專利名稱：包含具有無支撐臂的重量平衡裝置的操縱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種操縱器，其具有多個節(jié)肢(Glieder)和重量平衡裝置 (Gewichtsausgleichsvorrichtung，重力平衡裝置)，節(jié)肢通過可通過驅動器調整的關節(jié)彼此連接，而重量平衡裝置與關節(jié)中的一個相對應并具有桿，該桿一方面聯(lián)結在與關節(jié)相連接的第一節(jié)肢上，另一方面與支承支座(Sitz)的彈簧裝置相連接，該支座通過至少一個軸承裝置聯(lián)結在與關節(jié)相連接的第二節(jié)肢上，該軸承裝置包括第一軸承組件和連接在第二關節(jié)上的第二軸承組件。
背景技術：
在專利文獻EP 0947296 Bl中描述了一種彈簧平衡裝置，該裝置安裝在機器的底座和可移動部件之間，或安裝在機器的可移動部件之間，該裝置具有桿，桿的一個端部安裝在機器的底座或可移動部件上；位于該裝置殼體內的止動板(RUclchalt印latte)，其安裝在桿的另一端部上；以及兩個或多個具有不同螺旋直徑的彈簧，這些彈簧圍繞桿相互交錯并設置在止動板和構成殼體壁的部件之間，該部件與殼體安裝面相對地位于止動板所在的側面上。止動板可拆卸地安裝在桿的端部上并在其中心形成凹槽，該凹槽朝著在與止動板毗連的側面上構成裝置殼體壁的部件開放，其中，桿的一個端部伸入凹槽中，并為設置有螺紋的部件(該部件在桿的突出端部上構成)擰上螺母，從而將止動板安裝在桿上，另外，在與止動板相鄰的面上構成裝置殼體壁的部件在該壁中間構成通孔，從而能夠從裝置殼體的外面通過通孔操作螺母。專利文獻EP 1125696 Bl描述了一種用于機器人的機器人臂重量平衡的裝置，該裝置包括具有至少一個螺旋彈簧的彈簧缸，其特征在于，設置至少一個用于安裝或移除至少一個其他可替換的螺旋彈簧的裝置，其中，優(yōu)選至少一個可替換的螺旋彈簧的張力是可調的。該裝置允許改變彈簧缸的彈性常數(shù)，以便個別調整機器人重量平衡所需要的平衡力。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有改進的重量平衡裝置的操縱器。本發(fā)明的目的通過一種操縱器實現(xiàn)，該操縱器具有多個節(jié)肢(Glieder)和重量平衡裝置，節(jié)肢通過可利用驅動器進行調整的關節(jié)彼此連接，重量平衡裝置與關節(jié)中的一個相對應并具有桿，桿一方面與連接該關節(jié)的第一節(jié)肢相聯(lián)結，另一方面與支承支座的彈簧裝置相連接，支座通過至少一個軸承裝置聯(lián)結在與關節(jié)相連接的第二節(jié)肢上，該軸承裝置包括第一軸承組件和連接在第二關節(jié)上的第二軸承組件，其中，支座通過至少一個無支撐的臂與第一軸承組件相連接。在此，將“無支撐”理解為這樣的實施方式其具有能夠實現(xiàn)其功能的結構元件，而無需其他外部載荷元件。為此應特別構造為，使所有在運行中產生的功能性負載都通過該結構元件所吸收。
根據(jù)本發(fā)明，這種結構元件通常整體稱為臂。這種稱為臂的結構元件包括可以具有例如空心或實心壓力桿和/或張力桿的配置。壓力桿和/或張力桿可以特別是框架狀地構造為焊接結構或者鑄造結構。在此，根據(jù)本發(fā)明的至少一個無支撐臂應該將由彈簧裝置在操縱器的第一節(jié)肢和第二節(jié)肢之間所施加的力從支座傳送到第一軸承組件上。這種由彈簧裝置在操縱器的第一節(jié)肢和第二節(jié)肢之間所施加的力應該特別是完全且毫無例外通過根據(jù)本發(fā)明的至少一個無支撐臂來傳送。這意味著，無論是防護罩還是緩沖阻擋裝置(Fangvorrichtimg)或重量平衡裝置罐狀殼體的底部都對傳遞由彈簧裝置施加在操縱器的第一節(jié)肢和第二節(jié)肢之間的力不起作用。因此，防護罩、緩沖阻擋裝置和/或底部都可以構成為比假如它們必須傳遞由彈簧裝置施加在操縱器的第一節(jié)肢和第二節(jié)肢之間的力所需的明顯更小、更輕，也更易損。