机器人和用于机器人的负载平衡装置制造方法及图纸

本公开涉及一种机器人和用于机器人的流体的负载平衡装置，机器人包括由铰接接头连接的至少两个联接元件(14、16)，其中负载平衡装置设置有：液压缸(62)，其被连接到相对于彼此可移动的两个联接元件(14、16)，其中液压缸(62)的第一端与第一联接元件(14)连接，液压缸(62)的第二端与第二联接元件(16)连接；至少一个蓄压器(78)，其配置为与液压缸(62)联接；及控制单元(96)，其配置在液压缸(62)和至少一个蓄压器(78)之间，以将液压缸(62)和所述至少一个蓄压器(78)彼此流体地联接，其中，控制单元(96)与在液压缸(62)和至少一个蓄压器(78)之间的第一流体路径(88)和第二流体路径(90)相关联，其中，在第二流体路径(90)处，设置可在第一操作状态和第二操作状态中操作以选择性地使流体能够流过第一流体路径或第二流体路径的可控阀(100)。

A robot and a load balancing device for a robot

The present disclosure relates to a robot and a load balancing device for a fluid for a robot, including at least two connecting elements (14, 16) connected by an articulated joint, wherein the load balancing device is provided with a hydraulic cylinder (62) connected to two connecting elements (14, 16) relative to each other, in which the hydraulic cylinder (62) is connected. The first end is connected with the first join element (14), the second end of the hydraulic cylinder (62) is connected with the second connection element (16); at least one accumulator (78) is configured to connect with the hydraulic cylinder (62); and the control unit (96) is arranged between the hydraulic cylinder (62) and at least one accumulator (78) to save the hydraulic cylinder (62) and at least one storage. The pressure device (78) is connected to each other in a fluid manner, wherein the control unit (96) is associated with the first fluid path (88) and the second fluid path (90) between the hydraulic cylinder (62) and at least one accumulator (78), wherein the setting can be operated in the first and second operating states at the second fluid path (90) to selectively enable the fluid to make a fluid. A controllable valve (100) that can flow through the first fluid path or the second fluid path.

【技术实现步骤摘要】
机器人和用于机器人的负载平衡装置
本公开涉及一种用于多轴机器人的流体的负载平衡装置，所述负载平衡装置包括由铰接接头连接且相对于彼此可移动(特别地可枢转)的至少两个联接元件。
技术介绍
通常，在现有技术中已知特别地为所谓工业机器人的多轴机器人。一般地，这种类型的机器人包括彼此连接且相对于彼此可移动的两个、三个或更多个联接元件。借助于示例，这些联接元件可被称为基部、摆臂、臂/伸臂(boom)、手等。一般类型的机器人经常包括串联运动链(serialkinematicchain)。这种类型的机器人还被称为铰接臂机器人。已知具有两个至七个或甚至更多个旋转轴和/或枢转轴的机器人。利用串联运动，机器人的联接元件形成与基部分开的串链。也就是说，根据情况而定，在基部处和/或在运动链中配置为与基部相邻的联接元件处的驱动器不仅需要支撑和/或使相应的直接以下联接元件运动，而且还使运动链中的其他联接元件朝向端构件运动。这导致增大的保持扭矩和/或通常负载和惯性的增大。术语工业机器人通常指一种处理装置，其配备有用于自主处理对象的适当工具，并可对多个运动轴，特别是关于方向、位置和操作步骤编程。工业机器人基本上包括控制装置和具有多个轴的机器人臂，必要时还具有由控制装置控制的驱动装置移动的杠杆。工业机器人，特别是携带有相对大的负载能力的工业机器人，可包括至少用于它们的轴中的一个轴(特别是用于运动链的第二轴和/或水平配置的轴)的重力和/或质量平衡系统，所述重力和/或质量平衡系统包括例如螺旋弹簧或另一能量储存件。用于机器人的负载平衡装置共同地配置在相对于彼此可移动(特别地可枢转)的两个相邻联接元件之间。已知若干类型的负载平衡装置，例如基于纯机械质量的平衡装置、基于弹簧的负载平衡装置、流体的负载平衡装置等。这种负载平衡装置的目的基本上是随着机器人的联接元件相对于彼此运动而储存静态和/或动态能量，使得能量例如用于相反的运动。以这种方式，例如，可利用上述目的优化机器人的联接元件的不利负载情况和/或极限位置，以实现驱动装置的所需支撑扭矩和/或负载扭矩的减小。根据CA2,217,224A1可知，已知一种多轴工业机器人，其具有以铰接的方式彼此串联安装且被供电的基部、摆臂、伸臂和机器人手，其中摆臂以从由基部轴和手的凸缘的中心形成的系统平面横向地方式配置，其中摆臂和伸臂分别设置有单边悬臂轴承，其中摆臂连接到配置在系统平面的配置有摆臂的一侧的静态液压质量平衡装置，其中摆臂的齿轮和轴承配置在系统平面的一侧，以及其中摆臂的马达配置在系统平面的另一侧。除此之外，参照公开了质量平衡装置的改进的US2011/0072930A1。根据US2014/0297037A1可知，已知存在一种具有机器人机构部的多关节机器人，其包括至少一个臂、安装到臂的气体压缩弹簧和控制机器人机构部的控制器，其中气体压缩弹簧包括气缸、被包围在气缸中的可压缩惰性气体和配置成在气缸中滑动的活塞杆，其中气体压缩弹簧配置为减轻用于驱动臂的伺服马达的负载的气体平衡器，其中控制器配置为确定在伺服马达供给有电流且被控制所在的参考时间点致动臂的伺服马达的参考电流值，且确定在与参考时间点不同的时间点的伺服马达的目标电流值，当在与参考点的时间相同的操作条件下伺服马达供给有电流且被控制时，配置为计算参考电流值和目标电流值之间的差，并基于所述差计算气体压缩弹簧的可压缩惰性气体的内部压力的下降量。
技术实现思路
针对
技术介绍
，本专利技术的目的在于提供一种用于多轴机器人的流体的负载平衡装置和配备有该负载平衡装置的机器人，该负载平衡装置对于驱动轴的峰值负载的最小化有贡献，且优选地对于机器人的能量消耗有贡献。此外，优选地，将例如通过至少部分地补偿或校准所包括的联接元件上的动态和/或静态负载来优化机器人的操作动作。此外，优选地，将增大负载平衡装置的功能范围。优选地，这将以成本有效的方式可行。根据本专利技术，其目的通过用于多轴机器人的流体的负载平衡装置来实现，该多轴机器人包括由铰接接头连接的至少两个联接元件，其中，负载平衡装置包括如下组件：液压缸，该液压缸被安装到相对于彼此可移动的两个联接元件，其中液压缸的第一端与第一联接元件连接，液压缸的第二端与第二联接元件连接；至少一个蓄压器，该至少一个蓄压器配置为与液压缸联接；以及控制单元，该控制单元配置在液压缸和至少一个蓄压器之间，以将液压缸和至少一个蓄压器彼此流体地联接，其中，控制单元与在液压缸和至少一个蓄压器之间的第一流体路径和第二流体路径相关联，并且其中，在第二流体路径处设置可控阀，该可控阀在第一操作状态和第二操作状态中可操作以选择性地允许流体能够流过第一流体路径或第二流体路径。如此优选地实现本专利技术的目的。根据本专利技术，流体(即所利用的液压油)即可流到在液压缸和至少一个蓄压器之间的两个流体路径且经由这两个流体路径向后流。两个流体路径被配置且可控制成可利用负载平衡装置的两个操作模式或操作状态。这导致例如负载平衡装置的压力-路径特性曲线基于在两个操作状态之间的切换的改变/切换。借助于示例，压力-路径特性曲线描述在所使用的流体(液压油)的系统压力和液压缸的提升状态之间的相关性。以这种方式，可控制在两个联接元件之间的相对运动中能量被储存在蓄压器中和/或从蓄压器排出的度。在第一操作状态和第二操作状态之间的切换引起负载平衡装置的压力-路径特性的适应。第一操作状态还可被称为正常模式。第二操作状态还可被称为升压模式。可控阀可被例如配置为切换阀、控制阀、压力阀或类似的形式。可控阀特别地在外部可控制，即经由控制单元。因此，可例如通过用户或叠加的控制在外部确定阀是否在第一操作状态或第二操作状态中操作和因而负载平衡装置是否可在第一操作模式或第二操作模式中操作。不言而喻的是，特性曲线的偏移不必需包括理想的平行偏移。而是，根据可控阀的设计，压力-路径特性曲线或力-路径特性曲线发生改变/适应，例如特性曲线的斜率等。例如，这可包括至少分段地变型的斜率等。特性曲线的压力值与对应的力值成比例。上述配置可整体实现减小旋转轴的马达的基础能量要求。取决于当前要求，可存在不同的力-路径特性曲线，使得可以以基于要求的方式理论上补偿峰值负载。归因于根据本公开的以上方面的设计，设置可变的力-路径特性曲线。根据负载平衡装置的示例性实施方案，在液压缸和至少一个蓄压器之间的第一流体路径中，设置压力阀。借助于示例，该压力阀设计为独立的，即没有外部控制影响的选择。因此，可提供固定的控制特性。然而，基本上还构想的是在第一流体路径中设置压力阀，利用成比例控制或基本上可变调整选择，代替固定的调整。这不必需地包括：当操作负载平衡装置时，第一流体路径中的压力阀在外部被控制。然而，还构想的是(附加地)以这种方式影响压力-路径特性曲线以根据需要设计甚至更加可变的特性曲线。根据负载平衡装置的另一实施方案，第二流体路径在所述第一操作状态中是打开的，其中第二流体路径是在第二操作状态中以依赖于方向的方式阻塞。以这种方式，在第二操作状态中，可防止经由第二流体路径流入蓄压器。换句话说，能够实现例如压力阀被分配的第一流体路径。在第一操作状态中，当第二流体路径打开，流体可未受阻地流过第二流体路径。根据负载平衡装置的另一示例性实施方案，在第二操作状态中，当至少一个蓄压器的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多轴机器人(10)的流体的负载平衡装置，所述多轴机器人(10)包括由铰接接头连接的至少两个联接元件(14、16)，其中，所述负载平衡装置包括如下部件：液压缸(62)，所述液压缸(62)被连接到相对于彼此可移动的两个联接元件(14、16)，其中所述液压缸(62)的第一端与第一联接元件(14)连接，所述液压缸(62)的第二端与第二联接元件(16)连接；至少一个蓄压器(78)，所述至少一个蓄压器(78)被配置为与所述液压缸(62)联接；以及控制单元(96)，所述控制单元(96)被配置在所述液压缸(62)和所述至少一个蓄压器(78)之间，以将所述液压缸(62)和所述至少一个蓄压器(78)彼此流体地联接，其中，所述控制单元(96)与在所述液压缸(62)和所述至少一个蓄压器(78)之间的第一流体路径(88)和第二流体路径(90)相关联，并且其中，在所述第二流体路径(90)处，设置可控阀(100)，所述可控阀(100)能够在第一操作状态和第二操作状态中操作以选择性地使流体能够流过所述第一流体路径或所述第二流体路径。

