BE1028966A1 - Verplaatsingssysteem voor het verplaatsen van een object - Google Patents

Abstract

Verplaatsingssysteem voor het verplaatsen van een object, omvattende een aangrijpingsmechanisme ingericht voor het aangrijpen van het object, waarbij het aangrijpingsmechanisme beweegbaar is tussen een aangegrepen toestand, waarin het object is aangegrepen, en een ontkoppelde toestand, waarin het object is ontkoppeld; een cobot voorzien van een aandrijfsysteem voor het bewegen van het aangrijpingsmechanisme in een richting met ten minste een horizontale component; en een met het aangrijpingsmechanisme gekoppelde hijsinrichting ingericht voor het met een koppelingsorgaan uitoefenen van een opwaartse kracht op het aangrijpingsmechanisme in ten minste de aangegrepen toestand, waarbij de hijsinrichting een elektromotor omvat voor het verschaffen van de opwaartse kracht.

Description

Verplaatsingssysteem voor het verplaatsen van een object De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verplaatsingssysteem voor het verplaatsen van cen object. Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het aansturen van het verplaatsingssysteem. Conventionele robots, zoals toegepast in bijvoorbeeld industriële productieprocessen, zijn bedoeld om zelfstandig of met beperkte menselijke begeleiding te functioneren. Cobots, ook wel co-robots (collaboratieve robots), zijn robots die geschikt zijn om te werken in een met mensen gedeelde omgeving. Een cobot kan daardoor een mens ondersteunen door deze van bepaalde taken te ontlasten en daarbij met de mens samen te werken. Om in de nabijheid van mensen te mogen functioneren is het vanuit veiligheidsoverwegingen voor een cobot van belang dat de kracht die door de cobot geleverd kan worden beperkt is. Een beperking van de door de cobot geleverde kracht is echter, naast een verbetering van de veiligheid in de werkomgeving, tevens cen beperking van de functionaliteiten van de cobot ten opzichte van de conventionele robots zonder deze veiligheidseis. Een cobot is, bijvoorbeeld in gebruik bij het verplaatsen van een of meerdere objecten, beperkt in de draagkracht die deze kan leveren en is daarmee beperkt in het gewicht dat door de cobot gedragen kan worden.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om het voor een cobot mogelijk te maken om objecten met een zwaarder gewicht te verplaatsen. Daartoe voorziet de uitvinding in een verplaatsingssysteem voor het verplaatsen van een object, omvattende een aangrijpingsmechanisme ingericht voor het aangrijpen van het object, waarbij het aangrijpingsmechanisme beweegbaar is tussen een aangegrepen toestand, waarin het object is aangegrepen, en een ontkoppelde toestand, waarin het object is ontkoppeld. Het verplaatsingssysteem omvat voorts een cobot voorzien van cen aandrijfsysteem voor het bewegen van het aangrijpingsmechanisme in een richting met ten minste een horizontale component en cen met het aangrijpingsmechanisme gekoppelde hijsinrichting ingericht voor het met een koppelingsorgaan uitoefenen van een opwaartse kracht op het aangrijpingsmechanisme in ten minste de aangegrepen toestand, waarbij de hijsinrichting een elektromotor omvat voor het verschaffen van de opwaartse kracht.

Zodoende is een cobot voor het verplaatsen van een object verkregen die daarbij in staat is om zwaardere objecten te dragen. Het verplaatsingssysteem is daarmee uiterst geschikt voor bijvoorbeeld het palletiseren van relatief zware producten in een werkomgeving welke met mensen gedeeld wordt. De hijsinrichting functioneert daarbij als ondersteuning van de cobot in het tillen van een object door het verschaffen van de opwaartse kracht. De voor het tillen benodigde opwaartse kracht wordt dan niet door de cobot geleverd, waardoor de cobot nog aan de relevante veiligheidsstandaarden weet te voldoen. Het is daarbij mogelijk dat de cobot uitsluitend een kracht op het aangrijpingsmechanisme uitoefent in horizontale richting en dat alle kracht in verticale richting door de hijsinrichting geleverd wordt. Alternatief is het mogelijk dat de cobot zowel in horizontale richting als in verticale richting een kracht op het aangrijpingsmechanisme kan uitoefenen, waarbij de hijsinrichting bijdraagt aan de kracht in verticale richting, in het bijzonder in het geval van een opwaartse kracht in aangegrepen toestand.

