技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于
工业机器人的手腕，所述手腕包括内部手腕部分和至少一个操作连接装置。本发明还涉及包括这种手腕的工业机器人。
背景技术
[0002] 在意于与人类工人协作的工业机器人中，必须采取专
门的
预防措施以确保安全。为此，机器人可在其外部表面上装备有软性
泡沫垫料。此外，有利的是将电气布线、
气动管线和其他的过程布线遮蔽在手臂内，以避免由于缠绕造成的事故。实现上述内容的一种方法为使用中空轴
马达和
齿轮以及将布线等穿过每个关节的旋
转轴线进行布设。然而，中空轴传动部件的价格多达标准齿轮和马达的价格的两倍。
[0003] 在US 2008/0223170中公开了这种装置的示例，所述装置具有中空的手臂以及手腕中的用于缆材和管材的内部空腔。
[0004] US 5732599公开了具有中空手臂的工业机器人，电气布线穿过所述中空手臂延伸。然而，为了避免在关节处缆材和线材中的急剧弯曲部，缆材和线材在关节之前从臂轴的内部离开并且在通过关节部段后进入其他手臂的内部空间。在关节处，缆材由外部护罩保护。
[0005] JP 2004090152公开了一种
机器人手腕，其具有封闭手腕和缆材的手腕
外壳。所述手腕包括中空轴部件，缆材穿过所述中空轴部件延伸。
[0006] JP 7052074公开了一种机器人手腕，其中，缆材设置在位于手腕一侧的专用接线室中。
[0007] US 2008/0315820和US 2008/0148895公开了具有内部缆材的机器人手腕的其他示例。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种
机器人手臂，其具有例如为缆材和气动管线的操作连接装置，以消除或至少降低所述连接装置与外部物体干涉或与
轴承、齿轮和手腕内部部分的相似部分干涉的
风险，并且还能够以合理的成本进行制造。
[0009] 所述目的以如下方式实现：最初指明的类型的机器人手腕包括特定特征，所述特定特征为内部手腕部分包括实
心轴传动部件，所述手腕还包括外部护罩，所述操作连接装置设置在所述外部护罩内。
[0010] 外部护罩降低了可引起事故风险的操作连接装置
接触人类或其他外部物体的风险。因为操作连接装置位于外部护罩内是安全的，所以没有必要在机器人中使用中空轴部件以保护操作连接装置。因此，使用导致成本节约设计的实心轴部件。
[0011] 如果没有其他方面的明确表述，本应用中的术语轴向的、切向的、偏心的等涉及手腕的工具凸缘能够围绕其旋转的轴线的延伸。
[0012] 根据优选的实施方式，手腕还包括工具凸缘，所述工具凸缘具有垂直于第六轴线的基本上呈平面的部分以及具有圆筒形的壁部，所述圆筒形的壁部与所述轴线是同心的并且突出进入到外部护罩中。
[0013] 以这种方式设置工具凸缘对于在控制连接装置从机器人终止以连接到工具的区域上保护所述控制连接装置是有利的。优选地，圆筒形的壁部顺利地配合至外部护罩中使得圆筒形的壁部和外部护罩一起形成连续的外部屏蔽。
[0014] 根据另外的优选实施方式，所述操作连接装置延伸入圆筒形的壁部内。
[0015] 所述实施方式利用由外部护罩以及圆筒形的壁部协作而得到的优点。
[0016] 根据另外的优选实施方式，所述操作连接装置包括至少一根电气布线和/或至少一根气动管线。因为在这方面电气布线和气动管线是最常用的装置，本发明对这种应用是尤其有利的。在大部分的应用中，电气布线和气动管线都存在。还可能存在其他类型的相似装备。术语操作连接装置中还包括
信号线和其他控制连接装置。
[0017] 根据另外的优选实施方式，所述至少一个操作连接装置完全地遮蔽在外部护罩内。从而优化了外部护罩的保护功能。
[0018] 根据另外的优选实施方式，外部护罩包括软性垫料。这进一步地降低了机器人接触人类或其他外部物体的事故的风险。
