden.According to a further exemplary embodiment of the load balancing arrangement, at least the first swivel joint or the second swivel joint are spaced radially from the axis between the coupling members. In this way, the distance between the first swivel joint and the second swivel joint changes during a relative rotation between the first coupling member and the second coupling member. If there is already a misalignment between the axes of the first and second swivel joints, this misalignment would possibly change depending on the respective swivel angle. At least one spherical plain bearing can be used to react to any fluctuations.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung ist zumindest das erste Drehgelenk oder das zweite Drehgelenk axial von einer wirksamen Lagerebene der Achse beabstandet. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist die wirksame Lagerebene senkrecht zur Achse orientiert, wobei die wirksame Lagerebene eine Kontaktfläche beschreibt, in der das erste Koppelglied und das zweite Koppelglied aneinander angrenzen und relativ zueinander rotierbar sind.According to a further exemplary embodiment of the load balancing arrangement, at least the first rotary joint or the second rotary joint is axially spaced from an effective bearing plane of the axle. In the context of the present disclosure, the effective bearing plane is oriented perpendicular to the axle, wherein the effective bearing plane describes a contact surface in which the first coupling member and the second coupling member adjoin one another and are rotatable relative to one another.

Bei Robotern ist häufig eine fliegende Lagerung zwischen zwei benachbarten Koppelgliedern verbreitet. Bei einer solchen Gestaltung ist die wirksame Lagerebene die Grenzfläche zwischen den beiden Koppelgliedern. Das zugeordnete Drehgelenk der Lastausgleichsanordnung kann häufig nicht genau in dieser Lagerebene platziert werden. Sofern es einen (axialen) Abstand zu der Lagerebene gibt, muss mit einem Kippmoment gerechnet werden, wenn sowohl über die Koppelglieder des Roboters als auch über den Zylinder der Lastausgleichsanordnung Kräfte/Momente übertragen werden. Dies kann beim Betrieb, abhängig von einer jeweiligen Relativverschwenkung und/oder einer aktuellen Belastung zu Deformationen führen. Auch in einem solchen Fall kann das sphärische Gelenklager entsprechende Ausgleichsbewegungen vollziehen.A floating bearing between two adjacent coupling links is common in robots. With such a design, the effective bearing plane is the interface between the two coupling links. The associated swivel joint of the load balancing arrangement often cannot be placed exactly in this bearing plane. If there is an (axial) distance to the bearing plane, a tipping moment must be expected if forces/moments are transmitted via both the coupling links of the robot and the cylinder of the load balancing arrangement. This can lead to deformations during operation, depending on the respective relative pivoting and/or current load. Even in such a case, the spherical joint bearing can carry out corresponding compensating movements.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung weisen das erste Drehgelenk und das zweite Drehgelenk jeweils ein konstruktives Zentrum auf, wobei das Zentrum des ersten Drehgelenks und das Zentrum des zweiten Drehgelenks axial zueinander versetzt sind. Beispielsweise liegt der axiale Versatz im Bereich von einigen Hundertstelmillimetern bis hin zu einigen Zehntelmillimetern. Ein solcher Versatz kann eine Schiefstellung bedingen, so dass die beteiligten Koppelglieder und der diese verbindende Zylinder nicht perfekt parallel zueinander ausgerichtet sind. Sofern jedoch zumindest eines der beiden Drehgelenke mit einem sphärischen Gleitlager versehen ist, kann eine Anpassung an eine solche Lageabweichung erfolgen, ohne dass dies nachteilige Auswirkungen auf die Funktion hat.According to a further exemplary embodiment of the load balancing arrangement, the first swivel joint and the second swivel joint each have a structural center, with the center of the first swivel joint and the center of the second swivel joint being axially offset from one another. For example, the axial offset is in the range of a few hundredths of a millimeter to a few tenths of a millimeter. Such an offset can cause a misalignment, so that the coupling elements involved and the cylinder connecting them are not perfectly parallel to one another. However, if at least one of the two swivel joints is provided with a spherical plain bearing, an adjustment to such a positional deviation can be made without this having a negative impact on the function.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung weisen das erste Drehgelenk und das zweite Drehgelenk jeweils eine Achse auf, wobei die Achse des ersten Drehgelenks und die Achse des zweiten Drehgelenks zumindest zeitweise bei der Relativbewegung zwischen dem ersten Koppelglied und dem zweiten Koppelglied nichtparallel zueinander ausgerichtet sind. Auch eine solche Verkippung kann durch das zumindest eine sphärische Gelenklager ausgeglichen werden.According to a further exemplary embodiment of the load balancing arrangement, the first swivel joint and the second swivel joint each have an axis, wherein the axis of the first swivel joint and the axis of the second swivel joint are at least temporarily non-parallel to one another during the relative movement between the first coupling member and the second coupling member. Such tilting can also be compensated by the at least one spherical joint bearing.

Die nichtparallele Ausrichtung bezieht sich üblicherweise auf eine leichte Neigung/Kippung/Schiefstellung zwischen den nominal zueinander parallel orientierten Achsen. Beispielsweise kann sich im Betrieb eine Neigung von maximal 0,5° ergeben. Beispielsweise kann sich im Betrieb eine Neigung von maximal 2,0° ergeben. Beispielsweise kann sich im Betrieb eine Neigung von maximal 5,0° ergeben. Derartige Neigungswinkel können ausgeglichen werden. Genauigkeitsanforderungen an die bauliche Integration einer Lastausgleichsanordnung können sinken.The non-parallel alignment usually refers to a slight inclination/tilt/skew between the nominally parallel oriented axes. For example, a maximum inclination of 0.5° can occur during operation. For example, a maximum inclination of 2.0° can occur during operation. For example, a maximum inclination of 5.0° can occur during operation. Such inclination angles can result from Accuracy requirements for the structural integration of a load balancing arrangement can be reduced.

Generell wird angestrebt, die einzelnen Elemente (Koppelglieder) der kinematischen Kette des Roboters mit hoher Steifigkeit miteinander zu koppeln, so dass sich im Betrieb nur eine geringe Nachgiebigkeit und insbesondere eine hohe Wiederholgenauigkeit für die Positionierung ergeben. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Lastausgleichsanordnung dazu befähigt ist, etwaige Toleranzen an ihren Drehgelenken auszugleichen. Somit werden nachteilige Auswirkungen auf die Steifigkeit und Genauigkeit der kinematischen Kette des Roboters vermieden.In general, the aim is to couple the individual elements (coupling links) of the robot's kinematic chain with high rigidity so that there is only little flexibility during operation and, in particular, a high repeatability for positioning. In this context, it is advantageous if the load balancing arrangement is able to compensate for any tolerances on its swivel joints. This avoids adverse effects on the rigidity and accuracy of the robot's kinematic chain.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung weist zumindest das erste Drehgelenk oder das zweite Drehgelenk eine zumindest abschnittsweise sphärisch gestaltete Ausnehmung zur Aufnahme des sphärischen Gleitlagers auf, die beim Zylinder ausgebildet ist. Mit anderen Worten weist der Zylinder an zumindest einem seiner beiden voneinander abgewandten Enden beispielsweise ein Auge zur Aufnahme eines Lagers auf. Das Auge umfasst eine sphärische Ausnehmung, die als Sitz für das sphärische Gleitlager dient.According to a further exemplary embodiment of the load balancing arrangement, at least the first swivel joint or the second swivel joint has a recess that is at least partially spherical and designed to accommodate the spherical plain bearing, which is formed in the cylinder. In other words, the cylinder has, for example, an eye for accommodating a bearing on at least one of its two ends facing away from one another. The eye comprises a spherical recess that serves as a seat for the spherical plain bearing.