Door gebruik te maken van een elektromotor voor het verschaffen van de opwaartse kracht wordt bereikt dat geluidsproductie door de hijsinrichting tijdens gebruik van het verplaatsingssysteem beperkt is. Gezien het feit dat een cobot in het bijzonder geschikt dient te zijn voor activiteiten in de nabijheid van mensen, waarbij een veilige en comfortabele werkomgeving van belang is, voorkomt de elektromotor lawaai dat storend kan zijn voor de werkzaamheden die door de mensen worden uitgevoerd.

De cobot kan zijn ingericht om het aangrijpingsmechanisme naar de gewenste hoogte te geleiden, waarbij enig gebrek aan kracht van de cobot door de hijsinrichting gecompenseerd wordt. Bijvoorbeeld is de hijsinrichting ingericht om slechts een opwaartse kracht te verschaffen in de aangegrepen toestand of wanneer het aangrijpingsmechanisme opwaarts bewogen dient te worden. De cobot kan voorts zijn voorzien van een positioneringssysteem voor het positioneren van een basis van de cobot langs ten minste één as om het bereik van de cobot te vergroten. In dat geval is het aandrijfsysteem bij voorkeur ingericht voor het bewegen van het aangrijpingsmechanisme rekening houdend met de positie van de basis van de cobot in het positioneringssysteem. De cobot kan bijvoorbeeld op een verticale of horizontale geleiding van het positioneringssysteem geplaatst worden.

De hijsinrichting kan in hoofdzaak zijn ingericht om een opwaartse kracht op het aangrijpingsmechanisme uit te oefenen om het aangrijpingsmechanisme op eenzelfde hoogte te behouden, in het bijzonder in de aangegrepen toestand waarin het object gedragen wordt. Het is dan van secundair belang, of in sommige gevallen zelfs mogelijk ongewenst, dat de hijsinrichting in staat is om het aangrijpingsmechanisme van hoogte te doen veranderen.

Het aangrijpingsmechanisme kan een grijper omvatten, waarbij de grijper in aangegrepen toestand gesloten is en daarmee een object kan vasthouden en in ontkoppelde toestand geopend is en daarmee het object kan loslaten of omsluiten om het vervolgens vast te houden in de aangegrepen toestand. Het aangrijpingsmechanisme kan voorts als zuiger of zuignap uitgevoerd worden. In dat geval wordt in ontkoppelde toestand het aangrijpingsmechanisme op een object geplaatst en wordt vervolgens in het aangrijpingsmechanisme vacuüm gezogen om het object in aangegrepen toestand van het aangrijpingsmechanisme te brengen. Bij voorkeur omvat het aangrijpingsmechanisme een veelvoud van zuigers en/of zuignappen.

Het koppelingsorgaan maakt het mogelijk de hijsinrichting te voorzien op een op een horizontaal vlak geprojecteerde locatie anders dan een op het horizontale vlak geprojecteerde locatie van het aangrijpingsmechanisme. Het koppelingsorgaan vormt dan de koppeling tussen de hijsinrichting en het aangrijpingsmechanisme, waarmee de horizontale afstand tussen de hijsinrichting en het aangrijpingsmechanisme overbrugd kan worden. Verder is bij voorkeur de hijsinrichting gepositioneerd op een positie boven het aangrijpingsmechanisme. Volgens een uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem omvat het koppelingsorgaan een kabel.

De kabel maakt het mogelijk om de hijsinrichting stationair in te richten, omdat de kabel enerzijds met het aangrijpingsmechanisme kan meebewegen in een horizontale richting en anderzijds met de hijsinrichting horizontaal stationair kan zijn, terwijl de kabel het de hijsinrichting tevens mogelijk maakt om cen opwaartse kracht op het aangrijpingsmechanisme uit te oefenen. De kabel is dan bij voorkeur stijf in axiale richting en buigzaam. Het koppelingsorgaan kan bovendien een alternatief element, dat buigzaam en axiaal stijf is, omvatten. Bij voorkeur is het koppelingsorgaan ter hoogte van de hijsinrichting in horizontale richting stationair ingericht. Aan de zijde van de hijsinrichting kan de kabel zodanig zijn ingericht dat deze oprolt wanneer deze door de hijsinrichting wordt opgenomen tijdens bijvoorbeeld het opwaarts bewegen van het aangrijpingsmechanisme, teneinde het verkrijgen van een compact systeem mede door het beperken van de voor de kabel benodigde bewegingsruimte. In cen uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem is de hijsinrichting in een richting met een horizontale component beweegbaar. In dat geval is de hijsinrichting in staat met het aangrijpingsmechanisme in een richting met een horizontale component mee te bewegen. De hijsinrichting kan evenwel in een hoofzakelijk horizontale richting beweegbaar zijn. Bijvoorbeeld is de hijsinrichting beweegbaar langs een roterende arm. De hijsinrichting kan bijvoorbeeld passief meebewegen door zwenkend om een rotatiepunt, zoals een scharniergewricht, ingericht te zijn. Alternatief kan de hijsinrichting actief bewegen onder invloed van een aansturing, bijvoorbeeld door middel van een actuator. Het verplaatsingssysteem omvat dan bij voorkeur een sensor voor het verschaffen van een aanstuursignaal in afhankelijkheid van een relatieve positie van de hijsinrichting ten opzichte van het aangrijpingsmechanisme.

In dat geval is de hijsinrichting bij voorkeur beweegbaar ingericht in afhankelijkheid van het aanstuursignaal.

Zo kan de sensor zijn ingericht om een volgfout van de hijsinrichting bij het in horizontale richting volgen van de cobot te detecteren.

De sensor omvat bijvoorbeeld een hoeksensor om een oriëntatie van een lengteas van het koppelingsorgaan, uitgedrukt in ten minste één hoek, te meten, welke indicatief is voor de schuinstelling van het koppelingsorgaan.

Deze schuinstelling is rechtstreeks gerelateerd aan de relatieve positie van de hijsinrichting ten opzichte van het aangrijpingsmechanisme.

Een verdere uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem omvat voorts cen aanstuurinrichting voor het aansturen van de hijsinrichting, het aangrijpingsmechanisme en het aandrijfsysteem van de cobot.

De aanstuurinrichting is bij voorkeur ingericht om ten minste in de aangegrepen toestand het aangrijpingsmechanisme te bewegen in de hoofdzakelijk verticale richting met behulp van de hijsinrichting en het aangrijpingsmechanisme in een richting met een horizontale component te bewegen met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot.

Voor een vereenvoudiging van de aansturing door de aanstuurinrichting wordt het aangrijpingsmechanisme primair met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot in de richting met de horizontale component bewogen.

De aanstuurinrichting is dan bij voorkeur ingericht om het aandrijfsysteem van de cobot uitsluitend aan te sturen voor het bewegen van het aangrijpingsmechanisme in de richting van de horizontale component.

Met andere woorden, de aanstuurinrichting is dan in hoofdzaak niet ingericht voor het in de richting van de horizontale component aansturen van de hijsinrichting.

Voor een verdere vereenvoudiging van de aansturing door de aanstuurinrichting wordt het aangrijpingsmechanisme primair met behulp van de hijsinrichting in de hoofdzakelijk verticale richting bewogen.

