[发明专利]用于制造关节的方法以及能够通过该方法获得的关节

说明书

技术领域

根据本发明的第一方面，本发明涉及一种用于制造关节——尤其是用于工业机器人的关节——的方法。

在第二方面中，本发明涉及一种能够通过本发明的方法获得的关节。

背景技术

为了在两个相对于彼此能够移动的物体之间传递力，需要连杆，该连杆在每个端部中都具有关节。这种类型的传递装置的一个重要应用是具有六个连杆的并联运动机器人，其中连杆在致动器和平台之间传递轴向力。

连杆传递装置的刚度对于并联运动机器人的性能而言是极其重要的。同样重要的是运动部件的质量尽可能小。这方面的原因是具有低惯量和高刚度的机器人将具有高机械带宽，这对于高运动控制性能而言是非常重要的。

因为仅针对连杆中的轴向力(没有弯曲或扭转扭矩)而设计的并联运动机器人的连杆中的杆仅需要传递轴向力，所以例如通过使用碳管，这些杆可以制成为非常刚硬而又轻质。然而，使用由球轴承或滚柱轴承构造而成的关节相对于刚度具有高的重量。例如，使用高刚度的球轴承，具有大约50牛顿/微米的刚度的关节将具有0.8kg的重量，并且400牛顿/微米的连杆将具有7kg的重量，这意味着大约60牛顿/微米每公斤。在连杆的每个端部中具有一个关节以及具有6个连杆意味着总共12个关节，并且容易理解的是降低关节重量是非常重要的。因此，因为机械人的运动部件的高重量意味着低固有频率和对机器人性能的约束，所以非常需要每公斤具有更高的刚度的关节。

本发明涉及的一般类型的关节公开在WO 2008/055918中，WO2008/055918以参引的方式合并于此。

因此，本发明涉及的关节包括阳部件和阴部件，该阴部件构成关节的承窝部件，这是在本申请中将用于阴部件的术语。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制造关节的方法，该关节相对于其重量具有高刚度，并且该关节具有高的关节部件精度。

该目的得以实现，因为用于制造关节的方法包括以下具体步骤：

A.将销安装在球上，

B.在至少两个承窝部件上加工球形表面，

C.将研磨膏施加在球上和/或承窝部件的表面上，

D.将销连接于使球转动的设备，

E.将球装配在承窝部件之间，

F.在承窝部件与球之间施加压力，

G.在关节的工作范围上使球转动和倾斜，

H.从球和承窝部件清除研磨膏，以及

I.通过将承窝部件安装在球上来装配关节。

因此，阴部件的形状将与阳部件的形状几乎确切地相同，并且部件的表面将具有合适的表面精加工以获得尽可能大的表面接触面积，这意味着大的赫氏(Herzian)区域。为了获得形状匹配，首先，车床或对应的机器将用于刻出阴承窝部件。这样做是为了使阴部件的球形形状和直径尽可能和阳部件接近。

通过首先——利用车床或通过EDH——在球体中加工浅孔，并且接着例如通过使用激光焊接、EBW或胶合来将安装销固定在该孔中，安装销固定于球形阳部件。在制造的下一个步骤中，阳部件的安装销安装在转动的机器中，并且使用研磨膏，阳部件在与一个或两个阴部件接触时在不同方向上被转动和被倾斜。在该操作期间，有利的是使用具有例如尺寸为9微米的金刚石的研磨膏。

首先，可以对每个阴部件进行该适应性研磨，然后，在装配关节之后对两个阴部件进行适应性研磨，或者，可以仅对装配的关节进行该适应性研磨。就装配的关节而言，基于空气静力、电动或液压致动器，通过装置中的弹簧布置或重量来获得预应力。

该制造方法产生与阳部件的形状非常接近的阴部件。由于配合的部件的高精度，因此实现了非常刚硬且准确的关节，并且该关节不必需要任何夹紧以实现良好的性能。

根据优选的实施方式，所述方法包括所使用的球是球轴承的球，该球轴承的球的成本低。

球的球形形状的精度越高，制造的关节的精度将越高。因此，特别有利的是使用用于阳部件的球轴承的球，因为对于这些球，球形形状的准确度可以为大约1微米或者甚至更好。

根据进一步优选的实施方式，在步骤H之后，所述方法包括以下步骤：

执行精细研磨或抛光，以及

清洁球和承窝部件。

因此，进一步改进表面质量。该二次研磨/抛光工作的重要结果是来自步骤C中的初始研磨的研磨材料的残余物被去除。

根据进一步优选的实施方式，在上上述步骤之后，所述方法包括将润滑脂施加在承窝部件和/或球上。

这将进一步减少关节中的摩擦，并且有助于平稳的操作。

根据进一步优选的实施方式，所述方法的步骤I包括：在装配时使用垫片。