具有至少一个蜗轮蜗杆传动机构的机器人臂制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有至少一个蜗轮蜗杆传动机构的机器人臂(2)，包括至少一个蜗轮蜗杆传动机构(15)，该蜗轮蜗杆传动机构包括蜗杆(16)和可由蜗杆(16)驱动的蜗轮(17)，其中，蜗轮(17)连接节肢(12)中的第一节肢(12.1)，并且蜗杆(16)围绕其蜗杆转动轴线(S)可转动地安装在中间支撑件(18)上，并且中间支撑件(18)通过至少一个弹簧装置(20)安装在节肢(12)中的第二节肢(12.2)上，该弹簧装置被设计为，使中间支撑件(18)在平行于蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)的方向上可无级地调节地安置，并且在不同于蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)延伸的方向上被可跳跃式调节地安置。

Robot arm with at least one worm gear drive mechanism

The utility model relates to a robot arm (2) with at least one worm gear transmission mechanism, which includes at least one worm gear transmission mechanism (15), the worm gear transmission mechanism includes a worm (16) and a worm wheel (17) which can be driven by the worm (16), wherein the worm wheel (17) is connected with the first segment (12.1) in the segment (12), and the worm (16) is rotatably installed around its worm rotation axis (s The intermediate support (18) is arranged on the second segment (12.2) in the segment (12) through at least one spring device (20), the spring device is designed so that the intermediate support (18) can be arranged steplessly in the direction parallel to the worm rotation axis (s) of the worm (16), and is extended in the direction different from the worm rotation axis (s) of the worm (16 It can be adjusted by jumping.

