專利名稱：工業機器人單元的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業機器人單元，該工業機器人包括至少一 個多節機器人臂，所述至少一個多節機器人臂包括第一臂節，其中， 所述第一臂節包括第一軸面，可轉動軸，該可轉動軸包括轉動軸線 并連接到所述第一臂節，其中，所述機器人單元的一部分被構造為 繞所述軸轉動，其中，所述軸包括面向所述第一軸面的第二軸面， 用于將至少 一根電纜引導到所述軸中的引導部件，以及形成在所述 第二軸面和所述引導部件之間的間隙。
背景技術：
工業機器人單元被設計用于沿操作路徑執行工作。該機器人單 元包括被構造為可以運動的至少 一 個多節機器人臂。多節機器人臂 包括至少兩個臂節，第一臂節和第二臂節。
所述機器人臂包括諸如電動馬達、波發生器、傳感器等能夠使 所述機器人臂運動并控制該運動的組件。所述機器人單元連接到控 制該機器人單元工作的機器人控制器上。通過一根或多根電纜建立 機器人控制器和機器人單元內的機器人單元組件之間的內部連接。
所述電纜適于包圍在第一臂節中并由導管引導到所述機器人臂 的軸中。所述電纜從所述軸被引導到相鄰的機器人臂。通過將所述 電纜包圍在所述機器人臂中，所述電纜得到保護從而阻止了所述電 纜與環繞所述機器人單元的環境之間的相互作用。
在某些應用中，例如凈室應用中需要非常干凈的環境。機器人 單元內部和周圍環境之間的相互作用的程度由進入防護等級(IP等 級)給出。所述IP等級限定了機器人單元的密封水平。為了獲得高 的IP等級，必須對機器人單元進行適當密封。在現有技術中，所述導管部分插入到所述軸中。然而，很難密 封所述第 一 臂節和所述軸之間的連接點。該連接,泉的密封需要使用 徑向密封。這種密封的 一 個問題是對所述軸到所述臂節的連接公差 的要求非常高。例如，該公差要求所述臂節的縱向軸線和所述轉動 軸線之間的角度的偏差很高。在所述第一臂節具有兩根或更多根具 有轉動軸線的軸的情況下，所述軸之間的距離的尺寸公差很大。因 此，由于高的公差要求，制造所述機器人單元的成本也很高。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種改進的機器人單元。 這個目的由如下機器人單元實現。
該機器人單元包括至少一個多節機器人臂，該至少一個多節機
器人臂包括第一臂節，其中所述第一臂節包括第一軸面；轉動軸， 該轉動軸包括轉動軸線并連接到所述第一臂節上，其中所述機器人 單元的一部分被構造為繞所述軸轉動，其中所述軸包括面向所述第 一軸面的第二軸面；引導部件，該引導部件用于將至少一根電纜引 導到所述軸中；間隙，該間隙形成在所述第二軸面和所述引導部件 之間。
這種機器人單元的特征在于在所述第一軸面和第二軸面之間的 間隙處設置彈性軸向密封圏，并且該密封圏被構造為通過彈性唇片 向所述第一軸面或者第二軸面的任何一個上 彈性地施加壓力從而使 所述軸向密封圏保護所述間隙不與周圍環境相互作用。
所述彈性密封圈被構造用于與所述第 一軸面和第二軸面兩者接 觸。該彈性密封圏連接到所述第一軸面和第二軸面的一個上。所述 彈性唇片向所述第一軸面和第二軸面的另一個施加壓力，該另一個 與所述軸向密封圏相對運動。由此，所述軸向密封圈密封所述間隙 從而阻止了所述多節機器人臂內部和環繞所述機器人單元的周圍環 境之間的相互作用。所述間隙形成在第二軸面和所述引導部件之間。所述引導部件 例如可以是所述第 一 臂節中的孔從而使所述間隙在所述第 一 和第二 軸面之間。
與徑向密封圈的表面要求相比，所述軸向密封圈具有對相對表 面的要求更低的好處。另外，與徑向密封圈相比，對用于將所述軸 向密封圏配合到所述間隙的尺寸的公差要求更低。由此，降低了所 述機器人單元的制造成本。
根據本實用新型的一種實施方式，所述引導部件包括連接到所 述第一軸面的導管，其中，所述導管與所述軸基本共軸。所述間隙 形成在所述第二軸面和導管指向所述軸的一端之間。
