具有分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的電子驅(qū)動裝置的工業(yè)機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的電子驅(qū)動裝置的工業(yè)機(jī)器人。具體而言，在工業(yè)機(jī)器人中，用于機(jī)器人的電動機(jī)(M1-M6)的電力供應(yīng)和控制的電子驅(qū)動裝置(D1-D6)分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上，各個電子驅(qū)動裝置均鄰近相應(yīng)的電動機(jī)(M1-M6)。電子驅(qū)動裝置(D1-D6)串聯(lián)地連接到彼此上，且連接到中央處理單元(5)上。在該串聯(lián)連接中，包括了以太網(wǎng)線(E)，以用于電子驅(qū)動裝置(D1-D6)與中央處理單元(5)的通信。由于該串聯(lián)連接，故徹底簡化了機(jī)器人線束，且針對其的更換操作因此更容易且更快。機(jī)器人與控制單元之間的連接器的結(jié)構(gòu)也極大地簡化了。由于各個電子驅(qū)動裝置(D1-D6)均利用介入的適配板(a)安裝在相應(yīng)的電動機(jī)(M1-M6)的本體上的事實(shí)，這也有助于消散由電動機(jī)生成的熱，以便減少馬達(dá)由于過熱引起的轉(zhuǎn)矩"降低"，故本發(fā)明適用于裝備有常規(guī)電動機(jī)的機(jī)器人。
【專利說明】具有分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的電子驅(qū)動裝置的工業(yè)機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種類型的工業(yè)機(jī)器人，包括:
-機(jī)器人結(jié)構(gòu)，以及
-用于控制機(jī)器人結(jié)構(gòu)的電子器件，
其中機(jī)器人結(jié)構(gòu)包括:
-可相對于彼此移動的多個機(jī)器人元件，以及 -多個促動器件，各個器件均用于驅(qū)動相應(yīng)的機(jī)器人元件的移動，
-其中與相應(yīng)的機(jī)器人元件相關(guān)聯(lián)的各個所述促動器件均包括至少一個驅(qū)動電動機(jī)， -其中所述電子器件包括:
-中央電子控制單元，該單元位于遠(yuǎn)離機(jī)器人結(jié)構(gòu)的位置，以及-多個電子驅(qū)動裝置，各個裝置均用于與相應(yīng)的機(jī)器人元件相關(guān)聯(lián)的電動機(jī)的電力供應(yīng)和控制，所述電子驅(qū)動裝置連接到所述中央電子控制單元上，以及
-其中所述電子驅(qū)動裝置分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上，各個電子驅(qū)動裝置均鄰近于相應(yīng)的電動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，文獻(xiàn):EP O 728 559 BI和US 6, 731,091 B2中示出了具有上述特點(diǎn)的工業(yè)機(jī)器人。
[0003]在常規(guī)類型的機(jī)器人控制系統(tǒng)中，控制柜位于遠(yuǎn)離機(jī)器人結(jié)構(gòu)的位置處，且包括中央控制單元和各種機(jī)器人馬達(dá)的電子驅(qū)動裝置兩者，中央控制單元設(shè)計成用以接收來自用戶程序的指令和用以生成必須由機(jī)器人馬達(dá)實(shí)施的移動軌跡，而電子驅(qū)動裝置接收來自中央單元的移動指令，且將它們轉(zhuǎn)換成電流信號來發(fā)送給機(jī)器人馬達(dá)以確保用戶程序的執(zhí)行。
[0004]在以上所識別的文獻(xiàn)中，實(shí)際上已經(jīng)提出了將前述電子驅(qū)動裝置分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上，各個驅(qū)動裝置緊鄰相應(yīng)的電動機(jī)。然而，迄今為止已經(jīng)提供的該類型的解決方案顯示出對具有分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的電子驅(qū)動裝置的控制構(gòu)架提供的所有可能性可發(fā)生既未理解又甚至沒有模糊的概念。
[0005]工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中還待考慮的非常棘手的問題在于，機(jī)器人線束相對復(fù)雜，這意味著既在機(jī)器人的初期安裝時，又在每次需要更換機(jī)器人線束時消耗大量時間。在機(jī)器人元件的移動期間，線纜經(jīng)受的彎曲和轉(zhuǎn)矩變形事實(shí)上賦予了線束自身相對較短的壽命，其中線束隨后需要更換。
