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用于机械臂的腕部单元

阅读：864发布：2021-02-26

IPRDB可以提供用于机械臂的腕部单元专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于设置在工业机器人中的腕部单元，所述的机器人包括一个控制系统以及一个操纵器。所述操纵器包括一个机械臂(5)以及一个设置在该机械臂上的腕部单元(6)，所述腕部单元包括一个设置成可绕一个第四旋转轴线(D)转动的腕部外壳(7)、一个枢转地轴颈式连接在所述腕部外壳中可绕一个第五旋转轴线(E)转动的腕部部分/摆动部(8，33)。一个第二传动装置(11)构造成将旋转运动从第二驱动单元(31)传递到绕第六旋转轴线(F)转动的转盘(9)，其中，控制系统(1a)对第一驱动单元(30)和第二驱动单元(31)进行控制。本发明的目的在于为工业机器人提供一种节省空间的腕部。，下面是用于机械臂的腕部单元专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种腕部单元(6)，其用于连接到一个工业机器人中的机械臂，其中所述的腕部单元包括一个腕部外壳(7)、一个枢转地轴颈式连接在所述腕部外壳(7)中而绕一个第五旋转轴线(E)转动的腕部部分/摆动部(8，33)、以及一个可旋转地轴颈式连接在所述腕部部分/摆动部(8， 33)上而绕一个第六旋转轴线(F)转动的转盘(9)，其中所述的第六旋转轴线(F)设置成与第五旋转轴线(E)交叉，所述腕部外壳(7)进一步包括一个第一传动装置(10)以及一个第二传动装置(11)，该第一传动装置构造成将绕第五旋转轴线(E)的转动传递到所述腕部部分/摆动部(8，33)，该第二传动装置构造成将绕第六旋转轴线(F)的转动传递到转盘(9)，其特征在于：所述第二传动装置(11)包括一个沿腕部外壳的对称轴线(G)对称地设置的一驱动轴管(12)，该驱动轴管(12)构造为形成一个连续的通道(14)，

该通道(14)构造成接收以及容纳连续的电缆线路。

2.如权利要求1所述的腕部单元，其中设置至少一个驱动装置(30， 31)，用于驱动其中一个所述传动装置(10，11)。

3.一种机械臂，其包括一个如权利要求1或2所述腕部单元形式的模块。

4.如上述权利要求中任一项所述的腕部单元，其中所述腕部部分/ 摆动部(8)以双侧轴承轴颈式连接。

5.如上述权利要求1-3中任一项所述的腕部单元，其中所述腕部部分/摆动部(33)以单侧轴承轴颈式连接。

6.一种工业机器人，具有一个控制系统以及一个操纵器，所述操纵器包括一个机械臂(5)以及一个设置在该机械臂上、如权利要求1所述的腕部单元(6)，所述腕部单元包括一个设置成绕一个第四旋转轴线(D) 转动的腕部外壳(7)、一个可枢转地轴颈式连接在所述腕部外壳(7)中而绕一个第五旋转轴线(E)转动的腕部部分/摆动部(8，33)、以及可旋转地轴颈式连接在所述腕部部分/摆动部(8，33)上而绕一个第六旋转轴线(F)转动的一个转盘(9)，其中所述的第六旋转轴线(F)构造成与第五旋转轴线(E)相交，所述的腕部外壳(7)进一步包括一个第一传动装置(10)以及一个第二传动装置(11)，所述第一传动装置构造成将旋转运动从第一驱动装置(30)传递到摆动部(8，33)而使之绕第五旋转轴线(E)转动，所述第二传动装置构造成将旋转运动从第二驱动装置(31)传递到转盘(9)而使之绕第六旋转轴线(F)转动，其特征在于：所述第一传动装置(11)包括一个沿第四旋转轴线(D)对称设置的驱动轴管(12)，

