DE102010005102B3 - Industrial robot for automatic handling and/or processing of objects, has force storage devices connected with piston, which comprises two guiding devices supported on inner raceways in radial direction in axially displaced manner - Google Patents

Abstract

The robot has a robotic arm comprising axles, and a weight balancing device (10) for the axles, where the weight balancing device comprises force storage devices (35, 35'). The force storage devices stay in connection with a piston (24). The piston is coupled with the robotic arm by a piston rod (18). The piston comprises two guiding devices (25), which are supported together on inner raceways (23) in a radial direction in an axially displaced manner. The guiding devices comprise guiding paths that are aligned at right angle together, and two running bodies e.g. roller bearings (26, 27). The running bodies are designed as sliding bearings.

Description

Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter mit Gewichtsausgleicheinrichtung.The invention relates to an industrial robot with weight compensation device.

Industrieroboter sind Arbeitsmaschinen, die zur automatischen Handhabung und/oder Bearbeitung von Objekten mit Werkzeugen ausgerüstet werden können und in mehreren Bewegungsachsen beispielsweise hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind. Industrieroboter weisen üblicherweise einen Roboterarm mit mehreren Achsen und programmierbare Steuerungen (Steuervorrichtungen) auf, die während des Betriebs die Bewegungsabläufe des Industrieroboters steuern bzw. regeln.Industrial robots are working machines that can be equipped for the automatic handling and / or machining of objects with tools and are programmable in several axes of motion, for example, in terms of orientation, position and workflow. Industrial robots typically include a multi-axis robotic arm and programmable controllers (control devices) that control the motion of the industrial robot during operation.

Roboterarme umfassen im Wesentlichen mehrere, nacheinander folgende, mittels Gelenken verbundene Glieder bzw. Segmente, die mittels Antrieben, insbesondere elektrischen Antrieben bewegbar sind. Ein Segment ist ein starres Bauteil des Industrieroboters, das entweder statisch mit der Tragstruktur verbunden ist, auf welcher der Industrieroboter montiert ist und an der sich die Lagerung von mindestens einer Drehachse befindet, oder ein starres Bauteil, das über eine untergeordnete Drehachse bewegt wird und an dem sich die Lagerung von mindestens einer Achse befinden kann. Der Bewegungsraum des Industrieroboters ergibt sich aus den Längen der einzelnen Segmente und dem Bereich, in dem sich die Segmente zueinander in den Gelenken bewegen können.Robot arms essentially comprise a plurality of, successively following, members connected by means of joints or segments, which are movable by means of drives, in particular electric drives. A segment is a rigid component of the industrial robot, which is either statically connected to the support structure on which the industrial robot is mounted and to which the bearing of at least one axis of rotation is located, or a rigid component which is moved over a subordinate axis of rotation and to which can be the storage of at least one axis. The range of motion of the industrial robot results from the lengths of the individual segments and the region in which the segments can move relative to one another in the joints.

Zur Gewichtskompensation eines Roboterarms und von diesem gehaltener Lasten gibt es Gewichtsausgleichsysteme, welche dem durch die Gewichtskraft auf die Antriebsachse des Roboterarms induzierten Drehmoment entgegenwirken. Hierbei werden Ausgleichsgewichte, mechanische Federelemente bzw. hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolben-Anordnungen eingesetzt, die direkt oder indirekt über ein Gestänge am Arm des Roboters exzentrisch zur Achse versetzt angreifen und so auf die Schwenkachse des Arms einwirken.For weight compensation of a robot arm and of these held loads, there are weight compensation systems which counteract the torque induced by the weight force on the drive axis of the robot arm. This balancing weights, mechanical spring elements or hydraulic or pneumatic cylinder-piston assemblies are used, which act offset directly or indirectly via a linkage on the arm of the robot eccentrically to the axis and thus act on the pivot axis of the arm.

Bei Gewichtsausgleichsystemen, mit mechanischen Federelementen werden überwiegend Druckfedern eingesetzt, welche über ein Gestänge ein Gegenmoment um die zugeordnete Schwenkachse erzeugen. In Abhängigkeit von der Federgeometrie erzeugt eine Druckfeder eine Querkraft und ein Torsionsmoment, was zu einer seitlichen Instabilität führen kann. Seitliche Führungen im Gewichtsausgleichsystem verhindern ein Ausknicken der Feder. Diese Gleitführungen werden derzeit auf unterschiedliche Weise realisiert.In weight compensation systems with mechanical spring elements, compression springs are predominantly used which generate a counter-torque about the associated pivot axis via a linkage. Depending on the spring geometry, a compression spring generates a lateral force and a torsional moment, which can lead to lateral instability. Lateral guides in the counterweight system prevent buckling of the spring. These sliding guides are currently realized in different ways.

Zum Beispiel beschreibt die DE 100 07 251 A1 eine Vorrichtung zum Gewichtsausgleich eines Roboterarms, wobei ein Teller/Kolben hinter einer Druckfeder angeordnet und in einem Rohr, welches die Feder umgibt, geführt ist. Zur Gewährleistung eines störungsfreien Betriebs erfolgt ein hoher Aufwand bei der Fertigung des Rohres und bei der Montage der Baugruppe.For example, that describes DE 100 07 251 A1 a device for weight balance of a robot arm, wherein a plate / piston arranged behind a compression spring and in a tube which surrounds the spring, is guided. To ensure a trouble-free operation there is a great deal of effort in the production of the tube and during assembly of the module.

Ein weiteres Beispiel gibt die WO 2001/041 978 A1 mit einem Industrieroboter mit einem Ausgleichsystem an. Hierbei wird die Kolbenstange geführt. Ein entsprechend ausgelegter Laufkörper in Form eines Gleitlagers weist einen relativ großen Durchmesser auf. Dies führt dazu, dass Kolbenstange und Dichtung dem Laufkörper anzupassen sind und dadurch teuer sein können.Another example gives the WO 2001/041 978 A1 with an industrial robot with a compensation system. Here, the piston rod is guided. A suitably designed running body in the form of a sliding bearing has a relatively large diameter. As a result, the piston rod and the seal are adapted to the running body and can therefore be expensive.

Die DD 296 442 A5 beschreibt eine Vorrichtung zum Ausgleich statischer Momente an Gelenkgetrieben durch die Energie einer Feder, die beim Schwenken der das auszugleichende Moment erzeugenden Masse mittels einer aus einem zylindrischen Kurvenkörper und auf dessen Stirnfläche abrollenden Wälzkörpern bestehenden Paarung gespannt bzw. entspannt wird. Ein mit der Feder in Wirkverbindung stehender Teil der Paarung ist axial verschiebbar angeordnet und der andere Teil der Paarung ist drehbar gelagert und direkt oder indirekt mit der das auszugleichende Moment übertragenden Welle des Gelenkgetriebes gekoppelt. Die Stirnfläche des zylindrischen Kurvenkörpers, auf der die Wälzkörper abrollen, wird aus zwei symmetrisch zueinander liegenden und einen Winkel zur Längsachse des Kurvenkörpers einschließenden Ebenen gebildet und die Wälzkörper bestehen aus sphärischen Rollen.The DD 296 442 A5 describes a device for compensating static moments on joint gears by the energy of a spring that is tensioned or relaxed when pivoting the mass to be compensated generating mass by means of a rolling from a cylindrical cam and on the end face rolling elements mating. A part of the pairing which is in operative connection with the spring is arranged to be axially displaceable and the other part of the pair is rotatably mounted and coupled directly or indirectly to the shaft of the joint gear which transmits the moment to be compensated. The end face of the cylindrical cam body, on which the rolling elements roll, is formed of two planes lying symmetrically to each other and enclosing an angle to the longitudinal axis of the cam body and the rolling elements consist of spherical rollers.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Industriebroboter mit einer verbesserten Gewichtsausgleicheinrichtung anzugeben.The object of the invention is to provide an industrial robot with an improved weight compensation device.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Industrieroboter, aufweisend einen Roboterarm mit mehreren Achsen und mit einer Gewichtsausgleicheinrichtung für wenigstens eine der Achsen, wobei die Gewichtsausgleicheinrichtung wenigstens eine Kraftspeichereinrichtung umfasst, welche mit einem Kolben, der über eine Kolbenstange mit dem Roboterarm gekoppelt ist, in Wirkungsverbindung steht, und wobei der Kolben wenigstens zwei Führungsvorrichtungen aufweist, die sich an aufeinander zuweisenden Innenlaufbahnen axial verschieblich in radialer Richtung abstützen.The object of the invention is achieved by an industrial robot, comprising a robot arm with several axes and with a weight compensation device for at least one of the axles, wherein the weight compensating device comprises at least one force storage device which is connected to a piston which is coupled to the robot arm via a piston rod Wirkungsverbindung is, and wherein the piston has at least two guide devices, which are supported on mutually facing inner raceways axially displaceable in the radial direction.

Die einer Führungsvorrichtung zugeordnete Innenlaufbahn kann zwei Führungsbahnen aufweisen, welche in einem Winkel zueinander, insbesondere in einem rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind. So kann gleichzeitig ein Verdrehen und Verkippen des Kolbens bzw. der Kolbenstange durch die Führungsvorrichtung aufgenommen werden.The inner raceway associated with a guide device can have two guide tracks, which are aligned at an angle to one another, in particular at a right angle to one another. Thus, at the same time twisting and tilting of the piston or the piston rod can be received by the guide device.

Jede der wenigstens zwei Führungsvorrichtungen kann jeweils zumindest zwei Laufkörper aufweisen. Durch die Verwendung von zwei Laufkörpern ist eine sichere und stabile Führung des Kolbens bzw. der Kolbenstange an den Innenlaufbahnen gewährleistet. Each of the at least two guide devices can each have at least two running bodies. Through the use of two running bodies a secure and stable guidance of the piston or the piston rod is ensured on the inner raceways.

Wenigstens zwei Laufkörper können auf zueinander senkrecht angeordneten Achsen gelagert sein. Zusammen mit zwei in einem Winkel zueinander, insbesondere in einem rechten Winkel zueinander ausgerichteten Führungsbahnen ist eine erhöhte sichere und stabile Führung des Kolbens bzw. der Kolbenstange an den Innenlaufbahnen gewährleistet.At least two running bodies can be mounted on mutually perpendicular axes. Together with two at an angle to each other, in particular at a right angle aligned guideways increased secure and stable guidance of the piston or the piston rod is ensured on the inner races.

Die Funktion der Führung, die ein Verdrehen bzw. Verkippen des Kolbens aufnehmen kann, erfolgt dabei über den Kolben und nicht durch die Kolbenstange. Dazu kann der Kolben mit radial und tangential wirkenden Laufkörpern verbunden sein, welche die jeweiligen Kräfte ableiten, zum Beispiel in ein Gehäuse. Durch einfache und relativ klein dimensionierbare und daher sehr kostengünstige Laufkörper in Ausführung als Lagerelemente können Kosten eingespart werden.The function of the guide, which can accommodate a twisting or tilting of the piston, takes place via the piston and not by the piston rod. For this purpose, the piston can be connected to radial and tangential-acting rolling elements, which derive the respective forces, for example in a housing. By simple and relatively small dimensions and therefore very cost-effective running body in execution as storage elements costs can be saved.

Ein Gehäuse zur Abdeckung bzw. Aufnahme der Federelemente und zum Schutz der Führungsvorrichtungen kann relativ günstig und in beliebiger Form hergestellt werden. Es ist außerdem leicht vor Staub und Nässe zu schützen, da nur die Kolbenstange herausgeführt ist, die zum Beispiel mit einem einfachen Faltenbalg zum Gehäuse abgedichtet werden kann. Weitere Öffnungen sind relativ gering und ebenfalls einfach abzudecken und/oder abzudichten.A housing for covering or receiving the spring elements and for protecting the guide devices can be made relatively cheap and in any desired form. It is also easy to protect against dust and moisture, as only the piston rod is led out, which can be sealed with a simple bellows to the housing, for example. Other openings are relatively small and also easy to cover and / or seal.

Dazu können Achsenelemente vorgesehen sein, welche mit dem Kolben einstückig ausgebildet sein können. Sie lassen sich aber auch separat herstellen und mit dem Kolben dann lösbar verbinden. Dies kann zur Erleichterung eines Austausches bei Reparatur oder Wartung zweckmäßig sein. Auch eine unlösbare Verbindung, z. B. durch Schweißen kann realisiert sein.For this purpose, axle elements may be provided, which may be integrally formed with the piston. But you can also produce separately and then releasably connect with the piston. This may be convenient to facilitate replacement during repair or maintenance. Also an insoluble compound, for. B. by welding can be realized.

Die Laufkörper können als Gleitlager oder Wälzlager ausgebildet sein. Es können auch Linearlagerelemente zum Einsatz kommen.The running bodies can be designed as slide bearings or rolling bearings. It can also be used linear bearing elements.

Es kann eines der wenigstens zwei Laufkörper, zum Beispiel das zur Übertragung tangentialer Kräfte, zum Zusammenwirken mit zwei zueinander parallel angeordneten Führungsbahnen vorgesehen sein. Der andere der wenigstens zwei Laufkörper kann zur Übertragung radialer Kräfte mit einer zweiten Führungsbahn zusammenwirken.One of the at least two running bodies, for example for transmitting tangential forces, may be provided for cooperation with two guideways arranged parallel to one another. The other of the at least two running bodies can interact with a second guideway for transmitting radial forces.

Es können drei Führungsbahnen zusammen in einer Innenlaufbahn angeordnet sein. Dadurch kann ein kompakter Aufbau erzielt werden.There may be three guideways together in an inner raceway. As a result, a compact construction can be achieved.

Das Gehäuse kann zum Beispiel zylindrisch und mit Deckeln verschlossen sein.The housing may for example be cylindrical and closed with lids.

Damit die Führungsvorrichtungen bei der Bewegung des Kolbens mit den Führungsbahnen der Innenlaufbahnen zusammenwirken und so eine Führung des Kolbens radial und tangential ermöglichen, kann das Gehäuse in Längsrichtung in den Bereichen der wenigstens zwei Innenlaufbahnen jeweils eine Ausnehmung aufweisen. In einer abgewandelten Ausführung können die Innenlaufbahnen auch in dem Gehäuse angeordnet sein.In order for the guide devices to cooperate with the guideways of the inner raceways during the movement of the piston, thus allowing a radial and tangential guidance of the piston, the housing can have a recess in the longitudinal direction in the regions of the at least two inner raceways. In a modified embodiment, the inner raceways can also be arranged in the housing.

Wenn die wenigstens zwei Innenlaufbahnen die jeweiligen Ausnehmungen wenigstens teilweise umschließen und zur Umgebung abdecken und/oder abdichten, ist das Gehäuse auch an den Ausnehmungen in einfacher Weise gegen die Umgebung abgedichtet.If the at least two inner raceways at least partially surround the respective recesses and cover and / or seal to the environment, the housing is also sealed to the recesses in a simple manner against the environment.

Bei einem Industrieroboter kann dessen Roboterarm ein Karussell und eine Schwinge aufweisen, wobei die der Gewichtsausgleicheinrichtung zugeordnete Achse der Schwinge zugeordnet ist. Ein Industrieroboter kann natürlich auch mehr als eine Gewichtsausgleicheinrichtung besitzen.In an industrial robot, the robot arm can have a carousel and a rocker, wherein the weight compensation device associated with the axis of the rocker is assigned. Of course, an industrial robot can also have more than one counterbalancing device.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown by way of example in the accompanying schematic figures. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Industrieroboters mit einer Gewichtsausgleicheinrichtung, 1 An embodiment of an industrial robot according to the invention with a weight compensation device,

2 eine Draufsicht auf die Gewichtsausgleicheinrichtung nach 1, 2 a plan view of the weight compensation device after 1 .

3 einen Längsschnitt durch die Gewichtsausgleicheinrichtung nach 2, 3 a longitudinal section through the weight compensation device after 2 .

4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs X aus 3 und 4 an enlarged view of the area X from 3 and

5 eine Rückenansicht der Gewichtsausgleicheinrichtung nach 1. 5 a back view of the weight balancing device after 1 ,

Die 1 stellt einen Industrieroboter 1 mit einem Roboterarm 2 in einer Seitenansicht dar.The 1 represents an industrial robot 1 with a robot arm 2 in a side view.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Roboterarm 2 mehrere nacheinander angeordnete und mittels Gelenken 13, 14 und 15 verbundene Glieder bzw. Segmente. Bei den Gliedern handelt es sich insbesondere um ein ortsfestes oder bewegliches Gestell 3 und ein relativ zum Gestell 3 um eine Vertikalachse A1, die auch als Achse 1 bezeichnet wird, drehbar gelagertes Karussell 4. Weitere Glieder des Roboterarms 2 sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ferner eine Schwinge 5, ein Ausleger 6 und eine vorzugsweise mehrachsige Roboterhand 7 mit einem Flansch 8. Die Schwinge 5 ist am unteren Ende z. B. an einem nicht näher dargestellten Schwingenlagerkopf mit einem Schwingengelenk 13 auf dem Karussell 4 um eine Schwingenachse A2, die auch als Achse 2 bezeichnet wird, schwenkbar gelagert. Am oberen Ende der Schwinge 5 ist wiederum um eine ebenfalls vorzugsweise horizontale Achse, nämlich um die Auslegerachse A3, der Ausleger 6 schwenkbar gelagert. Dieser trägt endseitig die Roboterhand 7 mit ihren vorzugsweise drei Achsen A4, A5, A6. Der Ausleger 6 ist mit seinem hinteren Ende an dem oberen Ende der Schwinge 5 mit einem Auslegergelenk 14 verbunden. Das vordere Ende des Auslegers 6 trägt ein Roboterhandgelenk 15, an welchem die Roboterhand 7 angebracht ist.In the embodiment shown, the robot arm comprises 2 several successively arranged and by means of joints 13 . 14 and 15 connected members or segments. The links are in particular a stationary or movable frame 3 and a relative to the frame 3 about a vertical axis A1, which is also called the axis 1 is called, rotatably mounted carousel 4 , Further links of the robot arm 2 are in the case of the present embodiment also a rocker 5 , a boom 6 and a preferably multi-axis robotic hand 7 with a flange 8th , The swingarm 5 is at the bottom of z. B. on a swing bearing head not shown with a swing joint 13 on the carousel 4 around a swing axle A2, which also serves as axle 2 is designated pivotally mounted. At the upper end of the swingarm 5 is again about a likewise preferably horizontal axis, namely about the boom axis A3, the boom 6 pivoted. This carries the end of the robot hand 7 with its preferably three axes A4, A5, A6. The boom 6 is with its rear end at the upper end of the swingarm 5 with a boom joint 14 connected. The front end of the boom 6 wears a robot wrist 15 on which the robot hand 7 is appropriate.

Um den Industrieroboter 1 bzw. dessen Roboterarm 2 zu bewegen, umfasst dieser in allgemein bekannter Weise mit einer Steuervorrichtung verbundene Antriebe, die insbesondere elektrische Antriebe sind. In der 1 sind nur einige der elektrischen Motoren dieser Antriebe 9 gezeigt.To the industrial robot 1 or its robot arm 2 to move, this includes in a generally known manner associated with a control device drives, which are in particular electric drives. In the 1 These are just some of the electric motors of these drives 9 shown.

Der Roboterarm 2 ist außerdem an dem unteren Ende der Schwinge 5 über ein Koppelgelenk 12 und ein Koppelelement 17 mit einer Gewichtsausgleicheinrichtung 10 verbunden. Die Gewichtsausgleicheinrichtung 10 ist an einer Halterung 16, die mit dem Karussell 4 fest verbunden ist, über ein Haltegelenk 11 hier um eine horizontale Achse verschwenkbar angebracht. Durch diese Gewichtsausgleicheinrichtung 10 wird einem durch die Gewichtskraft auf der Antriebsachse des Roboterarms 2, hier beispielsweise die Schwingenachse A2, induzierten Drehmoment entgegengewirkt.The robot arm 2 is also at the lower end of the swingarm 5 via a coupling joint 12 and a coupling element 17 with a weight compensation device 10 connected. The weight balancing device 10 is on a bracket 16 that with the carousel 4 is firmly connected, via a holding joint 11 mounted here pivotable about a horizontal axis. Through this weight balancing device 10 is determined by the weight force on the drive axis of the robot arm 2 , Here, for example, the swing arm axis A2, counteracted induced torque.

2 zeigt eine Draufsicht auf die Gewichtsausgleicheinrichtung 10 nach 1. Die Gewichtsausgleicheinrichtung 10 weist ein Gehäuse 20 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel zylindrisch ist und an einem Ende, in 2 als unteres Ende gezeigt, mit einer Frontplatte 21 und an seinem anderen Ende mit einer Rückenplatte 22 verschlossen ist. Durch die Frontplatte 21 erstreckt sich ein Ende einer Kolbenstange 18, wie in 3 gezeigt, am welchem das Koppelelement 17 für das Koppelgelenk 12 befestigt ist. Im hinteren Drittel des Gehäuses 20 ist eine Aufhängung des Gehäuses 20 in Gestalt zweier Halteachsen 19 angeordnet, wobei die Halteachsen 19 in nicht näher gezeigter Weise am Gehäuse 20 angebracht sind. Die Halteachsen 19 sind für das Haltegelenk 11 vorgesehen. 2 shows a plan view of the weight compensation device 10 to 1 , The weight balancing device 10 has a housing 20 which is cylindrical in this embodiment and at one end, in 2 shown as lower end, with a front panel 21 and at the other end with a back plate 22 is closed. Through the front panel 21 extends one end of a piston rod 18 , as in 3 shown on which the coupling element 17 for the coupling joint 12 is attached. In the back third of the case 20 is a suspension of the housing 20 in the form of two holding axes 19 arranged, with the holding axes 19 in a manner not shown on the housing 20 are attached. The holding axes 19 are for the tether 11 intended.

