DE102008062958A1

DE102008062958A1 - Roboter, insbesondere einer Verpackungsmaschine zugeordneter Roboter

Info

Publication number: DE102008062958A1
Application number: DE102008062958A
Authority: DE
Inventors: Michael Lang
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2010-07-01

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Roboter (1), insbesondere ein einer Verpackungsmaschine zugeordneter Roboter (1), mit wenigstens einem Roboterarm (2, 3, 4) zur Führung eines zu positionierenden Elements (14), wobei der Roboterarm (2, 3, 4) wenigstens einen Armabschnitt (5, 6, 7, 11, 12, 13, 100, 200, 300, 400, 500) aufweist, welcher wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Stäbe (11a, 11b; 12a, 12b; 13a, 13b; 101, 102; 201, 202; 301, 302; 401, 402; 501, 502) aufweist, wobei die Stäbe (11a, 11b; 12a, 12b; 13a, 13b; 101, 102; 201, 202; 301, 302; 401, 402; 501, 502; 601, 602) an ihren Enden jeweils durch ein Gelenk (15-23, 104-107, 206- 209, 306-309, 407-410, 504-507, 604-607, 704-707) gelagert sind. Um einen vereinfachten Aufbau des Roboterarms (2, 3, 4) zu ermöglichen, sind wenigstens zwei Stäbe des jeweiligen Roboterarms (2, 3, 4) mittels wenigstens einer zug- und/oder druckfesten Verbindung (25, 26, 27; 103, 203, 303, 403, 503, 603, 703) gekoppelt, welche an den Stäben zwischen den Gelenken des jeweiligen Stabs angebracht sind.

Description

Roboter, insbesondere ein einer Verpackungsmaschine zugeordneter Roboter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der Druckschrift FR 2 690 372 A1 ein Roboter bekannt, welcher in der Art und Weise eines Deltaroboters aufgebaut ist. Dieser Roboter weist drei Arme auf, welche an einem zu positionierenden Element zusammengeführt sind und bei denen jeweils ein Armabschnitt zwei parallel geführte Strukturelemente aufweist. An ihren Enden sind die Strukturelemente zu ihrer Bewegungsfähigkeit mit Kugelgelenken gelagert. Um den Abstand zwischen den Strukturelementen annähernd konstant zu halten, sind gemäß der oben genannten Druckschrift in der Nähe der Kugelgelenklagerungen die jeweiligen Strukturelemente eines Roboterarms mit zwei elastischen Verbindungselementen verbunden. Diese können insbesondere als Federn ausgebildet sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Roboter vorzuschlagen, bei dem der Roboterarm einen vereinfachten Aufbau aufweist.
Die Aufgabe wird, ausgehend von einem Roboter der eingangs genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Dementsprechend zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Roboter dadurch aus, dass wenigstens zwei Stäbe des jeweiligen Roboterarms mittels wenigstens einer zug- und/oder druckfesten Verbindung gekoppelt sind, welche an den Stäben zwischen den Gelenken des jeweiligen Stabs angebracht sind. Ein erfindungsgemäßer Roboter, insbesondere ein einer Verpackungsmaschine zugeordneter Roboter, umfasst wenigstens einen Roboterarm zur Führung eines zu positionierenden Elements, wobei der Roboterarm wenigstens einen Armabschnitt aufweist, welcher wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Stäbe aufweist. Die Stäbe sind an ihren Enden jeweils durch ein Gelenk gelagert.
Derartige Roboter werden beispielsweise im Zusammenhang mit Verpackungsmaschinen eingesetzt, um Gegenstände zu transportieren und insbesondere zu positionieren. Beispielsweise werden Lebensmittel, wie etwa Fleisch- oder Wurstscheiben von dem Roboter von einem Fließband gegriffen und in entsprechende Schalen einer Verpackung positioniert. Einerseits sind die Roboterarme dabei in der Regel großen Beschleunigungen ausgesetzt, zum anderen erfahren die Arme gegebenenfalls beim In-Kontakt-Treten mit einer entsprechenden Unterlage, beispielsweise beim Greifen oder Absetzen des zu positionierenden Gegenstandes, eine Krafteinwirkung. Hierdurch kann es vorkommen, dass die Stäbe, welche Strukturelemente eines Armabschnitts sind, auseinander gedrückt werden.