该驱动轴管(12)构造为形成一个连续的通道(14)，以及

电缆线路(29)可设置成被拉过所述通道(14)、通过腕部部分/摆动部(8，33)并固定到转盘(9)上，

电缆线路的至少一段(14a)径向地固定到第二驱动轴管(12)。

7.如权利要求6所述的工业机器人，其中所述的机械臂(5)包括至少一个驱动装置(30，31)。

8.如权利要求6所述的工业机器人，其中所述的驱动装置(30，31) 设置在所述机械臂(5)的内部。

9.如权利要求6所述的工业机器人，其中所述的驱动装置(30，31) 设置在所述机械臂(5)上。

10.如权利要求6所述的工业机器人，其中所述的腕部单元(6)包括至少一个驱动装置(30，31)。

11.一种用于工业机器人(1)中的方法，所述工业机器人具有一个控制系统(1a)以及一个操纵器，该操纵器包括一个机械臂(5)以及一个设置在机械臂上的腕部单元(6)，所述的腕部单元包括一个设置成绕一个第四旋转轴线(D)旋转的腕部外壳(7)、一个枢转地轴颈式连接在所述腕部外壳(7)中可绕一个第五旋转轴线(E)转动的腕部部分/摆动部(8，33)、以及一个可旋转地轴颈式连接在所述腕部部分/摆动部(8， 33)上而绕一个第六旋转轴线(F)转动的转盘(9)，其中该第六旋转轴线(F)设置成与第五旋转轴线(E)交叉，所述腕部外壳(7)进一步包括一个第一传动装置(10)以及一个第二传动装置(11)，该第一传动装置构造成将转动从第一驱动装置(30)传递到所述摆动部(8)而使之绕第五旋转轴线(E)转动，该第二传动装置构造成将转动从第二驱动装置 (31)传递到转盘(9)而使之绕第六旋转轴线(F)转动，其中，控制系统(1a)对第一驱动单元(30)和第二驱动单元(31)进行控制，其特征在于：所述控制系统(1a)用于对第一驱动单元(30)和第二驱动单元(31) 进行控制，使得包括于第一传动装置(10)中的驱动轴管(13)与转盘 (9)之间的传动比为1∶1。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种用于工业机器人的腕部单元，该腕部单元包括一个用于可拆卸地固定到机械臂外端的腕部外壳。在腕部外壳中，一个摆动部(tilt)可枢转地轴颈式连接(journal)并其支撑一个可旋转地轴颈式连接的转盘，一个外部工具(external tool)安装在所述的转盘上。

背景技术

在设计工业机器人时，通常将机器人所必须的电缆线路设置在机器人的内部。对于焊接机器人而言，同样常见的是电缆线路被拉出于机器人上臂之外而拉至一个偏置焊枪。这导致了一种需要空间的设置。当使用被拉至外部的电缆线路时，常常存在电缆线路钩在例如工件——比如车体——上的危险。如果电缆线路在机器人腕部的外部自由地延伸到所述工具，则被钩住的危险特别大。
在外部电缆线路和内部电缆线路的情况下，存在线缆和电线变形以及扭曲的问题。当机器人可能将腕部弯曲90°以上时，问题特别地突出。例如用于焊接电极的电源以及用于工具和机器人的电源的线缆、用于传递来自于焊头处传感器的信息的电信号线缆、用于压缩气体和制冷剂等的软管等，可进行必要的弯曲，同时还可以进行旋转——尽管它们对上述的弯曲和旋转具有相当大的阻抗。
在定位工业机器人的作业工具时，当电缆线路被拉到外部时会出现问题。机器人的迅速运动导致设置在外部的电缆线路在机器人上臂附近摆动，导致机器人的操作精度下降。迄今为止的方案是例如在焊接操作之前对速度进行控制、从而减小机器人的速度，以减少不期望的电缆线路运动，从而试图保持可接受的焊接精度。
在此，起决定作用的电缆线路是行进电缆线路，其可能由一个套包绕，例如用于焊接电极、实际工具的动力源、以及机器人动力源。此外，决定性的因素包括例如用于顾客不同需求的备用线路。
专利文献SE 508 735(图7)示出了用于一个工业机器人的腕部单元。该腕部包括一个可拆卸地固定到机器人上臂外端的腕部外壳。腕部外壳具有一个叉状部分，该叉状部分支撑一枢转地轴颈式连接的摆动外壳，所述的摆动外壳又支撑一个可旋转地轴颈式连接的转盘，外部作业工具安装在该转盘上。一个第一和第二次级驱动轴杆平行地设置在腕部外壳中并可旋转地轴颈式连接在腕部外壳中。圆筒形的齿轮安装在各相应次级驱动轴杆的输入端上，从而与位于各相应机械臂初级驱动轴杆上的相应圆筒形齿轮传动相啮合。圆筒形齿轮的中心轴线位于穿过圆筒形齿轮传动装置的轴心的相同侧。这使得腕部外壳可以径向地进行调节并可固定在机械臂的端部上，由此位于圆筒形齿轮传动装置及其位于次级驱动轴杆上的相应齿轮之间的齿隙可通过一个简单的方式进行调节。
专利文献US 5,279,177示出了一种设置在工业机器人机械臂外端上的腕部单元。所述的腕部单元包括一个可旋转设置的转盘，该转盘支撑一个机器人工具。其目的在于设置一个具有相当大通孔的腕部单元，以用于使被拉伸的电缆线路通过该开孔。所述腕部包括一个第一圆筒，该圆筒与机械臂同轴地延伸，该圆筒设置成可绕其纵向轴线旋转，并形成一个第一腕部轴线。一个第二圆筒同轴地设置在第一圆筒的内部，并进一步地可旋转地设置，以绕第一腕部轴线以及相对于第一圆筒转动。一个第一齿轮固定地设置在第二圆筒的一端，以绕第一腕部轴线转动。一个驱动轴杆设置有一个与第一腕部轴线平行的旋转轴线，并且由第一圆筒可旋转地支撑。一个第二齿轮设置在驱动轴杆的一端上，以与第一齿轮相啮合。第二锥形齿轮由第一圆筒可旋转地支撑，以绕一个第二旋转轴线转动。第二旋转轴线与第一旋转轴线和一个固定到第二锥形齿轮上的圆筒形部分均相交，以绕第二旋转轴线转动。该发明的目的在于：在一个喷涂机器人中，可将用于涂料供应的软管拉到位于腕部内的喷涂工具处，从而缩短喷涂工具和颜色改变阀门之间的距离。其问题在于：在改变颜色时，必须清洗阀门和工具之间的软管，从而希望两者之间的距离尽可能短。此外，这使得机器人工具可以在任意位置中采取任意的倾角。