In Längsrichtung des Gehäuses 20 ist im Bereich der Rückenplatte 22 beginnend eine Innenlaufbahn 23 bis über den Bereich der Halteachsen 19 hinausgehend angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite ist, wie in 3 gezeigt, eine weitere Innenlaufbahn 23 in ähnlicher Weise angeordnet. Die Innenlaufbahnen 23 weisen jeweils zwei gegenüberliegende erste Führungsbahnen 33 und eine zentrale zweite Führungsbahn 34 auf. Die Führungsbahnen 33, 34 sind in dieser Ansicht nicht sichtbar. Die Innenlaufbahn 23 wird unten näher erläutert.In the longitudinal direction of the housing 20 is in the area of the back plate 22 starting an inner career 23 over the range of the holding axes 19 outgoing arranged. On the opposite side is how in 3 shown another inner career 23 arranged in a similar way. The inner raceways 23 each have two opposite first guideways 33 and a central second guideway 34 on. The guideways 33 . 34 are not visible in this view. The inner raceway 23 will be explained below.

Die Gewichtsausgleicheinrichtung 10 ist in 3 in einem Längsschnitt dargestellt.The weight balancing device 10 is in 3 shown in a longitudinal section.

Die Frontplatte 21 verschließt das Gehäuse 20 an dem in der Zeichnung unten gezeigten Ende, wobei die Rückenplatte 22 das Gehäuse 20 an dem hier oben gezeigten Ende bis auf zwei Durchgänge für jeweils eine Führungsvorrichtung 25 verschließt. Frontplatte 21 und Rückenplatte 22 sind mit dem Gehäuse 20 in nicht näher gezeigter Weise verbunden.The front panel 21 closes the housing 20 at the end shown in the drawing below, wherein the back plate 22 the housing 20 at the end shown here above except for two passes for each guide device 25 closes. front panel 21 and back plate 22 are with the case 20 connected in a manner not shown in detail.

Das Koppelelement 17 ist hier als Ringmutter ausgebildet und mit dem nach außen durch die Frontplatte 21 ragenden vorderen Ende der Kolbenstange 18 verschraubt. Zwischen dem oberen Ende des Koppelelementes 17 und der Frontplatte 21 ist ein Faltenbalg 37 zur Abdichtung des Inneren des Gehäuses 20 gegen Nässe und Schmutz angeordnet.The coupling element 17 is here designed as a ring nut and with the outside through the front panel 21 projecting front end of the piston rod 18 screwed. Between the upper end of the coupling element 17 and the front panel 21 is a bellows 37 for sealing the interior of the housing 20 arranged against moisture and dirt.

Die Kolbenstange 18 erstreckt sich in der Mittelachse der Gewichtsausgleicheinrichtung 10 durch das Innere des Gehäuses 20 und ist an ihrem hinteren Ende mit einem Kolben 24 verbunden. Dazu ist hier das Ende der Kolbenstange 18 mit einem Absatz und einem Außengewinde versehen, wobei der Kolben 24 auf dem Absatz zentriert aufgenommen und durch eine Haltemutter und Druckscheibe befestigt ist. Andere Ausführungen sind selbstverständlich möglich. Zwischen dem Kolben 24 und der Innenseite der Frontplatte 21 sind Kraftspeichereinrichtungen 35, 35' hier in Ausbildung als Druckfedern koaxial zur Längsachse der Gewichtsausgleicheinrichtung 10 angeordnet. Hierbei ist die innere Kraftspeichereinrichtung 35 um die Kolbenstange 18 herum mit einem kleineren Federdrahtquerschnitt als die äußere Kraftspeichereinrichtung 35' ausgebildet. Die äußere Kraftspeichereinrichtung 35' ist hier nahe der Innenwand des Gehäuses 20 angeordnet.The piston rod 18 extends in the center axis of the counterbalancing device 10 through the interior of the case 20 and is at its rear end with a piston 24 connected. Here is the end of the piston rod 18 provided with a shoulder and an external thread, the piston 24 taken centered on the heel and secured by a retaining nut and thrust washer. Other designs are of course possible. Between the piston 24 and the inside of the front panel 21 are power storage devices 35 . 35 ' here in training as compression springs coaxial with the longitudinal axis of the weight balancing device 10 arranged. Here is the inner force storage device 35 around the piston rod 18 around with a smaller spring wire cross-section than the outer force storage device 35 ' educated. The external force storage device 35 ' is here near the inner wall of the housing 20 arranged.

Der Kolben 24 weist außerdem radial angeordnete Trageinheiten 28 jeweils einer Führungsvorrichtung 25 auf. Über diese Trageinheiten 28 steht der Kolben 24 in diesem Ausführungsbeispiel mit den zwei Führungsvorrichtungen 25 in Wirkungsverbindung derart, dass der Kolben 24 bei einer Bewegung, die auf ihn durch die Kolbenstange 18 von dem angekoppelten Roboterarm 2 übertragen wird, von den Führungsvorrichtungen 25 in Längsrichtung der Gewichtsausgleicheinrichtung 10 verschiebbar geführt wird. Durch diese Führung wird ein Verdrehen bzw. Verkippen des Kolbens 24 und damit der Kolbenstange 18 verhindert.The piston 24 also has radially arranged support units 28 each of a guide device 25 on. About these carrying units 28 is the piston 24 in this embodiment with the two guide devices 25 in operative connection such that the piston 24 at a movement that's on him by the piston rod 18 from the coupled robotic arm 2 is transferred from the guide devices 25 in the longitudinal direction of the weight balancing device 10 is guided displaceably. Through this leadership is a twisting or Tilting the piston 24 and thus the piston rod 18 prevented.