[0019] 根据另外的优选实施方式，手腕包括机器人的第六轴线，外部护罩基本上是圆筒形的并且与所述轴线是同心的。
[0020] 通常地，对操作连接装置的保护设置的需求在接近由机器人操作的工具处是最关键的，这意味着在大多数情况下，第六轴线包括在手腕中。外罩围绕此轴线的同心设置是对所述手腕的标准设计以及对操作连接装置在此手腕处的最优延伸的有利适应。
[0021] 根据另外的优选实施方式，所述外部护罩由两个半部构成，所述两个半部在穿过第六轴线的中间平面中结合在一起。
[0022] 当组装手腕时，以这种方式把外部护罩分成两个半部是有利的。这也在例如维护、修理或调整时使拆卸所述手臂变得简单。
[0023] 根据另外的优选实施方式，每个操作连接装置在外部护罩内形成至少一个环路。
[0024] 所述环路以有利的方式为运动提供可能性，所述运动在机器人运行并且存在围绕着手腕的轴线的转动运动时对操作连接装置是必要的。因为所述环路位于由护罩保护的空间内，所以环路中的运动没有引起与其他物体的任何干涉的风险。
[0025] 根据另外的优选实施方式，所述操作连接装置包括至少一根电气布线和至少一根气动管线，其设置成使得所述电气布线和气动管线在切向方向上到达所述工具凸缘。
[0026] 根据另外的优选实施方式，电气布线沿着所述工具凸缘的圆筒形的壁部的内侧延伸大约至少90度。此设置为将电气布线从护罩之间的空间连接到所述护罩的切向方向提供良好的适应。
[0027] 根据另外的优选实施方式，每个操作连接装置均附连到突出部，所述突出部设置为邻近内部手腕部分的背向于工具凸缘的端部。以这种方式对操作连接装置的固定允许操作连接装置穿过护罩之间的空间朝向工具凸缘的受控制的延伸。
[0028] 根据另外的优选实施方式，电气布线终止在连接件中，所述连接件安装在工具凸缘上。因此，
导线不必单独地借助于工具附连到电连接的
电极上，而这可能是很费时的。当导线附连到连接件上时，正是将所述连接件附连到工具凸缘。
[0029] 根据另外的优选实施方式，连接件安装在偏心地设置在工具凸缘前侧的凹部中。凹部允许将连接件快速地安装到工具凸缘上，并且偏心的
位置为将电气布线牵引到外部护罩内的间隔中提供了有利的适应。
[0030] 根据另外的优选实施方式，内部手腕部分包括封闭齿轮和轴承的铸件，操作连接装置在铸件和外部护罩之间延伸。借助于铸件，安全地防止了操作连接装置接触手腕的轴承和齿轮，从而消除了由于与这些元件接触而产生的损坏的风险。
[0031] 设置有根据本发明的手腕的所发明的机器人具有与手腕的、尤其是与手腕的优选实施方式中任一个相似的优点，如上所述。
[0032] 本发明的上述优选实施方式在从属
权利要求中具体说明。应当理解，过程的另外的优选实施方式能够由上述优选实施方式的任何可能的组合、以及由这些和下面对示例的描述中提到的特征的任何可能的组合组成。
[0033] 本发明通过以下对本发明的示例的详细描述以及参照
附图进一步地进行说明。
附图说明
[0034] 图1为具有根据本发明的带有手腕的机器人手臂的立体图。
[0035] 图2为图1中的手腕的分解立体图。
[0036] 图3为图2的细节的立体图。
[0037] 图4为图1中的手腕在去除了部分的情况下的侧视图。
[0038] 图5为图4的端视图。
[0039] 图6为根据本发明的工业机器人的示意性侧视图。
具体实施方式
[0040] 图1示出设计成与人类工人协同工作的工业机器人的下部手臂1。手臂1借助于用于机器人工具（没有示出）的工具凸缘5连接到手腕2。图片示出三条最后的
旋转轴线：第四轴线A、第五轴线B和第六轴线C。用于轴线五和轴线六的齿轮和马达容置在封装模
块3内，所述封装模块3部分地包在软性垫料4中。在工具凸缘5的前侧上具有用于控制以及为安装在其上的工具供电的连接装置。所述连接装置包括用于气动管线的出口24和用于电连接至所述工具的连接件23。所述连接件23连接到被牵引穿过手腕2的布线上。