US 6,455,799示出了一个机器人，其设置有一可旋转的中空臂部分、一可绕中心轴线转动的机械单元、以及被拉伸通过所述臂部分并连接到所述机械单元的电缆线路。电缆线路固定在一个控制支撑构件上，该控制支撑构件设置在所述的臂部分内。弯曲运动由电缆线路位于支撑构件以及机械单元之间的部分所吸收，而旋转运动由电缆线路位于臂部分内的部分所吸收。一个扭矩传递装置将转动从机械单元处传递到支撑构件，在一个实施方式中，该机械单元的形式为一个支撑机械工具的转盘。
在制造期望在相对较窄的空间内进行快速运动、并且同时期望可进行高精度的操作的工业机器人时，产生了这样的一个要求：将电缆线路保护性地设置在机器人内部直至工具处，所述的设置方式使得机械工具可进行快速以及精确的运动。一个长期存在的问题是：操作人员不能在离线环境下对线缆进行模拟。被拉出至机器人外部的电缆线路使得离线编程是不可能的，其原因在于不能对设置在机器人外部的电缆线路在机器人运动时的摆动进行模拟。此外，需要机器人是节省空间的，对于支撑着工具、并且要进入到狭窄空间内的腕部尤为如此。在此基础上需要增加一个由机器人使用者所提出的需求，即柔性的机器人设计方案，使得机器人的应用场合可容易地改变。
引用的文献所公开的工业机器人中，没有一个可以实现此需求。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种节省空间的、用于工业机器人的腕部。本发明的另一个目的是使得机器人的必要电缆线路可构造成延伸穿过腕部内部。在离线编程的过程中可以进行模拟，另外使机器人可以更为迅速和精确地运动。此外，本发明的一个目是使得摆动部可以进行更大的运动、机器人的可达性(accessibility)良好、以及同时消除电缆线路在机器人快速运动时的不利运动。此外，一个目的是使得可以分别简单地进行更换腕部和电缆线路。
在第一方面，本发明的方案提供一种腕部单元，该腕部单元具有如独立设备权利要求1所述的特征，以及提供了一种工业机器人，其具有如从属设备权利要求6所述的特征；在第二方面，本发明的方案提供一种如独立方法权利要求11所述的控制工业机器人的方法。
在从属权利要求中限定有利的实施方式。
依据本发明第一方面的方案提供了一种腕部单元，此种腕部单元用于连接到工业机器人中的机械臂。所述的腕部单元包括一个腕部外壳、一个枢转地轴颈式连接在所述腕部外壳中可绕一个旋转轴线E转动的腕部部分/摆动部、以及一个可旋转地轴颈式连接在所述腕部部分/摆动部上以绕一个旋转轴线F转动的转盘。旋转轴线E适于与旋转轴线F相交。此外，腕部外壳包括一个第一传动装置以及一个第二传动装置，该第一传动装置构造成将绕旋转轴线E的转动传递到所述腕部部分/摆动部，该第二传动装置构造成将绕旋转轴线F的转动传递到转盘。所述第二传动装置包括一个沿腕部外壳对称轴线对称地设置的第一驱动轴管。该第一驱动轴管构造成形成有一个连续的通道，该连续通道构造成接收以及容纳连续的电缆线路。
相较于以前的大约+/-60度，依据本发明的腕部单元可绕摆动部进行大约+/-70度的灵活运动。
本发明构思假定腕部具有三个轴线。此外，本发明构思的一部分为：腕部包括于一个具有至少一个轴线的可选的工业机器人中，该轴线对应于所述实施方式中的第四旋转轴线D。依据本发明的方案允许电缆线路在臂外壳后方——从机械工具的方向观察——摆动和振荡。
通过上述的模拟能力，本发明使得远离机器人、同时还远离使用者的离线程序设计成为可能。