De aanstuurinrichting is dan bij voorkeur ingericht om de hijsinrichting uitsluitend aan te sturen voor het bewegen van het aangrijpingsmechanisme in de hoofdzakelijk verticale richting.

Met andere woorden, de aanstuurinrichting is dan in hoofdzaak niet ingericht voor het in de hoofdzakelijk verticale richting aansturen van de cobot.

Door een dergelijke aansturing van het aandrijfsysteem en de hijsinrichting wordt de aansturing van respectievelijk het aandrijfsysteem en de hijsinrichting ontkoppeld, waarbij het onafhankelijk van elkaar regelen van de variabelen voor respectievelijk het aandrijfsysteem en de hijsinrichting zorgt voor de vereenvoudigde aansturing in vergelijking met een aansturing waarbij de hijsinrichting en de cobot elkaar in de aansturing in zowel horizontale als verticale richting kunnen tegenwerken.

De aanstuurinrichting is bij voorkeur ingericht om slechts in de aangegrepen toestand het aangrijpingsmechanisme te bewegen in de hoofdzakelijk verticale richting met behulp van de hijsinrichting.

Met name in dat geval is de aanstuurinrichting voorts ingericht om in de ontkoppelde toestand het aangrijpingsmechanisme te bewegen in de hoofdzakelijk verticale richting met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot.

Volgens een dergelijke aansturing door de aanstuurinrichting wordt de hijsinrichting slechts ingeschakeld wanneer de door de hijsinrichting geleverde opwaartse kracht benodigd is, in het bijzonder in de aangegrepen toestand.

De cobot is dan in staat om het aangrijpingsmechanisme in onafhankelijkheid van de hijsinrichting 5 te bewegen in ontkoppelde toestand.

In aangegrepen toestand is het mogelijk dat de cobot bijdraagt aan het in verticale richting bewegen van het aangrijpingsmechanisme.

In dat geval wordt het grootste deel van de benodigde opwaartse kracht bij voorkeur door de hijsinrichting verschaft.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem is het aangrijpingsmechanisme in hoogte beweegbaar aangebracht ten opzichte van een distaal uiteinde van de cobot.

Bijvoorbeeld kan het aangrijpingsmechanisme, nadat de cobot het aangrijpingsmechanisme horizontaal verplaatst en boven een object gepositioneerd heeft, neerwaarts richting het object bewegen om het object aan te grijpen zonder een distaal uiteinde van de cobot mede te hoeven verplaatsen in de hoofdzakelijk verticale richting.

Bovendien behoeft een ten opzichte van het distale uiteinde in hoogte beweegbaar aangrijpingsmechanisme een compactere bewegingsruimte gezien de slag van de anderszins meebewegende cobot voorkomen kan worden.

Een dergelijke inrichting van het verplaatsingssysteem maakt het mogelijk relatief zware objecten te palletiseren door gebruik te maken van een relatief compact systeem waarbij de slag beperkt is waardoor de veiligheid van de werkomgeving verbeterd wordt doordat voorkomen kan worden dat mensen die met en nabij het verplaatsingssysteem werken door het verplaatsingssysteem geraakt kunnen worden.

Een verder voordeel van het ten opzichte van het distale uiteinde van de cobot in hoogte beweegbaar aanbrengen van het aangrijpingsmechanisme is dat mogelijk gemaakt wordt dat de hijsinrichting hoofdzakelijk in onafhankelijkheid van de aansturing van het aandrijfsysteem van de cobot wordt aangestuurd om het aangrijpingsmechanisme op- of neerwaarts te bewegen, in het bijzonder in de aangegrepen toestand.

Hierdoor kan voorkomen worden dat met name in de aangegrepen toestand te grote krachten werken op de cobot, bijvoorbeeld de zwaartekracht op het aangegrepen object of de door de hijsinrichting geleverde opwaartse kracht.

Om eventuele schade aan de cobot door dergelijke krachtgroottes te voorkomen, dient de cobot versterkt en verstevigd te worden.