Es versteht sich, dass sowohl die sphärische Ausnehmung als auch das sphärische Gleitlager keine (vollständige) Kugelform aufweisen. Stattdessen ist regelmäßig eine Kugelabschnittsform gegeben.It is understood that neither the spherical recess nor the spherical plain bearing have a (complete) spherical shape. Instead, they usually have a spherical segment shape.

Die Kopplung mit dem Koppelglied des Roboters kann beispielsweise über einen Bolzen (Lagerbolzen) erfolgen, der am Koppelglied des Roboters befestigt ist und das sphärische Gleitlager durchragt.The coupling with the coupling link of the robot can be achieved, for example, via a bolt (bearing bolt) that is attached to the coupling link of the robot and extends through the spherical plain bearing.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung weist zumindest das erste Drehgelenk oder das zweite Drehgelenk eine zumindest abschnittsweise sphärisch gestaltete Ausnehmung zur Aufnahme des sphärischen Gleitlagers auf, die beim Koppelglied des Roboters ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist also gemäß dieser Gestaltung das Auge zur Aufnahme des sphärischen Gleitlagers nicht beim Zylinder der Lastausgleichsanordnung, sondern beim Koppelglied des Roboters ausgebildet. Demgemäß ist bei dieser Ausgestaltung ein das sphärische Gleitlager durchragender Bolzen beim ersten Ende oder zweiten Ende des Zylinders ausgebildet.According to a further exemplary embodiment of the load balancing arrangement, at least the first swivel joint or the second swivel joint has a recess that is at least partially spherical for receiving the spherical plain bearing, which is formed in the coupling member of the robot. In other words, according to this embodiment, the eye for receiving the spherical plain bearing is not formed in the cylinder of the load balancing arrangement, but in the coupling member of the robot. Accordingly, in this embodiment, a bolt that extends through the spherical plain bearing is formed at the first end or second end of the cylinder.

In einer beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung ist der Zylinder zumindest an seinem ersten Ende oder zweiten Ende über das sphärische Gleitlager fliegend an einem Koppelglied des Roboters gelagert. Bei einer fliegenden Lagerung muss mit erhöhten Biegemomenten und Deformationen gerechnet werden. Das sphärische Gleitlager kann sich an einen gegebenen Lastzustand anpassen.In an exemplary embodiment of the load balancing arrangement, the cylinder is suspended on a coupling element of the robot at least at its first end or second end via the spherical plain bearing. With a suspended bearing, increased bending moments and deformations must be expected. The spherical plain bearing can adapt to a given load condition.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung weist die zumindest abschnittsweise sphärisch gestaltete Ausnehmung zumindest einseitig an ihrem Umfang eine Einführhilfe zur Montage des sphärischen Gleitlagers in einer gegenüber der Einbauorientierung um zumindest 60° geneigten Montageorientierung auf.According to a further exemplary embodiment of the load balancing arrangement, the recess, which is at least partially spherical, has an insertion aid on at least one side of its circumference for mounting the spherical plain bearing in an installation orientation inclined by at least 60° with respect to the installation orientation.

Auf diese Weise kann das sphärische Gleitlager auch bei einstückiger Gestaltung sowohl des Gleitlagers als auch der Ausnehmung zu dessen Aufnahme einfach montiert werden. Die Montageorientierung (in der das Gleitlager in den Sitz hineingeführt wird) ist üblicherweise um 90° gegenüber der Einbauorientierung (wenn das Gleitlager eingebaut ist) rotiert. Es versteht sich, dass ein Einbau beispielsweise in einer Orientierung mit einem Winkel von 80° bis 100 (beispielsweise 85° bis 95°) gegenüber der Einbauorientierung möglich sein kann. Mit anderen Worten kann also das Gleitlager quer zu seiner finalen Einbauposition orientiert und in den Sitz eingeführt werden. Dabei kann bereits ein Kontakt zwischen den sphärischen Flächen des Gleitlagers und der Ausnehmung hergestellt werden, woraufhin das Gleitlager in seine finale Einbauorientierung gedreht wird.In this way, the spherical plain bearing can be easily installed even if both the plain bearing and the recess for receiving it are designed as a single piece. The assembly orientation (in which the plain bearing is guided into the seat) is usually rotated by 90° compared to the installation orientation (when the plain bearing is installed). It goes without saying that installation may be possible, for example, in an orientation with an angle of 80° to 100 (for example 85° to 95°) compared to the installation orientation. In other words, the plain bearing can be oriented transversely to its final installation position and inserted into the seat. In this process, contact can already be made between the spherical surfaces of the plain bearing and the recess, whereupon the plain bearing is rotated into its final installation orientation.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung weist die Einführhilfe am Umfang der zumindest abschnittsweise sphärisch gestalteten Ausnehmung zumindest eine Abflachung oder zwei um 180° versetzte Abflachungen auf. Im montierten Zustand ist das Gleitlager formschlüssig in seinem Sitz aufgenommen. Diese Formschlusskontur ist jedoch zumindest teilweise unterbrochen, um die Einführhilfe auszubilden, in der das Gleitlager quer zu seiner finalen Einbauorientierung in den Sitz eingeführt werden kann. Auch wenn in der Einbauorientierung gewisse Schwenkbewegungen toleriert sind, so ist gleichwohl ein sicherer Sitz gewährleistet, weil übliche Ausgleichsbewegungen (in Reaktion auf gegebene Kippwinkel) deutlich kleiner als der Schwenkwinkel zwischen der Einbauorientierung und der Montageorientierung sind.According to a further exemplary embodiment of the load balancing arrangement, the insertion aid has at least one flattened area or two flattened areas offset by 180° on the circumference of the recess, which is at least partially spherical. In the assembled state, the plain bearing is positively received in its seat. However, this positive-locking contour is at least partially interrupted in order to form the insertion aid, in which the plain bearing can be inserted into the seat transversely to its final installation orientation. Even if certain pivoting movements are tolerated in the installation orientation, a secure fit is nevertheless guaranteed because usual compensating movements (in response to given tilt angles) are significantly smaller than the pivoting angle between the installation orientation and the assembly orientation.

Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Roboter, insbesondere einen Industrieroboter in Form eines Gelenkarmroboters, der mit einer Lastausgleichsanordnung gemäß zumindest einer der hierin beschriebenen Ausgestaltungen versehen ist, die zwei gelenkig miteinander verbundenen Koppelgliedern des Roboters zugeordnet ist.According to a further aspect, the present disclosure relates to a robot, in particular an industrial robot in the form of an articulated arm robot, which is provided with a load balancing arrangement according to at least one of the embodiments described herein, which has two articulated kig interconnected coupling elements of the robot.

Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Roboters ist die Lastausgleichsvorrichtung einem als Karussell ausgebildeten Koppelglied und einem als Schwinge ausgebildeten Koppelglied zugeordnet, wobei der Zylinder gelenkig an Drehgelenken aufgenommen ist, die von einer Rotationsachse zwischen den beiden Koppelgliedern radial beabstandet sind.According to an exemplary embodiment of the robot, the load balancing device is associated with a coupling member designed as a carousel and a coupling member designed as a swing arm, wherein the cylinder is articulated to rotary joints which are radially spaced from an axis of rotation between the two coupling members.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Roboters ist der Zylinder derart angeordnet, dass sich bei einer maximalen Relativbewegung zwischen dem Karussell und der Schwinge beim Hydraulikzylinder sowohl eine Einfahrbewegung als auch eine Ausfahrbewegung ergibt. Eine maximale Relativbewegung kann etwa eine Schwenkbewegung zwischen den beiden beteiligten Koppelgliedern umfassen, die einen größtmöglichen Schwenkwinkel umfasst. Je nachdem, welche Kräfte und Momente an den Koppelgliedern erwartet werden, sei es durch den Roboter selbst oder durch die aufgenommene Last, kann somit in einer Vielzahl von Betriebszuständen durch die Lastausgleichsanordnung eine Reduzierung der anliegenden Momente bewirkt werden.According to a further embodiment of the robot, the cylinder is arranged in such a way that a maximum relative movement between the carousel and the swing arm in the hydraulic cylinder results in both a retraction movement and an extension movement. A maximum relative movement can include a swivel movement between the two coupling elements involved, which includes the largest possible swivel angle. Depending on which forces and moments are expected on the coupling elements, whether from the robot itself or from the load being carried, the load balancing arrangement can thus reduce the applied moments in a variety of operating states.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung des Roboters umfasst die Lastausgleichsanordnung zwei Zylinder, die unterschiedlichen Bewegungsfreiheitsgraden des Roboters, also unterschiedlichen Paarungen von Koppelgliedern, zugeordnet sind. Auch in einem solchen Fall ist es von Vorteil, wenn die beiden Zylinder jeweils an ihren Drehgelenken über zumindest ein sphärisches Gleitlager am jeweils zugeordneten Koppelglied gelagert sind.According to a further exemplary embodiment of the robot, the load balancing arrangement comprises two cylinders that are assigned to different degrees of freedom of movement of the robot, i.e. different pairs of coupling elements. In such a case, too, it is advantageous if the two cylinders are each mounted on their swivel joints via at least one spherical plain bearing on the respectively assigned coupling element.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features of the invention mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Ausgestaltung eines Roboters, der mit einer Lastausgleichsanordnung versehen ist, in einem eingefahrenen Zustand;
2 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Roboters, der mit einer Lastausgleichsanordnung versehen ist, in einem eingefahrenen Zustand gemäß 1;
3 eine weitere schematische Ansicht eines Roboters mit einer Lastausgleichsanordnung in einer gegenüber 1 um 90° gedrehten Orientierung;
4 eine seitliche Teilansicht eines Zylinders mit einem Auge mit einem Sitz zur Aufnahme eines sphärischen Gleitlagers;
5 eine auf 4 basierende seitliche Teilansicht zur Veranschaulichung einer Ausgleichsbewegung des sphärischen Gleitlagers; und
6 eine perspektivische Teilansicht eines Zylinders mit einem Auge mit einer sphärischen Ausnehmung sowie eines sphärischen Gleitlagers zur Veranschaulichung eines Montagevorgangs.

Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of several preferred embodiments with reference to the drawings.

1 a schematic side view of an embodiment of a robot provided with a load balancing arrangement, in a retracted state;
2 a side view of another embodiment of a robot provided with a load balancing arrangement, in a retracted state according to 1 ;
3 another schematic view of a robot with a load balancing arrangement in a 1 orientation rotated by 90°;
4 a partial side view of a cylinder with an eye with a seat for receiving a spherical plain bearing;
5 one on 4 based partial side view to illustrate a compensating movement of the spherical plain bearing; and
6 a partial perspective view of a cylinder with an eye with a spherical recess and a spherical plain bearing to illustrate an assembly process.

Mit Bezugnahme auf 1 sowie mit ergänzender Bezugnahme auf 2 und 3 werden grundsätzliche Ausgestaltungen von Robotern sowie von Lastausgleichsanordnungen für Roboter erläutert.With reference to 1 and with additional reference to 2 and 3 Basic designs of robots and load balancing arrangements for robots are explained.

1 zeigt eine Seitenansicht eines Roboters 10, der etwa als Industrieroboter gestaltet ist. Der Roboter 10 ist als Gelenkarmroboter oder Knickarmroboter gestaltet. Der Roboter 10 weist eine serielle kinematische Kette auf. 1 shows a side view of a robot 10, which is designed as an industrial robot. The robot 10 is designed as an articulated arm robot or a knuckle arm robot. The robot 10 has a serial kinematic chain.

Beispielhaft umfasst der Roboter 10 Koppelglieder 12, 14, 16, 18, 20, 22 und 24, die seriell miteinander gekoppelt sind. Jedes der Koppelglieder 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 ist relativ zu seinem/seinen benachbarten Koppelglied/Koppelgliedern beweglich, insbesondere verdrehbar oder verschwenkbar. Das erste Koppelglied 12 kann auch als Basis bezeichnet werden. Am letzten Koppelglied 24 ist ein Anschluss 26 vorgesehen, etwa für einen sogenannten Endeffektor. Die kinematische Kette kann um weitere Koppelglieder ergänzt werden. Am Anschluss 26 kann beispielsweise ein Manipulator in Form eines Greifers oder dergleichen aufgenommen werden.For example, the robot 10 comprises coupling links 12, 14, 16, 18, 20, 22 and 24, which are coupled to one another in series. Each of the coupling links 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 is movable, in particular rotatable or pivotable, relative to its adjacent coupling link(s). The first coupling link 12 can also be referred to as the base. A connection 26 is provided on the last coupling link 24, for example for a so-called end effector. The kinematic chain can be supplemented with further coupling links. For example, a manipulator in the form of a gripper or the like can be accommodated on the connection 26.

Der Roboter 10 weist diverse (Bewegungs-)Achsen 30, 32, 34, 36, 38, 40 auf, die jeweils zwischen zwei der Koppelglieder 12, 14, 16, 18, 20, 22 und 24 ausgebildet sind. Die Achsen 30, 32, 34, 36, 38, 40 können auch als Antriebsachsen bezeichnet werden und mit Antrieben/Motoren versehen oder gekoppelt sein, etwa mit Elektromotoren. Den Achsen 30, 32, 34, 36, 38, 40 und den diesen zugeordneten Motoren können jeweils Getriebe zwischengeschaltet sein. Die Achsen 30, 32, 34, 36, 38, 40 erlauben im Allgemeinen eine Drehbewegung/Schwenkbewegung zwischen benachbarten Koppelgliedern 12, 14, 16, 18, 20, 22 und 24.The robot 10 has various (movement) axes 30, 32, 34, 36, 38, 40, each of which is formed between two of the coupling links 12, 14, 16, 18, 20, 22 and 24. The axes 30, 32, 34, 36, 38, 40 can also be referred to as drive axes and can be provided with or coupled to drives/motors, for example with electric motors. Gears can be connected between the axes 30, 32, 34, 36, 38, 40 and the motors assigned to them. The axes 30, 32, 34, 36, 38, 40 generally allow a rotary movement/swivel movement. pivoting movement between adjacent coupling links 12, 14, 16, 18, 20, 22 and 24.