依据本发明的一个可选实施方式，腕部单元包括至少一个用于驱动其中一个所述传动装置的驱动装置。在另一个可选实施方式中，腕部单元包括两个驱动装置，每个驱动装置各驱动一个传动装置。驱动装置优选地设置在腕部单元的与机械臂的连接处最靠近那个部分上。
本发明构思的一部分为：腕部单元用于形成模块化的工业机器人的一部分。在一个有利的实施方式中，驱动各个传动装置以及必要锥齿轮对的驱动装置设置在机械臂的外部和/或内部。由此，本发明可以构造一个腕部单元，其具有相对较轻的重量、以及相对较短的物理长度，即一个“较短”的腕部。由此，本发明使得一个模块化的机械臂成为可能，其中，可以容易地更换相对较小以及相对较轻的腕部单元。
依据本发明的第一方面，本方案还提供了一种带有一个控制系统以及一个操纵器的工业机器人，所述操纵器包括一个机械臂以及一个设置在该机械臂上的创造性的腕部单元。设置一个腕部外壳以绕一个旋转轴线D转动，一个腕部部分/摆动部可枢转地轴颈式连接在所述腕部外壳中以绕一个旋转轴线E转动，以及设置可旋转地轴颈式连接在所述腕部部分/摆动部上的一个转盘，以绕一个旋转轴线F转动。旋转轴线F构造成与旋转轴线E交叉。此外，腕部外壳包括一个第一传动装置以及一个第二传动装置，该第一传动装置构造成将旋转运动从第一驱动单元传递到转盘而使其绕旋转轴线E转动，该第二传动装置构造成将旋转运动从第二驱动单元传递到转盘而使其绕第六旋转轴线转动。所述第一传动装置包括一个沿旋转轴线D对称设置的驱动轴管。该驱动轴管构造成形成有一个连续的通道，以便电缆线路可构造成延伸通过该通道、通过腕部外壳、以及直至摆动部而紧固到转盘上。延伸通过驱动轴管的电缆线路的至少一段紧固到驱动轴管上，并随着驱动轴管运动。
依据本发明的腕部单元设置在机器人上臂的外端。本方案使得可以在内部将电缆线路拉过该上臂和腕部，从而消除了在外部摆动的电缆线路所带来的问题。这使得在虚拟的计算机环境中可以对工业机器人进行模拟，这是对现在的工业机器人所提出的要求。此外，本发明使得机器人的外部总弯曲半径——其可以进行模拟——与行进电缆线路设置在机器人外部时相比相对地看可以小很多。
依据本发明的工业机器人使得可以将电缆线路在腕部单元内的运动相对于旋转运动以及弯曲运动分离开。依据本发明构思，位于穿过腕部外壳的第一段中的电缆线路仅仅受到弯曲。此外，在电缆线路的第二段中——当从第三旋转轴线方向观察时其位于驱动轴管的前方，电缆线路至少承受转动。在下文中将对其原理进行描述。
本发明构思的一部分为：转盘与驱动轴管被同时地驱动，并且电缆线路为驱动轴管的一部分且随之同步地运动。电缆线路自由地延伸可在腕部中心处弯曲，而同步旋转运动向侧方转移。传递到转盘的同步旋转运动通过一个侧向设置、位于腕部中心之外的驱动轴杆导引。瞬时的传动比被抵消掉了。同步旋转运动通过一对锥齿轮经由第五旋转轴线的旋转中心而被导引回到摆动外壳，所述的锥齿轮对也再次挡住电缆线路。从而，瞬时的传动比被抵消掉了。电缆线路再次通过锥齿轮对而固定到同步旋转运动、从而固定到转盘。一个附接到转盘中心的机械工具从而通过驱动轴管被同步地驱动。第六旋转轴线的传动比为1∶1，同步地经过腕部而从驱动轴管传到转盘，以及类似地在相反方向上从转盘传到驱动轴管。驱动装置与转盘之间的所有传动比都发生于所述驱动轴管之前的腕部外壳内或机械臂内。所述补偿也导致电缆线路与转盘一起被强迫地控制。
