[发明专利]工业机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业机器人，其具有工具法兰以及传感器装置，所述工具法兰位于机器人的外臂的端部，并且具有用于将工具固定于其上的装置；所述传感器装置适于感测施加在固定于所述工具法兰的工具上的力和/或转矩。

背景技术

本发明包括所有类型的具有工具法兰的工业机器人。工具法兰——也叫做工具连接装置——优选地但不是必须地能够相对于所述机器人臂部绕着所述工具法兰的中心轴线转动。

这样的工业机器人的轴的数量通常是六个以使固定于所述工具法兰上的工具获得最大运动自由度。然而，本发明还包括少于六个轴的工业机器人——比如只有四个轴，这取决于想要由机器人进行的工作。具有六个轴的这种常规的机器人以示例性的方式示意性地显示在附图1中，其中，六个轴分别以附图标记1-6标示。相应地，在这种情形中，轴6是使工具法兰绕其中心轴线转动的那个轴。

附图2显示了工具7(比如图1所示的铣刀)通常由螺拴9形式的固定装置以及工具法兰中的螺纹孔10直接固定于所述工具法兰8。

然而，有时需要测量施加在固定于所述工具法兰的工具上的力和/或转矩，以确保获得工具进行良好处理所需的力。例如，这种机器人应用场合通常是电子和家用电器领域内的不同类型的组装工作，例如龙头和涡轮叶片的抛光、研磨，例如汽车和航空器工业领域中的铣削(这里还用于保护工具)、清洗和搅拌磨擦焊接。传感器装置还可以用于测量例如在对安装之后的弹性状况进行检查的过程中的力。

传感器装置的第三种可能应用是用于保护被工具处理的目标物和/或工具本身。尤其是当机器人所处理的目标物其所受到的力和/或转矩必须保持在较低水平的场合，但不排除其他场合。例如，工业机器人可以通过其工具基本上不向组件施加任何力——例如当组装汽车的变速箱时不向诸如齿轮之类的组件施加任何力。在这种情形下，工业机器人必须设有前面所提到的传感器装置。

图3显示了迄今为止如何在工业机器人上设置传感器装置。传感器装置11固定到工具法兰8上，然后工具7固定到传感器装置上。这样，传感器装置形成工具法兰和工具之间的中间部分，从而增加了工具施加在机器人的外臂端部的部件上的转矩——例如主要是增加了相对于图1中所示的机器人的所述第五个轴的转矩。从而，传感器装置感测施加在工具法兰上、进而间接施加在固定于所述工具法兰的工具上的力和/或转矩；在该说明书中，施加在工具法兰上的力和/或转矩与施加在固定于所述工具法兰的工具上的力和/或转矩被解释成是相同的。由于在传感器装置的两侧都必须设置转接盘以便能够分别与工具的固定构件12和工具法兰固定，所以工具法兰和工具之间增加的距离甚至可能比传感器装置的厚度大。这种所谓的“附加偏移”使机器人部件的应力增加，这对工具的运动精度是有害的并且可能由此减小机器人的工作承载能力。由于可能需要较大的机器人，所以这一点可能导致成本增加。对于最坏的情形，这样的传感器装置可能使机器人的应用实际上不适当或者不可能。此外，这种传感器装置非常的昂贵并且构成了工业机器人成本的相当大的一部分，这部分成本与机器人的其余结构部件(机械手)的成本相当。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少了现有机器人的上述缺点的、如最开始所述的工业机器人。

根据本发明，上述目的通过提供如下一种工业机器人实现，其中，所述传感器装置设置在机器人结构内并位于所述工具法兰区域。这意味着可以消除或者减少由于给机器人设置所述传感器装置而产生的所述“附加偏移”，从而机器人的工作承载能力基本上可以保持与没有所述传感器装置的机器人相同的水平，所以不必为了以预定的精确度处理给定载荷而使用较大的机器人。此外，因为可以以比迄今为止所使用的分立的传感器装置(图3)低得多的成本提供设置在机器人的结构内的传感器装置，所以不需要昂贵的传感器装置。

依照本发明的一种实施方式，所述传感器装置包括一个或多个设置在工具法兰内的传感器构件，这构成了实现本发明的一种非常有利的方式，其对机器人的构造影响非常小。

依照本发明的另一实施方式，所述传感器装置包括布置在与工具法兰刚性连接的支架上的一个或多个传感器构件。所述传感器构件的这种可替代的布置在特定场合可以进一步减小传感器装置的布置对机器人构造的影响。所述支架可以是与工具法兰一体成型的轴销或类似构件。这两个实施方式可以很好地组合，从而传感器装置可以既设置在工具法兰内又布置在所述支架上。