具有分布在机器人结构上的电子驱动装置的工业机器人的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有分布在机器人结构上的电子驱动装置的工业机器人。具体而言，在工业机器人中，用于机器人的电动机(M1-M6)的电力供应和控制的电子驱动装置(D1-D6)分布在机器人结构上，各个电子驱动装置均邻近相应的电动机(M1-M6)。电子驱动装置(D1-D6)串联地连接到彼此上，且连接到中央处理单元(5)上。在该串联连接中，包括了以太网线(E)，以用于电子驱动装置(D1-D6)与中央处理单元(5)的通信。由于该串联连接，故彻底简化了机器人线束，且针对其的更换操作因此更容易且更快。机器人与控制单元之间的连接器的结构也极大地简化了。由于各个电子驱动装置(D1-D6)均利用介入的适配板(a)安装在相应的电动机(M1-M6)的本体上的事实，这也有助于消散由电动机生成的热，以便减少马达由于过热引起的转矩"降低"，故本发明适用于装备有常规电动机的机器人。
【专利说明】具有分布在机器人结构上的电子驱动装置的工业机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种类型的工业机器人，包括:
-机器人结构，以及
-用于控制机器人结构的电子器件，
其中机器人结构包括:
-可相对于彼此移动的多个机器人元件，以及 -多个促动器件，各个器件均用于驱动相应的机器人元件的移动，
-其中与相应的机器人元件相关联的各个所述促动器件均包括至少一个驱动电动机， -其中所述电子器件包括:
-中央电子控制单元，该单元位于远离机器人结构的位置，以及-多个电子驱动装置，各个装置均用于与相应的机器人元件相关联的电动机的电力供应和控制，所述电子驱动装置连接到所述中央电子控制单元上，以及
-其中所述电子驱动装置分布在机器人结构上，各个电子驱动装置均邻近于相应的电动机。
【背景技术】
[0002]例如，文献:EP O 728 559 BI和US 6, 731,091 B2中示出了具有上述特点的工业机器人。
[0003]在常规类型的机器人控制系统中，控制柜位于远离机器人结构的位置处，且包括中央控制单元和各种机器人马达的电子驱动装置两者，中央控制单元设计成用以接收来自用户程序的指令和用以生成必须由机器人马达实施的移动轨迹，而电子驱动装置接收来自中央单元的移动指令，且将它们转换成电流信号来发送给机器人马达以确保用户程序的执行。
[0004]在以上所识别的文献中，实际上已经提出了将前述电子驱动装置分布在机器人结构上，各个驱动装置紧邻相应的电动机。然而，迄今为止已经提供的该类型的解决方案显示出对具有分布在机器人结构上的电子驱动装置的控制构架提供的所有可能性可发生既未理解又甚至没有模糊的概念。
[0005]工业机器人领域中还待考虑的非常棘手的问题在于，机器人线束相对复杂，这意味着既在机器人的初期安装时，又在每次需要更换机器人线束时消耗大量时间。在机器人元件的移动期间，线缆经受的弯曲和转矩变形事实上赋予了线束自身相对较短的寿命，其中线束随后需要更换。
[0006]机器人线束的简化将同时解决较弱持久性(因为简化的线束可以以最大限度减小变形的方式来更加容易地定位在机器人内)的问题，以及线束更换操作的复杂性和长度的问题两者。
[0007]因此，从以上指出的现有技术出发，本发明的潜在问题在于，利用具有分布在机器人结构上的电子驱动装置的控制构架，以便以一种方式彻底简化机器人的线束，使得提高了线束的持久性且简化了更换操作。
【发明内容】
[0008]为了实现该目的，本发明涉及一种工业机器人，其具有在本说明书的开始就已经指出的所有特点，且特征还在于:
-所述中央电子控制单元仅连接到分布在机器人的结构上的前述电子驱动装置中的第一个上，其它电子驱动装置串联地连接到所述第一电子驱动装置上，
-各个电子驱动装置均利用介入的适配板刚性地连接到相应的电动机本体上，
-连接器单元安装在各个电子驱动装置的顶部上，所述连接器单元包括第一电连接器和第二电连接器，以用于提供各个电子驱动装置在中央电子控制单元与其它电子驱动装置之间的所述串联连接，
-所述电连接器包括将所述电子驱动装置与所述中央控制单元连接在一起的以太网线的连接元件。
[0009]由于前述特点，机器人线束、控制柜与机器人结构之间的连接线束，以及布置在机器人结构底座处以用于连接到控制柜上的电连接器所有都被彻底简化。具体而言，在机器人结构的任何部分中，接线仅包括两个连续的电子驱动装置之间的必要连接，在这种特定的情况下是电源电线、用于控制信号的线，以及以太网通信线。这代表相比于已知解决方案的彻底简化，其中所有电子装置都并联地连接到中央控制单元上，以至于机器人结构中的输入接线包括一定数目的线缆，该线缆数目是本发明的情况下的数目的多倍。以太网线优选为实时的EtherCat或Powerlink以太网线等。
[0010]此外，各个电子驱动装置与附接于其上的电动机本体之间的适配板布置允许使用标准电动机。适配板可为相对于驱动装置本体的单独元件，或可为合并在其内的一部分。适配板布置有一个或多个通路，以用于电子驱动装置与马达之间的连接。其还有助于消散由马达生成的一些热，从而减少马达自身由于过热而引起转矩"降低〃。
[0011]以太网线的提供确保了各个电子驱动装置与中央控制单元的通信效率，而不管以上提到的串联连接。
[0012]根据另一个优选的特征，隔热材料层可介入适配板与电动机自身之间，以便进一步减少马达由于过热而转矩〃降低"。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]本发明的附加特征和优点将从以下参照附图的仅通过非限制性实例的方式提供的描述中变得明显，在附图中:
图1为根据本发明的机器人的一个实施例的实例的示意性透视图，
图2为示出了与电动机器人马达相关联的电子驱动装置之间的连接的图表，
图3为在其上具有包括适配板、电子驱动装置和连接器单元的电动机器人马达中的一者的放大比例透视图，
图4为仅连接器单元的放大比例的透视图，以及 图5，图6为适配板的两个透视图。【具体实施方式】
[0014]参看图1，数字I大体上指定了工业机器人，该工业机器人包括任何已知类型的机器人结构2，以及位于远离机器人结构2的位置处且借助于一个或多个连接线缆4连接到其上的控制柜3。机器人结构2通常为具有六条轴线的操纵器机器人的机器人结构，其具有底座201，可围绕底座201上的垂直轴线I旋转的转台202，围绕水平轴线II枢转地安装在转台202上的臂203，围绕平行于轴线II的轴线III枢转地安装在臂203上的另一个臂204，以及围绕臂204的轴线IV且围绕另外两条相互正交的轴线V和VI可旋转地安装的机器人腕部结构205。前述机器人元件围绕六条轴线I，II，III，IV，V和VI的移动由与机器人结构相关联的相应的电驱动马达Ml, M2, M3, M4, M5和M6控制。
[0015]根据本发明的机器人为其中与各种电动机M1-M6相关联的电子驱动装置分布在机器人结构上且分别直接安装在相应的电动机本体上的类型。然后，所有的电子驱动装置都连接到布置在柜3中的电子中央处理单元(CPU)5上。
[0016]如图2中所示，与马达Ml，M2...，M6相关联的电子驱动装置分别由Dl，D2，...D6指定。各种电子驱动装置D1-D6在彼此之间连接，且串联地连接到中央处理单元5上。因此，各个电子驱动装置D1-D6均设有包括第一连接器Xl和第二连接器X2的连接器单元。中央处理单元5经由单个线缆6连接到第一驱动装置Dl上，第一驱动装置Dl然后继而又串联地连接到其它电子驱动装置上。在所示实例的情况下，中央单元5与第一驱动装置Dl之间的连接线缆6，以及连接两个连续的驱动装置的各个线缆包括电力线P、信号线S，以及以太网通信线E。如已经指出的那样，以太网线优选为EtherCat、Powerlink实时以太网线，或类似的线。
[0017]图3以放大的比例详细地示出了具有电子装置Dl直接装固在其上的本体的电动机Ml。在图3中，仅扁平的盒子形式的装置Dl的外壳是可见的。该外壳的内部零件在这里未详细地示出或描述，因为可根据现有技术提供各个电子驱动装置，以及因为该装置的内部构造单独来看不会形成本发明的一部分。
[0018]如图所示，电子驱动装置Dl利用介入的金属材料的适配板A安装在电动机Ml的本体上方，该适配板A借助于螺钉Vl附接到马达上。适配板A的结构在图5、图6中是可见的，且具有用于螺钉穿过的孔Al，以用于紧固到马达本体上，以及用于电子驱动装置与电动机之间的连接通路的开口 A2。如上文已经指出的那样，适配板还可由驱动装置的本体的一部分构成，一起形成为单件。
[0019]图4以透视图示出了连接器单元的细节，连接器单元大体上通过标号Cl来指定，且包括安装在底座B上的两个连接器Xl和连接器X2，底座B设有用于紧固到驱动装置的外壳上的螺钉V3。
[0020]再次参看图3，如以上所指出的那样，隔热材料(例如，PTFE)层SI优选为介入在适配板A与电动机本体之间。
[0021]如以上已经论述的那样，由于提供了分布在机器人结构上的电子驱动装置的串联连接和以太网通信线，一方面使得能够有效控制机器人马达，而另一方面，机器人线束、机器人结构与控制柜之间的连接线束，以及布置在机器人底座处的相关联连接器全部都被彻底简化。机器人内的较简单的且较不庞大的线束的布置以一种方式使线束能够有极其简化的布置，使得减小了机器人的使用期间线束自身受到的弯曲和转矩变形，这提供了线束的使用寿命的延长。此外，线束的简化确保了以简单且较快的操作更换线束的可能性。用于连接到控制柜上的布置在机器人底座处的连接器也彻底简化了。
[0022]当然，在不违背本发明的原理的情况下，结构的细节和实施例可相对于仅通过实例方式描述和示出的那些较大地变化，而不会因此脱离本发明的范围。
【权利要求】
1.一种工业机器人，包括: -机器人结构(2)，以及 -电子器件(5，D1-D6)，所述电子器件用于所述机器人结构(2)的所述电力供应和控制， 其中所述机器人结构(2)包括: -可相对于彼此移动的多个机器人元件(201-205)， -多个促动器件，各个所述促动器件均用于驱动相应的机器人元件(201-205)的所述移动， -其中与相应的机器人元件(201-205)相关联的各个所述促动器器件均包括至少一个电驱动马达(M1-M6)， -其中所述电子器件包括: -中央电子处理单元(5)，所述单元位于远离所述机器人结构的位置，以及-多个电子驱动装置(D1-D6)，各个所述驱动装置用于与各个相应的机器人元件(201-205)相关联的所述电动机(M1-M6)的电力供应和控制，所述电子装置(D1-D6)连接到所述中央电子处理单元(5)上， -其中所述电子驱动装置(D1-D6)分布在所述机器人结构上，各个所述电子驱动装置均邻近于所述相应的电动机(M1-M6)， 所述机器人的特征在于: -所述电子中央处理单元(5)仅连接到分布在所述机器人结构(2)上的前述电子驱动装置(D1-D6)的第一个上，其它电子驱动装置串联地连接到所述第一电子驱动装置(Dl)上， -各个电子驱动装置(D1-D6)利用介入的适配板(A)刚性地连接到所述相应的电动机的本体上， -连接器单元(C1-C6)安装在各个电子驱动装置(D1-D6)的顶部上，包括第一电连接器(Xl)和第二电连接器(X2)，以用于所述电子驱动装置(D1-D6)在所述中央电子处理单元(5)与其它电子驱动装置(D1-D6)之间的前述串联连接，以及 -所述第一电连接器(Xl)和所述第二电连接器(X2)包括用于以太网线(E)的连接元件，所述以太网线将所述电子驱动装置(D1-D6)与所述中央处理单元(5)连接在一起。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述电子驱动装置(D1-D6)与所述中央电子处理单元(5)的串联连接包括电力线(P)、信号线(S)，以及前述以太网线(E)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述第一电连接器(Xl)和所述第二电连接器(X2)是包括底座(B)的连接器单元(C1-C6)的一部分，所述底座(B)设有用于紧固到所述相应的电子驱动装置(D1-D6)的外壳上的螺钉(V3)，所述第一连接器(Xl)和所述第二连接器(X2)具有安装在所述底座(B)上方的其本体。
4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述适配板(A)为金属材料，设有用于所述螺钉的接合的孔(Al)，以用于紧固到所述相应的电动机(M1-M6)的本体上，以及具有用于所述电子驱动装置(D1-D6)与所述相应的电动机(M1-M6)之间的所述连接的通路(A2)。
5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，隔热材料层(SI)介于所述适配板(A)与所述相应的电动机(M1-M6)的本体之间。
【文档编号】B25J9/08GK103770108SQ201310427158
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2012年9月20日
【发明者】G.阿洛托 申请人:康茂股份公司