Die Achse 30 ist den Koppelgliedern 12, 14 zwischengeordnet und erlaubt eine Relativverschwenkung oder Relativverdrehung zwischen den Koppelgliedern 12, 14. Die Achse 32 ist den Koppelgliedern 14, 16 zwischengeordnet und erlaubt eine Relativverdrehung oder Relativverschwenkung zwischen den Koppelgliedern 14, 16. Die Achse 34 ist den Koppelgliedern 16, 18 zugeordnet und erlaubt eine Relativverdrehung und Relativverschwenkung zwischen den Koppelgliedern 16, 18. Die Achse 36 ist den Koppelgliedern 18, 20 zwischengeordnet und erlaubt eine Relativverdrehung oder Relativverschwenkung zwischen den Koppelgliedern 18, 20. Die Achse 38 ist den Koppelgliedern 20, 22 zwischengeordnet und erlaubt eine Relativverdrehung oder Relativverschwenkung zwischen den Koppelgliedern 20, 22. Die Achse 40 ist den Koppelgliedern 22, 24 zwischengeordnet und erlaubt eine Relativverdrehung oder Relativverschwenkung zwischen den Koppelgliedern 22, 24.The axis 30 is arranged between the coupling links 12, 14 and allows a relative pivoting or relative rotation between the coupling links 12, 14. The axis 32 is arranged between the coupling links 14, 16 and allows a relative rotation or relative pivoting between the coupling links 14, 16. The axis 34 is assigned to the coupling links 16, 18 and allows a relative rotation and relative pivoting between the coupling links 16, 18. The axis 36 is arranged between the coupling links 18, 20 and allows a relative rotation or relative pivoting between the coupling links 18, 20. The axis 38 is arranged between the coupling links 20, 22 and allows a relative rotation or relative pivoting between the coupling links 20, 22. The axis 40 is assigned to the coupling links 22, 24 and allows a relative rotation or relative pivoting between the coupling elements 22, 24.

Bei dem anhand der 1 veranschaulichten Roboter 10 kann das Koppelglied 12 auch als Gestell 42 bezeichnet werden. Das Koppelglied 14 kann auch als Karussell 44 bezeichnet werden. Das Koppelglied 16 kann auch als Schwinge 46 bezeichnet werden. Das Koppelglied 18 kann auch als Arm 48 bezeichnet werden. Das Gestell 42 ist üblicherweise dazu ausgestaltet, den Roboter 12 bodenseitig zu fixieren. Gleichwohl sind auch Gestaltungen von Robotern 10 bekannt, die etwa deckenseitig oder an einer (seitlichen) Wand aufgenommen sind, je nach Anwendungsfall.In the case of the 1 In the illustrated robot 10, the coupling member 12 can also be referred to as a frame 42. The coupling member 14 can also be referred to as a carousel 44. The coupling member 16 can also be referred to as a swing arm 46. The coupling member 18 can also be referred to as an arm 48. The frame 42 is usually designed to fix the robot 12 to the floor. However, designs of robots 10 are also known which are mounted on the ceiling or on a (side) wall, depending on the application.

Der Roboter 10 ist ferner mit einer Lastausgleichsanordnung 60 versehen, die gemäß der anhand der 1 veranschaulichten beispielhaften Ausgestaltung einen Zylinder (beispielsweise Hydraulikzylinder) 62 umfasst, der ein Zylindergehäuse 64 und eine Kolbenstange 66 aufweist, die in das Zylindergehäuse 64 eintaucht. Das Zylindergehäuse 64 und die Kolbenstange 66 sind relativ zueinander translatorisch verfahrbar. Der Zylinder 62 ist an einem Ende, beim Zylindergehäuse 64, über ein Lager bzw. ein Drehgelenk 68 mit dem Koppelglied 14, also mit dem Karussell 44 schwenkbar gekoppelt. Der Hydraulikzylinder 62 ist über ein weiteres Ende, das bei der Kolbenstange 66 vorgesehen ist, über ein Lager bzw. ein Drehgelenk 70 am Koppelglied 16, also an der Schwinge 46 aufgenommen. Die Drehgelenke 68, 70 sind jeweils exzentrisch zur bzw. radial versetzt von der Achse 32 angeordnet. Bei einer Relativverschwenkung zwischen den Koppelgliedern 14, 16 erfolgt eine Relativbewegung zwischen der Kolbenstange 66 und dem Zylindergehäuse 64. Auf diese Weise kann ein Fluid, beispielsweise ein Hydrauliköl oder ein Gas, in das Zylindergehäuse 64 einströmen bzw. aus dem Zylindergehäuse 64 verdrängt werden.The robot 10 is further provided with a load balancing arrangement 60 which is arranged in accordance with the 1 illustrated exemplary embodiment comprises a cylinder (for example hydraulic cylinder) 62 which has a cylinder housing 64 and a piston rod 66 which extends into the cylinder housing 64. The cylinder housing 64 and the piston rod 66 can be moved in translation relative to one another. The cylinder 62 is pivotally coupled at one end, at the cylinder housing 64, via a bearing or a rotary joint 68 to the coupling member 14, i.e. to the carousel 44. The hydraulic cylinder 62 is received at a further end, which is provided at the piston rod 66, via a bearing or a rotary joint 70 on the coupling member 16, i.e. on the rocker 46. The rotary joints 68, 70 are each arranged eccentrically to or radially offset from the axis 32. During a relative pivoting between the coupling members 14, 16, a relative movement occurs between the piston rod 66 and the cylinder housing 64. In this way, a fluid, for example a hydraulic oil or a gas, can flow into the cylinder housing 64 or be displaced from the cylinder housing 64.

Die Lastausgleichsanordnung 60 umfasst ferner eine Speichereinheit 74, die zumindest einen Druckspeicher 78 umfasst. Die Speichereinheit 74 und der Druckspeicher 78 sind in 1 lediglich schematisch dargestellt. Der Druckspeicher ist beispielhaft als Membranspeicher, Blasenspeicher, Kolbenspeicher, Federspeicher und/oder gemäß einer anderen Speicherbauart gestaltet. Beispielhaft ist im Druckspeicher 78 ein gasförmiges Fluid aufgenommen, etwa Stickstoff oder dergleichen. Das gasförmige Fluid ist im Gegensatz zum Hydraulikfluid hochkompressibel, so dass das bei der Bewegung des Zylinders 62 verdrängte Öl das gasförmige Fluid im Druckspeicher 78 unter Druck setzen kann. Auf diese Weise kann potentielle Energie oder kinetische Energie als Fluidenergie gespeichert werden.The load balancing arrangement 60 further comprises a storage unit 74, which comprises at least one pressure accumulator 78. The storage unit 74 and the pressure accumulator 78 are in 1 shown only schematically. The pressure accumulator is designed, for example, as a diaphragm accumulator, bladder accumulator, piston accumulator, spring accumulator and/or according to another accumulator design. For example, a gaseous fluid, such as nitrogen or the like, is accommodated in the pressure accumulator 78. In contrast to the hydraulic fluid, the gaseous fluid is highly compressible, so that the oil displaced during the movement of the cylinder 62 can pressurize the gaseous fluid in the pressure accumulator 78. In this way, potential energy or kinetic energy can be stored as fluid energy.

Beim Übergang zwischen der eingeklappten Stellung gemäß 1 und einer ausgeklappten Stellung wird das Koppelglied 16 gegenüber dem Koppelglied 14 derart verschwenkt, dass die Kolbenstange 66 zunächst tiefer in das Zylindergehäuse 64 eintaucht und, nach Überwindung einer maximalen Eintauchtiefe, wieder aus dem Zylindergehäuse 64 herausgefahren wird, wenn das Koppelglied 16 weiter verschwenkt wird.When transitioning between the folded position according to 1 and a folded-out position, the coupling member 16 is pivoted relative to the coupling member 14 such that the piston rod 66 initially plunges deeper into the cylinder housing 64 and, after overcoming a maximum immersion depth, is moved out of the cylinder housing 64 again when the coupling member 16 is pivoted further.