Damit sich die entsprechenden Stäbe bei einer Belastung nicht zu sehr voneinander entfernen bzw. nicht zu sehr ihre Position zueinander ändern, sind bei einem erfindungsgemäßen Roboter wenigstens zwei Stäbe des jeweiligen Roboterarms mittels wenigstens einer zug- und/oder druckfesten Verbindung gekoppelt. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise als starres Element ausgebildet sein. Es kann allerdings auch genügen, dass die Verbindung entweder zugfest oder druckfest ist. Es hängt im Wesentlichen davon ab, in welcher Richtung speziell eine etwaige Bewegung gehemmt bzw. verhindert werden soll bzw. auch davon, wo der entsprechende Angriffspunkt der Verbindung gewählt worden ist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann darin bestehen, dass die Stäbe als mechanische Zwangsbedingung zumindest teilweise Spiel verhindern.
Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung zusätzlich ein verbessertes Schwingungsverhalten des Roboterarms des Stabsystems.
Außerdem sind bei einem erfindungsgemäßen Roboter die Verbindungen an den Stäben zwischen den Gelenken des jeweiligen Stabs angebracht. Besonders vorteilhaft ist bei einem erfindungsgemäßen Roboter, dass sich eine solche Verbindung relativ einfach realisieren lässt. Im Allgemeinen können dabei einfach herzustellende Verbindungselemente verwendet werden, welche im übrigen meistens auch kostengünstig sind.
Gegebenenfalls können derartige Verbindungselemente auch so entworfen werden, dass sie beispielsweise wenige Kanten, Fugen, Ritzen oder dergleichen aufweisen und somit einfach zu reinigen sind und eine verbesserte Hygiene bedeuten. Dies kann insbesondere dann wichtig sein, wenn ein entsprechender Roboter im Zusammenhang mit einer Verpackungsmaschine verwendet wird und dies wiederum in besonderem Maße, falls es sich bei den zu positionierenden Gegenständen um Lebensmittel handelt. In vielen Fällen müssen auch weniger Bauteile verwendet werden, da ein Verbindungselement bei einem erfindungsgemäßen Roboter auch aus einem einzigen Bauteil grundsätzlich bestehen kann. Die mechanischen Zwangsbedingungen, welche durch die zug- und/oder druckfesten Verbindungen eingeführt werden, können nicht nur dafür sorgen, dass die Getriebevorrichtungen der Roboterarme eine stabile Gesamtform aufweisen, sondern auch, dass das entsprechende Handhabungswerkzeug nicht verkippt wird. Ein entsprechendes Handhabungswerkzeug kann beispielsweise am zu positionierenden Element angebracht sein bzw. am Ende wenigstens eines Roboterarms.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Stäbe hinsichtlich einer senkrecht zur Längsachse des Stabs gerichteten Krafteinwirkung elastisch biegsam ausgebildet. In Kombination mit der Zug- und/oder Druckfestigkeit der Verbindung kann die Elastizität der Stäbe dahingehend ausgenutzt werden, dass diese sich beispielsweise bei einer entsprechenden Krafteinwirkung quer zu ihrer Längsachse biegen, jedoch in Folge ihrer Elastizität sich wieder in ihre Ausgangslage zurück bewegen, sobald die Krafteinwirkung nicht mehr besteht.
Wird, auch unter Verwendung einer leichten Vorspannung der Stäbe, deren Elastizität ausgenutzt, so kann insbesondere ein zug- und/oder druckfestes Verbindungselement ausreichend sein, um das unter einer Krafteinwirkung zu erreichende Nachgeben und anschließendes Zurückgehen in die Ausgangsposition der Stäbe zu bewirken, ohne dass beispielsweise eine Feder zusätzlich anzubringen ist.
Beispielsweise kann die entsprechende zug- und/oder druckfeste Verbindung so ausgelegt sein, dass die Stäbe auch ohne zusätzliche Belastung leicht vorgebogen sind. Die Stäbe können dabei sowohl leicht zueinander gebogen sein, aber auch voneinander weg. Hierdurch wird zusätzlich auch die Biegungsrichtung, in welche sich ein Stab bei einer entsprechenden zusätzlichen Belastung biegen kann, vorgegeben.
Grundsätzlich kommen für die Stäbe verschiedenste Materialien und Aufbauten in Frage. Beispielsweise können für derartige Strukturelemente eines Roboters, wie beispielsweise derartige Stäbe, entsprechende Metalle, wie beispielsweise Titan, Edelstahl oder Legierungen hieraus verwendet werden. Insbesondere können sich auch einige Leichtmetalle hierfür eignen. Des Weiteren können einige Verbundmaterialien verwendet werden. Eine Möglichkeit besteht darin, als derartigen bzw. als derartiges Strukturelement ein Kunststoffrohr zu verwenden, in das ein Metallrohr eingeschoben und verklebt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein entsprechendes Rohr aus einem Metall, aus Kunststoff oder aus einem Verbundmaterial wenigstens teilweise auszuschäumen. Als Schaum können sich insbesondere Metallschäume, zum Beispiel Aluminiumschaum oder sonstige Leichtmetallschäume, eignen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die entsprechende elastische Eigenschaft, wie sie oben beschrieben ist, ermöglicht ist.
Grundsätzlich gibt es mehrere Möglichkeiten, eine derartige zug- und/oder druckfeste Verbindung zu realisieren. Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine zug- und/oder druckfeste Verbindung als geschlossene Schlaufe ausgebildet. Dies lässt sich beispielsweise dadurch verwirklichen, eine Binderschlaufe, etwa eine Kabelbinderschlaufe, zu verwenden. Die Binderschlaufe kann so angezogen werden, dass die Stäbe beispielsweise leicht nach innen gebogen werden. Dadurch besitzen die Stäbe an der Kopplungsstelle keinen bzw. nur wenig Spielraum zu einer Bewegung nach außen hin. Eine weitere Biegung nach innen ist jedoch möglich.
Üblicherweise umfassen zum Beispiel Kabelbinder ein Band, das mit einer Rasterung versehen ist, und einen Kopf mit einer Öffnung, die ein Einrastelement aufweist und durch die das Band geführt werden kann, so dass das Einrastelement in die Rasterung eingreift und so den Kabelbinder zu einer Schlaufe schließt. Die Erfindung umfasst jedoch alle Arten von Schlaufen, welche hierfür geeignet sein können.
Die Kabelbinderschlaufe z. B. ermöglicht ebenso durch entsprechendes Einstellen, in welche Rastereinheit das Verbindungsmittel einrasten soll, wie stark die Vorspannung, welche eine voreingestellte Biegung der Stäbe bewirkt, eingestellt werden soll.
Je nach Anforderung an die einzelne Ausführungsvariante kann auch die Anbringung der zug- und/oder druckfesten Verbindung variieren. Beispielsweise kann die wenigstens eine zug- und/oder druckfeste Verbindung mittig zwischen den jeweiligen Gelenken der Stäbe angeordnet sein. Je nach Art und Weise der Belastung bzw. der Krafteinwirkung auf die Stäbe ist somit die gleiche Bewegungsfreiheit an beiden Enden eines jeweiligen Stabes gegeben. In der Regel kann es ausreichen, zwischen untereinander gekoppelten Stäben nur ein Verbindungselement anzubringen. Daher ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung genau eine zug- und/oder druckfeste Verbindung zwischen untereinander gekoppelten Stäben vorhanden.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn bei einer Ausführung der Erfindung alle Stäbe des jeweiligen Roboterarms mittels wenigstens einer zug- und/oder druckfesten Verbindung gekoppelt sind. Auf diese Weise können die genannten Vorteile bei allen entsprechenden stabförmigen Strukturelementen des Roboterarms genutzt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Stäbe durch die zug- und/oder druckfeste Verbindung paarweise gekoppelt. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn ein Schnitt eines Roboterarms bereits aus zwei parallel geführten Stäben besteht oder solche umfasst. Insbesondere bei einer paarweisen Kopplung bietet es sich an, die Stäbe leicht gegeneinander zu verbiegen, so dass zum Beispiel die elastische Wirkung ausgenutzt werden kann. Vorteilhaft ist hieran, dass bis auf leichte Abweichungen im Wesentlichen die miteinander gekoppelten Stäbe ihre Position relativ zueinander beibehalten.
Für die Bewegungsfreiheit der Stäbe als Strukturelemente ist es insbesondere bei vielen Anwendungen von Vorteil, wenn wenigstens eines der Gelenke als Kugelgelenk ausgebildet ist.
Bei einigen Anwendungen können die Roboterarme beispielsweise genau zwei Armabschnitte umfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Armabschnitt handeln, welcher mit einem Antriebselement, wie zum Beispiel einem Motor verbunden ist. An diesem Armabschnitt wiederum hängt ein weiterer Armabschnitt, der wiederum mit einem zu positionierenden Element verbunden ist.
Insbesondere können die Armabschnitte, welche am zu positionierenden Element angebracht sind, bei einer Ausführungsvariante der Erfindung nebeneinander angeordnete Stäbe aufweisen. Die am zu positionierenden Element angebrachten Armabschnitte werden dann durch den mit dem Antriebselement verbundenen Armabschnitt geführt. Wird das zu positionierende Element gegen eine Unterlage, beispielsweise beim Ergreifen oder Absetzen eines zu transportierenden Gegenstandes gefahren, so werden entsprechende Kräfte zunächst einmal auf den Armabschnitt übertragen, welcher mit dem zu positionierenden Element verbunden ist. Dabei können sich dann die Strukturelemente bzw. die Stäbe zum Beispiel entsprechend leicht biegen, so dass diese Kraft aufgenommen wird und nicht beispielsweise auf das Antriebselement bzw. den Motor zu stark übertragen wird.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn bei einer Ausführungsform der Erfindung das zu positionierende Element ein Handhabungswerkzeug wie zum Beispiel einen Greifer umfasst. Denkbar sind allerdings auch andere Werkzeuge, welche hier Verwendung finden können. Ein Greifwerkzeug kann beispielsweise dann eingesetzt werden, wenn Gegenstände transportiert bzw. positioniert werden müssen. Dies kann gegebenenfalls auch dann der Fall sein, wenn beispielsweise Lebensmittel wie Wurstscheiben oder Fleischstücke in einzelne Verpackungen abgefüllt werden müssen.
Insbesondere bei der Verwendung eines derartigen Roboters für Verpackungsmaschinen der Lebensmittelindustrie ist es von besonderem Vorteil, wenn die zug- und/oder druckfeste Verbindung aus einem lebensmittelechten Material gefertigt ist. Das Wort „lebensmittelecht” bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die verwendeten Materialien in Verbindung mit Lebensmitteln unschädlich sind, sowie keine geruchliche oder geschmackliche Wirkung auf Lebensmittel haben.
Des Weiteren können bei einer Ausführungsform der Erfindung Positioniermittel vorgesehen sein, damit das Verbindungselement zwischen den Stäben nicht zu stark verrutschen kann.
Gleichfalls kann jedoch bei einer Ausführungsform der Erfindung wenigstens eine zug- und/oder druckfeste Verbindung an wenigstens einem Stab an einer festen Position angebracht sein. Hierdurch kann beispielsweise auch verhindert werden, dass sich gegebenenfalls Schmutzablagerungen unter der jeweiligen zug- und/oder druckfesten Verbindung anlagern. Ferner wird verhindert, dass sich die mechanischen Zwangsbedingungen, welche für die jeweiligen Stäbe gelten, durch Verrutschen der zug- und/oder druckfesten Verbindung ändern.
In ähnlicher Weise kann es vorteilhaft sein, wenigstens eine zug- und/oder druckfeste Verbindung in einem bestimmten Bereich entlang der Länge des jeweiligen Stabes anzuordnen. Beispielsweise ist es möglich, wenigstens eine zug- und/oder druckfeste Verbindung in einem Bereich um die Mitte des jeweiligen Stabes herum anzuordnen. Je nachdem, welche mechanischen Bedingungen erreicht werden sollen, kann dieser Bereich beispielsweise ein Drittel der Länge des Stabes lang sein, gegebenenfalls aber auch die Hälfte oder zwei Drittel. Eine Verteilung über einen größeren Bereich kann sich beispielsweise dann anbieten, wenn mehr als eine zug- und/oder druckfeste Verbindung vorhanden ist. Insbesondere können in diesem Fall die Anbringungspunkte der Zug- und/oder Druckfestverbindung symmetrisch um die Mitte des Stabes herum gelagert sein.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die zug- und/oder druckfeste Verbindung an den Stäben fest angebrachte Stege umfasst, welche gelenkig über einen weiteren Steg miteinander verbunden sind. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn bei der Roboterkinematik mit Verschiebungen der Stäbe gegeneinander bzw. mit entsprechenden Verscherungen zu rechnen ist. Beispielsweise ist es möglich, durch Biegung vorgespannte Stäbe mit entsprechenden fest verbundenen Stäben zu versehen, welche in die zur Richtung, in welche der Stab gebogen ist, entgegen gesetzte Richtung zeigen. Die Länge der Stege kann so gewählt werden, dass das entsprechende Ende der Stege, welches z. B. mit einem Gelenk versehen ist, mit den Enden des jeweiligen Stabes in einer Flucht liegt, so dass der Angriffspunkt so liegt, als handelte es sich um einen geraden Stab. Ferner können beispielsweise die Stege in entgegen gesetzter Richtung ausgerichtet sein.
