机器人臂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种机器人臂（1），其具有多个依次设置并关于转动轴（A1-A6）可彼此相对运动的节肢（3-7）和用于使节肢（3-7）运动的电机（2，2a）。至少一个节肢（3-7）能够可选地以至少两种配置相对于其相邻的节肢（3-7）进行安装。
【专利说明】机器人臂
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种机器人臂。
【背景技术】
[0002]机器人臂通常包括多个依次设置并通过关节相连接的节肢和用于使节肢彼此相对运动的电机。节肢在此特别是涉及静止的或可运动的支架和可相对于该支架围绕转动轴转动的转盘。机器人臂的其他节肢例如包括摇臂、臂部和优选为多轴的机器人手，机器人手具有构造为法兰的固定装置，用于固定末端执行器。摇臂在下端部、例如在摇臂轴承头上围绕第二转动轴可摆动地支承在转盘上。臂部围绕第三转动轴可摆动地支承在摇臂的上端部上，其中，第二转动轴和第三转动轴彼此平行地设置。臂部在端侧以优选为三个的转动轴支承机器人手。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出一种能够可变地安装或组合的机器人臂。
[0004]本发明的目的通过一种机器人臂得以实现，该机器人臂具有多个依次设置并关于转动轴可彼此相对运动的节肢和用于使节肢运动的电机，在此，至少其中一个节肢能够可选地以至少两种配置相对于其相邻的节肢进行安装。由于根据本发明有至少一个节肢可选地以至少两种配置相对于其相邻的节肢进行安装，因此可以相对简单地根据所要求的应用来调整机器人臂在其中行进的工作空间。
[0005]优选相应的节肢可以相对于其相邻的节肢在不同的方向上可松脱地安装。这样根据本发明的机器人臂也可以在现场机械地重新配置，或者根据应用进行相应地组装。
[0006]在根据本发明的机器人臂的一种优选的变形中，相应的节肢可以相对于其相邻节肢可选地或者在第一方向上安装，或者沿关于安装轴转动180°的第二方向安装，在此，安装轴垂直于相邻节肢的转动轴。
[0007]优选根据本发明的机器人臂是曲臂机器人的组件。优选将其中一节肢设计为摇臂，并将另一节肢设计为臂部。其中一转动轴为摇臂轴，摇臂在其一端部上关于该摇臂轴可摆动地受到支承；另一转动轴为臂轴，臂部关于该臂轴相对于摇臂的另一端部可摆动地受到支承，在此，摇臂轴和臂轴彼此平行地伸展。机器人臂还可以具有转盘，其相对于第一转动轴关于支架可转动地被支承。摇臂可以关于其摇臂轴(在此情况下为第二转动轴)可摆动地支承在转盘上。臂轴在此为第三转动轴。
[0008]有时机器人生产商会优化第三转动轴的工作区域，以便能够高效地使用机器人臂的工作空间，即，能够定义工作空间的主工作区域和副工作区域。但是，工作空间的关于第三转动轴位于臂部另一侧的副工作区域会因此受到限制。
[0009]但是，当在天花板上使用机器人臂时(天花板安装)，对于所谓的机器人臂的过头区域(Oberkopfbereich)是特别有利的，因为否则的话会使得摇臂非常接近组件，或者会由于从第一转动轴减去了第二转动轴的通常存在的偏移而限制了作用半径。[0010]当作为紧凑型机器人使用时，特别有利的是工作人员能够在工作空间的主工作区域和副工作区域中或者说“在前面”或“在后面”工作，因为其拥有两个可选的到达范围深度。这两个工作区域的区别在于第一转动轴相对于第二转动轴有两倍的位移。这种做法虽然也可以通过对称的第三转动轴实现，但其由于第一转动轴的干扰轮廓而在向后的状态下尤其受到影响。
