[發(fā)明專利]工業(yè)機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680033713.1
• 申請日: 2006-09-12
• 公開（公告）號: CN101277794A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戈爾根·約翰松;英瓦爾·榮松
• 申請（專利權(quán)）人: ABB公司
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王艷江;李德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人，其具有工具法蘭以及傳感器裝置，所述工具法蘭位于機(jī)器人的外臂的端部，并且具有用于將工具固定于其上的裝置；所述傳感器裝置適于感測施加在固定于所述工具法蘭的工具上的力和/或轉(zhuǎn)矩。

背景技術(shù)

本發(fā)明包括所有類型的具有工具法蘭的工業(yè)機(jī)器人。工具法蘭——也叫做工具連接裝置——優(yōu)選地但不是必須地能夠相對于所述機(jī)器人臂部繞著所述工具法蘭的中心軸線轉(zhuǎn)動。

這樣的工業(yè)機(jī)器人的軸的數(shù)量通常是六個以使固定于所述工具法蘭上的工具獲得最大運(yùn)動自由度。然而，本發(fā)明還包括少于六個軸的工業(yè)機(jī)器人——比如只有四個軸，這取決于想要由機(jī)器人進(jìn)行的工作。具有六個軸的這種常規(guī)的機(jī)器人以示例性的方式示意性地顯示在附圖1中，其中，六個軸分別以附圖標(biāo)記1-6標(biāo)示。相應(yīng)地，在這種情形中，軸6是使工具法蘭繞其中心軸線轉(zhuǎn)動的那個軸。

附圖2顯示了工具7(比如圖1所示的銑刀)通常由螺拴9形式的固定裝置以及工具法蘭中的螺紋孔10直接固定于所述工具法蘭8。

然而，有時需要測量施加在固定于所述工具法蘭的工具上的力和/或轉(zhuǎn)矩，以確保獲得工具進(jìn)行良好處理所需的力。例如，這種機(jī)器人應(yīng)用場合通常是電子和家用電器領(lǐng)域內(nèi)的不同類型的組裝工作，例如龍頭和渦輪葉片的拋光、研磨，例如汽車和航空器工業(yè)領(lǐng)域中的銑削(這里還用于保護(hù)工具)、清洗和攪拌磨擦焊接。傳感器裝置還可以用于測量例如在對安裝之后的彈性狀況進(jìn)行檢查的過程中的力。

傳感器裝置的第三種可能應(yīng)用是用于保護(hù)被工具處理的目標(biāo)物和/或工具本身。尤其是當(dāng)機(jī)器人所處理的目標(biāo)物其所受到的力和/或轉(zhuǎn)矩必須保持在較低水平的場合，但不排除其他場合。例如，工業(yè)機(jī)器人可以通過其工具基本上不向組件施加任何力——例如當(dāng)組裝汽車的變速箱時不向諸如齒輪之類的組件施加任何力。在這種情形下，工業(yè)機(jī)器人必須設(shè)有前面所提到的傳感器裝置。

圖3顯示了迄今為止如何在工業(yè)機(jī)器人上設(shè)置傳感器裝置。傳感器裝置11固定到工具法蘭8上，然后工具7固定到傳感器裝置上。這樣，傳感器裝置形成工具法蘭和工具之間的中間部分，從而增加了工具施加在機(jī)器人的外臂端部的部件上的轉(zhuǎn)矩——例如主要是增加了相對于圖1中所示的機(jī)器人的所述第五個軸的轉(zhuǎn)矩。從而，傳感器裝置感測施加在工具法蘭上、進(jìn)而間接施加在固定于所述工具法蘭的工具上的力和/或轉(zhuǎn)矩；在該說明書中，施加在工具法蘭上的力和/或轉(zhuǎn)矩與施加在固定于所述工具法蘭的工具上的力和/或轉(zhuǎn)矩被解釋成是相同的。由于在傳感器裝置的兩側(cè)都必須設(shè)置轉(zhuǎn)接盤以便能夠分別與工具的固定構(gòu)件12和工具法蘭固定，所以工具法蘭和工具之間增加的距離甚至可能比傳感器裝置的厚度大。這種所謂的“附加偏移”使機(jī)器人部件的應(yīng)力增加，這對工具的運(yùn)動精度是有害的并且可能由此減小機(jī)器人的工作承載能力。由于可能需要較大的機(jī)器人，所以這一點(diǎn)可能導(dǎo)致成本增加。對于最壞的情形，這樣的傳感器裝置可能使機(jī)器人的應(yīng)用實(shí)際上不適當(dāng)或者不可能。此外，這種傳感器裝置非常的昂貴并且構(gòu)成了工業(yè)機(jī)器人成本的相當(dāng)大的一部分，這部分成本與機(jī)器人的其余結(jié)構(gòu)部件(機(jī)械手)的成本相當(dāng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種減少了現(xiàn)有機(jī)器人的上述缺點(diǎn)的、如最開始所述的工業(yè)機(jī)器人。

根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過提供如下一種工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)，其中，所述傳感器裝置設(shè)置在機(jī)器人結(jié)構(gòu)內(nèi)并位于所述工具法蘭區(qū)域。這意味著可以消除或者減少由于給機(jī)器人設(shè)置所述傳感器裝置而產(chǎn)生的所述“附加偏移”，從而機(jī)器人的工作承載能力基本上可以保持與沒有所述傳感器裝置的機(jī)器人相同的水平，所以不必為了以預(yù)定的精確度處理給定載荷而使用較大的機(jī)器人。此外，因?yàn)榭梢砸员绕駷橹顾褂玫姆至⒌膫鞲衅餮b置(圖3)低得多的成本提供設(shè)置在機(jī)器人的結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳感器裝置，所以不需要昂貴的傳感器裝置。

依照本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述傳感器裝置包括一個或多個設(shè)置在工具法蘭內(nèi)的傳感器構(gòu)件，這構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種非常有利的方式，其對機(jī)器人的構(gòu)造影響非常小。

依照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述傳感器裝置包括布置在與工具法蘭剛性連接的支架上的一個或多個傳感器構(gòu)件。所述傳感器構(gòu)件的這種可替代的布置在特定場合可以進(jìn)一步減小傳感器裝置的布置對機(jī)器人構(gòu)造的影響。所述支架可以是與工具法蘭一體成型的軸銷或類似構(gòu)件。這兩個實(shí)施方式可以很好地組合，從而傳感器裝置可以既設(shè)置在工具法蘭內(nèi)又布置在所述支架上。