[0006]機(jī)器人線束的簡化將同時解決較弱持久性(因?yàn)楹喕木€束可以以最大限度減小變形的方式來更加容易地定位在機(jī)器人內(nèi))的問題，以及線束更換操作的復(fù)雜性和長度的問題兩者。
[0007]因此，從以上指出的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的潛在問題在于，利用具有分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的電子驅(qū)動裝置的控制構(gòu)架，以便以一種方式徹底簡化機(jī)器人的線束，使得提高了線束的持久性且簡化了更換操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人，其具有在本說明書的開始就已經(jīng)指出的所有特點(diǎn)，且特征還在于:
-所述中央電子控制單元僅連接到分布在機(jī)器人的結(jié)構(gòu)上的前述電子驅(qū)動裝置中的第一個上，其它電子驅(qū)動裝置串聯(lián)地連接到所述第一電子驅(qū)動裝置上，
-各個電子驅(qū)動裝置均利用介入的適配板剛性地連接到相應(yīng)的電動機(jī)本體上，
-連接器單元安裝在各個電子驅(qū)動裝置的頂部上，所述連接器單元包括第一電連接器和第二電連接器，以用于提供各個電子驅(qū)動裝置在中央電子控制單元與其它電子驅(qū)動裝置之間的所述串聯(lián)連接，
-所述電連接器包括將所述電子驅(qū)動裝置與所述中央控制單元連接在一起的以太網(wǎng)線的連接元件。
[0009]由于前述特點(diǎn)，機(jī)器人線束、控制柜與機(jī)器人結(jié)構(gòu)之間的連接線束，以及布置在機(jī)器人結(jié)構(gòu)底座處以用于連接到控制柜上的電連接器所有都被徹底簡化。具體而言，在機(jī)器人結(jié)構(gòu)的任何部分中，接線僅包括兩個連續(xù)的電子驅(qū)動裝置之間的必要連接，在這種特定的情況下是電源電線、用于控制信號的線，以及以太網(wǎng)通信線。這代表相比于已知解決方案的徹底簡化，其中所有電子裝置都并聯(lián)地連接到中央控制單元上，以至于機(jī)器人結(jié)構(gòu)中的輸入接線包括一定數(shù)目的線纜，該線纜數(shù)目是本發(fā)明的情況下的數(shù)目的多倍。以太網(wǎng)線優(yōu)選為實(shí)時的EtherCat或Powerlink以太網(wǎng)線等。
[0010]此外，各個電子驅(qū)動裝置與附接于其上的電動機(jī)本體之間的適配板布置允許使用標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)。適配板可為相對于驅(qū)動裝置本體的單獨(dú)元件，或可為合并在其內(nèi)的一部分。適配板布置有一個或多個通路，以用于電子驅(qū)動裝置與馬達(dá)之間的連接。其還有助于消散由馬達(dá)生成的一些熱，從而減少馬達(dá)自身由于過熱而引起轉(zhuǎn)矩"降低〃。
[0011]以太網(wǎng)線的提供確保了各個電子驅(qū)動裝置與中央控制單元的通信效率，而不管以上提到的串聯(lián)連接。
[0012]根據(jù)另一個優(yōu)選的特征，隔熱材料層可介入適配板與電動機(jī)自身之間，以便進(jìn)一步減少馬達(dá)由于過熱而轉(zhuǎn)矩〃降低"。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下參照附圖的僅通過非限制性實(shí)例的方式提供的描述中變得明顯，在附圖中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人的一個實(shí)施例的實(shí)例的示意性透視圖，
圖2為示出了與電動機(jī)器人馬達(dá)相關(guān)聯(lián)的電子驅(qū)動裝置之間的連接的圖表，
圖3為在其上具有包括適配板、電子驅(qū)動裝置和連接器單元的電動機(jī)器人馬達(dá)中的一者的放大比例透視圖，
圖4為僅連接器單元的放大比例的透視圖，以及 圖5，圖6為適配板的兩個透視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]參看圖1，數(shù)字I大體上指定了工業(yè)機(jī)器人，該工業(yè)機(jī)器人包括任何已知類型的機(jī)器人結(jié)構(gòu)2，以及位于遠(yuǎn)離機(jī)器人結(jié)構(gòu)2的位置處且借助于一個或多個連接線纜4連接到其上的控制柜3。機(jī)器人結(jié)構(gòu)2通常為具有六條軸線的操縱器機(jī)器人的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其具有底座201，可圍繞底座201上的垂直軸線I旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺202，圍繞水平軸線II樞轉(zhuǎn)地安裝在轉(zhuǎn)臺202上的臂203，圍繞平行于軸線II的軸線III樞轉(zhuǎn)地安裝在臂203上的另一個臂204，以及圍繞臂204的軸線IV且圍繞另外兩條相互正交的軸線V和VI可旋轉(zhuǎn)地安裝的機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)205。前述機(jī)器人元件圍繞六條軸線I，II，III，IV，V和VI的移動由與機(jī)器人結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的電驅(qū)動馬達(dá)Ml, M2, M3, M4, M5和M6控制。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人為其中與各種電動機(jī)M1-M6相關(guān)聯(lián)的電子驅(qū)動裝置分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上且分別直接安裝在相應(yīng)的電動機(jī)本體上的類型。然后，所有的電子驅(qū)動裝置都連接到布置在柜3中的電子中央處理單元(CPU)5上。
[0016]如圖2中所示，與馬達(dá)Ml，M2...，M6相關(guān)聯(lián)的電子驅(qū)動裝置分別由Dl，D2，...D6指定。各種電子驅(qū)動裝置D1-D6在彼此之間連接，且串聯(lián)地連接到中央處理單元5上。因此，各個電子驅(qū)動裝置D1-D6均設(shè)有包括第一連接器Xl和第二連接器X2的連接器單元。中央處理單元5經(jīng)由單個線纜6連接到第一驅(qū)動裝置Dl上，第一驅(qū)動裝置Dl然后繼而又串聯(lián)地連接到其它電子驅(qū)動裝置上。在所示實(shí)例的情況下，中央單元5與第一驅(qū)動裝置Dl之間的連接線纜6，以及連接兩個連續(xù)的驅(qū)動裝置的各個線纜包括電力線P、信號線S，以及以太網(wǎng)通信線E。如已經(jīng)指出的那樣，以太網(wǎng)線優(yōu)選為EtherCat、Powerlink實(shí)時以太網(wǎng)線，或類似的線。
[0017]圖3以放大的比例詳細(xì)地示出了具有電子裝置Dl直接裝固在其上的本體的電動機(jī)Ml。在圖3中，僅扁平的盒子形式的裝置Dl的外殼是可見的。該外殼的內(nèi)部零件在這里未詳細(xì)地示出或描述，因?yàn)榭筛鶕?jù)現(xiàn)有技術(shù)提供各個電子驅(qū)動裝置，以及因?yàn)樵撗b置的內(nèi)部構(gòu)造單獨(dú)來看不會形成本發(fā)明的一部分。
[0018]如圖所示，電子驅(qū)動裝置Dl利用介入的金屬材料的適配板A安裝在電動機(jī)Ml的本體上方，該適配板A借助于螺釘Vl附接到馬達(dá)上。適配板A的結(jié)構(gòu)在圖5、圖6中是可見的，且具有用于螺釘穿過的孔Al，以用于緊固到馬達(dá)本體上，以及用于電子驅(qū)動裝置與電動機(jī)之間的連接通路的開口 A2。如上文已經(jīng)指出的那樣，適配板還可由驅(qū)動裝置的本體的一部分構(gòu)成，一起形成為單件。
[0019]圖4以透視圖示出了連接器單元的細(xì)節(jié)，連接器單元大體上通過標(biāo)號Cl來指定，且包括安裝在底座B上的兩個連接器Xl和連接器X2，底座B設(shè)有用于緊固到驅(qū)動裝置的外殼上的螺釘V3。
[0020]再次參看圖3，如以上所指出的那樣，隔熱材料(例如，PTFE)層SI優(yōu)選為介入在適配板A與電動機(jī)本體之間。
[0021]如以上已經(jīng)論述的那樣，由于提供了分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的電子驅(qū)動裝置的串聯(lián)連接和以太網(wǎng)通信線，一方面使得能夠有效控制機(jī)器人馬達(dá)，而另一方面，機(jī)器人線束、機(jī)器人結(jié)構(gòu)與控制柜之間的連接線束，以及布置在機(jī)器人底座處的相關(guān)聯(lián)連接器全部都被徹底簡化。機(jī)器人內(nèi)的較簡單的且較不龐大的線束的布置以一種方式使線束能夠有極其簡化的布置，使得減小了機(jī)器人的使用期間線束自身受到的彎曲和轉(zhuǎn)矩變形，這提供了線束的使用壽命的延長。此外，線束的簡化確保了以簡單且較快的操作更換線束的可能性。用于連接到控制柜上的布置在機(jī)器人底座處的連接器也徹底簡化了。
[0022]當(dāng)然，在不違背本發(fā)明的原理的情況下，結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和實(shí)施例可相對于僅通過實(shí)例方式描述和示出的那些較大地變化，而不會因此脫離本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)機(jī)器人，包括: -機(jī)器人結(jié)構(gòu)(2)，以及 -電子器件(5，D1-D6)，所述電子器件用于所述機(jī)器人結(jié)構(gòu)(2)的所述電力供應(yīng)和控制， 其中所述機(jī)器人結(jié)構(gòu)(2)包括: -可相對于彼此移動的多個機(jī)器人元件(201-205)， -多個促動器件，各個所述促動器件均用于驅(qū)動相應(yīng)的機(jī)器人元件(201-205)的所述移動， -其中與相應(yīng)的機(jī)器人元件(201-205)相關(guān)聯(lián)的各個所述促動器器件均包括至少一個電驅(qū)動馬達(dá)(M1-M6)， -其中所述電子器件包括: -中央電子處理單元(5)，所述單元位于遠(yuǎn)離所述機(jī)器人結(jié)構(gòu)的位置，以及-多個電子驅(qū)動裝置(D1-D6)，各個所述驅(qū)動裝置用于與各個相應(yīng)的機(jī)器人元件(201-205)相關(guān)聯(lián)的所述電動機(jī)(M1-M6)的電力供應(yīng)和控制，所述電子裝置(D1-D6)連接到所述中央電子處理單元(5)上， -其中所述電子驅(qū)動裝置(D1-D6)分布在所述機(jī)器人結(jié)構(gòu)上，各個所述電子驅(qū)動裝置均鄰近于所述相應(yīng)的電動機(jī)(M1-M6)， 所述機(jī)器人的特征在于: -所述電子中央處理單元(5)僅連接到分布在所述機(jī)器人結(jié)構(gòu)(2)上的前述電子驅(qū)動裝置(D1-D6)的第一個上，其它電子驅(qū)動裝置串聯(lián)地連接到所述第一電子驅(qū)動裝置(Dl)上， -各個電子驅(qū)動裝置(D1-D6)利用介入的適配板(A)剛性地連接到所述相應(yīng)的電動機(jī)的本體上， -連接器單元(C1-C6)安裝在各個電子驅(qū)動裝置(D1-D6)的頂部上，包括第一電連接器(Xl)和第二電連接器(X2)，以用于所述電子驅(qū)動裝置(D1-D6)在所述中央電子處理單元(5)與其它電子驅(qū)動裝置(D1-D6)之間的前述串聯(lián)連接，以及 -所述第一電連接器(Xl)和所述第二電連接器(X2)包括用于以太網(wǎng)線(E)的連接元件，所述以太網(wǎng)線將所述電子驅(qū)動裝置(D1-D6)與所述中央處理單元(5)連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述電子驅(qū)動裝置(D1-D6)與所述中央電子處理單元(5)的串聯(lián)連接包括電力線(P)、信號線(S)，以及前述以太網(wǎng)線(E)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的機(jī)器人，其特征在于，所述第一電連接器(Xl)和所述第二電連接器(X2)是包括底座(B)的連接器單元(C1-C6)的一部分，所述底座(B)設(shè)有用于緊固到所述相應(yīng)的電子驅(qū)動裝置(D1-D6)的外殼上的螺釘(V3)，所述第一連接器(Xl)和所述第二連接器(X2)具有安裝在所述底座(B)上方的其本體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人，其特征在于，所述適配板(A)為金屬材料，設(shè)有用于所述螺釘?shù)慕雍系目?Al)，以用于緊固到所述相應(yīng)的電動機(jī)(M1-M6)的本體上，以及具有用于所述電子驅(qū)動裝置(D1-D6)與所述相應(yīng)的電動機(jī)(M1-M6)之間的所述連接的通路(A2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人，其特征在于，隔熱材料層(SI)介于所述適配板(A)與所述相應(yīng)的電動機(jī)(M1-M6)的本體之間。
【文檔編號】B25J9/08GK103770108SQ201310427158
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月20日
【發(fā)明者】G.阿洛托 申請人:康茂股份公司