[发明专利]SCARA型机器人结构及相应的机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种SCARA型机器人结构及一种设置有该结构的 SCARA型机器人。

背景技术

通常，SCARA、或者说“平面关节(Selective Compliance Assembly Robot Arm)”型机器人首先包括能够例如设置在工作台上的固定的基 座结构。该机器人还设置有能够相对于该基座结构运动——至少能够绕 尤其是竖直轴线旋转——的臂。

最后，该机器人配置有诸如凸缘的构件，该构件能够容纳例如夹具 或磨削工具的工具。该工具容纳构件能够相对于上述臂运动。因此，其 可以以可旋转的方式直接安装在该臂上。

作为一种可选方式，该工具容纳构件可以安装在辅助臂上，该辅助 臂可相对于该第一臂自由旋转。在后一种情况下，该工具容纳构件可以 是固定的，或者可选地能够相对于该辅助臂运动。最后，该工具容纳构 件设计成能够相对于该基座结构平移，通常是沿竖直轴线平移。

SCARA机器人在速度、可重复性以及精度方面性能良好，其应用 在诸如装卸或零件组装的许多工业性作业中。这种机器人还优于其它技 术，因为其适于进行学习操作。这些操作包括手工将该机器人的工具容 纳构件导引至所需的位置，然后将该配置存储在存储器中，而不是将其 编程进去。

为了更容易、更安全地实现这种操纵以进行这种学习操作的目的， 首先必须锁止该工具容纳构件的平移，同时使该第一臂和该辅助臂旋 转，此处假设只有一个辅助臂。接下来，该工具容纳构件的平移不受锁 止，允许该工具设置在适当的位置，并纪录。

EP-A-1 525 957披露一种SCARA型机器人，该机器人包括基座结 构；第一臂，其仅能够相对于该基座结构转动；以及第二臂，其安装在 上述第一臂上并且仅能够相对于后者自由旋转。最后，有一根用作工具 容纳构件的轴，其安装在该第二臂上。在容纳于该第二臂内的两个马达 的作用下，该轴既能够相对于该臂旋转也能够相对于该臂平移。

然而，该已知方案暴露出一些特别是与其相当大的体积相关的问 题。因此，该第二臂内的两个马达的存在意味着该第二臂沿竖直轴线的 体积非常大，其中该两个马达上下堆叠地设置。再者，安装在该第二臂 上的工具容纳轴必须沿相同的轴线突出于该第二臂。最后，必须考虑该 轴在竖直方向上的行程。

这些各种原因意味着EP-A-1 525 957所述的机器人的体积很大，至 少从承载所述工具的第二臂沿竖直方向的尺寸来说是这样。这是不利 的，因为这使该SCARA机器人不能集成到狭窄的作业区(例如压力机 下方)内，因此大大减少该机器人的多功能能力。

再者，在EP-A-1 525 957所述的设置中，线组对设置在该臂内的工 具和马达进行电驱动及空气驱动，该线组在环绕该第二臂的罩之外从该 基座结构向该第二臂延伸。因此，该线组(也称为束线)其在该机器人 的各种运动中受到很大磨损，这大大削弱了上述电气构件的性能。

随着该机器人运动所述束线承受拉力、过早的磨损，因此仅通过护 套保护的所述束线很快便损坏了，并且当该机器人置于例如腐蚀性或充 满灰尘的侵蚀性作业环境中时，所述束线可能劣化。再者，从体积方面 来说使束线置于罩外是不利的，因为所述束线的位置随该机器人的运动 而变化，这意味着该机器人的总体积易于产生随机变化。

最后，应当注意的是，该第二臂配置有三个马达以及与其相关的驱 动线路。这意味着该第二臂的体积必须非常大，并且该第二臂具有高的 惯性，这不利于该机器人的性能。

另一个来源是US-A-6 199 444，其披露一种SCARA型机器人，该 机器人包括基座结构和支柱，该支柱安装成使其仅能相对于该基座结构 平移。为实现该目的，该结构设置有丝杠-螺母系统以提供这种平移。

再者，第一臂安装成使其能够相对于该支柱旋转，还有能够相对于 该第一臂转动的第二臂，该第二臂设置有安装成能够旋转的工具容纳构 件。

该可选方案在某种程度上解决了与EP-A-1 525 957的教导相关的体 积问题。具体而言，由于该工具的平移由可移动的支柱提供，该工具及 其容纳构件沿轴向仅占据较小空间，实际上大大小于EP-A-1 525 957 的设备所占的空间。

然而，US-A-6 199 444并没有提出任何解决动力供应束线问题的方 案。实际上，在那份文件的教导中，该束线在该防护罩外穿梭于该基座 结构和该第一臂之间。