【技术实现步骤摘要】
具有至少一个蜗轮蜗杆传动机构的机器人臂
本技术涉及一种机器人臂，其具有多个节肢和多个使所述节肢彼此铰接的关节，其中，所述节肢与关节协同作用地设计为，承载负荷并使负荷在空间中运动；该机器人臂还具有驱动器，所述驱动器分别包括电机和对应的传动机构，并被设计为自动调节各自对应的关节，以使节肢运动。
技术介绍
专利文献DE202013003594U1描述了一种用于工业机器人的臂单元，其中，该臂单元包括蜗杆元件、与蜗杆元件啮合的齿轮元件以及臂元件，其中，蜗杆元件是可转动的，用以驱动齿轮元件和移动臂元件，并且其中，蜗杆元件可以在第一位置和第二位置之间运动，在此，在该第一位置上蜗杆元件是可转动的以驱动齿轮元件；在该第二位置上，蜗杆元件和齿轮元件之间的相对运动被阻止，该臂单元还包括一气动缸，用于蜗杆元件在第一位置和第二位置之间的运动，其中，蜗杆元件被保持在一平台上，该平台通过所述气动缸是可运动的，并且其中，所述平台被保持在基部的上方并相对于基部是可枢转的或者可转动的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有改进的蜗轮蜗杆传动机构的机器人臂，特别是为该蜗轮蜗杆传动机构提供扩展的功能。本技术的目的通过一种机器人臂来实现，该机器人臂包括：多个节肢和多个使所述节肢彼此铰接的关节，其中，所述节肢与所述关节协同作用地被设计为，承载负荷并使负荷在空间内运动，驱动器，其分别包括电机和对应的传动机构，并被设计为自动调节各自对应的关节，以使节肢运动，和至少一个蜗轮蜗杆传动机构，其包括蜗杆和可由蜗杆驱动的蜗轮，其中，蜗轮连接所述节肢中的第一节肢，蜗杆围绕其蜗杆转动轴线可转动地安装在一中间支撑件上，并且该中间支撑件通过至少一个弹簧装置安装在所述节肢中的第二节肢上，该弹簧装置被设计为，沿平行于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向可以无级地(stufenlos)调节中间支撑件地安置，并在不同于蜗杆的蜗杆转动轴线延伸的方向上被可跳跃式(sprunghaft)调节地安置。所述节肢中的第一节肢和所述节肢中的第二节肢特别可以是机器人臂的运动关节链中的直接彼此相继的节肢。第一节肢和第二节肢的实际连接顺序并非必须对应于运动关节链中常规的计数顺序，而是也可以是正好相反的计数顺序。借助于中间支撑件，蜗杆相对于蜗轮可调节地安装在第二节肢的内部。中间支撑件的可调节性通常可以包括一个或多个调节方向。多个调节方向也可以叠加。例如，调节方向可以包括蜗杆相对于蜗轮的平移性位移。这种平移性位移可以例如径向于蜗轮地进行、平行于蜗轮的转动轴线地进行，和/或沿蜗杆转动轴线的方向进行。但是调节方向也可以包括蜗杆相对于蜗轮的旋转性转动。就此，蜗杆可以枢转离开蜗轮或枢转朝向蜗轮。弹簧装置可以包括一个或多个弹簧、弹簧元件或弹簧系统以及可能的配属的导杆、关节机构和/或传动机构。据此，弹簧装置支承、张紧中间支撑件并使其相对于蜗轮运动，并且优选是在没有外部能量(例如电能或液压能量或气动能量)供应的情况下。据此，除了由人手动施加的压力或牵引力(人例如用手将压力或牵引力施加在机器人臂上)之外，弹簧装置仅通过内部弹簧张紧能量(而不是通过来自机器人臂外部的能量供应)来自动地支承、张紧和使中间支撑件运动，以使弹簧装置的一个或多个弹簧、弹簧元件或弹簧系统预紧。可发生偏转和去耦(Entkoppeln)的另一种情况是，例如机器人臂与环境中的物体碰撞或者在过程中发生过载。据此，根据本技术的弹簧装置不消耗外部能量，而是在任何情况下通过弹簧、弹簧元件或弹簧系统的张紧来保存由人手动引入的潜在能量。通过将弹簧装置构造为在平行于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向上可无级地调节地支承中间支撑件，特别是能够在连接有相应测量装置的情况下检测或测量传递到蜗杆传动机构中的转矩、特别是所隔离的转矩(isolierteDrehmoment)。通过将弹簧装置构造为，在不同于蜗杆的蜗杆转动轴线延伸的方向上可跳跃式调节地支承中间支撑件，特别是能够在连接有特别是单稳态、双稳态或三稳态的锁止装置的情况下实现蜗杆相对于蜗轮的脱耦和/或耦接。在蜗杆与蜗轮已脱耦的状态下，具有所述蜗轮蜗杆传动机构的关节例如可以由人手动移动。由于具有高传动比的(耦接的)蜗轮蜗杆传动机构的非回转性(Nicht-rücktreibbarkeit)，当蜗杆与蜗轮处于接合中时，该具有蜗轮蜗杆传动机构的相应的关节不能由人手动移动。在关节结构具有这种可分离的蜗轮蜗杆传动机构的情况下，当蜗杆从蜗轮上脱耦时，可以在关节的从动侧，即，特别是在具有蜗轮的第一节肢上，例如借助于关节姿势传感器来进行位置检测，该位置传感器检测第一节肢相对于第二节肢的移位。不同于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向，特别地包括中间支撑件可横向于或基本垂直于蜗杆转动轴线移动的可能性。为了实现对中间支撑件的无级地调节，弹簧装置可以具有至少一个弹簧对，该弹簧对被构造和设置为，在与蜗轮处于接合中的蜗杆的无力和/或力矩的状态下，将中间支撑件相对于第二节肢保持在基础位置；并且在与蜗轮处于接合中的蜗杆的力和/或力矩加载的状态下，根据在蜗杆上的力和/或力矩加载使中间支撑件偏转离开基础位置。每个弹簧装置可以配置一个弹簧对，或者可以为每个弹簧装置配置多个弹簧对。在此，每个弹簧对可以具有在一个方向上弹性地支承中间支撑件的第一弹簧和在相反的方向上弹性地支承中间支撑件的第二弹簧。因此，可以在同一关节上既测量向左转动的转矩，又测量向右转动的转矩。特别地，弹簧对的两个弹簧可以设置在中间支撑件的相对置的两侧，在此，这两个弹簧或者是拉力弹簧或者是压力弹簧，或者在扭转弹簧的情况下这两个扭转弹簧反方向地支承中间支撑件。相应地，该至少一个弹簧对可以包括两个拉力弹簧或两个压力弹簧，在此，其中一个拉力弹簧或一个压力弹簧在一侧支撑在中间支撑件的第一轴向端部上，在另一侧支撑在第二节肢上；另一个拉力弹簧或另一个压力弹簧在一侧支撑在中间支撑件的与中间支撑件的第一轴向端部相对置的第二轴向端部上，在另一侧支撑在第二节肢上。弹簧对的两个拉力弹簧或者弹簧对的两个压力弹簧可以在至少基本平行于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向上彼此错开。在弹簧对的两个弹簧没有彼此错开设置的情况下，需要附加的、提供去耦力(Auskoppelkraft)的弹簧。通过将弹簧对的两个拉力弹簧或弹簧对的两个压力弹簧在平行于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向上彼此错开地设置，在中间支撑件上施加一倾斜力矩，可用于跳跃式地调节中间支撑件，以使蜗杆能够从蜗轮脱耦和/或耦接到蜗轮中。这使得弹簧对的两个拉力弹簧或弹簧对的两个压力弹簧不仅可用于进行无级地调节、特别是能够实现力测量，而且还可用于跳跃式的调节、特别是用于蜗杆相对于蜗轮的脱耦和/或耦接。这些弹簧特别是具有能够实现调节和去耦的功能。此外还可以是另一种功能：即，在机器人臂与环境中的物体碰撞的情况下，实现关节的柔顺和/或能量吸收。此外，弹簧还具有与力测量元件协作的功能，从而能够确定、特别是测量力。由此，在中间支撑件和第二节肢之间可设置至少一个力测量装置，其被设计为，特别是切向地检测从蜗轮传递到蜗杆上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人臂，包括：/n多个节肢(12)和多个使所述节肢(12)彼此铰接的关节(11)，其中，所述节肢(12)与所述关节(11)协同作用地被设计为，承载负荷并使负荷在空间中运动；/n驱动器(M1-M6)，所述驱动器分别包括电机和对应的传动机构，并且所述驱动器被设计用于自动调节各自对应的关节(11)，以使所述节肢(12)运动；/n和至少一个蜗轮蜗杆传动机构(15)，其包括蜗杆(16)和能由所述蜗杆(16)驱动的蜗轮(17)，其特征在于，/n所述蜗轮(17)连接所述节肢(12)中的第一节肢(12.1)，并且所述蜗杆(16)围绕其蜗杆转动轴线(S)能转动地安置在中间支撑件(18)上，并且所述中间支撑件(18)通过至少一个弹簧装置(20)安置在所述节肢(12)中的第二节肢(12.2)上，该弹簧装置被设计为，将所述中间支撑件(18)在平行于所述蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)的方向上能无级地调节地支承，并且在不同于所述蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)延伸的方向上能跳跃式调节地支承。/n

【技术特征摘要】
20171220 DE 102017223367.21.一种机器人臂，包括：
多个节肢(12)和多个使所述节肢(12)彼此铰接的关节(11)，其中，所述节肢(12)与所述关节(11)协同作用地被设计为，承载负荷并使负荷在空间中运动；
驱动器(M1-M6)，所述驱动器分别包括电机和对应的传动机构，并且所述驱动器被设计用于自动调节各自对应的关节(11)，以使所述节肢(12)运动；
和至少一个蜗轮蜗杆传动机构(15)，其包括蜗杆(16)和能由所述蜗杆(16)驱动的蜗轮(17)，其特征在于，
所述蜗轮(17)连接所述节肢(12)中的第一节肢(12.1)，并且所述蜗杆(16)围绕其蜗杆转动轴线(S)能转动地安置在中间支撑件(18)上，并且所述中间支撑件(18)通过至少一个弹簧装置(20)安置在所述节肢(12)中的第二节肢(12.2)上，该弹簧装置被设计为，将所述中间支撑件(18)在平行于所述蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)的方向上能无级地调节地支承，并且在不同于所述蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)延伸的方向上能跳跃式调节地支承。


2.根据权利要求1所述的机器人臂，其特征在于，所述弹簧装置(20)为了实现对所述中间支撑件(18)的无级地调节而具有至少一个弹簧对，该弹簧对被构造和设置为，在与所述蜗轮(17)处于接合中的所述蜗杆(16)的无力和/或力矩的状态下，使所述中间支撑件(18)相对于所述第二节肢(12.2)保持在基础位置上；并且在与所述蜗轮(17)处于接合中的所述蜗杆(16)的力和/或力矩加载的状态下，根据在所述蜗杆(16)上的力和/或力矩加载使所述中间支撑件(18)偏转离开所述基础位置。


3.根据权利要求2所述的机器人臂，其特征在于，所述至少一个弹簧对具有两个拉力弹簧或两个压力弹簧，其中，一个所述拉力弹簧或一个所述压力弹簧在一侧支承在所述中间支撑件(18)的第一轴向端上，并在另一侧支承在所述第二节肢(12.2)上；另一个所述拉力弹簧或另一个所述压力弹簧在一侧支承在所述中间支撑件(18)的与所述中间支撑件(18)的第一轴向端部相对置的第二轴向端部上，并在另一侧支承在所述第二节肢(12.2)上。


4.根据权利要求3所述的机器人臂，其特征在于，所述弹簧对的两个拉力弹簧或者所述弹簧对的两个压力弹簧在至少基本上平行于所述蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)的方向上彼此错开地设置。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人臂，其特征在于，在所述中间支撑件(18)和所述第二节肢(12.2)之间设置有至少一个力测量装置(21)，该力测量装置被设计为，检测从所述蜗轮(17)传递到所述蜗杆(16)上的力或转矩，其中，根据该力并借助于所述弹簧装置(20)，导致所述中间支撑件(18)相对于所述第二节肢(12.2)的调节，以便将力经由所述中间支撑件(18)传递到所述力测量装置(21)上。


6.根据权利要求5所述的机器人臂，其特征在于，所述中间支撑件(18)被定位在两个相对置的力测量装置(21)之间，并将其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·里德尔，V·聪佩，W·肖伯，
申请(专利权)人：库卡德国有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE