具有分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)(M1-M6)的電力供應(yīng)和控制的電子驅(qū)動(dòng)裝置(D1-D6)分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上，各個(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置均鄰近相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)(M1-M6)。電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)化了機(jī)器人線束，且針對(duì)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(jiǎn)化了。由于各個(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置(D1-D6)均利用介入的適配板(a)安裝在相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)(M1-M6)的本體上的事實(shí)，這也有助于消散由電動(dòng)機(jī)生成的熱，以便減少馬達(dá)由于過(guò)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(dòng)機(jī)的機(jī)器人。
【專利說(shuō)明】具有分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的電子驅(qū)動(dòng)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(duì)于彼此移動(dòng)的多個(gè)機(jī)器人元件，以及 -多個(gè)促動(dòng)器件，各個(gè)器件均用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)器人元件的移動(dòng)，
-其中與相應(yīng)的機(jī)器人元件相關(guān)聯(lián)的各個(gè)所述促動(dòng)器件均包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)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(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置，各個(gè)裝置均用于與相應(yīng)的機(jī)器人元件相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)的電力供應(yīng)和控制，所述電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上，各個(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置均鄰近于相應(yīng)的電動(dòng)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(dòng)裝置兩者，中央控制單元設(shè)計(jì)成用以接收來(lái)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(dòng)軌跡，而電子驅(qū)動(dòng)裝置接收來(lái)自中央單元的移動(dòng)指令，且將它們轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)來(lái)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(shí)別的文獻(xiàn)中，實(shí)際上已經(jīng)提出了將前述電子驅(qū)動(dòng)裝置分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上，各個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置緊鄰相應(yīng)的電動(dòng)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(duì)具有分布在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的電子驅(qū)動(dòng)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(méi)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(wèn)題在于，機(jī)器人線束相對(duì)復(fù)雜，這意味著既在機(jī)器人的初期安裝時(shí)，又在每次需要更換機(jī)器人線束時(shí)消耗大量時(shí)間。在機(jī)器人元件的移動(dòng)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(duì)較短的壽命，其中線束隨后需要更換。
[0006]機(jī)器人線束的簡(jiǎn)化將同時(shí)解決較弱持久性(因?yàn)楹?jiǎn)化的線束可以以最大限度減小變形的方式來(lái)更加容易地定位在機(jī)器人內(nèi))的問(wèn)題，以及線束更換操作的復(fù)雜性和長(zhǎng)度的問(wèn)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(wèn)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(dòng)裝置的控制構(gòu)架，以便以一種方式徹底簡(jiǎn)化機(jī)器人的線束，使得提高了線束的持久性且簡(jiǎn)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(shuō)明書的開(kāi)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(dòng)裝置中的第一個(gè)上，其它電子驅(qū)動(dòng)裝置串聯(lián)地連接到所述第一電子驅(qū)動(dòng)裝置上，
-各個(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置均利用介入的適配板剛性地連接到相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)本體上，
-連接器單元安裝在各個(gè)電子驅(qū)動(dòng)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(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置在中央電子控制單元與其它電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)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(gè)連續(xù)的電子驅(qū)動(dòng)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(hào)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(jiǎn)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(shí)的EtherCat或Powerlink以太網(wǎng)線等。
[0010]此外，各個(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置與附接于其上的電動(dòng)機(jī)本體之間的適配板布置允許使用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)。適配板可為相對(duì)于驅(qū)動(dòng)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(gè)或多個(gè)通路，以用于電子驅(qū)動(dòng)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(guò)熱而引起轉(zhuǎn)矩"降低〃。