根據本實用新型的一種實施方式，所述第一臂節沿基本垂直于
所述轉動軸的縱向軸線延伸。
根據本實用新型的一種實施方式，所述第一軸面包括基本平行
于所述縱向軸線的第 一平面。
根據本實用新型的一種實施方式，所述第二軸面包括基本平行
于所述第一平面的第二平面。
根據本實用新型的一種實施方式，所述軸向密封圏包括環形主
體，該環形主體具有適于連接到所述第一軸面和第二軸面的任何一 個上的軸向表面，其中，所述彈性唇片相對于軸向密封圏的主體軸 向布置并被設置成與所述第一軸面或第二軸面的另一個接觸。
例如，所述軸向密封圈與所述第一臂節的第一軸面相連。所述 第 一 軸面適于連接并固定所述軸向密封圏。所述彈性唇片向與所述 第一軸面相對運動的第二軸面施加壓力。所述第二軸面適于與所述 彈性唇片接觸從而適當地密封所述間隙。例如，所述第二軸面的表 面包括與所述軸連4妻的第二密封圏。由此，所述相對表面的表面適 于與所述彈性唇片接觸以便適當地密封所述間隙。
根據本實用新型的一種實施方式，所述第一臂節包括適于接收
至少 一根電纜并沿所述第 一臂節將該電纜引導到所述導管中的內部 中空空間。
6根據本實用新型的 一種實施方式，所述多節機器人臂包括第二
臂節，其中，所述軸將所述第一臂節和所述第二臂節分離，其中， 所述第二臂節包括用于使所述軸轉動的部件。
根據本實用新型的 一種實施方式，所述第 一臂節和所述第二臂
節包括基本平行的第一轉動軸和第二轉動軸，其中，在每根軸處的 間隙通過所述軸向密封圈密封。
根據本實用新型的一種實施方式，在所述多節機器人臂的下部 設置第三轉動軸，其中，在所述第三轉動軸處的間隙通過所述軸向 密封圈密封。
根據本實用新型的 一種實施方式，所述軸向密封圈是V型圈。
下面通過結合附圖對本實用新型的不同實施方式的描述更加密 切地解釋本實用新型。
圖la示出了本實用新型的一個例子，其包括多節機器人臂的第
一臂節的截面圖lb示出了所述第一臂節沿截面A-A的正視圖lc示出了所述軸沿截面A-A的正一見圖2示出了具有多節機器人臂的機器人單元；
圖3a示出了圖2中的多節機器人臂的截面圖的一個例子；
圖3b示出了本實用新型的一個例子，其包括圖3a中的多節機
器人臂的上部的截面圖4示出了軸向密封圏的一個例子。
具體實施方式
圖la示出了多節機器人臂3的第一臂節5的截面圖。第一臂節 5適于在第一臂節5內引導電纜9。第一臂節5包括縱向軸線L1。第 一臂節5包括面向轉動軸22的第一軸面30,轉動軸22包括轉動軸 線20。所述縱向軸線Ll基本垂直于所述轉動軸線20。導管26連接到所述第一軸面30從而使導管26與所述軸22共 軸設置。導管26朝所述軸22中的空間23突出。空間24適于接收 并將所述電纜9引導到相鄰的機器人臂。空間23基本沿轉動軸線20 延伸。導管26將電纜9引導到軸22的空間23中。軸22包括面向 所述第一軸面30的第二軸面32。該第二軸面32適于與所述第一軸 面30相對運動。
在所述第二軸面32和所述導管26的端部之間有間隙28。該間 隙28通過覆蓋間隙28的彈性軸向密封圈15密封，從而使第一臂節 5的內部得到保護不與周圍環境相互作用。所述軸向密封圈15設置 成使所述密封圈15與所述第一軸面30連接并使所述軸向密封圈15 的彈性唇片17向所述第二軸面32彈性地施加壓力。
圖lb示出了具有導管26和軸向密封圏15的第一臂節5沿截面 A-A的正視圖。所述第一軸面30沿基本平行于所述縱向軸線Ll的 第一平面Pl延伸。
圖lc示出了所述軸22沿截面A-A的正視圖。所述第二軸面32 沿第二平面P2延伸。所述第一平面30和第二平面32基本平行從而 使所述第一軸面30和第二軸面32彼此面對。
圖2示出了本實用新型的一個例子，包括具有多節機器人臂3 的機器人單元1。所述機器人單元1包括多節機器人臂3和連接到所 述多節機器人臂3的兩個相鄰機器人臂。所述多節機器人臂3包括 兩個臂節，第一臂節5和第二臂節7。