Mit Bezugnahme auf 2 wird eine weitere Ausgestaltung eines insgesamt mit 110 bezeichneten Roboters veranschaulicht. Der Roboter 110 gemäß 2 ist dem Roboter 10 gemäß 1 grundsätzlich ähnlich gestaltet. Dies trifft grundsätzlich auf die Koppelglieder 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 sowie die diesen zugeordneten Achsen 30, 32, 34, 36, 38 und 40 zu. Auch beim Roboter 110 kann das Koppelglied 12 als Gestell 42 bezeichnet werden. Demgemäß kann das Koppelglied 14 als Karussell 44 bezeichnet werden. Das Koppelglied 16 kann als Schwinge 46 bezeichnet werden. Das Koppelglied 18 kann als Arm 48 bezeichnet werden.With reference to 2 A further embodiment of a robot designated as 110 is illustrated. The robot 110 according to 2 is the robot 10 according to 1 basically designed in a similar way. This basically applies to the coupling links 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 and the axes 30, 32, 34, 36, 38 and 40 assigned to them. In the robot 110, the coupling link 12 can also be referred to as a frame 42. Accordingly, the coupling link 14 can be referred to as a carousel 44. The coupling link 16 can be referred to as a swing arm 46. The coupling link 18 can be referred to as an arm 48.

Auch der Roboter 110 ist mit einer Lastausgleichsanordnung versehen, die in 2 mit 160 bezeichnet wird. Die Lastausgleichsanordnung 160 ist mit einem Zylinder (beispielsweise Hydraulikzylinder) 62 versehen, dessen Gestaltung der Gestaltung des Zylinders 62 gemäß 1 grundsätzlich ähnlich ist.The robot 110 is also equipped with a load balancing arrangement, which 2 designated 160. The load balancing arrangement 160 is provided with a cylinder (for example hydraulic cylinder) 62, the design of which corresponds to the design of the cylinder 62 according to 1 is fundamentally similar.

Der Zylinder 62 umfasst ein Zylindergehäuse 64 und eine Kolbenstange 66 an seinem zylindergehäuseseitigen Ende ist der Zylinder 62 über ein Lager bzw. ein Drehgelenk 68 am Koppelglied 14 aufgenommen. An einem kolbenseitigen Ende ist der Zylinder 62 über ein Lager bzw. ein Drehgelenk 70 am Koppelglied 16 aufgenommen. Analog zur Lastausgleichsanordnung 60 gemäß 1 ist auch die Lastausgleichsanordnung 160 mit einer Speichereinheit 74 versehen, die zumindest einen Druckspeicher 78 umfasst. Die Speichereinheit 74 ist dem Zylinder 62 zugeordnet und insbesondere am Zylindergehäuse 64 aufgenommen.The cylinder 62 comprises a cylinder housing 64 and a piston rod 66. At its cylinder housing end, the cylinder 62 is mounted on the coupling member 14 via a bearing or a swivel joint 68. At a piston end, the cylinder 62 is mounted on the coupling member 16 via a bearing or a swivel joint 70. Analogous to the load balancing arrangement 60 according to 1 is also the load balancing arrangement 160 is provided with a storage unit 74 which comprises at least one pressure accumulator 78. The storage unit 74 is assigned to the cylinder 62 and is accommodated in particular on the cylinder housing 64.

Die Lastausgleichsanordnung 160 umfasst jedoch ferner einen zweiten Zylinder (beispielsweise Hydraulikzylinder) 182. Der Zylinder 182 ist in den 2 und 4 größtenteils gestrichelt dargestellt. Der Zylinder 182 ist dem zweiten Koppelglied 16 und dem dritten Koppelglied 18 zugeordnet. In der beispielhaften Ansichtsorientierung, die 2 zugrunde gelegt wird, wird der Zylinder 182 zumindest abschnittsweise von dem zweiten Koppelglied 16 verdeckt.However, the load balancing arrangement 160 further comprises a second cylinder (e.g. hydraulic cylinder) 182. The cylinder 182 is in the 2 and 4 mostly shown in dashed lines. The cylinder 182 is assigned to the second coupling member 16 and the third coupling member 18. In the exemplary view orientation, the 2 is taken as a basis, the cylinder 182 is at least partially covered by the second coupling member 16.

Der Zylinder 182 umfasst ein Zylindergehäuse 184 und eine Kolbenstange 186, die in das Zylindergehäuse 184 eintauchen und aus dem Zylindergehäuse 186 ausfahren kann. Der Zylinder 182 ist an seinem zylindergehäuseseitigen Ende über ein Lager oder Drehgelenk 188 am Koppelglied 16 aufgenommen. Der Zylinder 182 ist an seinem kolbenseitigen Ende über ein Lager oder Drehgelenk 190 am Koppelglied 18 aufgenommen.The cylinder 182 comprises a cylinder housing 184 and a piston rod 186 which can be inserted into the cylinder housing 184 and extended from the cylinder housing 186. The cylinder 182 is received at its cylinder housing end via a bearing or swivel joint 188 on the coupling member 16. The cylinder 182 is received at its piston side end via a bearing or swivel joint 190 on the coupling member 18.

Der Druckspeicher 78 oder ein zweiter Druckspeicher können grundsätzlich auch beim zweiten Zylinder 182 vorgesehen sein. Gleichwohl ist die in 2 gezeigte Konfiguration vorstellbar, bei der der zweite Zylinder 182 mittelbar über den ersten Zylinder 62 mit dessen Druckspeicher 78 gekoppelt ist.The pressure accumulator 78 or a second pressure accumulator can in principle also be provided in the second cylinder 182. Nevertheless, the 2 shown configuration is conceivable, in which the second cylinder 182 is indirectly coupled via the first cylinder 62 to its pressure accumulator 78.

Die Drehgelenke 68, 70 des Zylinders 62 sind jeweils zur Achse 32 versetzt bzw. von dieser radial beabstandet. Die Drehgelenke 188, 190 des Zylinders 182 sind jeweils von der Achse 34 versetzt bzw. radial von dieser beabstandet.The swivel joints 68, 70 of the cylinder 62 are each offset from the axis 32 or radially spaced therefrom. The swivel joints 188, 190 of the cylinder 182 are each offset from the axis 34 or radially spaced therefrom.

Der Zylinder 182 ist gemäß der oben genannten beispielhaften Nomenklatur zwischen der Schwinge 46 und dem Arm 48 des Roboters 110 aufgenommen.The cylinder 182 is received between the swing arm 46 and the arm 48 of the robot 110 according to the exemplary nomenclature given above.

Die in 2 gezeigte beispielhafte Ausgestaltung weist ferner eine Verbindungsleitung 194 auf, die sich zwischen dem Zylinder 62 und dem Zylinder 182 erstreckt. Die Verbindungsleitung 194 bewirkt eine fluidische Kopplung zwischen den Zylindern 62, 182. Die Verbindungsleitung 194 erstreckt sich beispielhaft vom Zylindergehäuse 64 zum Zylindergehäuse 184. Auf diese Weise sind die Zylinder 62, 182 der Lastausgleichsanordnung 160 funktional miteinander gekoppelt.In the 2 The exemplary embodiment shown further comprises a connecting line 194 which extends between the cylinder 62 and the cylinder 182. The connecting line 194 effects a fluidic coupling between the cylinders 62, 182. The connecting line 194 extends, for example, from the cylinder housing 64 to the cylinder housing 184. In this way, the cylinders 62, 182 of the load balancing arrangement 160 are functionally coupled to one another.

Ein weiteres Merkmal der beispielhaften Gestaltung der Lastausgleichsanordnung 160 gemäß 2 ist, dass bei dem Zylinder 182, der zwischen dem Koppelglied 16 und dem Koppelglied 18 angeordnet ist, keine mit einem Druckspeicher versehene Speichereinheit vorgesehen ist. Stattdessen nutzt der Zylinder 182 ebenso die Speichereinheit 74, die beim Zylinder 62 vorgesehen ist. Zu diesem Zweck erstreckt sich die Verbindungsleitung 194 zwischen dem Zylinder 182 und dem Zylinder 62, insbesondere zwischen den Zylindergehäusen 64, 184.Another feature of the exemplary design of the load balancing arrangement 160 according to 2 is that the cylinder 182, which is arranged between the coupling member 16 and the coupling member 18, does not have a storage unit provided with a pressure accumulator. Instead, the cylinder 182 also uses the storage unit 74, which is provided with the cylinder 62. For this purpose, the connecting line 194 extends between the cylinder 182 and the cylinder 62, in particular between the cylinder housings 64, 184.