In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei gegenüberliegende Führungsvorrichtungen 25 gezeigt. Diese Anzahl kann jedoch auch größer sein. Mittels der Führungsvorrichtungen 25 ist der Kolben 24 und somit die mit ihm verbundene Kolbenstange 18 jeweils an einer Innenlaufbahn 23 in Längsrichtung der Gewichtsausgleicheinrichtung 10 axial verschiebbar geführt. Dazu sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Laufkörper 26 und 27 pro Führungsvorrichtung 25 vorgesehen. Diese zwei Laufkörper 26 und 27 sind mit senkrecht zueinander stehenden Wirkungslinien angeordnet. Das heißt, dass die ersten Laufkörper 26 tangential zum Kolben 24 zur Kraftübertragung und Führung vorgesehen sind, und die zweiten Laufkörper 27 radial zur Kraftübertragung und Führung vorgesehen sind. Dazu sind die Laufkörper 26 und 27 jeweils als Gleitlager oder/und als Wälzkörperlager ausgeführt. Die ersten Laufkörper 26 sind jeweils um ein erstes Achsenelement 30, wie in 4 gezeigt, drehbar, welches senkrecht zur Mittellinie des Gehäuses 20 der Gewichtsausgleicheinrichtung 10 verläuft, und wirken jeweils mit den sich gegenüberliegenden ersten Führungsbahnen 33 zusammen, die in der Innenlaufbahn 23 angeordnet sind. Senkrecht zum ersten Achsenelement 30 der ersten Laufkörper 26 sind zweite Achsenelemente 31 der zweiten Laufkörper 27 angeordnet, wobei diese Achsenelemente 30, 31 senkrecht zu den ersten Führungsbahnen 33 verlaufen. Die zweiten Laufkörper 27 wirken jeweils mit der zweiten Führungsbahn 34 zusammen, die wiederum in einer Innenlaufbahn 23 angeordnet sind.In this embodiment, two opposing guide devices 25 shown. However, this number can be larger. By means of the guiding devices 25 is the piston 24 and thus the piston rod connected to it 18 each on an inner raceway 23 in the longitudinal direction of the weight balancing device 10 guided axially displaceable. These are in this embodiment, two running body 26 and 27 per guide device 25 intended. These two running bodies 26 and 27 are arranged with perpendicular to each other lines of action. That means the first running body 26 tangential to the piston 24 are provided for power transmission and guidance, and the second running body 27 are provided radially for power transmission and leadership. These are the running bodies 26 and 27 each designed as plain bearings and / or as Wälzkörperlager. The first running body 26 are each a first axis element 30 , as in 4 shown, rotatable, which is perpendicular to the center line of the housing 20 the weight balancing device 10 runs, and each act with the opposite first guideways 33 together, in the inner race 23 are arranged. Perpendicular to the first axis element 30 the first running body 26 are second axis elements 31 the second running body 27 arranged, these axes elements 30 . 31 perpendicular to the first guideways 33 run. The second running body 27 each act with the second guideway 34 together, in turn, in an inner race 23 are arranged.

Hierzu zeigt 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs X aus 3.This shows 4 an enlarged view of the area X from 3 ,

In 4 ist nur eine Führungsvorrichtung 25 vergrößert gezeigt, wobei die andere Führungsvorrichtung 25 auf der gegenüberliegenden Seite in gleicher Weise aufgebaut ist.In 4 is just a guide device 25 shown enlarged, the other guide device 25 is constructed in the same way on the opposite side.

Die Trageinheit 28 weist einen ersten Aufnahmeabschnitt 29 für den ersten Laufkörper 26, hier ein Wälzlager, auf. Dieses Wälzlager ist mit seinem Innenring auf dem ersten Achsenelement 30 befestigt, welches seinerseits in dem ersten Aufnahmeabschnitt 29 eingesetzt ist, z. B. eingeschraubt, und sich radial von der Mittellinie des Gehäuses 20 nach außen erstreckt. Der Außenring des ersten Laufkörpers 26 wirkt mit der ersten Führungsbahn 33 zusammen, die sich parallel zur Mittellinie des Gehäuses 20 erstreckt. Die zweite Führungsbahn 34 ist in einer parallelen Ebene über der Zeichnungsebene angeordnet, so dass der Außenring des ersten Laufkörpers 26 je nach Belastung des Kolbens 24 mit der gezeigten oder der darüber angeordneten ersten Führungsbahn 33 zusammenwirkt.The carrying unit 28 has a first receiving section 29 for the first running body 26 , here a rolling bearing, on. This rolling bearing is with its inner ring on the first axis element 30 attached, which in turn in the first receiving section 29 is used, for. B. screwed, and radially from the center line of the housing 20 extends to the outside. The outer ring of the first running body 26 acts with the first guideway 33 together, which is parallel to the centerline of the case 20 extends. The second guideway 34 is arranged in a parallel plane above the plane of the drawing, so that the outer ring of the first running body 26 depending on the load on the piston 24 with the first guideway shown or above it 33 interacts.

