缆线驱动机器人的制作方法

五金工具产品及配附件制造技术1.本发明涉及关于并联机器人，尤其是缆线驱动型机器人的技术领域。背景技术：2.缆线驱动型机器人是并联机器人，其中，移动臂由缆线而不是刚性连接件或铰链连接件构成。3.缆线驱动型机器人包括被固定的基座结构或框架、可移动操作元件，该可移动操作元件必须通过一系列缆线在三维空间中相对于基座结构移动。4.例如，可移动操作元件可包括平台，在该平台上安装和预先设置操作机构，用于执行确定的工作操作，例如，拾取和释放物体，或其他类型的操作或工艺。5.缆线驱动型机器人包括连接到可移动操作元件的多根缆线以及用于移动缆线并因此实现可移动操作元件在空间中移动的移动系统。6.在已知的缆线驱动型机器人中，缆线的移动系统包括多个安装在基座结构上的移动单元。7.每个移动单元通常包括刚性固定到基座结构的电机，以及连接到电机并且可通过电机旋转式致动的卷筒，相关线缆卷绕在该卷筒上/从该卷筒上解绕。8.因此，每根缆线包括固定到可移动操作元件的第一端以及固定到移动单元的卷筒的第二端。9.每个移动单元的电机预先设置以致动卷筒沿两个相反的旋转方向旋转，这决定了缆线在卷筒上卷绕/从卷筒上解绕，从而决定了缆线的缩短或延长。10.这样，可缩短(拉动)或延长(释放)连接到可移动操作元件的每根缆线，并且因此可通过增加或减少而改变其在可移动元件的固定点和相关卷筒之间的长度(延伸)。11.因此，通过适当地致动各种电机，例如通过致动相关卷筒的旋转，从而延长或缩短各种缆线，可以使可移动操作元件相对于基座结构移动和移位，并且改变其在三维工作空间中的位置。12.例如，文献fr2910833对这种类型的缆线驱动型机器人进行了说明，该文献中的一些图包含在图1a、图1b和图1c中。13.该机器人包括固定基座结构(f)、可移动元件(e)、连接到可移动元件(e)的一系列缆线(c)以及用于移动缆线的移动系统(s)。14.缆线(s)的移动系统包括多个移动单元(g)(例如，如图(1a)所示的缆线(c)的六个移动单元)。15.每个移动单元(g)包括(参见图1b和图1c的细节)刚性固定到固定基座结构(f)的点的电机(m)，以及连接到电机(m)并且可由电机(m)旋转式致动的卷筒(t)。16.每根缆线(c)在第一端连接到可移动元件(e)，并且在第二端连接到卷筒(t)。17.可在每根缆线(c)卷绕在卷筒上/从卷筒上解绕之后，跟随相关卷筒(t)旋转式驱动而沿着第一旋转方向或与该第一旋转方向相反的第二旋转方向延长或缩短每根缆线(c)。18.例如，在图1b和图1c中清晰可见的每根缆线(c)包括在卷筒(t)上的卷绕部分(cp)，该卷绕部分(cp)由螺旋卷绕在卷筒(t)上的直径相同且相互邻接的一系列匝形成：卷绕部分(cp)因此形成围绕卷筒的螺旋卷绕，其中，卷绕匝彼此邻接并且相互接触。19.对于每个移动单元(g)，移动系统(s)进一步包括缆线(c)的缆线导向元件(r)或复位元件(r)，例如，孔眼或滑轮，其基于可移动元件(e)在空间中的实际位置相对于卷筒(t)导向、切换和定向缆线(c)。20.然而，这种类型的缆线驱动型机器人存在一些缺点。21.首先，当缆线以螺旋卷绕方式在卷筒上卷绕时，卷绕部分包括一系列彼此相邻且相互接触的匝，在缆线的解绕/卷绕期间，匝之间可能会发生相互拖曳，从而增加其磨损。22.此外，在可移动元件在空间中相对于卷筒移动期间，由于卷筒被固定，通过导向元件或复位元件切换缆线时，缆线会受到不明显的扭矩应力，因为它们被固定到电机上，该电机刚性固定到基座结构上。技术实现要素：23.因此，本发明的目的是提供一种能够克服现有技术的上述缺点的缆线驱动型机器人。24.尤其，本发明的目的因此是提供一种缆线驱动型机器人，该缆线驱动型机器人能够保持缆线的完整性，或至少显著地减少磨损的发生，同时保证可移动元件在三维空间中进行良好移动。25.根据权利要求书的缆线驱动型机器人实现上述目的。附图说明26.