圖3a示出了圖1中的多節機器人臂3的截面圖。所述第一臂節 5和第二臂節7以一定方式設置成彼此基本平行從而4吏他們彼此分 離。所述第一臂節5和第二臂節7通過一開口分離。第一臂節5和 第二臂節7包括第一轉動軸線20a和第二轉動軸線20b。在所述多節 機器人臂3的下部設置有第三轉動軸線20c。每個轉動軸線具有單獨 的軸22。電纜9通過導管26被引導到每個軸中。轉動軸線20a的軸 22用于樞轉所述相鄰機器人臂或者機器人部分。第二轉動軸線20b 的軸22用于樞轉所述多節機器人臂3。所述轉動軸線(20a、 20b、20c)的每個包括密封各個間隙28的軸向密封圏。在圖3a中沒有示 出所述第二轉動軸線和第三轉動軸線(20b、 20c)上的軸向密封圏。
所述第一臂節5包括被構造用于為所述多節機器人臂3提供結 構穩定性的支承元件13。所述第二臂節7包括適于接收電纜9并沿 所述第二臂節7引導電纜9從而使電纜9被覆蓋的內部中空空間11。 由此，電纜9被保護而不與環繞所述機器人單元1的周圍環境相互 作用。所述電纜通過所述導管26被引導到軸22中。
所述第二臂節7能夠通過所述支承元件13為所述多節機器人臂 3提供結構穩定性。因此，通過該支承元件13,所述機器人臂抵抗 各種負荷情形而不發生永久變形或失效。所述支承元件13根據機器 人單元的目標負荷情形加以選擇。所述支承元件13被構造用于在機 器人單元1執行工作的過程中承受所述負荷。另外，所述第二臂節7 具有用于使軸22轉動的部件。
圖3b示出了圖3a中的多節機器人臂3的上部的截面圖。所述 軸向密封圏15設置在所述第一臂節5上的第一軸面30和所述軸22 上的第二軸面32之間以便密封間隙28。電纜9穿過所述第一轉動軸 線20a的軸22并被引導到與所述多節機器人臂3相連的相鄰機器人 臂上。所述第一轉動軸線20a的所述軸22連接到隨軸22的轉動的 殼體部分24。
所述第二臂節7具有用于使軸22轉動的部件。每根軸22具有 一個或多個軸承。第一轉動軸線的電動馬達位于所述第一轉動軸線 20a的軸22下面。來自所述馬達的能量例如通過同步帶被傳遞到第 一轉動軸線的軸22。傳動箱調節軸22的速度和扭矩。
圖4示出了軸向密封圏15的一個例子。所述軸向密封圈15可 以是所謂的V型圏。軸向密封圏15包括具有內部圓周表面18a和軸 向表面18b的環形主體19。軸向表面18b適于連接到所述第一軸面 30和第二軸面32的一個上。所述彈性唇片17相對于所述軸向密封 圏15的主體19軸向設置。彈性唇片17被構造為與所述第一軸面30 和第二軸面32的另一個接觸從而4吏彈性唇片密封間隙28。所述軸向密封圈15包括諸如丁腈橡膠、氟橡膠等彈性材料。軸向密封圏15
被構造用于在多節機器人臂3的第一轉動軸線20a、第二轉動軸線 20b、第三轉動軸線20c處密封間隙28。由此，機器人單元l的內部 得到保護不與周圍環境相互作用。
通過軸向密封圈15，提高了機器人單元1的IP等級。這種密封 對于適于工作在凈室環境中的機器人單元來說是必須的，其中，要 求諸如灰塵、氣生微粒、氣溶膠粒子和化學蒸汽等低水平的環境污 染物。通過用軸向密封圈15密封間隙28,提高了機器人單元1的IP 等級從而使該機器人單元更加適合要求非常潔凈的環境的應用，例 如凈室應用。因此，通過所述機器人單元1內電纜9的引導和所述 軸向密封圈15,提高了機器人單元1的凈室等級。
使用軸向密封圈15的一個好處在于對設計公差的要求，這種公 差用于從第 一 臂節和轉動軸線之間的垂直角度偏離，并且提高了所 述轉動軸線的尺寸公差。因此軸向密封圏15有助于制造成本更低的 機器人單元1的制造。