Ein Vorteil der in 2 veranschaulichten Ausgestaltung der Lastausgleichsanordnung 160 ist, dass beim zweiten Zylinder 182 selbst eben keine separate Speichereinheit 74 mit zumindest einem Druckspeicher 78 vorgesehen ist. Dies vermeidet eine Erhöhung der trägen Massen, die von der Achse 32 bzw. vom Antriebsmotor der Achse 32 überwunden werden muss, um das Koppelglied 16 und die folgenden Koppelglieder 18, 20, 22, 24 relativ zum Koppelglied 14 zu verschwenken. Ferner ist kein weiterer Aufwand für diese Komponenten erforderlich.An advantage of the 2 illustrated embodiment of the load balancing arrangement 160 is that no separate storage unit 74 with at least one pressure accumulator 78 is provided for the second cylinder 182 itself. This avoids an increase in the inertial masses that must be overcome by the axle 32 or the drive motor of the axle 32 in order to pivot the coupling member 16 and the following coupling members 18, 20, 22, 24 relative to the coupling member 14. Furthermore, no further effort is required for these components.

Ergänzend zu den 1 und 2 veranschaulicht 3 eine weitere Ansichtsorientierung eines mit 10 bezeichneten Roboters. Der Roboter 10 ist gegenüber der in 1 gezeigten Ansichtsorientierung um etwa 90° rotiert. 3 zeigt die Seite des Roboters 10, die bei der Orientierung gemäß 1 vom Koppelglied 24 bzw. dem Anschluss 26 abgewandt ist.In addition to the 1 and 2 illustrated 3 another view orientation of a robot designated 10. The robot 10 is opposite the one in 1 shown view orientation is rotated by approximately 90°. 3 shows the side of the robot 10 which is oriented according to 1 faces away from the coupling element 24 or the connection 26.

Der Zylinder 62 der Lastausgleichsanordnung 60 ist in 3 lediglich schematisch dargestellt. Der Zylinder 62 ist über ein Drehgelenk 68 mit dem Koppelglied 14 sowie über ein Drehgelenk 70 mit dem Koppelglied 16 verbunden. Durch das Drehgelenk 68 erstreckt sich eine Achse 210. Durch das Drehgelenk 70 erstreckt sich eine Achse 212. Die Achsen 210, 212 sollten konstruktiv möglichst parallel zueinander ausgerichtet sein. Zusätzlich sollten die Achsen parallel zur Achse 32 ausgerichtet sein, um die die Koppelglieder 14, 16 relativ zueinander verschwenkbar sind. In 3 ist ein konstruktives Zentrum des Drehgelenks 68 mit 214 bezeichnet. Ferner ist ein konstruktives Zentrum des Drehgelenks 70 mit 216 bezeichnet.The cylinder 62 of the load balancing arrangement 60 is in 3 shown only schematically. The cylinder 62 is connected to the coupling member 14 via a swivel joint 68 and to the coupling member 16 via a swivel joint 70. An axis 210 extends through the swivel joint 68. An axis 212 extends through the swivel joint 70. The axes 210, 212 should be designed to be as parallel to one another as possible. In addition, the axes should be aligned parallel to the axis 32, about which the coupling members 14, 16 can be pivoted relative to one another. In 3 A structural center of the rotary joint 68 is designated by 214. Furthermore, a structural center of the rotary joint 70 is designated by 216.

Idealerweise sind die konstruktiven Zentren 214, 216 axial identisch positioniert. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das konstruktive Zentrum 214 und dass konstruktives Zentrum 216 in einer gemeinsamen Ebene positioniert sind, die senkrecht zu den Achsen 210, 212 orientiert ist.Ideally, the constructive centers 214, 216 are axially identically positioned. This is the case, for example, when the constructive center 214 and the constructive center 216 are positioned in a common plane that is oriented perpendicular to the axes 210, 212.

3 veranschaulicht ferner eine mit 220 bezeichnete Lagerebene, die eine für die Schwenkbewegung zwischen den Koppelgliedern 14, 16 maßgebliche „Schnittstelle“ bezeichnet. Dort erfolgt eine Relativrotation zwischen den beiden Koppelgliedern 14, 16. Mit anderen Worten ist bei der Gestaltung gemäß den 1-3 das beispielsweise als Schwinge 46 bezeichnete Koppelglied 16 fliegend am beispielsweise als Karussell 44 bezeichneten Koppelglied 14 gelagert. Bei einer fliegenden Lagerung treten generell hohe Kräfte und Biegemomente auf. Von einer fliegenden Lagerung kann gesprochen werden, wenn ein etwaiger Kraftangriff „außerhalb“ der Lager bzw. seitlich versetzt zu einem Lager erfolgt. 3 further illustrates a bearing plane designated 220, which designates an “interface” that is decisive for the pivoting movement between the coupling elements 14, 16. There, a relative rotation takes place between the two coupling elements 14, 16. In other words, the shape according to the 1-3 The coupling element 16, for example referred to as a swing arm 46, is suspended on the coupling element 14, for example referred to as a carousel 44. High forces and bending moments generally occur in a suspended bearing. A suspended bearing can be said to exist when any force is applied "outside" the bearing or laterally offset from a bearing.

Bei der in 3 gezeigten Gestaltung wird ferner ersichtlich, dass das erste Ende des Zylinders 62 mit dem Drehgelenk 68 ebenso fliegend am Koppelglied 14 gelagert ist, beispielsweise an einem Lagerdom 222. Das konstruktive Zentrum 214 des Drehgelenks 68 ist von der Lagerebene 220 beabstandet. Das zweite Ende des Zylinders 62 mit dem Drehgelenk 70 ist im Ausführungsbeispiel zwischen zwei Lagerschenkeln 224 des Koppelglieds 16 angeordnet. Dort liegt für das Drehgelenk 70 keine fliegende Lagerung vor. Gleichwohl ist auch dort ein axialer Versatz zwischen dem konstruktiven Zentrum 216 und der Lagerebene 220 gegeben.At the 3 It is also apparent from the design shown that the first end of the cylinder 62 with the swivel joint 68 is also mounted in a floating manner on the coupling member 14, for example on a bearing dome 222. The structural center 214 of the swivel joint 68 is spaced from the bearing plane 220. The second end of the cylinder 62 with the swivel joint 70 is arranged in the exemplary embodiment between two bearing legs 224 of the coupling member 16. There is no floating bearing for the swivel joint 70 there. Nevertheless, there is also an axial offset between the structural center 216 and the bearing plane 220.

3 zeigt, dass selbst bei konstruktiv perfekter Orientierung und Ausrichtung der beteiligten Komponenten im Betrieb des Roboters 10 aufgrund der wirkenden Kräfte und Momente Verformungen auftreten können, die beispielsweise zu einer Schiefstellung zwischen den Achsen 210, 212 führen können. In einem solchen Fall würde es beim Zylinder 62 gegebenenfalls erhöhte Reibung und einen erhöhten Verschleiß geben. Grundsätzlich könnte sich dieses ungünstige Betriebsverhalten auch wiederum auf die Koppelglieder 14, 16 und somit den Betrieb des Roboters 10 auswirken. 3 shows that even with a structurally perfect orientation and alignment of the components involved, deformations can occur during operation of the robot 10 due to the forces and moments acting on it, which can lead, for example, to a misalignment between the axes 210, 212. In such a case, there could be increased friction and increased wear in the cylinder 62. In principle, this unfavorable operating behavior could also affect the coupling elements 14, 16 and thus the operation of the robot 10.