Door het ten opzichte van het distale uiteinde van de cobot in hoogte beweegbaar aanbrengen van het aangrijpingsmechanisme kunnen dergelijke maatregelen, die de cobot minder geschikt maken om in de nabijheid van mensen te functioneren, voorkomen worden.

Een verdere uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem, waarbij het aangrijpingsmechanisme in hoogte beweegbaar is aangebracht ten opzichte van het distale uiteinde van de cobot, omvat voorts cen meetinrichting voor het meten van een relatieve beweging tussen het aangrijpingsmechanisme en het uiteinde van de cobot. De hijsinrichting is in dat geval bij voorkeur ingericht om de opwaartse kracht op het aangrijpingsmechanisme uit te oefenen in afhankelijkheid van de gemeten relatieve beweging. Een relatief neerwaartse beweging van het aangrijpingsmechanisme kan duiden op een kracht op het aangrijpingsmechanisme in verticale richting waardoor het aangrijpingsmechanisme door alleen de cobot niet meer gedragen kan worden. Een dergelijk regelsysteem voor de hijsinrichting met de gemeten relatieve beweging als input en de door de hijsinrichting op het aangrijpingsmechanisme uitgeoefende opwaartse kracht als output maakt het mogelijk dat de hijsinrichting op eenvoudige wijze en zonder inachtneming van de aansturing van het aandrijfsysteem van de cobot aangestuurd kan worden. De meetinrichting is bij voorkeur ingericht voor het verschaffen van een signaal aan de aanstuurinrichting in overeenstemming met de gemeten relatieve beweging. De relatieve beweging is evenwel mogelijk een relatieve beweging tussen het uiteinde van de cobot en het koppelingsorgaan. Een alternatieve aansturing van de hijsinrichting is gebaseerd op een aansturing van de cobot of het aandrijfsysteem daarvan. In dat geval is bij voorkeur sprake van een koppeling van een aanstuursignaal voor de cobot en een aanstuursignaal voor de hijsinrichting, waarbij mogelijk het ene aanstuursignaal afhankelijk is van het andere aanstuursignaal. Volgens een verdere uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem is het aangrijpingsmechanisme actief beweegbaar aangebracht in de hoofdzakelijk verticale richting ten opzichte van het distale uiteinde van de cobot. Het aangrijpingsmechanisme is daarmee bevestigd aan het distale uiteinde van de cobot en is beweegbaar ten opzichte van het distale uiteinde door zich uit te strekken en uit te steken ten opzichte van het distale uiteinde, bijvoorbeeld met behulp van een actuator die bij voorkeur wordt aangestuurd door de aanstuurinrichting.

Het koppelingsorgaan is volgens een uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem gekoppeld tussen de hijsinrichting en het distale uiteinde van de cobot met tussenkomst van een veerkrachtig orgaan. Wanneer de hijsinrichting een kracht uitoefent op het aangrijpingsmechanisme en daarmee op de cobot, bijvoorbeeld op het distale uiteinde daarvan waaraan het aangrijpingsmechanisme gekoppeld is, kan eventueel schade ontstaan aan de cobot door de relatief grote kracht die door de hijsinrichting verschaft kan worden. De cobot is in vergelijking met de hijsinrichting kwetsbaar en met name gevoelig voor abrupte krachtveranderingen. Het veerkrachtig orgaan wordt dan ook geplaatst tussen de hijsinrichting en het distale uiteinde van de cobot om schokken ten gevolge van de krachten geleverd door de hijsinrichting op te vangen en geleidelijk op de cobot over te brengen. Het veerkrachtig orgaan omvat bijvoorbeeld een veer of een hydraulische of pneumatische cilinder.