所有电缆线路的运动同步地发生于驱动轴管和转盘之间或以相反的顺序进行。如果第六旋转轴线通过静止的第五旋转轴线而旋转，则旋转运动同步地发生。如果第五旋转轴线转动，则控制系统对将出现在第六旋转轴线中的扭曲进行补偿。由于旋转运动被同步地导回，控制系统感应到不期望的扭曲然后对此进行补偿，使得第六旋转轴线的受迫扭曲被抵消掉，即，从不出现。同步回馈将第六旋转轴线的同步转动通过摆动部绕第五旋转轴线的转动而返回到与绕第四旋转轴线的转动同时进行。
所述方案可以使腕部的总长最小、而满足其功能尺寸的需要、以及满足行进电缆线路通过第五旋转轴线经由摆动部的支承而弯曲和转动的需要。所述方案基于同时作用的分离：将转盘绕第六旋转轴线的同步转动通过摆动部绕第五旋转轴线的转动返回而与绕第四旋转轴线的转动同时进行。从而，行进电缆线路在腕部单元的中心处是不受约束的，在该处通常存在一对用于第五旋转轴线的传动比的锥齿轮。
本发明构思的一部分为：第一驱动装置应当设置在机械臂或腕部单元中。本发明构思的另一个部分为：第二驱动装置应当设置在机械臂或腕部单元中。在本发明的一个有利的实施方式中，第一驱动装置和第二驱动装置都设置在机械臂的内部或外部。
本发明构思的一部分为：机器人的行进电缆线路设置成延伸通过一个中置的腔，该腔延伸穿过机器人的整个上臂，所述的上臂包括一个同心取向的第四和第六旋转轴线。这使得电缆线路可以容易地抵达腕部的更深处，从而形成一个易于维修、可快速和容易地进行更换的单元。在腕部中，中置的腔然后继续延伸并改变成一个对称的腕部，其与转盘的旋转轴线之间没有偏置。从而，在腕部中获得了一个有利的对称运动形式。
依据本发明的腕部单元的实施方式，具有一个通过腕部外壳以及进一步延伸到转盘的连续通道，使得用于行进电缆线路的空间可延伸穿过所述的通道。本发明构思的一部分为：例如仅仅上述的行进电缆线路设置成相应地延伸穿过机械臂以及腕部单元。电缆线路的剩余部分例如绕在行进电缆线路的外部套上。
依据本发明第二方面的方案提供了一种用于工业机器人的方法，所述工业机器人具有一个控制系统以及一个操纵器，该操纵器包括一个机械臂以及一个设置在机械臂上的腕部单元。所述的腕部单元包括一个设置成绕一个第四轴线旋转的腕部外壳、一个可枢转地轴颈式连接在所述腕部外壳中以绕一个第五旋转轴线转动的腕部部分/摆动部。一个可旋转地轴颈式连接在所述腕部部分/摆动部上的转盘设置成绕一个第六旋转轴线转动，其中该第六旋转轴线设置成与第五旋转轴线交叉。此外，腕部外壳包括一个第一传动装置以及一个第二传动装置，该第一传动装置构造成将转动从第一驱动单元传递到所述转盘，使之绕第五旋转轴线转动，该第二传动装置构造成将转动从第二驱动单元传递到转盘，使之绕第六旋转轴线转动，其中，控制系统对第一和第二驱动单元进行控制。所述控制系统用于对第一和第二驱动单元分别地进行控制，使得对称地设置在第一传动装置中的驱动轴管与转盘之间的传动比为1∶1。
依据本发明的机器人腕部使得可以将电缆线路的旋转运动的同步扭矩从转盘传回到管状轴杆，以满足将同时的弯曲和旋转分开的需要。依据本发明的方法可以对第一和第二驱动装置进行控制而分别地转动第一和第二传动装置，从而使转盘分别同时地绕第五和第六旋转轴线转动，以及同时进行补偿，使得延伸通过腕部的部分电缆线路仅仅受到弯曲。
这消除了对的补偿扭矩传递设备的需要，所述设备为公知技术的一部分。因此，无须扭矩传递设备，就可以提供一个看起来相当小的腕部单元。
本发明构思的一部分为：也在第一阶段中使用直齿轮。直齿轮是较为廉价的并易于安装，并消除了对填隙片的需要。本发明构思的另一部分为：XXXXXX。