Besonders bietet sich eine erfindungsgemäße Ausgestaltung bei einem Deltaroboter an. In der Regel besitzen Deltaroboter drei Arme, welche aus zwei Armabschnitten bestehen, wobei jeweils ein Armabschnitt eines Armes mit einem Direktantrieb verbunden ist und der jeweils zweite Armabschnitt mit dem zu positionierenden Element verbunden ist. Es gibt mittlerweile allerdings auch weitere Ausführungsformen in der Art eines Deltaroboters, welche beispielsweise nur zwei Arme besitzen, die beide mit einem zu positionierenden Element verbunden sind und beispielsweise eine Bewegung innerhalb einer Ebene ermöglichen. Wie bereits geschildert, kann die Erfindung unter anderem besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn der Roboter als Verpackungs- und/oder Einpackroboter ausgebildet ist.
Ausführungsbeispiel:
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Deltaroboters gemäß der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung eines Armabschnitts mit zwei gekoppelten Stäben eines Armabschnitts mit einer Kabelbinderschlaufe,
3 eine schematische Darstellung eines Armabschnitts mit zwei auseinander gebogenen Stäben mit einem Kopplungssteg mit Langlöchern,
4 eine schematische Darstellung eines Armabschnitts mit zwei zueinander gebogenen Stäben mit einem Kopplungssteg und Langlöchern,
5 eine schematische Darstellung eines Armabschnitts mit zwei auseinander gebogenen Stäben mit einer muffenartigen druckfesten Verbindung,
6 eine schematische Darstellung eines Armabschnitts mit zwei zueinander gebogenen Stäben mit starrer Verbindung,
7 eine schematische Darstellung eines Armabschnitts mit zwei vorgespannten Stäben und einer starren Verbindung sowie
8 eine schematische Darstellung eines Armabschnitts mit zwei zueinander gebogenen Stäben mit nach außen gerichteten Stegen und einer gelenkig verbundenen Klammer.
1 zeigt einen Deltaroboter 1 mit drei Armen 2, 3, 4. Die Arme 2, 3, 4 umfassen jeweils einen Armabschnitt 5, 6, 7, welche mit Direktantrieben 8, 9, 10 jeweils verbunden sind. An den Armabschnitten 5, 6, 7 ist jeweils ein weiterer Armabschnitt 11, 12, 13 angebracht, welcher jeweils Stäbe 11a, 11b sowie 12a, 12b sowie 13a, 13b umfasst. Diese Stäbe 11a, 11b, 12a, 12b sowie 13a, 13b führen jeweils zu einem zu positionierenden Element 14. An ihren Enden sind die Stäbe 11a, 11b, 12a, 12b sowie 13a, 13b jeweils durch Kugelgelenke 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 gelagert, von denen hier allerdings nur einige, welche in der schematischen Zeichnung in der 1 zu sehen sind, bezeichnet sind. Des Weiteren ist eine Rotationsachse 24 vorhanden, mit der beispielsweise ein (nicht abgebildetes) Handhabungswerkzeug gedreht werden kann.
Die beiden parallel angeordneten Stäbe 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b eines jeweiligen Arms 2, 3, 4 sind durch druckfeste Verbindungselemente, nämlich Kabelbinderschlaufen 25, 26, 27 miteinander verbunden.
2 zeigt zwei Stäbe 101, 102 eines Armabschnitts 100, welche mittig über einen Kabelbinder 103 miteinander verkoppelt sind. Die Stäbe 101, 102 sind dabei leicht gegeneinander gebogen. Diese Biegung kommt durch die Einstellung der Weite der Schlaufe zustande. An ihren Enden sind die Stäbe 101, 102 jeweils durch Kugelgelenke 104, 105, 106, 107 gelagert. Die jeweils entsprechenden Gelenke 104, 106 sowie 105, 107 sind untereinander über Drehachsen 108, 109 miteinander verbunden.
Damit der Kabelbinder 103 nicht zu stark verrutschen kann, etwa dann, wenn die Stäbe 101, 102 sich stärker nach innen biegen und die Spannung auf dem Kabelbinder 103 entlastet wird, sind bei dieser Variante der Erfindung Positioniermittel 110, 111 in Form von Klammern vorhanden. Grundsätzlich können derartige Positioniermittel unterschiedlich ausgebildet sein, zum Beispiel als Klammern, Schlaufen, Stifte, aber auch in Form von Befestigungsmitteln. Beispielsweise könnte das Verbindungselement auch an den entsprechenden Stellen festgeklebt, geschraubt oder dergleichen sein.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Armabschnitts 100 mit zwei Stäben 201, 202, welche über einen Verbindungssteg 203 miteinander gekoppelt sind. Das Verbindungselement 203 besitzt zwei Langlöcher 204, 205 durch die die Stäbe 201 und 202 geführt sind. Die Stäbe 201, 202 können sich noch weiter nach außen verbiegen.