由此可以使整個重量平衡裝置更輕、更便宜并且功能更優(yōu)化地構成。特別是可以根據(jù)彈簧裝置施加在操縱器的第一節(jié)肢和第二節(jié)肢之間的力的力線方向(Kraftflussrichtimgen)，對一個或多個無支撐臂就其位置、方向和尺寸進行優(yōu)化。因此，可以將一個或多個無支撐臂構造為框架狀、懸臂狀或支承骨骼狀的。特別是可以將一個或多個無支撐臂構成為開放的、可接近的組件結構，其可以具有至少一個穿孔(Durctibruch)，或者也可以具有多個穿孔，通過這些穿孔可以在省略防護罩的情況下接近彈簧裝置。在此，無支撐臂的彈簧裝置由于結構原因例如首先在安裝時是可接近的，但稍后由于特別是無支撐的防護罩又成為不可接近的，以提供對彈簧裝置的侵入保護。在此防護罩特別是具有強度、剛度和/或壁厚，這可以防止人工侵入，但是對于傳遞彈簧裝置施加在操縱器的第一節(jié)肢和第二節(jié)肢之間的力來說則太弱。換而言之，利用根據(jù)本發(fā)明的具有一個或多個無支撐臂的重量平衡裝置，可以將力線和緩沖阻擋保護(Fangschutz)的子功能與防護罩的子功能分開。緩沖阻擋保護旨在當桿發(fā)生破裂時，防止彈簧或彈簧部件從重量平衡裝置中跳出。一個或多個無支撐臂例如可以通過焊接結構或鑄造結構來生產。這樣形成的骨架可以直接在力線的區(qū)域內承載彈力并將其傳導到軸承點(Lagerpunkte)、即軸承裝置中或軸承組件中。軸承點在此可以是一體的或內置的?？蛇x地，還可以使軸承裝置或軸承組件在桿破裂時承載源于緩沖阻擋功能的力?？商砑拥目招捏w形式的防護罩可以獨立于對彈簧力的傳遞來設置。該防護罩可以例如構造為開槽的或封閉的、一體的或多件的。此外，還可以附加地使例如蓋形式的緩沖擋體(FangkSrper)通過附加的根據(jù)本發(fā)明的臂與軸承裝置或軸承組件相連接。該緩沖擋體可以開放地或封閉地、平面地或立體地(konturiert)實現(xiàn)。這種重量平衡裝置的重量只是公知的重量平衡裝置的一小部分。因此在加工和安裝時可以較容易地控制該裝置，并且與已知的重量平衡裝置相比，其在此可以具有同等甚至更高的強度。此外，通過緩沖擋體可以很容易地使防護罩相對于骨架接合或夾緊。防護罩可以非常方便且成本低廉地例如由金屬板或塑料制成。防護罩可以例如構造為特別是一體化的管或由連接在一起的軸瓦構成。相對于已知的重量平衡裝置，根據(jù)本發(fā)明的重量平衡裝置可以具有很輕的重量， 很低的生產成本和/或在安裝和運行時以更簡單的方式進行控制。在此，可以在不減少功能和安全的情況下滿足所有的子功能。
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重量平衡裝置可以借助于兩個相對的軸承裝置聯(lián)結在第二節(jié)肢上，而支座借助于至少兩個相對置的無支撐臂分別與這兩個軸承裝置的第一軸承組件相連接。雖然一般來說支座例如可以通過設置在一側的搖擺臂與單獨的第一軸承組件相連接，但是特別有利的是將重量平衡裝置從多個側面(例如從兩個相對的側面)通過兩個軸承裝置聯(lián)結在第二節(jié)肢上。在這種情況下，支座可以通過至少兩個相對置的無支撐臂與這兩個軸承裝置中的兩個第一軸承組件中的任一個相連接。在此可以從兩側保持支座，從而使支座非常穩(wěn)定地作為整個重量平衡裝置的部件得以保持。至少一個無支撐臂可以構造為從第一軸承組件離開的、分成至少兩個子臂的骨架組件，其子臂與支座相連接。這種被稱為臂的無支撐結構元件不必強制構造為堅固、緊湊的，而是可以構造為樹枝狀或網格狀的。因此，臂可以構造為例如框架狀或叉狀的。至少一個無支撐臂可以具有兩個子臂，這兩個子臂在圍繞成V形銳角的情況下在垂直于至少一個軸承裝置的擺動軸線的平面中延伸。由此兩個相對置的、安裝在支座側面上的臂可以從支座延伸。這兩個臂中的每一個臂都可以構造為具有兩個成銳角設置的子臂的V形組件。換句話說，這兩個臂可以使每個臂都以一定的距離與支座彼此連接并沿朝向軸承裝置的方向接合在一起。