權利要求1.一種工業機器人單元，該工業機器人單元包括至少一個多節機器人臂(3)，該至少一個多節機器人臂包括第一臂節(5)，其中所述第一臂節(5)包括第一軸面(30)，轉動軸(22)，該轉動軸具有轉動軸線(20)并連接到所述第一臂節(5)上，其中所述機器人單元(1)的一部分被構造為繞所述軸(22)轉動，其中所述軸(22)包括面向所述第一軸面(30)的第二軸面(32)，引導部件，該引導部件用于將至少一根電纜(9)引導到所述軸(22)中，間隙(28)，該間隙形成在所述第二軸面(32)和所述引導部件之間，其特征在于，在所述第一軸面(30)和所述第二軸面(32)之間的間隙(28)處設置有彈性軸向密封圈(15)，該彈性軸向密封圈被構造為通過彈性唇片(17)向所述第一軸面(30)或第二軸面(32)的任何一個彈性地施加壓力，從而使所述軸向密封圈(15)保護所述間隙(26)不與周圍環境相互作用。
2. 根據權利要求1所述的工業機器人單元，其特征在于，所述 引導部件包括連接到所述第一軸面(30)的導管(26)，其中，所 述導管(26)與所述軸(22)基本共軸。
3. 根據權利要求1或2所述的工業機器人單元，其特征在于， 所述第一臂節(5)沿基本垂直于所述轉動軸線(20)的縱向軸線(L1 ) 延伸。
4. 根據權利要求3所述的工業機器人單元，其特征在于，所述 第一軸面(30)包括基本平行于所述縱向軸線(L1 )的第一平面(P1 )。
5. 根據權利要求4所述的工業機器人單元，其特征在于，所述 第二軸面(32)包括基本平行于所述第一平面(P1)的第二平面(P2)。
6. 根據權利要求1或2所述的工業機器人單元，其特征在于，所述軸向密封圏(15)包括具有軸向表面(18b)的環形主體(19), 所述軸向表面適于連接到所述第一軸面(30)或第二軸面(32)的 任何一個上，其中，所述彈性唇片(17)相對于所述軸向密封圏(15) 的主體(19)軸向設置并被布置成與所述第一軸面(30)或第二軸 面(32)的另一個接觸。
7. 根據權利要求1或2所述的工業機器人單元，其特征在于， 所述第一臂節(5)包括內部中空空間(11)，該空間適于接收至少 一根電纜(9)并沿所述第一臂節(5)將所述電纜(9)引導到所述 導管(26)中。
8. 根據權利要求1或2所述的工業機器人單元，其特征在于， 所述多節機器人臂(3)包括第二臂節(7)，其中所述軸(22)使 所述第一臂節(5)和所述第二臂節(7)分離。
9. 根據權利要求8所述的工業機器人單元，其特征在于，所述 第二臂節(7)包括用于使所述軸(22)轉動的部件。
10. 根據權利要求8所述的工業機器人單元，其特征在于，所述 第一臂節(5)和所述第二臂節(7)具有基本平行的第一轉動軸線(20a)和第二轉動軸線(20b)，其中每個軸線(20a、 20b)處的 間隙由所述軸向密封圈(15)密封。
11. 根據權利要求l或2所述的工業機器人單元，其特征在于， 第三轉動軸線(20c)位于所述多節機器人臂(3)的下部，其中在 所述第三轉動軸線(20c)處的間隙由所述軸向密封圏(15)密封。
12. 根據權利要求1或2所述的工業機器人單元，其特征在于， 所述軸向密封圈(15)是V型圏。
專利摘要一種工業機器人單元(1)，其包括至少一個多節機器人臂(3)，該多節機器人臂(3)包括第一臂節(5)。第一臂節(5)包括第一軸面(30)，轉動軸(22)，該轉動軸包括轉動軸線(20)并連接到第一臂節(5)上，所述軸(22)包括面向第一軸面(30)的第二軸面(32)，用于將至少一根電纜(9)引導到所述軸(22)中的引導部件，形成在第二軸面(32)和引導部件之間的間隙(28)，設置在第一軸面(30)和第二軸面(32)之間的間隙(28)處的彈性軸向密封圈(15)，該彈性軸向密封圈被構造為通過彈性唇片(17)向第一軸面(30)或第二軸面(32)的任何一個彈性地施加壓力，從而使軸向密封圈(15)保護間隙(26)不與周圍環境相互作用。
文檔編號B25J9/00GK201325058SQ20082017691
公開日2009年10月14日 申請日期2008年11月20日 優先權日2008年11月20日
發明者川 劉, 曹曉東, 楊基博, 龔玉紅 申請人:Abb技術公司