附图说明

将通过参照附图对实施方式进行描述来对本发明进行非常详细的解释，在所述附图中：
图1为一个六轴工业机器人，
图2为一个依据本发明的腕部单元，其具有一个双轴承的摆动部，
图3为图2中腕部单元的纵向剖视图，
图4为依据图3的腕部单元，其中设置有电缆线路，
图5a为驱动装置分别设置在依据图1中机械臂的外部和内部的两个实施方式，
图5b为驱动装置分别设置在依据图2-4的机械臂的外部和内部的两个实施方式，
图6为一个单轴承摆动部的示意图，
图7a和7b示出了依据图4腕部单元的可选传递技术方案，
图8为现有技术。

具体实施方式

工业机器人包括一个控制系统、一个操纵器以及电动马达单元，所述的电动马达单元构造成用于移动所述的操纵器。每个马达单元包括一个电动马达、一个制动器以及一个驱动装置，并且将旋转运动传递到操纵器。图1示出了一个六轴工业机器人1，其具有一个足2，所述的足抵靠着一个基底安装。所述的机器人进一步包括一个支架3，所述的支架3 可相对于足2绕一个第一旋转轴线A旋转。在支架3中，一个第一机械臂4可旋转地轴颈式连接以绕一个第二旋转轴线B旋转。所示的工业机器人进一步包括一个第二机械臂5，第二机械臂5可旋转地轴颈式连接在第一机械臂的外端，从而绕一个第三旋转轴线C旋转。第二机械臂5包括两个部分——一个内部5a和一个外部5b，其中外部5b可相对于内部 5a绕一个第四旋转轴线D旋转，所述的旋转轴线D与第二臂的纵向轴线重合。一个腕部单元6设置在第二机械臂5的外端，并包括一个由第二机械臂外部5b所支撑的腕部外壳7。所述的腕部部件进一步包括一个轴颈式连接于腕部外壳7中的腕部部分8——在此其被称为摆动部。摆动部 8可旋转地轴颈式连接于腕部外壳7中，用于绕一个第五旋转轴线E旋转。一个转盘9设置在该摆动部上，以绕一个第六旋转轴线F旋转。操纵器连接到控制系统1a。
图2示出一个腕部单元6，腕部单元6包括一个腕部外壳7以及一个腕部部分/摆动部8。摆动部8可旋转地轴颈式连接于腕部外壳7的叉状部分7a中，以绕一个第五旋转轴线E旋转。转盘9设置在摆动部上，用于绕一个第六旋转轴线F旋转。腕部部分形成一个用于连接到机械臂上的模块。腕部外壳以一个预定的长度1形成，在其它的因素中，用于选择该长度的因素为：相关机器人的应用以及将旋转传递到第一和第二传动装置的一个或多个驱动装置的位置。
图3为一个腕部单元，其中第五旋转轴线E和第六旋转轴线F彼此垂直地交叉。一个第一传动装置10将旋转传递到摆动部8以使其绕第五旋转轴线E旋转。一个第二传动装置11将旋转传递到转盘9以使其绕第六旋转轴线F旋转。第一传动装置10包括一个第一驱动轴管13，而第二传动装置11包括一个第二驱动轴管12。第一和第二驱动轴管13、12沿着腕部外壳的对称轴线G对称地设置，并同轴地位于彼此之内。第一和第二驱动轴管13、12设置在腕部外壳之内，其沿纵向的长度不超过腕部外壳的长度1(见图2)。第二驱动轴管12最大程度地设置在腕部外壳中，并在腕部外壳中形成一个内部的连续通道14。第一和第二驱动轴管13、 12相对于腕部中心而言是偏心设置的。
第二传动装置11包括一个设有第一齿圈15的第二驱动轴管12，所述第一齿圈15设置成与一个第二齿圈17驱动地啮合，该第二齿圈17设置在一个可旋转地轴颈式连接的第一驱动轴杆16的一端16a处(见图4)。第一驱动轴杆的第二端16b设置有一个锥形的第三齿圈18。第三齿圈设置成与一个第四齿圈19驱动地啮合，所述的第四齿圈19为锥形并设置在可旋转设置的轴杆20的一端20a处。在纵向上轴杆20设置成与旋转轴线E共轴，并且在轴杆20的另一端20b处支撑有一个第五齿圈21。第五齿圈为锥形并设置成与一个设置在摆动部8上的第六齿圈22驱动地啮合。第六齿圈22受驱动而绕其对称轴线旋转，所述的对称轴线形成了旋转轴线F，从而，摆动部8转动且转盘9一起绕旋转轴线F转动。
第一传动装置10包括一个设有第七齿圈23的第一驱动轴管13，所述第七齿圈23设置成与一个第八齿圈24驱动啮合，该第八齿圈24设置在一个可旋转地轴颈式连接的第二驱动轴杆25的一端25a处。第二驱动轴杆的第二端25b设置有一个锥形的第九齿圈26。第九齿圈26设置成与一个第十齿圈27驱动地啮合，所述的第十齿圈27为锥形并设置在可旋转设置的轴杆28的一端28a处。在纵向上轴杆28设置成与旋转轴线E 共轴，并且轴杆28受驱动而绕旋转轴线E旋转，从而，摆动部8绕旋转轴线E移动/旋转。