因此子臂可以會聚在軸承裝置相應第一軸承組件上。換言之， 每個子臂從軸承裝置的第一軸承組件出發(fā)輪輻狀地(speichenartig)在支座的方向延伸。在所有根據(jù)本發(fā)明的實施例中，至少一個無支撐臂與支座一體化地構成。該至少一個無支撐臂或多個無支撐臂可以例如作為鑄造部件與支座一體化地制造。在一種替代的實施方案中，可以將至少一個無支撐臂或多個無支撐臂制作為單獨的組件制造并焊接在支座上。在一種擴展方案中，彈簧裝置的與支座相對的端部由緩沖阻擋裝置所圍繞，該緩沖阻擋裝置借助于一個或多個附加的無支撐臂與至少一個第一軸承組件相連接。彈簧裝置在作用于桿上的引力下通過與桿相連接的彈簧板被擠壓到一起。因此彈簧裝置可以預緊地保持在彈簧板和支座之間。為了防止彈簧板在桿破裂時松脫以及彈簧裝置以不期望的方式突然放開并爆炸性地從重量平衡裝置向外驅出，在彈簧裝置或彈簧板的后半部設置緩沖阻擋裝置，以便能夠阻擋彈簧裝置的突然放松的部件。為此，必須非常牢固地固定緩沖阻擋裝置。為此，根據(jù)本發(fā)明可以借助于一個或多個附加的無支撐臂使緩沖阻擋裝置與至少一個第一軸承組件相連接。這些連接緩沖阻擋裝置與第一軸承組件的無支撐臂可以構造為類似于連接支座與第一軸承組件的臂。這些附加的無支撐臂可以沿與其他的無支撐臂相反的方向從第一軸承組件向外延伸。該一個或多個附加的臂可以各具有兩個子臂，這些子臂在圍繞成V形銳角的情況下在垂直于軸承裝置的擺動軸線的平面中延伸。從第一軸承組件向外延伸的附加臂的端部可以沿相互平行的方向延伸地結束。換句話說，附加的臂沿與緩沖阻擋裝置的水平方向相垂直的方向終止于緩沖阻擋裝置上。該一個或多個附加的臂可以與支座一體化地構成。這些附加臂可以例如作為鑄造部件與支座或包含其他臂的支座組件一體化地制造。在一種替代的實施方案中，可以將附加臂制作成單獨的組件并焊接在支座上。在所有根據(jù)本發(fā)明的實施方式中，桿可以與彈簧裝置、支座、至少一個軸承裝置以及至少一個無支撐臂一起構成無護套的重量平衡裝置。這種無護套的重量平衡裝置例如可以作為鑄造部件一體化地制成。在一種替代的實施方案中這種無護套的重量平衡裝置可以由單獨的組件制成并焊接在一起。在所有根據(jù)本發(fā)明的實施方式中，彈簧裝置可以由特別是無張力地安裝在重量平衡裝置上的防護罩所圍繞。換句話說，重量平衡裝置通常可以不帶防護罩地實現(xiàn)其功能。根據(jù)本發(fā)明，防護罩僅用于入侵防護和防塵。因此，根據(jù)本發(fā)明的防護罩可以比通常為傳遞彈簧裝置施加在第一節(jié)肢和第二節(jié)肢之間的力所必需的防護罩明顯更小、更輕、更加易損。在固定防護罩時只需考慮自持力，從而可以相應較小和/或較輕地實現(xiàn)固定件。防護罩可以特別是由塑料護套；金屬板、特別是穿孔金屬板；金屬板網；紡織品或網構成。在此，防護罩可以例如由管狀塑料護套、穿孔金屬板、金屬板網、紡織品或網構成。 防護罩可以構造為薄壁的和/或柔性的。防護罩可以從外面圍繞重量平衡裝置的至少一個無支撐臂。在此，可以在不拆卸重量平衡裝置的情況下去除防護罩。特別可以在不必將重量平衡裝置從操縱器移開的情況下，將防護罩從操縱器上移除或安裝在操縱器上。防護罩可以設置在彈簧裝置和重量平衡裝置的至少一個無支撐臂之間。防護罩可以特別被包繞地設置在彈簧裝置和重量平衡裝置的至少一個無支撐臂之間。
下面根據(jù)圖1至圖3對本發(fā)明的示例性實施方式進行描述。由該詳細描述的具體實施例也可以給出本發(fā)明的其他的普遍特征和優(yōu)點。圖1示出了具有根據(jù)本發(fā)明的重量平衡裝置的操縱器的透視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的重量平衡裝置的分解圖；圖3示出了如圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的重量平衡裝置在裝配狀態(tài)下的透視圖。
具體實施例方式圖1示出了具有基座2的操縱器1，旋轉轉盤3圍繞第一垂直關節(jié)Al可轉動地支承在基座2上，并通過第一驅動電機Ml旋轉地驅動。搖臂4圍繞第二水平關節(jié)A2可上下擺動地支承在旋轉轉盤3上，并通過第二驅動電機M2旋轉地驅動。搖臂4承載著臂5，臂5 圍繞第三水平關節(jié)A3可上下擺動地支承，并通過第三驅動電機M3旋轉地驅動。在臂5上設置第四關節(jié)A4，其沿臂5的縱向延伸方向伸展并通過第四驅動電機旋轉地驅動臂5的手 7。在手7上第一側邊8和第二側邊9成叉狀地向后延伸。這兩個側邊8、9承載著用于手 7的自由端部10的支承機構。該支承機構限定操縱器1的第五關節(jié)A5，手7可以借助第五驅動電機M5圍繞該關節(jié)A5擺動運動。此外，手7具有第六關節(jié)A6，以便能夠借助第六驅動電機M6可轉動地驅動固定法蘭11。在所示出的實施例中，重量平衡裝置15設置在構成關節(jié)A2的第二節(jié)肢14的旋轉轉盤3和構成關節(jié)A2的第一節(jié)肢12的搖臂4之間。但是，重量平衡裝置15也可以設置在操縱器1的至少一個關節(jié)Al至A6中的任意兩個相鄰節(jié)肢之間。為了將重量平衡裝置15 可擺動地支承在旋轉轉盤3上，使第二軸承組件16與旋轉轉盤3相連接。第一軸承組件17 可擺動地支承在第二軸承組件16上。第一軸承組件17和第二軸承組件16構成軸承裝置 18。重量平衡裝置15的桿19通過球形關節(jié)20與搖臂4，即與關節(jié)A2的第一節(jié)肢12相連接。
在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的重量平衡裝置15的實施方式的各部件。其中代表性地示出了單獨的第二軸承組件16，在如圖1所示的實施方式中，第二軸承組件16固定在旋轉轉盤3上。對一個或多個第二軸承組件16的固定可以借助于螺絲21來實現(xiàn)。第二軸承組件16通過軸承22可轉動或可擺動地與第一軸承組件17相連接。從第一軸承組件17分別有兩個子臂23. 1,23. 2和24. 1,24. 2延伸到支座25上。在已裝配好的狀態(tài)下，在如圖2 所示的支座25的背面例如總共有三個彈簧26. 1,26. 2和26. 3。在該實施例中，彈簧26. 1、 26. 2和26. 3構成彈簧裝置26。彈簧26. 1,26.2和26. 3背側端部位于彈簧板27上。彈簧板27與桿觀相連接。該連接通過彈簧板27中的穿孔四以及兩個鎖緊螺母30來實現(xiàn)，鎖緊螺母與彈簧板27 —起擰緊在桿觀的螺紋部分31上。在安裝緩沖阻擋裝置32之前，可以通過彈簧26. 1,26. 2和26. 3或彈簧裝置沈牽拉根據(jù)本發(fā)明的防護罩33。為了固定緩沖阻擋裝置32，設置了附加的無支撐臂34和35。附加臂34具有兩個附加的子臂34. 1和 34. 2。附加臂35具有兩個附加的子臂35. 1和35. 2。附加的子臂34. 1,34. 2,35. 1和35. 2 的端部形成四個用于穿孔和螺絲的容納位置，以固定緩沖阻擋裝置32。由此使緩沖阻擋裝置32 —方面與第一軸承組件17相連接，另一方面還與支座25相連接。最后由圖3示出了處于已裝配好狀態(tài)下的重量平衡裝置15。
權利要求
1.一種操縱器，具有多個節(jié)肢(12，14)和重量平衡裝置(15)，所述節(jié)肢通過可利用驅動器(M1-M6)調整的關節(jié)(A1-A6)彼此連接，所述重量平衡裝置(1 與所述關節(jié)(A1-A6) 中的一個相對應并具有桿(19)，該桿一方面聯(lián)結在與所述關節(jié)(A1-A6)相連接的第一節(jié)肢 (12)上，另一方面與支承支座0 的彈簧裝置06)相連接，所述支座通過至少一個軸承裝置(18)聯(lián)結在與所述關節(jié)(A1-A6)相連接的第二節(jié)肢(14)上，所述軸承裝置(18)包括第一軸承組件(17)和連接在所述第二關節(jié)(14)上的第二軸承組件(16)，其特征在于，所述支座0 通過至少一個無支撐臂(23，24)與所述第一軸承組件(17)相連接。