[0011]以太網(wǎng)線的提供確保了各個(gè)電子驅(qū)動(dòng)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(gè)優(yōu)選的特征，隔熱材料層可介入適配板與電動(dòng)機(jī)自身之間，以便進(jìn)一步減少馬達(dá)由于過(guò)熱而轉(zhuǎn)矩〃降低"。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)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(guò)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(gè)實(shí)施例的實(shí)例的示意性透視圖，
圖2為示出了與電動(dòng)機(jī)器人馬達(dá)相關(guān)聯(lián)的電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置和連接器單元的電動(dòng)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(gè)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(gè)或多個(gè)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(tái)202，圍繞水平軸線II樞轉(zhuǎn)地安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)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(gè)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(dòng)由與機(jī)器人結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的電驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)M1-M6相關(guān)聯(lián)的電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)本體上的類型。然后，所有的電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置分別由Dl，D2，...D6指定。各種電子驅(qū)動(dòng)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(gè)電子驅(qū)動(dòng)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(gè)線纜6連接到第一驅(qū)動(dòng)裝置Dl上，第一驅(qū)動(dòng)裝置Dl然后繼而又串聯(lián)地連接到其它電子驅(qū)動(dòng)裝置上。在所示實(shí)例的情況下，中央單元5與第一驅(qū)動(dòng)裝置Dl之間的連接線纜6，以及連接兩個(gè)連續(xù)的驅(qū)動(dòng)裝置的各個(gè)線纜包括電力線P、信號(hào)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(shí)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(dòng)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(jiàn)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(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置，以及因?yàn)樵撗b置的內(nèi)部構(gòu)造單獨(dú)來(lái)看不會(huì)形成本發(fā)明的一部分。
[0018]如圖所示，電子驅(qū)動(dòng)裝置Dl利用介入的金屬材料的適配板A安裝在電動(dòng)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(jiàn)的，且具有用于螺釘穿過(guò)的孔Al，以用于緊固到馬達(dá)本體上，以及用于電子驅(qū)動(dòng)裝置與電動(dòng)機(jī)之間的連接通路的開(kāi)口 A2。如上文已經(jīng)指出的那樣，適配板還可由驅(qū)動(dòng)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(guò)標(biāo)號(hào)Cl來(lái)指定，且包括安裝在底座B上的兩個(gè)連接器Xl和連接器X2，底座B設(shè)有用于緊固到驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jiǎn)化。機(jī)器人內(nèi)的較簡(jiǎn)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(jiǎn)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(zhǎng)。此外，線束的簡(jiǎn)化確保了以簡(jiǎn)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(jiǎn)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(duì)于僅通過(guò)實(shí)例方式描述和示出的那些較大地變化，而不會(huì)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(duì)于彼此移動(dòng)的多個(gè)機(jī)器人元件(201-205)， -多個(gè)促動(dòng)器件，各個(gè)所述促動(dòng)器件均用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)器人元件(201-205)的所述移動(dòng)， -其中與相應(yīng)的機(jī)器人元件(201-205)相關(guān)聯(lián)的各個(gè)所述促動(dòng)器器件均包括至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)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(gè)電子驅(qū)動(dòng)裝置(D1-D6)，各個(gè)所述驅(qū)動(dòng)裝置用于與各個(gè)相應(yīng)的機(jī)器人元件(201-205)相關(guān)聯(lián)的所述電動(dòng)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(dòng)裝置(D1-D6)分布在所述機(jī)器人結(jié)構(gòu)上，各個(gè)所述電子驅(qū)動(dòng)裝置均鄰近于所述相應(yīng)的電動(dòng)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(dòng)裝置(D1-D6)的第一個(gè)上，其它電子驅(qū)動(dòng)裝置串聯(lián)地連接到所述第一電子驅(qū)動(dòng)裝置(Dl)上， -各個(gè)電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的本體上， -連接器單元(C1-C6)安裝在各個(gè)電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置(D1-D6)在所述中央電子處理單元(5)與其它電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(hào)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(dòng)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(dòng)機(jī)(M1-M6)的本體上，以及具有用于所述電子驅(qū)動(dòng)裝置(D1-D6)與所述相應(yīng)的電動(dòng)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(dòng)機(jī)(M1-M6)的本體之間。
【文檔編號(hào)】B25J9/08GK103770108SQ201310427158
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)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(qǐng)人:康茂股份公司