An ihren Enden sind die Stäbe 201, 202 jeweils über Kugelgelenke 206, 207, 208, 209 gelagert. Der Armabschnitt ist über die Drehachsen 210, 211 drehbar. Zudem sind auch hier Positioniermittel in Form von Stiften 212, 213 vorgesehen.
4 zeigt eine ähnliche Stabanordnung eines Armabschnitts 300 mit Stäben 301, 302 sowie einer Stegverbindung 303 mit entsprechenden Langlöchern 304 und 305. Hier sind jedoch die Stäbe 301, 302 zueinander gebogen und die Langlöcher 304, 305 so angeordnet, dass die Stäbe sich bei einer weiter Verbiegung nach Innen zueinander biegen. Gleichfalls sind hier Kugelgelenke 306, 307, 308, 309 sowie Drehachsen 310, 311 vorhanden.
Ferner zeigt 5 einen Armabschnitt 400 mit zwei Stäben 401, 402, welche nach außen gebogen sind und mit einem Verbindungselement 403 miteinander gekoppelt sind. Dieses umfasst eine muffenartige Hülse 404 und zwei Teilstege 405, 406, welche innerhalb der Hülse 404 gelagert sind und dort gegeneinander stoßen. Bei weiterer Verbiegung der Stäbe 401, 402 nach außen können sich auch die Teilstege 405, 406 nach außen bewegen, bleiben jedoch innerhalb der Hülse 404 gelagert. Analog zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen existieren hier Kugelgelenklagerungen 407, 408, 409, 410 und Drehachsen 411, 412.
Außerdem zeigt 6 einen Armabschnitt 500 mit zwei nach innen gebogenen Stäben 501, 502, welche durch eine feste Verbindung 503 miteinander gekoppelt sind. Die Verbindung 503 ist starr ausgebildet. Der Armabschnitt 500 schließt wiederum dadurch ab, dass an den Enden der Stäbe 501, 502 jeweils Kugelgelenke 504, 505, 506, 507 angebracht sind, welche über Drehachsen 508, 509 miteinander verbunden sind.
Bei den Verbindungselementen der 1, 2 und 4 handelt es sich um nach außen hin druckfeste Verbindungen. Die Stäbe 11a, 11b; 12a, 12b; 13a, 13b; 101, 102; 301, 302 sind demnach leicht nach innen gekrümmt. Wird nun beispielsweise gegen eine Unterlage gefahren, so wird eine Kraft auf die entsprechenden Armabschnitte ausgeübt. Diese Kraft führt dazu, dass sich die Stäbe 11a, 11b; 12a, 12b; 13a, 13b; 101, 102; 301, 302 aufgrund ihrer Elastizität weiter etwas nach innen bzw. aufeinander zu biegen. Lässt die Krafteinwirkung nach, so können die Stäbe aufgrund ihrer Elastizität auch wieder in ihre ursprüngliche Position zurückkehren.
Bei den in den 3 und 5 dargestellten Stäben 201, 202; 401, 402 können sich auch diese analog weiter biegen, jedoch biegen sich die Stäbe hier bei einer entsprechenden Krafteinwirkung voneinander weg. Es ist dabei besonders vorteilhaft, durch eine leichte Vorspannung bzw. eine leichte voreingestellte Biegung auch bereits die Richtung vorzugeben, in welche sich die Stäbe bei einer entsprechenden Belastung weiter biegen können. Entsprechend handelt es sich hierbei um zugfeste Verbindungselemente. Dies entspricht dann auch den Zwangsbedingungen, welche durch die entsprechenden Verbindungselemente vorgegeben sind.
Beim Verbindungselement 500 ist eine starre Verbindung 503 vorgesehen, welche also sowohl zug- als auch druckfest ist.
7 hingegen zeigt einen Armabschnitt 600, welcher zwei Stäbe 601, 602 umfasst, die wiederum durch entsprechende Kugelgelenke 604 bis 607 gelagert sind, um den Armabschnitt jeweils über Drehachsen 608, 609 drehbar zu machen. Außerdem ist ein Verbindungselement 603 vorhanden, welches fest mit den entsprechenden Stäben 601, 602 verbunden ist. Die Stäbe 601 und 602 sind in 1 gerade ausgerichtet. Bei dieser Ausführungsform sind die Stäbe im entspannten Zustand gekrümmt, so dass diese in der Figur dargestellten Weise eine Vorspannung aufweisen.
Eine weitere Variante der Erfindung ist in 8 dargestellt. Auch hier weist der entsprechende Armabschnitt 700 zwei Stäbe 701 und 702 auf, welche zueinander gebogen sind. Die Stäbe sind wiederum an Drehachsen 708, 709 über entsprechende Kugelgelenke 704 bis 707 gelagert. Das entsprechende Verbindungselement 703 weist jedoch folgenden Aufbau auf: An jedem Stab 701, 702 sind jeweils kleine Stege 703a, 703b fest angebracht. Diese kleinen Stege 703a, 703b weisen nach außen. An den nach außen weisenden Enden der Stege 703a, 703b sind jeweils Gelenke 703c, 703d angebracht. Diese Gelenke liegen mit den entsprechenden Kugelgelenken eines jeweiligen Stabes in Flucht. In 8 ist dies dadurch angedeutet, dass die Kugelgelenke 704, 705 sowie das Gelenk 703c auf einer gestrichelten Linie 711 und entsprechend beim Stab 701 die Kugelgelenke 706, 707 sowie das Gelenk 703d auf der gestrichelten Linie 710 liegen. Im Übrigen sind die Stäbe 701, 702 durch ihre Biegung zueinander nach innen vorgespannt. Die Gelenke 703c und 703d sind über einen klammerartigen Steg 703e gelenkig miteinander verbunden.
Die Verbindung 703 ermöglicht also insbesondere auch eine Verschiebung der Stäbe 701, 702 gegeneinander in vertikaler Richtung, also entlang der Achsen 70, 711. Durch die Stege 703a, 703b mit den entsprechenden Gelenken 703c, 703d werden praktisch die Angriffspunkte der Klammerverbindung 703e, welche eine mechanische Zwangsbedingung dargestellt, nach außen hin verlegt. Entsprechend werden also auch die Punkte, um welche eine entsprechende Verscherung, eine Biegung der Stäbe 701, 702 bzw. eine Drehung oder dergleichen stattfinden kann, nach außen hin verschoben. Vorteilhafterweise wird somit ermöglicht, dass mit einer Verschiebung der Stäbe 701, 702 gegeneinander nur wenig Änderung der Vorspannung verbunden ist.
Allen Ausführungsbeispielen und Weiterbildungen der Erfindung ist gemeinsam, dass wenigstens zwei Stäbe des jeweiligen Roboterarms mittels wenigstens einer zug- und/oder druckfesten Verbindung gekoppelt sind, welche an den Stäben zwischen den Gelenken des jeweiligen Stabs angebracht sind.

1: Deltaroboter
2: Arm
3: Arm
4: Arm
5: Armabschnitt
6: Armabschnitt
7: Armabschnitt
8: Motor
9: Motor
10: Motor
11: Armabschnitt
11a: Stab
11b: Stab
12: Armabschnitt
12a: Stab
12b: Stab
13: Armabschnitt
13a: Stab
13b: Stab
14: zu positionierendes Element
15: Kugelgelenk
16: Kugelgelenk
17: Kugelgelenk
18: Kugelgelenk
19: Kugelgelenk
20: Kugelgelenk
21: Kugelgelenk
22: Kugelgelenk
23: Kugelgelenk
24: Rotationsachse
25: Kabelbinder
26: Kabelbinder
27: Kabelbinder
100: Armabschnitt
101: Stab
102: Stab
103: Kabelbinderschlaufe
104: Kugelgelenk
105: Kugelgelenk
106: Kugelgelenk
107: Kugelgelenk
108: Drehachse
109: Drehachse
110: Positionierklammer
111: Positionierklammer
200: Armabschnitt
201: Stab
202: Stab
203: Verbindungselement
204: Langlöcher
205: Langlöcher
206: Kugelgelenk
207: Kugelgelenk
208: Kugelgelenk
209: Kugelgelenk
210: Drehachse
211: Drehachse
212: Positionierstift
213: Positionierstift
300: Armabschnitt
301: Stab
302: Stab
303: Verbindungssteg
304: Langloch
305: Langloch
306: Kugelgelenk
307: Kugelgelenk
308: Kugelgelenk
309: Kugelgelenk
310: Drehachse
311: Drehachse
400: Armabschnitt
401: Stab
402: Stab
403: Verbindungselement
404: Hülse
405: Teilstab
406: Teilstab
407: Kugelgelenk
408: Kugelgelenk
409: Kugelgelenk
410: Kugelgelenk
411: Drehachse
412: Drehachse
500: Armabschnitt
501: Stab
502: Stab
503: starres Verbindungselement
504: Kugelgelenk
505: Kugelgelenk
506: Kugelgelenk
507: Kugelgelenk
508: Drehachse
509: Drehachse
600: Armabschnitt
601: Stab
602: Stab
603: Verbindungssteg
604: Kugelgelenk
605: Kugelgelenk
606: Kugelgelenk
607: Kugelgelenk
608: Drehachse
609: Drehachse
700: Armabschnitt
701: Stab
702: Stab
703: Verbindung
703a: Steg nach außen
703b: Steg nach außen
703c: Gelenk
703d: Gelenk
703e: Klammersteg
704: Kugelgelenk
705: Kugelgelenk
706: Kugelgelenk
707: Kugelgelenk
708: Drehachse
709: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- FR 2690372 A1 [0002]

Claims