下面将会参照附图的附表对本发明的缆线驱动型机器人的优选实施例但并非排他性实施例的特征进行说明，在附图中：[0027]-图1a(已在序言中提到)示出文献fr2910833中描述的现有技术的缆线驱动型机器人，而图1b和1c(也在序言中引用到)示出图1a的缆线驱动型机器人的特殊组件；[0028]-图2a是本发明的缆线驱动型机器人的第一实施例的示意性透视图；[0029]-图2b是图2a的缆线驱动型机器人的俯视平面图；[0030]-图3a是本发明的缆线驱动型机器人的一些重要组件的示意性透视图；[0031]-图3b再次以示意性透视图示出图3a的组件，其中，移除了一些部件，以更好地证明其他部件；[0032]-图4a示出根据从不同角度截取的透视图的图3a的组件；[0033]-图4b是图4a的组件的前视图；[0034]-图5是沿图4b的剖面i-i的视图；[0035]-图6是沿图4b的剖面ii-ii的视图。具体实施方式[0036]参考附图的附表，附图标记(100)整体代表本发明的缆线驱动型机器人。[0037]缆线驱动型机器人(100)以已知的方式包括基座结构(1)、可移动操作元件(em)、多根缆线(c)，其中，多根缆线(c)中的每根缆线(c)包括固定到可移动操作元件(em)的第一端。[0038]缆线驱动型机器人(100)进一步包括移动系统(2)，该移动系统用于移动缆线(c)，从而相对于基座结构(1)在空间中移动可移动操作元件(em)，包括缆线(c)的多个移动单元(20)。[0039]本发明的缆线驱动型机器人(100)的特点在于它包括多个移动单元(20)中的至少一个移动单元(20)，并且优选地，每个移动单元(20)被制造和配置为包括：[0040]框架(21)，该框架铰接到基座结构(1)，可围绕垂直铰链轴线(v)枢转，使得框架(21)可围绕垂直铰链轴线(v)相对于基座结构(1)旋转；[0041]电机(3)，该电机安装在框架(21)上，并且包括旋转轴(31)；[0042]至少一个滑轮(4)，该至少一个滑轮以可旋转的方式安装在框架(21)上，使得连接到电机(3)的旋转轴(31)，并且可跟随电机(3)的旋转轴(31)旋转式驱动而沿着一个方向或另一个方向旋转式致动。[0043]滑轮(4)具有固定点，多根缆线(c)中的缆线(c)的第二端固定在该固定点中，并且该滑轮被制造为包括凹槽(41)，该凹槽的构造和尺寸适合于在其内部仅容纳和接纳缆线(c)的卷绕部分(ca)，该卷绕部分(ca)包括一系列同心且互相重叠的卷绕匝(sa)(参见图5的细节)。[0044]滑轮(4)可通过电机(3)的旋转轴(31)沿着两个相反的旋转方向旋转式致动，这决定了缆线在滑轮(4)的凹槽(41)中卷绕或解绕，因此使其缩短或延长。[0045]这样，可缩短(拉动)或延长(释放)连接到可移动操作元件的缆线，并且因此可通过增加或减少而改变其在可移动元件的固定点和滑轮之间的长度(延伸)。[0046]因此，在本发明的缆线驱动型机器人中，在缆线的至少一个移动单元中，并且优选地在缆线的所有移动单元中，电机和滑轮两者均由框架承载，缆线在该滑轮的凹槽中卷绕/解绕，该框架依据垂直铰链轴线可枢转地铰接到基座结构。[0047]这样，在可移动操作元件在空间中移动期间，由于延长/缩短各种缆线，移动单元的框架可相对于基座结构围绕竖直铰链轴线旋转。[0048]这使得缆线的卷绕部分在其相对凹槽中卷绕的滑轮也能够跟随可移动操作元件的移动而围绕基座结构的框架的铰链轴线旋转。[0049]由于具有这种特点，在本发明的缆线驱动型机器人中，不再需要使用缆线的导向元件或复位元件，而在现有技术中，需要缆线的导向元件或复位元件，以便从卷筒切换出口中的缆线，以便能够跟随可移动操作元件在空间中相对于基座结构的移动和位移。[0050]因此，在本发明的缆线驱动型机器人中，缆线不会受到扭矩应力。[0051]此外，由于滑轮的凹槽的特殊构造，缆线在凹槽中卷绕，其中，卷绕部分包括一系列互相同心且互相重叠的卷绕匝，类似于阿基米德螺旋。[0052]这样，在缆线在滑轮的凹槽中卷绕/解绕期间，各个匝之间不会发生相互拖曳，而缆线以螺旋的方式卷绕在卷筒上的现有技术的缆线驱动型机器人则会出现这种情况。[0053]明确地，由于具有上述特点，本发明的缆线驱动型机器人使可移动操作元件能够在空间中相对于基座结构移动，从而保护缆线免受不必要的扭矩应力并且大幅限制在缆线上出现的任何磨损。[0054]下面对本发明的缆线驱动型机器人的设备的其他另外的有利特征进行说明。