2.如權利要求1所述的操縱器，其特征在于，所述重量平衡裝置(15)借助于兩個相對置的軸承裝置(18)聯(lián)結在所述第二節(jié)肢(14)上，而所述支座05)借助于至少兩個相對置的無支撐臂(23，24)分別與所述兩個軸承裝置(18)的第一軸承組件(17)相連接。
3.如權利要求1或2所述的操縱器，其特征在于，至少一個無支撐臂03，24)構造為從所述第一軸承組件(17)伸出并分成至少兩個子臂1,23. 2,24. 1,24. 2)的骨架組件，其子臂1,23. 2，24. 1,24. 2)與所述支座05)相連接。
4.如權利要求2或3所述的操縱器，其特征在于，所述至少一個無支撐臂(23，24)具有兩個子臂1,23.2, 24. 1，24. 2)，這兩個子臂在圍繞成V形銳角的情況下在垂直于所述至少一個軸承裝置(18)的擺動軸線的平面中延伸。
5.如權利要求1到4中任一項所述的操縱器，其特征在于，所述至少一個無支撐臂 (23，24)與所述支座(25) 一體化構成。
6.如權利要求1到5中任一項所述的操縱器，其特征在于，所述彈簧裝置06)的與所述支座05)相對的端部由緩沖阻擋裝置(32)所圍繞，該緩沖阻擋裝置借助于一個或多個附加的無支撐臂(34,3 與所述至少一個第一軸承組件(17)相連接。
7.如權利要求6所述的操縱器，其特征在于，所述一個或多個附加的無支撐臂(34，35) 各具有兩個子臂(34. 1,34.2, 35. 1，35. 2)，這些子臂在圍繞成V形銳角的情況下在垂直于所述軸承裝置(18)的擺動軸線的平面上延伸。
8.如權利要求6或7所述的操縱器，其特征在于，所述一個或多個附加的無支撐臂 (34,35)與所述支座(25) 一體化制成。
9.如權利要求1到8中任一項所述的操縱器，其特征在于，所述桿08)與所述彈簧裝置(26)、所述支座(25)、所述至少一個軸承裝置(18)以及所述至少一個無支撐臂(23，24， 34，35) —起構成無護套的重量平衡裝置(15)。
10.如權利要求1到9中任一項所述的操縱器，其特征在于，所述彈簧裝置06)由一個特別是無張力地安裝在所述重量平衡裝置(15)上的防護罩(33)所圍繞。
11.如權利要求10所述的操縱器，其特征在于，所述防護罩(33)由塑料制成的、特別是管狀的護套；金屬板、特別是穿孔金屬板；金屬板網、紡織品或網構成。
12.如權利要求10或11所述的操縱器，其特征在于，所述防護罩(33)構造為薄壁的和 /或柔性的。
13.如權利要求10到12中任一項所述的操縱器，其特征在于，所述防護罩(33)從外面圍繞所述重量平衡裝置(1 的至少一個無支撐臂03，對，34，35)。
14.如權利要求10到12中任一項所述的操縱器，其特征在于，所述防護罩(33)設置在所述彈簧裝置06)和所述重量平衡裝置(1 的至少一個無支撐臂(23，24，34，3 之間，特別是設置成包繞所述彈簧裝置06)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種操縱器(1)，其具有多個節(jié)肢(12，14)和重量平衡裝置(15)，這些節(jié)肢通過可利用驅動器(M1-M6)調整的關節(jié)(A1-A6)彼此連接，而重量平衡裝置與關節(jié)(A1-A6)中的一個相對應并具有桿(19)，該桿一方面聯(lián)結在與關節(jié)(A1-A6)相連接的第一節(jié)肢(12)上，另一方面與支承支座(25)的彈簧裝置(26)相連接，支座通過至少一個軸承裝置(18)聯(lián)結在與關節(jié)(A1-A6)相連接的第二節(jié)肢(14)上，所述軸承裝置包括第一軸承組件(17)和連接在第二關節(jié)(14)上的第二軸承組件(16)。支座(25)通過至少一個無支撐的臂(23，24)與第一軸承組件(17)相連接。
文檔編號B25J19/00GK102300682SQ201080006447
公開日2011年12月28日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權日2009年11月12日
發(fā)明者約阿希姆·馬克特 申請人:庫卡羅伯特有限公司