【技术特征摘要】
2016.10.20 EP 16194756.91.一种用于多轴机器人(10)的流体的负载平衡装置，所述多轴机器人(10)包括由铰接接头连接的至少两个联接元件(14、16)，其中，所述负载平衡装置包括如下部件：液压缸(62)，所述液压缸(62)被连接到相对于彼此可移动的两个联接元件(14、16)，其中所述液压缸(62)的第一端与第一联接元件(14)连接，所述液压缸(62)的第二端与第二联接元件(16)连接；至少一个蓄压器(78)，所述至少一个蓄压器(78)被配置为与所述液压缸(62)联接；以及控制单元(96)，所述控制单元(96)被配置在所述液压缸(62)和所述至少一个蓄压器(78)之间，以将所述液压缸(62)和所述至少一个蓄压器(78)彼此流体地联接，其中，所述控制单元(96)与在所述液压缸(62)和所述至少一个蓄压器(78)之间的第一流体路径(88)和第二流体路径(90)相关联，并且其中，在所述第二流体路径(90)处，设置可控阀(100)，所述可控阀(100)能够在第一操作状态和第二操作状态中操作以选择性地使流体能够流过所述第一流体路径或所述第二流体路径。2.根据权利要求1所述的负载平衡装置，其中，在所述第一流体路径(88)中，压力阀(98)设置在所述液压缸(62)和所述至少一个蓄压器(78)之间。3.根据权利要求1或2所述的负载平衡装置，其中，所述第二流体路径(90)在所述第一操作状态中是打开的，且所述第二流体路径(90)在所述第二操作状态中以依赖于方向的方式被阻塞。4.根据前述权利要求中任一项所述的负载平衡装置，其中，在所述第二操作状态中，当所述至少一个蓄压器(78)的一部分上的实际压力大于所述液压缸(62)的一部分上的当前系统压力时，能够经由所述第二流体路径(90)进行所述至少一个蓄压器(78)至所述液压缸(62)的回流。5.根据前述权利要求中任一项所述的负载平衡装置，其中，在所述控制单元(96)和所述液压缸(62)之间，形成至少一个另外的蓄压器(80)，其中在所述控制单元(96)和所述液压缸(62)之间的连接线路(86)与所述另外的蓄压器(80)联接。6.根据权利要求5所述的负载平衡装置，其中，所述蓄压器(78)被配置为补充蓄压器，其中所述另外的蓄压器(80)被配置为基础蓄压器，其中所述基础蓄压器和所述补充蓄压器在所述第一操作状态中大致并联，并且，其中所述补充蓄压器根据当前系统压力而在所述第二操作状态中被连接。7.根据权利要求6所述的负载平衡装置，其中，在所述可控阀(100)的所述第二操作状态中，当所述系统压力增大时，在所述系统压力处于限定压力水平以下时，所述第一流体路径(88)关闭，其中当所述系统压力达到所述限定压力水平时，所述第一流体路径(88)通过所述压力阀(98)打开，其中所述可控阀(100...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·万丁尔，
申请(专利权)人：布赫液压埃尔丁有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE