[發明專利]操縱器組和運行操縱器組的方法

有效

• 申請號: 201210506468.9
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103128748A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·羅特;米夏埃爾·魯夫
• 申請（專利權）人: 庫卡羅伯特有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;H02K7/02
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 時永紅

技術領域

本發明涉及一種操縱器組，其具有一個或多個操縱器、特別是工業機器人，和至少一個控制裝置。本發明還涉及一種運行這種操縱器組的方法。

背景技術

操縱器、特別是工業應用中的機器人經常應用于高度交互的運行當中。為了能夠盡可能快地多次相繼執行同一任務，操縱器通常以最大可能的加速度駛向經編程的路徑點并以最大可能的減速度及時地恰好在該路徑點之前制動，以采取在該路徑點上規定的速度，特別是在那里停止。然后再以最大可能的加速度駛向下一個路徑點，等等。例如焊接、涂漆以及貨品組配等任務都可以通過工業機器人自動執行。

操縱器在加速階段產生動能。在減速階段，動能通過操縱器的驅動轉化為電能，然后通過制動斷路器在鎮流電阻中以熱能的形式消耗掉，從而使操縱器的中間電路電壓不會超過最大允許電壓。根據用途，這種能量損失也可以被視為被轉化成勢能。

這種能量損失、特別是由散失在制動電阻中的熱能所引起的到周圍環境的能量損失在一個或多個操縱器運行期間會導致較高的能源消耗，并表現為目前的操縱器組的主要效率損失。

用以降低能源需求的典型措施例如特別是在專利文獻EP?0914911B1中提出的在工業機器人中實現重量平衡。這種重量平衡可以減少在不同的機器人姿態下勢能的差異，從而優選在機器人的基軸上，需要的驅動和制動較弱，以在相同的運動中消耗更少的能量。

由專利文獻DE?102009054818A1可知一種電蓄能器，中間電路可以通過該蓄能器存儲電能。該蓄能器通過電容器實現。這種蓄能器的顯著缺點是存儲容量很小，僅僅是由機器人每次運動轉化而來的能量的一小部分。

專利文獻DE?102008019294A1提出一種將中間電路的剩余能量回饋到能源網絡的方法。這種方法的缺點特別在于：將直流電轉換為交流電的轉換裝置的額外增加的成本，并因此特別是在整流器和整流電感線圈中產生額外的能量損失。

發明內容

本發明的目的在于提高操縱器組的效率。

本發明的目的通過一種操縱器組和一種運行根據本發明的操縱器組的方法得以實現。

根據本發明的操縱器組具有一個或多個操縱器，特別是工業機器人，其中，優選可以為一個或多個、特別是全部操縱器設置多個自由度，特別是四個、六個或七個自由度，在此，一個自由度特別是通過操縱器的一個軸來實現。優選每個軸具有一個驅動器，優選驅動器具有傳動裝置和至少一個電動機（優選也可以是發電運行的），特別是同步電機或異步電機。此外，根據本發明的操縱器組具有一個或多個控制器，在此優選將控制器設計用于控制操縱器組的一個或多個操縱器，特別是所有操縱器。

根據本發明，操縱器組具有機械式蓄能器，用以機械地存儲、特別是中間存儲操縱器組的一個或多個、特別是全部操縱器的能量。

通過在機械式蓄能器中存儲機械能，可以存儲一個或多個操縱器的能量、特別是在減速過程中的能量，并優選提供給后面的應用。優選這樣的應用是操縱器組的一個或多個操縱器的運行，特別是控制和/或運動，尤其是一個或多個操縱器的加速和/或制動。附加或替代地，可以將該能量用于一個或多個操縱器的組件，特別是用于工具的運行。附加或替代地，可以將該能量用于其他的耗電設備，這些耗電設備優選位于操縱器組的周圍，尤其是機器人單元、計算機、加速裝置、顯示裝置和/或熱交換器。由此可以獲得對于操縱器組的能耗的高效率。

根據一種優選的擴展方案，機械式蓄能器與電機器（elektrischenMaschine）相耦合，以使電能和機械能互相轉化。在本發明中，電動機器可以特別是具有一個或多個將電能轉化為機械能的電動機和/或一個或多個將機械能轉化為電能的發電機。附加或替代地，可以將電機器設計為，有選擇地在電動機運行中將電能轉化為機械能，而在發電運行中將機械能轉化為電能。

優選將操縱器組設計為，將由操縱器驅動器特別是在制動和/或制動下降過程中所產生的電能部分或全部地用于供應機械式蓄能器的電動機器或輸送到蓄能器中，轉化為待存儲的能量形式并進行存儲。

附加或替代地，優選將操縱器組和/或蓄能器設計為，將來自機械式蓄能器的能量轉化為電能，并作為特別是用于加速和/或提起的能量加以使用。