[0055]至少一个移动单元(20)的滑轮(4)或者每个移动单元的每个滑轮优选地安装在框架(21)上，并且滑轮(4)的凹槽(41)的排布结构和构造使得在凹槽(41)中的缆线(c)的卷绕部分(ca)的一系列同心且互相重叠的卷绕匝(sa)位于垂直平面上，该垂直平面对齐并且包含到基座结构(1)的框架(21)的垂直铰链轴线(v)。[0056]更详细地，第二滑轮(4)安装在框架(21)上，使得可依照水平旋转轴线(o)旋转，该水平旋转轴线位于与框架(21)的垂直铰链轴线(v)平行的垂直平面上。[0057]第二滑轮(4)的凹槽(41)的优选排布结构和构造使得在凹槽(41)中的第二缆线(c)的卷绕部分(ca)的一系列同心且互相重叠的卷绕匝(sa)位于垂直于第二滑轮(4)的旋转轴线(o)且与其成直角的平面上。[0058]根据附图示出的优选实施例，滑轮(4)可通过电机(3)的旋转轴(31)以如下方式旋转式致动。[0059]滑轮(4)可通过驱动传动系统(7)连接到电机(3)的旋转轴(31)，该驱动传动系统包括：联接到电机(3)的旋转轴(31)的齿轮(71)、由齿轮(71)承载的齿轮毂(72)以及齿轮带(73)，该齿轮带卷绕在齿轮毂(72)上以及在安装在滑轮(4)上的冠状齿轮(74)上。[0060]当然，也可包括其他等效的从电机的旋转轴到滑轮的驱动传动模式，全部落在本发明的范围内。[0061]在尤其优选且有利的方面，为了提高移动可移动操作元件的可能性，或者还命令和致动安装在可移动操作元件上的操作机构或工作机构，本发明的缆线驱动型机器人可预先设置为使得至少一个移动单元(20)，或者每个移动单元，进一步包括第二滑轮(5)，该第二滑轮(5)依据第二水平旋转轴线(o1)以可旋转的方式安装在框架(21)上，使得连接到电机(3)的旋转轴(31)，并且可跟随电机(3)的旋转轴(31)旋转式驱动而沿着一个方向或另一个方向旋转式致动。[0062]第二滑轮(5)具有固定点，多根缆线(c)中的第二缆线(c)的第二端固定在该固定点中，第二滑轮(5)包括相对凹槽(51)，该相对凹槽的构造和尺寸适合于在其内部仅容纳和接纳第二缆线(c)的卷绕部分(ca)，该卷绕部分(ca)包括一系列同心且互相重叠的卷绕匝(sa)(再次参见图5)。[0063]第二缆线(c)可连接到可移动操作元件或连接到安装在可移动操作元件上的操作机构或工作机构。[0064]因此，即使在第二滑轮的凹槽中卷绕/解绕的第二缆线，也安装在框架上并且相对于基座结构围绕垂直铰链轴线枢转，也没有必要求助于使用导向元件和复位元件，因此不会受到不必要的扭矩应力。[0065]此外，由于第二滑轮的凹槽的特殊构造，其仅允许第二缆线以一系列同心且重叠的匝的方式卷绕/解绕，因此可以避免或至少大幅限制磨损。[0066]第二滑轮(5)安装在框架(21)上的方式可与针对滑轮(4)所使用的方式相同。[0067]第二滑轮(5)安装在框架(21)上，并且第二滑轮(5)的凹槽(51)的排布结构和构造使得在凹槽(51)中的第二缆线(c)的卷绕部分(ca)的一系列同心且互相重叠的卷绕匝(sa)位于垂直平面上，该垂直平面对齐并且包含到基座结构(1)的框架(21)的垂直铰链轴线(v)。[0068]尤其，第二滑轮(5)安装在框架(21)上，使得可依照第二水平旋转轴线(o1)旋转，该第二水平旋转轴线位于与框架(21)的垂直铰链轴线(v)平行的垂直平面上。[0069]第二滑轮(5)的凹槽(51)的排布结构和构造使得在凹槽(51)中的第二缆线(c)的卷绕部分(ca)的一系列同心且互相重叠的卷绕匝(sa)位于垂直于第二滑轮(5)的旋转轴线(o1)且与其成直角的平面上。[0070]在附图中示出的优选实施例中，第二滑轮(5)以如下方式(也可包括不同的联接方式，但其在任何情况下均落入本发明的范围内)连接到电机(3)的旋转轴(31)。[0071]具有安装在第二滑轮(5)上的第二冠状齿轮(75)，以及卷绕在第二冠状齿轮(75)上以及由驱动传动系统(7)的齿轮(71)承载的齿轮毂(72)上的第二齿轮带(76)。[0072]这样，电机(3)的旋转轴(31)的旋转式驱动同时决定了安装在框架上的两个滑轮的旋转式驱动。









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