Ferner muss damit gerechnet werden, dass beispielsweise die konstruktiven Zentren 214, 216 nicht perfekt miteinander (axial) fluchten, dass es also einen Axialversatz gibt, der zu einer Schiefstellung des Zylinders 62 und folglich wiederum zu einer ungünstigen Ausrichtung zwischen den Drehgelenken 68, 70 führt.Furthermore, it must be expected that, for example, the structural centers 214, 216 are not perfectly aligned with each other (axially), i.e. that there is an axial offset which leads to a misalignment of the cylinder 62 and consequently in turn to an unfavorable alignment between the rotary joints 68, 70.

Eine Schiefstellung zwischen den Achsen 210, 212 und/oder ein axialer Versatz zwischen den Zentren 214, 216 kann also das Betriebsverhalten der Lastausgleichsanordnung 60 sowie insgesamt das Betriebsverhalten des Roboters 10 ungünstig beeinflussen. Gleichwohl muss die Lagerung des Zylinders 62 bei den Drehgelenken 68, 70 gegebenenfalls hohen Kräfte und Momenten standhalten.A misalignment between the axes 210, 212 and/or an axial offset between the centers 214, 216 can therefore have an adverse effect on the operating behavior of the load balancing arrangement 60 and overall the operating behavior of the robot 10. Nevertheless, the bearing of the cylinder 62 at the rotary joints 68, 70 must be able to withstand high forces and moments if necessary.

Mit Bezugnahme auf die 4-6 werden Ausgestaltungen veranschaulicht, bei denen sphärische Gleitlager bei zumindest einem der Drehgelenke 68, 70 genutzt werden, um Lagetoleranzen und/oder Formtoleranzen ausgleichen zu können.With reference to the 4-6 Embodiments are illustrated in which spherical plain bearings are used in at least one of the swivel joints 68, 70 in order to compensate for positional tolerances and/or shape tolerances.

4 zeigt eine geschnittene Teilansicht des Zylinders 62 bei einem der Drehgelenke 68, 70. Im Ausführungsbeispiel ist am Ende des Zylinders 62 ein Auge 226 ausgebildet, in dem eine sphärisch gestaltete Ausnehmung 228 ausgebildet ist. In der sphärisch gestalteten Ausnehmung 228 sitzt ein sphärisches Gleitlager 230. Das sphärische Gleitlager weist eine sphärische Außenfläche auf, die an die sphärische Ausnehmung 228 angepasst ist. Mit anderen Worten weisen sowohl das sphärische Gleitlager 230 als auch die sphärische Ausnehmung 228 Kugelabschnittsflächen mit gleichem Durchmesser auf. Das sphärische Gleitlager 230 ist einstückig gestaltet und mit einer Öffnung für einen Bolzen oder dergleichen versehen, durch die sich die Achse 210 erstreckt. Das konstruktive Zentrum 214 bildet im Ausführungsbeispiel den Mittelpunkt des sphärischen Lagers 230 entlang der Achse 210. 4 shows a sectional partial view of the cylinder 62 at one of the swivel joints 68, 70. In the exemplary embodiment, an eye 226 is formed at the end of the cylinder 62, in which a spherically shaped recess 228 is formed. A spherical plain bearing 230 is seated in the spherically shaped recess 228. The spherical plain bearing has a spherical outer surface that is adapted to the spherical recess 228. In other words, both the spherical plain bearing 230 and the spherical recess 228 have spherical segment surfaces with the same diameter. The spherical plain bearing 230 is designed in one piece and is provided with an opening for a bolt or the like through which the axis 210 extends. In the exemplary embodiment, the structural center 214 forms the center of the spherical bearing 230 along the axis 210.

Die sphärisch gestaltete Ausnehmung 228 kann auch als Sitz für das sphärische Gleitlager bezeichnet werden. 4 veranschaulicht eine ideale Orientierung, demgemäß ist die Achse 210 mit dem konstruktiven Zentrum 214 konzentrisch zur Gestaltung des Auges 226 orientiert. Die Bezeichnung der Achse 210 und des konstruktiven Zentrums 214 deuten darauf hin, dass das Auge 226 beim ersten Ende des Zylinders 62 beim Drehgelenk 68 ausgebildet ist. Dies ist jedoch nicht einschränkend zu verstehen. Auch das zweite Ende des Zylinders 62 mit dem Drehgelenk 70 kann eine solche Gestaltung aufweisen.The spherically designed recess 228 can also be referred to as a seat for the spherical plain bearing. 4 illustrates an ideal orientation, accordingly the axis 210 with the structural center 214 is oriented concentrically to the design of the eye 226. The designation of the axis 210 and the structural center 214 indicate that the eye 226 is formed at the first end of the cylinder 62 at the rotary joint 68. However, this is not to be understood as limiting. The second end of the cylinder 62 with the rotary joint 70 can also have such a design.

In 5 ist ein Bolzen 240 in das sphärische Lager 230 eingeführt. Im Ausführungsbeispiel ist der Bolzen 240 beispielsweise am Koppelglied 14 oder am Koppelglied 16 angeordnet, um eine Lagerstelle für das erste Drehgelenk 68 bzw. das zweite Drehgelenk 70 bereitzustellen. In 5 wird eine Schiefstellung zwischen der Achse 210 des sphärischen Lagers 230 und einer Achse 242 durch das Auge 226 angedeutet. Eine solche Schiefstellung (Neigung zwischen den Achsen 210, 242) kann sowohl bei statischem Auftreten als auch bei dynamischem Auftreten durch eine Ausgleichsbewegung des sphärischen Gleitlagers 230 in der sphärisch gestalteten Ausnehmung 228 ausgeglichen werden. Gleichwohl ist durch die aneinander angepassten sphärischen Flächen des sphärischen Gleitlagers 230 (konvex gekrümmt, also nach außen gewölbt) und der sphärischen Ausnehmung 228 (konkav gekrümmt, also nach innen gewölbt) weiterhin eine hohe Tragfähigkeit gegeben. Es können hohe Lasten und Momente aufgenommen werden.In 5 a bolt 240 is inserted into the spherical bearing 230. In the exemplary embodiment, the bolt 240 is arranged, for example, on the coupling member 14 or on the coupling member 16 in order to provide a bearing point for the first pivot joint 68 or the second pivot joint 70. In 5 an inclination between the axis 210 of the spherical bearing 230 and an axis 242 is indicated by the eye 226. Such an inclination (inclination between the axes 210, 242) can be compensated for both in static and dynamic conditions by a compensating movement of the spherical plain bearing 230 in the spherically designed recess 228. Nevertheless, the spherical surfaces of the spherical plain bearing 230 (convexly curved, i.e. arched outwards) and the spherical recess 228 (concavely curved, i.e. arched inwards) are adapted to one another, which still ensure a high load-bearing capacity. High loads and moments can be absorbed.