[0011 ] 在根据本发明的机器人臂的一种实施方式中，能够以至少两种配置可选地相对于其相邻节肢安装的节肢是摇臂，摇臂特别是能够以其远离臂部的端部可选地以至少两种配置相对于转盘来进行安装，在此摇臂相对于摇臂轴可摆动地设置在转盘上。通过这种安装可能性可以获得对朝向两个方向的、可能不对称的优化工作空间的应用。
[0012]在根据本发明的机器人臂的一种特别优选的实施方式中，能够以至少两种配置相对于其相邻节肢进行安装的节肢是臂部，并且该相邻节肢是摇臂。特别是当臂部能够可选地关于安装轴相对于摇臂转动180°安装时，根据本发明能够实现具有朝向两个方向的、可能不对称的优化工作空间的安装。
[0013]根据本发明的机器人臂可以具有第一固定装置，其相对于臂部轴可摆动地支承在摇臂上，并且臂部能够可选地以至少两种配置相对于摇臂安装在该固定装置上。
[0014]这样，臂部的这种可选地关于安装轴转动180°的安装可以通过下述方式相对简单地实现:当在根据本发明的机器人臂的一种变形中，将机器人臂的第一固定装置设计为，其具有相对于臂部轴和臂部纵轴径向成α=45°角的安装面，从而可以使臂部能够围绕相对于安装面垂直取向的虚拟安装轴转动180°地安装。在此，该虚拟轴相当于所述的安装轴。
[0015]根据本发明，可以将机器人臂的其他节肢设计为机器人手，其在端侧具有用于固定末端执行器的第二固定装置，并且该机器人手固定在臂部的远离摇臂的端部上。优选机器人手包括三个转动轴，特别是第四转动轴、第五转动轴和第六转动轴。臂部纵轴也可以是第四转动轴。
[0016]优选可以将配属于机器人手的电机设置在臂部的面向摇臂的端部中和/或该端部上。根据本发明的机器人臂可以具有与机器人手的电机相连接的电导线。
[0017]特别是当臂部可选地关于摇臂以至少两种配置安装，并特别是在一个方向上或关于安装轴转动180°安装时，与机器人手的电机相连接的电导线可以居中地穿过用于将臂部固定在第一固定装置上的安装法兰。根据本发明的机器人臂的臂部还可以替代地具有两个电导线进线装置(ZufUhrungen)，通过它们根据臂部的安装可选地将电导线导向位于机器人手的电机上的接口。特别是可以将这两个进线装置彼此相对地设置在臂部的侧表面上，尤其是设置在机器人手的电机区域中。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]在附图中示意性示出了本发明的实施例。其中，
[0019]图1至图3示出了机器人臂，
[0020]图4示出了机器人臂的截面图。
【具体实施方式】[0021]图1至图3示出了机器人臂1，其具有多个依次设置并通过关节相连接的节肢。
[0022]在该实施例中，节肢特别是指静止的或可运动的支架3和相对于支架3围绕第一转动轴Al可转动地受到支承的转盘4。在如图1和图2所示出的实施例中，支架3固定在地板上。
[0023]在本实施例中，机器人臂I的其他节肢包括摇臂5、臂部6和优选为多轴的机器人手7，机器人手7具有设计为法兰8的固定装置，用于固定未详细示出的末端执行器。摇臂5在下端部上、例如在未详细示出的摇臂轴承头上围绕第二转动轴A2可摆动地支承在转盘4上。臂部6围绕第三转动轴A3可摆动地支承在摇臂5的上端部上。臂部6在端侧通过优选为三个的转动轴支承机器人手7，即第四转动轴A4、第五转动轴A5和第六转动轴A6。在如图1所示的机器人臂I的状态中，第四转动轴A4和第六转动轴A6彼此重叠。另外，第二转动轴A2和第三转动轴A3彼此平行。
[0024]机器人臂I特别是曲臂机器人的部件，曲臂机器人除了机器人臂I之外还具有未详细示出的控制装置，该控制装置以普遍公知的方式例如与曲臂机器人的电驱动器相连接。在图1至图3中仅示出了这些电驱动器中的几个电机2，它们固定在机器人臂I中和/或在机器人臂I上。在图1至图3中示出的电机2用于机器人手7的运动。电驱动器的功率电子装置例如设置在未详细示出的控制柜的壳体的内部，控制装置例如也可以设置在控制柜的内部。电驱动器的功率电子装置还可以设置在机器人臂I中和/或设置在其上。机器人手7的电机2特别是设置在臂部6的朝向摇臂5的端部上和/或端部中。