Weiterhin weist die Trageinheit 28 einen zweiten Aufnahmeabschnitt 32 für den zweiten Laufkörper 27, hier ebenfalls ein Wälzlager, auf. Dieses Wälzlager ist mit seinem Innenring auf dem zweiten Achsenelement 31 befestigt, welches seinerseits in dem zweiten Aufnahmeabschnitt 32 eingesetzt ist, wie in 5 zu sehen ist. Dieses zweite Achsenelement 31 erstreckt sich tangential zum Kolben 24. Der Außenring des zweiten Laufkörpers 27 wirkt mit der zweiten Führungsbahn 34 zusammen, die sich auch parallel zur Mittellinie des Gehäuses 20 erstreckt. Je nach Belastung des Kolbens 24 wirkt dieser mit der gezeigten linken oder der auf der anderen Seite angeordneten rechten zweiten Führungsbahn 34 zusammen, wie auch in 3 und 5 dargestellt.Furthermore, the support unit 28 a second receiving section 32 for the second running body 27 , here also a rolling bearing, on. This rolling bearing is with its inner ring on the second axis element 31 fixed, which in turn in the second receiving portion 32 is used, as in 5 you can see. This second axis element 31 extends tangentially to the piston 24 , The outer ring of the second running body 27 acts with the second guideway 34 together, which is also parallel to the centerline of the case 20 extends. Depending on the load on the piston 24 this acts with the left or the right side arranged second guide track on the other side 34 together, as well as in 3 and 5 shown.

Wie bereits angegeben, sind die Kraftspeichereinrichtungen 35 und 35' auf dem Kolben 24 fixiert, so dass sich Querkräfte der Feder auf den Kolben 24 übertragen. Beim Zusammendrücken der Kraftspeichereinrichtungen 35, 35' durch eine von dem angekoppelten Roboterarm 2 über das Koppelgelenk 12 (siehe 1) auf die Kolbenstange 18 übertragene Kraft wird der Kolben 24 an den Führungsbahnen 33, 34 über die Laufkörper 26, 27 geführt, wodurch ein Knicken bzw. Ausknicken der Kraftspeichereinrichtungen 35, 35', insbesondere wenn sie wie gezeigt als Federn ausgeführt sind, verhindert wird. Dabei nehmen die tangential angeordneten ersten Laufkörper 26 Verdrehungen um die Kolbenstangenachse auf und leiten sie in die ersten Führungsbahnen 33. Die radial angeordneten zweiten Laufkörper 27 leiten Querkräfte senkrecht zur Kolbenstangenachse in die zweiten Führungsbahnen 34 ein.As already stated, the energy storage devices 35 and 35 ' on the piston 24 fixed so that lateral forces of the spring on the piston 24 transfer. When compressing the energy storage devices 35 . 35 ' through one of the coupled robotic arm 2 over the coupling joint 12 (please refer 1 ) on the piston rod 18 transmitted force is the piston 24 at the guideways 33 . 34 over the running body 26 . 27 guided, whereby a buckling or buckling of the energy storage devices 35 . 35 ' Especially when they are designed as springs as shown, is prevented. Here take the tangentially arranged first running body 26 Twists around the piston rod axis and guide them into the first guideways 33 , The radially arranged second running body 27 conduct lateral forces perpendicular to the piston rod axis in the second guideways 34 one.

Schließlich zeigt 5 eine Rückenansicht der Gewichtsausgleicheinrichtung 10 nach 1 mit Blick auf die Rückenplatte 22, welche hier annähernd sechseckig ausgebildet ist und in diesem Ausführungsbeispiel mit Schrauben an dem Gehäuse 20 befestigt ist. In ihr ist zentral der Kolben 24 mit dem unteren Ende der Kolbenstange 18 und der Befestigungsmutter des Kolbens 24 zu erkennen. Die Führungsvorrichtungen 25 erstrecken sich durch entsprechende Ausnehmungen der Rückenplatte 22. Geeignete Dichtungen können vorgesehen sein. Die zweiten Aufnahmeabschnitte 32 für die zweiten Achsenelemente 31 sind in dieser Ansicht oben und unten in der Zeichnung zu sehen.Finally shows 5 a back view of the weight balancing device 10 to 1 with a view of the back plate 22 which is approximately hexagonal here and in this embodiment with screws on the housing 20 is attached. In it is central the piston 24 with the lower end of the piston rod 18 and the fastening nut of the piston 24 to recognize. The guiding devices 25 extend through corresponding recesses of the back plate 22 , Suitable seals may be provided. The second recording sections 32 for the second axis elements 31 are seen in this view at the top and bottom of the drawing.

Die Ausnehmungen 36 in den gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses 20 sind von den Innenlaufbahnen 23 seitlich umschlossen. An der hier gezeigten oberen Seite und der unteren Seite können die Öffnungen zum Beispiel durch Lippen- oder Filzdichtungen verschlossen sein.The recesses 36 in the opposite walls of the housing 20 are from the inner raceways 23 enclosed laterally. At the upper side and the lower side shown here, the openings may be closed, for example, by lip or felt seals.

Weiterhin ist es auch möglich, dass mehr als die zwei gezeigten, 180° beabstandeten Führungsvorrichtungen 25 mit Innenlaufbahnen 23 vorgesehen sind. So können zum Beispiel drei von ihnen mit 120° beabstandet angeordnet sein, usw.Furthermore, it is also possible that more than the two shown, 180 ° spaced guide devices 25 with inner raceways 23 are provided. For example, three of them may be spaced 120 ° apart, etc.

Die Trageinheiten 28 können mit dem Kolben 24 einstückig ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass sie als separate Teile mit ihm lösbar oder unlösbar verbindbar sind.The carrying units 28 can with the piston 24 be formed integrally. But it is also possible that they are detachably or permanently connected to him as separate parts.

Die Anzahl der Kraftspeichereinrichtungen 35 und 35' ist nicht auf die Anzahl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschränkt.The number of energy storage devices 35 and 35 ' is not limited to the number in the present embodiment.