图4示出依据图3的腕部单元，其设置有电缆线路29。所述电缆线路来自机械臂5的外部5b，并被拉伸通过机械臂5的外部5b的至少一部分，并进一步地穿过第二驱动轴管12。至少沿着段29a，电缆线路29固定到第一驱动轴管12以与该驱动轴管一起转动。而且，电缆线路29构造成延伸通过腕部外壳7的叉状部分7a，并被进一步拉伸而固定在转盘 9上。
设置一个第一驱动装置30，以驱动第一传动装置10中的第一驱动轴管13；而且，设置一个第二驱动装置31，以驱动第二传动装置11中的第二驱动轴管12。图5a示出了两个实施方式，在所述两个实施方式中第一和第二驱动装置30、31分别地设置在机械臂5上和机械臂5之内。图5b示出了可选的实施方式，其中第一和第二驱动装置30、31分别设置在腕部单元最靠近机械臂5的那个部分之上和所述部分之内。
在一个依据图1的工业机器人中——其设置有依据图2-4的腕部单元6以及依据图4的电缆线路，根据本发明可以采用以下的方法。在依据图4的腕部部分中，第二驱动轴管12的转动导致电缆线路29也被转动。相同的转动导致电缆线路的延伸通过叉状腕部外壳并延伸到转盘9 的那个部分也被转动。第二驱动轴管12的运动通过第二传动装置11传递到转盘9。电缆线路29固定到转盘9，并且电缆线路29和转盘9的运动同步地进行，因为传动比设置成1∶1。运动之间不存在减速比，从而运动之间不存在差异。
当绕轴线E和F同时运动时，控制系统进行一个基于经验的补偿。由于第五和第六齿圈以驱动的方式连接，所以系统知道绕轴线E的转动如何地引起绕轴线F的转动。控制系统设计成对绕轴线E的转动进行补偿，由此位于驱动轴管与转盘之间的电缆线路在所有位置上都仅受到纯弯曲作用。旋转运动由电缆线路位于驱动轴管12和机械臂5之间的部分所吸收，从而电缆线路扭曲。
图6为依据本发明的腕部单元的示意图，其中摆动部通过单个轴承而悬臂设置。两个锥齿轮对(未示出)构造成彼此作用，提供了摆动部 33的单个轴承装置32。腕部外壳设置有一个用于摆动部33的支承轴承 34。
图7a示意性地示出了依据图4的腕部单元中的一个可选的传动方案。一个第一传动装置10a包括一个驱动轴杆35，该驱动轴杆35设置成与延伸过腕部的电缆线路14平行且相对于电缆线路14偏置，依据图4，第一传动装置10a构造成传递绕轴线E的转动。一个第二传动装置11a 包括一个驱动轴杆36，该驱动轴杆36设置成与延伸过腕部的电缆线路 14平行且相对于电缆线路14偏置，依据图4，第二传动装置11a构造成传递绕轴线F的转动。驱动轴杆36将转动传递到驱动轴杆16a以及驱动轴管12a。
图7b示意性地示出了依据图4的腕部单元中的一个可选的传动方案。一个第一传动装置10b包括一个驱动轴杆37，该驱动轴杆37设置成与延伸过腕部的电缆线路14平行且相对于电缆线路14偏置，依据图4，第一传动装置10b构造成传递绕轴线E的转动。一个第二传动装置11b 包括一个依据图4设置的驱动轴管12b，该第二传动装置11b构造成传递绕轴线F的转动。驱动轴管12b将转动传递到驱动轴杆16b。应当指出，图7a和7b仅仅在原理上示出了技术方案。图7a和7b并没有示出所包括的部件的最佳尺寸。
图7a和7b中的技术方案使得马达的另外位置成为可能，例如相对于上臂的对称线/旋转轴线D成90度的角度设置。

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机械手臂-专利编号CN110919695A	2020-05-11	190
机械手臂-专利编号CN109397273A	2020-05-13	54
机械臂-专利编号CN109124773A	2020-05-13	798
机械臂-专利编号CN105232153B	2020-05-13	73
机械臂-专利编号CN111093909A	2020-05-11	680
机械手臂-专利编号CN109928213A	2020-05-12	458
机械手臂-专利编号CN111015626A	2020-05-11	883
机械臂-专利编号CN107097219B	2020-05-11	275
机械臂-专利编号CN110293583A	2020-05-12	833
机械臂-专利编号CN110536779A	2020-05-12	1009

用于机械臂的腕部单元

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