[0025]在该实施例中将机器人臂I设计为，其节肢3至节肢7中至少有一个节肢能够以至少两个相对于其相邻节肢3-7的不同配置来安装。特别是对应于两个不同配置的节肢相对于其相邻节肢3-7或者安装在第一方向上，或者安装在关于虚拟的安装轴11转动180°的第二方向上。这种安装特别是用于摇臂5和/或臂部6。在此，虚拟安装轴11垂直于摇臂5的相应转动轴A2或臂部6的转动轴A3地设置。
[0026]为了例如能够实现:臂部6能够相对于摇臂5可选地以两种不同的配置安装，特别是可选地或者安装在第一方向上，或者安装在关于安装轴11转动180°的第二方向上，在本实施例中，机器人臂I具有固定装置9，其关于第三转动轴A3可摆动地设置在摇臂5的相应端部上。臂部6在其朝向摇臂5的端部上具有配对固定装置10，借助于该配对固定装置可以将臂部6特别是可松脱地安装在固定装置9上。将固定装置9和配对固定装置10设置为，能够可选地使臂部6以两种不同的配置安装在固定装置9上。在这两种配置中，可以将臂部6关于固定装置10并因此关于摇臂5可选地或者在第一方向上，或者在关于安装轴转动180°的第二方向上特别是可松脱地进行安装。在如图1所示的视图中，臂部6以其沿第一方向的取向安装在固定装置10上。在如图2所示的视图中，臂部6在相对于第一方向关于安装轴11转动180°的第二方向上安装在固定装置10上。
[0027]例如，如果将机器人臂的工作区域，也就是臂部2在运行中例如通过其法兰8或所谓的工具中心点可以进入的区域，通过平面C划分为主工作区域A和副工作区域B，在此，平面C3由第二转动轴A2和第三转动轴A3张紧，则根据臂部在固定装置9上的安装，可以按照包括机器人臂的机器人的用途来调整工作空间的主工作区域A和副工作区域B。特别是可以根据臂部6在摇臂5上的安装来交换工作空间的主工作区域A和副工作区域B。
[0028]在如图1所示的实施例中将机器人臂I设计为，第四转动轴A4在地板安装时在第三转动轴A3之上伸展。因此，可以针对摇臂5和第一转动轴Al的干扰轮廓获得更多的空间。由此使主工作区域A更大，如图1所示。
[0029]在该实施例中将固定装置9设计为，使其具有相对于第三转动轴A3和第四转动轴A4径向成α=45°角地设置的安装面Μ，从而使臂部6在该安装面上可以围绕虚拟安装轴11转动180°地安装。包括机器人臂I的机器人甚至可以在没有重新校正的情况下改装并在软件配置后继续运行。
[0030]根据本发明，如图2所示的臂部6的关于安装轴11转动180°的相应安装使得副工作区域B与主工作区域A相等。也就是说，所定义的主工作区域A和副工作区域B可以交换。
[0031]如图2所示的臂部6的安装例如可以在安装机器人臂I时有利地安装在天花板上。在图3中示出了机器人臂I通过其支架3在天花板上的安装。
[0032]例如，为了向配属于机器人手7的电机2供电，机器人臂I例如具有在图4中示出的电导线12。图4示出了机器人臂I在摇臂5和臂部6的区域中的截面图。用于使摇臂5关于第三转动轴A3摆动的电机在此以附图标记2a表示。
[0033]为了更好地实现电导线12的电缆引导，可以将固定装置9设计为对称的。这例如可以通过使电导线12居中地穿过用于将臂部6固定在固定装置9上的安装法兰来实现。
[0034]但是也可以如图4所示，在臂部6上设置两个用于电导线12的进线装置13a和13b，通过这些进线装置可以根据臂部6的安装可选地将电导线12引向位于机器人手7的电机2的接口。将这两个进线装置13a和13b彼此相对地设置在臂部6的侧表面上，尤其是设置在机器人手7的电机2的区域中。