Het veerkrachtig orgaan ondervangt voorts het probleem van traagheid bij de aansturing van de hijsinrichting en de aansturing van het aandrijfsysteem van de cobot, in het bijzonder bij de aansturingen ten opzichte van elkaar. Gezien bij beide aansturingen sprake kan zijn van een vertraging waardoor de hijsinrichting en de cobot met een relatieve vertraging bewegen, kan het veerkrachtig orgaan zorgen voor het gedempt koppelen van de hijsinrichting met de cobot. In het geval dat het aangrijpingsmechanisme in verticale richting vrij beweegbaar ten opzichte van het distale uiteinde van de cobot is aangebracht, is het koppelingsorgaan volgens een uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem bij voorkeur gekoppeld tussen de hijsinrichting en het aangrijpingsmechanisme voor het in verticale richting bewegen van het aangrijpingsmechanisme. De hijsinrichting staat daarmee in directe verbinding met het aangrijpingsmechanisme en staat daarmee bij voorkeur in de hoofdzakelijk verticale richting los van de cobot. Met andere woorden, het door de hijsinrichting verticaal bewegen van het aangrijpingsmechanisme is onafhankelijk van het distale uiteinde van de cobot, daar het aangrijpingsmechanisme in de hoofdzakelijk verticale richting vrij beweegbaar is ten opzichte van het distale uiteinde. Dit voorkomt dat de cobot blootgesteld wordt aan verticale krachtcomponenten die door de hijsinrichting uitgeoefend worden.

Bij voorkeur zijn het distale uiteinde en een van het aangrijpingsmechanisme en het koppelingsorgaan voorzien van samenwerkende aanslagen voor het in een richting met een horizontale component bewegen van het aangrijpingsmechanisme bij beweging van het distale uiteinde in een richting met een horizontale component. Dit maakt het voor de cobot mogelijk om het aangrijpingsmechanisme, al is het aangrijpingsmechanisme in hoogte vrij beweegbaar, te bewegen in een richting met een horizontale component. Om een dergelijke horizontale beweging van het aangrijpingsmechanisme tot stand te brengen wordt eerst het distale uiteinde van de cobot bewogen, waardoor de samenwerkende aanslagen elkaar raken, wat de cobot in staat stelt het aangrijpingsmechanisme in de richting met de horizontale component te bewegen.

Voorts zijn het distale uiteinde en één van het aangrijpingsmechanisme en het koppelingsorgaan bij voorkeur voorzien van samenwerkende aanslagen voor het in een richting met een verticale component bewegen van het aangrijpingsmechanisme bij beweging van het distale uiteinde in een richting met een verticale component. Bijvoorbeeld in ontkoppelde toestand, wanneer slechts de cobot zorgdraagt voor beweging van het aangrijpingsmechanisme in verticale richting, is de cobot in staat het ten opzichte van het distale uiteinde van de cobot in verticale richting vrij beweegbare aangrijpingsmechanisme verticaal te bewegen door een aanslag zoals een rand of een nok, voorzien op het aangrijpingsmechanisme of op het koppelingsorgaan, te raken met behulp van een aanslag voorzien op het distale uiteinde van de cobot.

In de hierboven beschreven uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem omvat het distale uiteinde van de cobot bij voorkeur een geleider voor het daar doorheen geleiden van het koppelingsorgaan.

De geleider is bij voorkeur hulsvormig, waarbij een van de samenwerkende aanslagen een vlak of nok van de hulsvormige geleider omvat.

Het door de geleider heen geleide koppelingsorgaan vormt dan de andere van de samenwerkende aanslagen voor het in een richting met een horizontale component bewegen van het aangrijpingsmechanisme.

Het koppelingsorgaan wordt in dat geval door de geleider horizontaal bewogen waardoor het aangrijpingsmechanisme met het koppelingsorgaan en de geleider aan het distale uiteinde van de cobot horizontaal meebeweegt.

Voor het in een richting met een verticale component bewegen van het aangrijpingsmechanisme bij beweging van het distale uiteinde van de cobot vormt bij voorkeur de rand bij een uiteinde van de hulsvormige geleider de aanslag die kan raken aan enerzijds het aangrijpingsmechanisme of anderzijds aan een nok of rand voorzien op het koppelingsorgaan.

In het geval dat het koppelingsorgaan een kabel omvat, omvat het koppelingsorgaan verder bij voorkeur een tussen de kabel en het aangrijpingsmechanisme geconfigureerde staaf.

De staaf is, volgens een voorkeursuitvoering, door de geleider ten opzichte van de geleider opwaarts en neerwaarts vrij beweegbaar ingericht.

Daarbij is de staaf in een richting met een horizontale component beweegbaar bij beweging van de geleider in een richting met de horizontale component.

Een verdere uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem omvat voorts een meetinrichting voor het meten van een kracht of spanning op het koppelingsorgaan.

De hijsinrichting is in dat geval bij voorkeur ingericht om het koppelingsorgaan vrij te geven in afhankelijkheid van de gemeten kracht of spanning.

Wanneer het aandrijfsysteem van de cobot wordt aangestuurd om het aangrijpingsmechanisme neerwaarts te bewegen, zal dit tot een spanning in het koppelingsor gaan leiden.

Voor een neerwaartse beweging van het aangrijpingsmechanisme dient het koppelingsorgaan door de hijsinrichting gevierd te worden om rek in het koppelingsorgaan te voorkomen.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem is het aangrijpingsmechanisme voorzien van cen mechanisme voor het voorkomen van rotatie van het aangrijpingsmechanisme ten opzichte van het distale uiteinde van de cobot om een hoofdzakelijk verticale as.

Daardoor kan rotatie van een door het aangrijpingsmechanisme aangegrepen object om de hoofdzakelijk verticale as worden geregeld door de cobot. Volgens een verder aspect van de onderhavige uitvinding heeft deze voorts betrekking op software voor het aansturen van een verplaatsingssysteem volgens een van de hierboven beschreven uitvoeringsvormen. De software is bij voorkeur ingericht om een eerste aanstuursignaal voor het aansturen van het aandrijfsysteem van de cobot en een tweede aanstuursignaal voor het aansturen van de hijsinrichting te verschaffen. Een parameter uit het eerste aanstuursignaal wordt rechtstreeks gebruikt in het tweede aanstuursignaal.

Volgens nog een verder aspect van de onderhavige uitvinding heeft deze voorts betrekking op een werkwijze voor het aansturen van cen verplaatsingssysteem volgens een van de hierboven beschreven uitvoeringsvormen. De uitvinding voorziet in een werkwijze waarbij, in de aangegrepen toestand, het aangrijpingsmechanisme wordt bewogen in de hoofdzakelijk verticale richting met behulp van de hijsinrichting en in een richting met een horizontale component met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot en waarbij, in de ontkoppelde toestand, het aangrijpingsmechanisme wordt bewogen in de hoofdzakelijk verticale richting en in een richting met een horizontale component met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot. Voor een vereenvoudiging van de aansturing door de aanstuurinrichting wordt het aangrijpingsmechanisme uitsluitend met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot in de richting met de horizontale component bewogen. Voor een verdere vereenvoudiging van de aansturing door de aanstuurinrichting wordt het aangrijpingsmechanisme primair met behulp van de hijsinrichting in de hoofdzakelijk verticale richting bewogen. De onderhavige uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van enkele bijgevoegde in tekening weergegeven figuren, waarbij: — figuur 1A schematisch een uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem toont; — figuur 1B de uitvoeringsvorm toont met een horizontaal verplaatst aangrijpingsmechanisme; — figuur 1C de uitvoeringsvorm toont met een ten opzichte van een distaal uiteinde van de cobot verticaal verplaatst aangrijpingsmechanisme; — figuur 2A schematisch een alternatieve uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem toont; — figuur 2B de alternatieve uitvoeringsvorm toont met een verticaal verplaatst aangrijpingsmechanisme;

— figuur 2C de alternatieve uitvoeringsvorm toont met een ten opzichte van een distaal uiteinde van de cobot verticaal verplaatst aangrijpingsmechanisme; — figuur 3A samenwerkende aanslagen voor het in een richting met een horizontale component bewegen van het aangrijpingsmechanisme toont; — figuur 3B samenwerkende aanslagen voor het in een richting met een verticale component bewegen van het aangrijpingsmechanisme toont; en — figuren 4A en 4B schematisch cen bovenaanzicht van de hijsinrichting van een uitvoeringsvorm van het verplaatsingssysteem tonen.

