[发明专利]静态转矩调节装置、包括该装置的工业机器人和用于调节静态转矩的方法

说明书

一种用于工业机器人(10)的装置(40)，该装置(40)包括可旋转输入构件(30)；被布置为围绕基本竖直的旋转轴线(18)旋转的可旋转输出构件(34)；限定输入构件(30)与输出构件(34)之间的齿轮比的齿轮单元(32)；以及被配置为围绕旋转轴线(18)向输出构件(34)施加转矩使得输出构件(34)上的静态转矩的绝对值增加的被动机械转矩调节设备(42)。还提供了一种包括装置(40)的工业机器人(10)和一种用于控制工业机器人(10)中的齿隙的方法。

技术领域

本公开总体上涉及工业机器人中的齿隙的控制。特别地，提供了一种包括用于增加输出构件上的静态转矩的被动机械转矩调节设备的用于工业机器人的装置、一种包括该装置的工业机器人和一种用于增加工业机器人的输出构件上的静态转矩的方法。

背景技术

工业机器人包括机械手和控制设备。机械手包括至少一个机器人臂或机械手，该至少一个机器人臂或机械手包括具有连接关节的多个臂部，其中关节的旋转轴线限定机器人的自由度。作为示例，可以提及六轴机器人，该六轴机器人通常具有固定基座、布置在基座上并且围绕第一轴线可旋转的支架、以及相对于支架围绕第二轴线可旋转的第一机器人臂。在第一机器人臂的外端，第二机器人臂可旋转地被轴颈支承以围绕第三轴线旋转。该第二臂围绕第四轴线(其自身的纵向轴线)可旋转，并且在其外端处支撑设置有工具附件的机器人手，上述机器人手分别围绕第五轴线和第六轴线相对于第二臂以两个自由度可旋转。

机械手的运动通过驱动装置的布置成为可能，该驱动装置在相应关节中产生旋转运动。每个驱动装置包括电动机和齿轮单元，通常是减速齿轮。上述类型的工业机器人的电源和控制由控制设备执行，控制设备在本文中没有更详细地描述。

除了其他之外，机械手的工作范围和运动能力还取决于所包括的齿轮单元。受齿轮单元影响的另一因素是机器人在精度和/或准确度方面的性能。在制造工业机器人时，目标是获取如下设计解决方案，这些设计解决方案能够尽可能地减少来自工业机器人中包括的齿轮的总的内置齿隙。

齿隙是两个齿轮的啮合齿轮侧面之间的间隙或游隙。因此，齿隙是由齿轮侧面之间的间隙引起的间隙。由此，一个齿轮可以相对于另一齿轮在没有机械接合的情况下移动与齿隙相对应的距离。齿隙是不希望的，因为它会妨害由驱动齿轮致动的物体的控制。对控制的妨害是由当齿轮从一个齿轮侧面移动到该齿轮的另一齿轮侧面时的不良路径性能而导致的，或者是由当齿轮的位置在两个齿轮之间的间隙中不确定时的不精确的定位而导致的。

驱动齿轮被布置为致动物体，诸如工业机器人的机器人臂，并且由一个或多个齿轮驱动，这些齿轮又由一个或多个马达驱动。在驱动齿轮与驱动驱动齿轮的齿轮之间发生齿隙。特别是对于大型机械手臂，齿轮中的机械精度可能相对较低。这会导致很大的齿隙。在这些情况下避免齿隙的一种解决方案是使用高精度齿轮。然而，高精度齿轮更昂贵且难以购买。

US2012021867A1公开了一种用于减少齿隙的系统。该系统包括机械输入、机械输出、可操作地连接到机械输入和机械输出的第一和第二单独的机械耦合器、串联连接在第一机械耦合器与机械输出之间以在第一方向上偏置第一机械耦合器的第一弹性元件、以及串联连接在第二机械耦合器与机械输出之间以在与第一方向相反的第二方向上偏置第二机械耦合器的第二弹性元件。

发明内容

尽管US2012021867A1中的系统没有表现出零刚度的区域，但该系统具有昂贵且复杂的设计。而且，该系统难以在现有机器人上进行改装。

本公开的一个目的是为工业机器人提供简单、便宜且重量轻的装置以提高机器人的准确度。

本公开的更具体的目的是为工业机器人提供简单、便宜且重量轻的装置以减小机器人中的齿隙的影响。

本公开的另一目的是提供一种用于控制工业机器人中的齿隙的装置，其能够在现有机器人上进行改装。

本公开的又一目的是提供一种用于控制工业机器人中的齿隙的方法，该方法实现了前述目的中的至少一个。