【权利要求】
1.一种机器人臂，具有多个依次设置并关于转动轴(A1-A6)可彼此相对运动的节肢(3-7)和用于使所述节肢(3-7)运动的电机(2，2a)，其特征在于，至少一个所述节肢(3-7)能够可选地相对于其相邻的节肢(3-7 )以至少两种配置进行安装。
2.如权利要求1所述的机器人臂，其中，所述相应的节肢(3-7)能够可松脱地相对于其相邻的节肢(3-7)在不同的方向上进行安装。
3.如权利要求1或2所述的机器人臂，其中，所述相应的节肢(3-7)能够相对于其相邻节肢(3-7)可选地在第一方向上安装，或者在关于虚拟的安装轴(11)转动180°的第二方向上安装，其中，所述虚拟安装轴(11)与所述相邻节肢(3-7)的转动轴垂直。
4.如权利要求1至3中任一项所述的机器人臂，其中，将所述节肢的其中之一设计为摇臂(5)，并将另一节肢设计为臂部(6)，将所述转动轴的其中之一作为摇臂轴(A2)，所述摇臂(5)在其一端部上关于该摇臂轴可摆动地受到支承，将另一转动轴做为与所述摇臂轴平行的臂轴(A3)，所述臂部(6)关于该臂轴相对于所述摇臂(5)的另一端部可摆动地受到支承。
5.如权利要求4所述的机器人臂，其中，所述能够以至少两种配置可选地相对于其相邻节肢(3-7)进行安装的节肢是所述摇臂(5)，其特别是能够以其背离所述臂部(6)的端部可选地以至少两种配置相对于转盘(4)来安装，所述摇臂(5)相对于所述摇臂轴(A2)可摆动地设置在该转盘上。
6.如权利要求4或5所述的机器人臂，其中，所述能够以至少两种配置相对于其相邻节肢(3-7 )进行安装的节肢是所述臂部(6 )，并且所述相邻节肢是所述摇臂(5 )。
7.如权利要求4至6中任一项所述的机器人臂，具有第一固定装置(9)，该固定装置相对于所述臂部轴(A3)可摆动地支承在所述摇臂(5)上，所述臂部(6)可选地以至少两种配置相对于所述摇臂(5)安装在该固定装置上。
8.如权利要求7所述的机器人臂，将所述第一固定装置(9)设计为，具有相对于所述臂部轴(A3)和所述臂部(6)的纵轴(A4)径向成α=45°角的安装面(Μ)，从而使所述臂部(6)能够在该安装面上围绕相对于该安装面(M)垂直取向的虚拟安装轴(11)转动180°地安装。
9.如权利要求4至8中任一项所述的机器人臂，其中，将另一所述节肢设计为机器人手(7)，其在端侧具有用于固定末端执行器的第二固定装置(8)，该机器人手固定在所述臂部(6)的远离所述摇臂(5)的端部上，其中，配属于所述机器人手(7)的电机(2)设置在所述臂部(6)的面向所述摇臂(5)的端部中和/或端部上。
10.如权利要求9所述的机器人臂，具有与所述机器人手(7)的电机(2)相连接的电导线(12)，其居中地穿过用于将所述臂部(6)固定在所述第一固定装置(9)上的安装法兰。
11.如权利要求9所述的机器人臂，具有与所述机器人手(7)的电机(2)相连接的电导线(12)，其中，所述臂部(6)具有两个用于所述电导线(12)的进线装置(13a，13b)，通过这些进线装置能够根据所述臂部(6)的安装将所述电导线(12)引向位于所述机器人手(7)的所述电机(2)的接口，其中，特别是将所述进线装置(13a，13b)彼此相对地设置在所述臂部(6)的侧表面上，尤其是设置在所述机器人手(7)的电机(2)的区域中。
【文档编号】B25J9/06GK103862464SQ201310685082
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】斯蒂芬·罗特 申请人:库卡罗伯特有限公司