Roboter (1), insbesondere einer Verpackungsmaschine zugeordneter Roboter (1), mit wenigstens einem Roboterarm (2, 3, 4) zur Führung eines zu positionierenden Elements (14), wobei der Roboterarm (2, 3, 4) wenigstens einen Armabschnitt (5, 6, 7, 11, 12, 13, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) aufweist, welcher wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Stäbe (11a, 11b; 12a, 12b; 13a, 13b; 101, 102; 201, 202; 301, 302; 401, 402; 501, 502; 601, 602; 701, 702)) aufweist, wobei die Stäbe an ihren Enden jeweils durch ein Gelenk (15–23, 104–107, 206–209, 306–309, 407–410, 504–507, 604–607, 704–707) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Stäbe des jeweiligen Roboterarms (2, 3, 4) mittels wenigstens einer zug- und/oder druckfesten Verbindung (25, 26, 27; 103, 203, 303, 403, 503, 603, 703) gekoppelt sind, welche an den Stäben zwischen den Gelenken des jeweiligen Stabs angebracht sind.
Roboter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe hinsichtlich einer senkrecht zur Längsachse des Stabs gerichteten Krafteinwirkung elastisch biegsam ausgebildet sind.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zug- und/oder druckfeste Verbindung als geschlossene Schlaufe (25, 26, 27, 103), ausgebildet ist.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zug- und/oder druckfeste Verbindung mittig zwischen den jeweiligen Gelenken der Stäbe angeordnet ist.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untereinander gekoppelten Stäbe mittels genau einer zug- und/oder druckfesten Verbindung gekoppelt sind.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stäbe (des jeweiligen Roboterarms mittels wenigstens einer zug- und/oder druckfesten Verbindung gekoppelt sind.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe durch die zug- und/oder druckfeste Verbindung paarweise gekoppelt sind und die paarweise gekoppelten Stäbe infolge der Kopplung durch die zug- und/oder druckfeste Verbindung im Verhältnis zueinander gebogen sind.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Gelenke als Kugelgelenk ausgebildet ist.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboterarme (2, 3, 4) genau zwei Armabschnitte umfassen.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armabschnitte, welche am zu positionierenden Element (14) angebracht sind, nebeneinander angeordnete Stäbe aufweisen.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu positionierende Element (14) ein Handhabungswerkzeug, wie z. B. einen Greifer, umfasst.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armabschnitte (5, 6, 7), welche an den Armabschnitten (11, 12, 13) angebracht sind, die wiederum am zu positionierenden Element (14) angebracht sind, mit einem Direktantrieb (8, 9, 10) in Verbindung stehen.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zug- und/oder druckfeste Verbindung aus einem lebensmittelechten Material gefertigt ist.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positioniermittel (110, 11, 212, 213) vorhanden ist, um die Position der zug- und/oder druckfesten Verbindung relativ zu Stäben in einem vorgesehenen Bereich beizubehalten.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zug- und/oder druckfeste Verbindung relativ zu Stäben an wenigstens einem Stab relativ zu Stäben an einer festen Position angebracht ist.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zug- und/oder druckfeste Verbindung in einem Bereich um die Mitte des jeweiligen Stabes relativ zu Stäben, welcher ein Drittel oder die Hälfte oder zwei Drittel der Länge des Stabeslang ist, angebracht ist.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zug- und/oder druckfeste Verbindung (703) an den Stäben (701, 702) fest angebrachte Stege (703a, 703b) umfasst, welche gelenkig über einen weiteren Steg (703e) miteinander verbunden sind.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (1) als Delta-Roboter (1) ausgebildet ist.
Roboter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (1) als Verpackungs- und/oder Einpackroboter ausgebildet ist.