[0041] 在图2的分解立体图中示出了手腕2的主要部分，即手腕2的内部部分6、外部护罩的第一半部8a、所述外部护罩的第二半部8b以及所述工具凸缘5。在去除垫料的情况下示出外部护罩的部分8a、8b。
[0042] 手腕2的内部部分6具有铸件9，所述铸件9容置用于第五轴线和第六轴线的轴承和齿轮。在铸件9的左侧安装有用于第五轴线的马达10。在铸件9的后侧能够见到用于第六轴线的马达11。气动管线12具有从内部手腕部分6的后侧向内部手腕部分6的前侧延伸的环路14以连接至安装在工具凸缘5上的工具。带有环路15的电气布线13也从所述后侧延伸到工具凸缘5的侧部。所述电气布线包括多条导线7。气动管线12和电气布线13在相对于第六轴线的切向方向中终止，并且在其端部处被切向地引导大约90度。
[0043] 当组装图2中示出的部分时，气动管线12和电气布线13位于铸件9的外侧。工具凸缘5具有沿向后方向的圆筒形的壁部16。在工具凸缘附连到内部手腕部分6的情况下，工具凸缘的圆筒形的壁部沿径向位于铸件9的外侧并且沿径向位于气动管线12和电气布线13的外侧。因此，气动管线12和电气布线13的被切向引导的部分沿着所述圆筒形的壁部16的内侧延伸。外部护罩的半部8a、8b被安装至彼此并且封闭了气动管线12和电气布线13以及第五轴线的马达10。外部护罩8a、8b的前端部在工具凸缘15的圆筒形的壁部16的外侧延伸。
[0044] 在工具凸缘5的前侧具有连接件23，电气布线13终止在所述连接件23处并且通过所述连接件23建立了到工具的电连接。在所述工具凸缘的前侧还具有连接设备24，所述气动管线终止在所述连接设备24处并且这用于向所述工具供给空气。
[0045] 所述连接件23是安装在工具凸缘5的前侧的偏心凹部中的镶嵌件。
[0046] 在图3中能够看到铸件9的后侧。下突出部17和上突出部18从该侧突出。下突出部17为两个电连接件20均提供锚定点，以及提供对外部护罩的两个半部8a、8b的固定。下突出部17上的连接件用于马达
相位和接地缆材（未示出）。上突出部18提供对两个其他的连接件19的固定，以及借助于缆材
捆扎件21提供对气动管线12和电气布线13的固定。
在上突出部18上还设置有用于马达位置
传感器缆材（未示出）的连接件。
[0047] 气动管线12和电气布线13沿着相同的方向离开上突出部18。这在图4和5中最清楚地看出。气动管线12和电气布线13在终止于工具凸缘5处之前占据铸件9和外部护罩8a、8b间的环形容积。引进足够的松弛部分使得气动管线12和电气布线各自形成环路14、15。松弛部分的长度使得除在行程的末端之外，气动管线12和电气布线13从不彼此碰撞。电气布线切向地终止在工具凸缘5处，因此线其缆材环路在轴线六的旋转过程中形成所谓的“转动弯曲部”。对于同样切向地终止的气动管线12实现相似的运动。利用双转动弯曲部，获得了恰经过360°的完全的工具凸缘旋转。
[0048] 从工具凸缘2向后突出的圆筒形的壁部16具有容纳气动管线12的环路14和电气布线13的环路15的用途。当工具凸缘5从最大旋转位置退回时，圆筒形的壁部16防止气动管线12和电气布线13弯折。在不具有圆筒形的壁部的情况下，电气缆材的转动弯曲部可能不能成功地从最大偏移位置退回。这是由于下述事实：当电气布线被牵引经过在铸件9的颈部22处形成的收束部时，转动弯曲部的环路被迫压成平的靠在工具凸缘5上。在从最大偏移退回时，平的环路沿径向扩展并且一部分接触到外部护罩壁8a、8b。该点受到的摩擦使所述环路抵抗旋转，因此所述环路后面的部分弯折。相比之下，当工具凸缘5的圆筒形的壁部16在适当位置时，沿径向扩展的环路接触随着工具凸缘5运动的表面，因此，整个环路能够经过铸件9的颈部22的收束部退回，而不弯折。
[0049] 图6图示了具有下部手臂1的工业机器人，其中，所述下部手臂1带有根据本发明的手腕2。