6 veranschaulicht einen Montagevorgang zur Montage des sphärischen Gleitlagers 230 in dem durch die sphärische Ausnehmung 228 gebildeten Sitz im Auge 226. Am Umfang 248 der sphärischen Ausnehmung 228 ist zumindest auf der in 6 gezeigten Stirnseite eine Einführhilfe 250 ausgebildet. Die Einführhilfe 250 umfasst zumindest eine Abflachung 252, die als Vertiefung am Rand der sphärischen Ausnehmung 228 ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß 6 sind zwei Abflachungen 252, 254 vorgesehen, die zueinander um 180° in Bezug auf die Achse 242 zueinander versetzt sind. Die Abflachungen 252, 254 erlauben ein Einführen des sphärischen Gleitlagers 230 in der in 6 gezeigten Orientierung. Das Gleitlager 230 ist mit seiner Achse 210 um etwa 90° (zumindest 60°, beispielsweise 80° bis 100°, beispielsweise 85° bis 95°) relativ zur Achse 242 geneigt. 6 illustrates an assembly process for mounting the spherical plain bearing 230 in the seat formed by the spherical recess 228 in the eye 226. On the circumference 248 of the spherical recess 228, at least on the 6 shown front side, an insertion aid 250 is formed. The insertion aid 250 comprises at least one flattening 252, which is formed as a depression on the edge of the spherical recess 228. In the embodiment according to 6 Two flats 252, 254 are provided, which are offset from each other by 180° with respect to the axis 242. The flats 252, 254 allow the spherical plain bearing 230 to be inserted in the 6 shown orientation. The sliding bearing 230 is inclined with its axis 210 by approximately 90° (at least 60°, for example 80° to 100°, for example 85° to 95°) relative to the axis 242.

Mit anderen Worten kann das Gleitlager 230 quer eingeführt werden, vergleiche den Pfeil 260. Auf diese Weise kann unter Beachtung der jeweiligen sphärischen Form des Gleitlagers 32 und der Ausnehmung 228 das Zentrum des sphärischen Gleitlagers 32 mit dem Zentrum 214 der sphärischen Ausnehmung 228 in Übereinstimmung oder nahezu in Übereinstimmung gebracht werden. Sodann kann das sphärische Gleitlager 230 um eine Drehachse 264 verschwenkt werden, die senkrecht zur Achse 210 des sphärischen Lagers 130 und senkrecht zur Achse 242 der sphärischen Ausnehmung 228 ist. Vergleiche den mit 262 bezeichneten gekrümmten Pfeil. Auf diese Weise kann das sphärische Gleitlager 230 ausgehend von der in 6 gezeigten Montageorientierung die in 4 gezeigte finale Einbauorientierung einnehmen. In der Einbauorientierung sowie bei geringen Schwenkwinkeln (vergleiche 5) ist das sphärische Gleitlager 230 formschlüssig in der sphärisch gestalteten Ausnehmung 228 gesichert, insbesondere dann, wenn sich zusätzlich ein Bolzen 240 oder ein ähnliches Bauteil durch das sphärische Gleitlager 230 hindurch erstreckt. Gleichwohl ist dank der Einführhilfe 250 eine werkzeuglose Montage möglich.In other words, the sliding bearing 230 can be inserted transversely, compare the arrow 260. In this way, taking into account the respective spherical shape of the sliding bearing 32 and the recess 228, the center of the spherical sliding bearing 32 can be brought into line or almost into line with the center 214 of the spherical recess 228. The spherical sliding bearing 230 can then be pivoted about an axis of rotation 264 which is perpendicular to the axis 210 of the spherical bearing 130 and perpendicular to the axis 242 of the spherical recess 228. Compare the curved arrow marked 262. In this way, the spherical sliding bearing 230 can be pivoted starting from the 6 shown mounting orientation in 4 In the installation orientation and at small swivel angles (compare 5 ), the spherical plain bearing 230 is secured in a form-fitting manner in the spherically designed recess 228, in particular if a bolt 240 or a similar component also extends through the spherical plain bearing 230. Nevertheless, thanks to the insertion aid 250, tool-free assembly is possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 9631325 A1 [0005]
EP 2301727 A1 [0006]
DE 102014104173 A1 [0006]
EP 3311961 A1 [0006]
EP 3311962 A1 [0006]

Claims

Fluidic load balancing arrangement (60, 160) for a multi-axis robot (10, 110) which has at least two coupling members (14, 16, 18) which are connected to one another in an articulated manner, the load balancing arrangement (60, 160) comprising: - a cylinder (62, 182) which is connected in an articulated manner to a first coupling member (14, 16, 18) and a second coupling member (14, 16, 18) of the robot (10, 110) in order to store energy and release stored energy during a relative movement between the first coupling member (14, 16, 18) and the second coupling member (14, 16, 18), - a first rotary joint (68, 188) via which a first end of the cylinder (62, 182) is rotatably mounted on the first coupling member, and - a second rotary joint (70, 190), via which a second end of the cylinder (62, 182) is rotatably mounted on the second coupling member, characterized in that at least the first rotary joint (68, 188) or the second rotary joint (70, 190) comprises a spherical plain bearing (230).

Load balancing arrangement (60, 160) according to Claim 1 , wherein the first pivot joint (68, 188) and the second pivot joint (70, 190) comprise a spherical plain bearing (230).

Load balancing arrangement (60, 160) according to Claim 1 or 2 , wherein the first coupling member (14, 16, 18) and the second coupling member (14, 16, 18) of the robot (10, 110) are adjacent to one another and are pivotally coupled to one another via an axis (32, 34).

Load balancing arrangement (60, 160) according to Claim 3 , wherein at least the first pivot joint (68, 188) or the second pivot joint (70, 190) is radially spaced from the axis (32, 34).

Load balancing arrangement (60, 160) according to Claim 3 or 4 , wherein at least the first pivot joint (68, 188) or the second pivot joint (70, 190) is axially spaced from an effective bearing plane (220) of the axle (32, 34).

Load balancing arrangement (60, 160) according to one of the Claims 1 - 5 , wherein the first pivot joint (68, 188) and the second pivot joint (70, 190) each have a structural center (214, 216), wherein the center (214) of the first pivot joint (68, 188) and the center (216) of the second pivot joint (70, 190) are axially offset from one another.

Load balancing arrangement (60, 160) according to one of the Claims 1 - 6 , wherein the first rotary joint (68, 188) and the second rotary joint (70, 190) each have an axis (210, 212), wherein the axis (210) of the first rotary joint (68, 188) and the axis (212) of the second rotary joint (70, 190) are at least temporarily non-parallel to one another during the relative movement between the first coupling member (14, 16, 18) and the second coupling member (14, 16, 18).

Load balancing arrangement (60, 160) according to one of the Claims 1 - 7 , wherein at least the first rotary joint (68, 188) or the second rotary joint (70, 190) has a recess (228) which is at least partially spherically designed for receiving the spherical plain bearing (230), which is formed in the cylinder (62, 182).

Load balancing arrangement (60, 160) according to one of the Claims 1 - 8th , wherein at least the first rotary joint (68, 188) or the second rotary joint (70, 190) has a recess (228) which is at least partially spherically designed for receiving the spherical plain bearing (230), which is formed in the coupling member (14, 16, 18) of the robot (10, 110).

Load balancing arrangement (60, 160) according to Claim 8 or 9 , wherein the recess (228) which is at least partially spherically designed has at least one side on its circumference (248) an insertion aid (250) for mounting the spherical plain bearing (230) in an assembly orientation inclined by at least 60° with respect to the installation orientation.

Load balancing arrangement (60, 160) according to Claim 10 , wherein the insertion aid (250) has at least one flattened portion (252, 254) or two flattened portions (252, 254) offset by 180° on the circumference (248) of the recess (228) which is at least partially spherical.

Robot (10, 110), in particular an industrial robot in the form of an articulated arm robot, with a load balancing arrangement (60, 160) according to one of the preceding claims, which is assigned to two coupling members (14, 16, 18) of the robot (10, 110) which are connected to one another in an articulated manner.