Es ist auch denkbar, dass der Kolben 24 in der Mitte des Gehäuses 20 zwischen zwei Kraftspeichereinrichtungen 35, 35' angeordnet ist, wobei sich eine Kraftspeichereinrichtung 35, 35' zwischen ihm und der Frontplatte 21 befindet und ein zweites zwischen der Unterseite des Kolbens 24 und der Rückplatte 22.It is also conceivable that the piston 24 in the middle of the case 20 between two energy storage devices 35 . 35 ' is arranged, which is an energy storage device 35 . 35 ' between him and the front panel 21 and a second between the bottom of the piston 24 and the back plate 22 ,

Weiterhin kann es möglich sein, dass jeder Laufkörper 26, 27 in doppelter oder mehrfacher Anordnung vorgesehen ist, wobei die korrespondierenden Führungsbahnen 33, 34 entsprechend breiter ausgebildet sind.Furthermore, it may be possible for each running body 26 . 27 is provided in double or multiple arrangement, wherein the corresponding guideways 33 . 34 are formed correspondingly wider.

Es ist auch denkbar, dass die Innenlaufbahnen 23 innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet sind.It is also conceivable that the inner raceways 23 inside the case 20 are arranged.

Claims (9)

Industrieroboter, aufweisend einen Roboterarm (2) mit mehreren Achsen (A1, A2, A3, A4, A5, A6) und mit einer Gewichtsausgleicheinrichtung (10) für wenigstens eine der Achsen (A2, A3, A4, A5, A6), wobei die Gewichtsausgleicheinrichtung (10) wenigstens eine Kraftspeichereinrichtung (35, 35') umfasst, welche mit einem Kolben (24), der über eine Kolbenstange (18) mit dem Roboterarm (2) gekoppelt ist, in Wirkungsverbindung steht, und wobei der Kolben (24) wenigstens zwei Führungsvorrichtungen (25) aufweist, die sich an aufeinander zuweisenden Innenlaufbahnen (23) axial verschieblich in radialer Richtung abstützen.Industrial robot, comprising a robot arm ( 2 ) with several axes (A1, A2, A3, A4, A5, A6) and with a weight compensation device ( 10 ) for at least one of the axles (A2, A3, A4, A5, A6), the counterbalancing device ( 10 ) at least one force storage device ( 35 . 35 ' ), which with a piston ( 24 ), which via a piston rod ( 18 ) with the robot arm ( 2 ) is in operative connection, and wherein the piston ( 24 ) at least two guiding devices ( 25 ) located on facing inner raceways ( 23 ) axially displaceable in the radial direction. Industrieroboter nach Anspruch 1, wobei die einer Führungsvorrichtung (25) zugeordnete Innenlaufbahn (23) zwei Führungsbahnen (33, 34) aufweist, welche in einem Winkel zueinander, insbesondere in einem rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind.Industrial robot according to claim 1, wherein the one guiding device ( 25 ) associated inner career ( 23 ) two guideways ( 33 . 34 ), which are aligned at an angle to each other, in particular at a right angle to each other. Industrieroboter nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede der wenigstens zwei Führungsvorrichtungen (25) jeweils zumindest zwei Laufkörper (26, 27) aufweist.Industrial robot according to claim 1 or 2, wherein each of said at least two guiding devices ( 25 ) at least two running bodies ( 26 . 27 ) having. Industrieroboter nach Anspruch 2 oder 3, wobei wenigstens zwei Laufkörper (26, 27) auf zueinander senkrecht angeordneten Achsen (30, 31) gelagert sind.Industrial robot according to claim 2 or 3, wherein at least two running bodies ( 26 . 27 ) on mutually perpendicular axes ( 30 . 31 ) are stored. Industrieroboter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Laufkörper (26, 17) zum Zusammenwirken mit zwei zueinander parallel angeordneten Führungsbahnen (34) vorgesehen ist.Industrial robot according to one of claims 2 to 4, wherein at least one of the at least two running body ( 26 . 17 ) for cooperation with two parallel guide tracks ( 34 ) is provided. Industrieroboter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die wenigstens zwei Laufkörper (26, 27) als Gleitlager, Wälzlager und/oder Linearlager ausgebildet sind.Industrial robot according to one of claims 2 to 5, wherein the at least two running bodies ( 26 . 27 ) are designed as plain bearings, rolling bearings and / or linear bearings. Industrieroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gewichtsausgleicheinrichtung (10) ein Gehäuse (20) zur Aufnahme der wenigstens einen Kraftspeichereinrichtung (35, 35'), des Kolbens (24) und der wenigstens zwei Führungsvorrichtungen (25) aufweist.Industrial robot according to one of claims 1 to 6, wherein the weight compensation device ( 10 ) a housing ( 20 ) for receiving the at least one force storage device ( 35 . 35 ' ), of the piston ( 24 ) and the at least two guiding devices ( 25 ) having. Industrieroboter nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse (20) in Längsrichtung in den Bereichen der wenigstens zwei Innenlaufbahnen (23) jeweils eine Ausnehmung (36) aufweist.Industrial robot according to claim 7, wherein the housing ( 20 ) in the longitudinal direction in the areas of the at least two inner raceways ( 23 ) each have a recess ( 36 ) having. Industrieroboter nach Anspruch 8, wobei die wenigstens zwei Innenlaufbahnen (23) die jeweiligen Ausnehmungen (36) wenigstens teilweise umschließen und zur Umgebung abdecken und/oder abdichten.An industrial robot according to claim 8, wherein said at least two inner raceways ( 23 ) the respective recesses ( 36 ) at least partially enclose and cover the environment and / or seal.

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