In figuur 1A wordt schematisch een zijaanzicht van een verplaatsingssysteem 100 weergegeven. Het verplaatsingssysteem 100 omvat een aangrijpingsmechanisme in de vorm van een grijper 110, een cobot 120 en een hijsinrichting 130. De grijper 110 is beweegbaar tussen een aangegrepen toestand, waarin een object door de grijper 110 wordt vastgehouden door het sluiten van vingers 111 van de grijper 110, en een ontkoppelde toestand, waarin het object door de grijper 110 wordt losgelaten door het openen van de vingers 111. De grijper 110 is aan de bovenzijde ervan gekoppeld aan een koppelingsorgaan in de vorm van een kabel 131. De kabel 131 is verticaal georiënteerd en koppelt de grijper 110 met de daarboven geplaatste hijsinrichting 130. De hijsinrichting 130 omvat een elektromotor 132 voor het verschaffen van een opwaartse kracht op de kabel 131, welke door de kabel 131 naar de grijper 110 geleid wordt voor het, in het bijzonder in de aangegrepen toestand, uitoefenen van de opwaartse kracht op de grijper 110 en daarmee op een door de grijper 110 aangegrepen object. Aan de zijde van de hijsinrichting 130 is de kabel 131 zodanig ingericht dat deze oprolt wanneer deze door de hijsinrichting 130 opwaarts wordt getrokken tijdens bijvoorbeeld het opwaarts bewegen van de grijper 110. De kabel 131 wordt in de hijsinrichting 130 om een draaiend lichaam gewikkeld. De elektromotor 132 is dan bij voorkeur ingericht om draaiing van het draaiend lichaam teweeg te brengen teneinde het optakelen van de kabel 131. In figuur 1B wordt zichtbaar dat de hijsinrichting 130 stationair is ingericht en dat de grijper 110 beweegbaar is ten opzichte van de hijsinrichting 130 met behulp van de kabel 131 die buigzaamheid verschaft. De horizontale verplaatsing H van de grijper 110 in figuur 1B ten opzichte van figuur 1A wordt mogelijk gemaakt door een aandrijfsysteem 121 van de cobot 120.

Hetaandrijfsysteem 121 omvat een arm en motoren. De arm bestaat uit armdelen 122 die ten opzichte van elkaar te roteren zijn, met behulp van een van de motoren, om een gewricht 123. Aan cen distaal uiteinde, aan een vrij uiteinde van de armdelen 122, omvat de cobot 120 een hulsvormige geleider 124 voor het door de geleider 124 heen geleiden van de kabel 131. De geleider 124 maakt het mogelijk de grijper 110 en daarmee een door de grijper 110 vastgehouden object in horizontale richting te verplaatsen door de kabel 131 waaraan de grijper 110 gekoppeld is in de gewenste richting te dwingen. De geleider 124 vormt daarbij geen belemmering voor beweging van de kabel 131 en daarmee de grijper 110 in verticale richting, zoals te zien bij de verticale verplaatsing V van de grijper 110 getoond in figuur 1C. De grijper 110 is derhalve in hoogte vrij beweegbaar ten opzichte van de geleider 124. Hierdoor kan de grijper 110, nadat de cobot 120 de grijper 110 horizontaal verplaatst en boven een object gepositioneerd heeft, neerwaarts richting het object bewegen om het object aan te grijpen zonder het verticaal mede verplaatsen V van de geleider 124 en daarmee het aandrijfsysteem 121 van de cobot 120. Doordat de kabel 131 gekoppeld is tussen de hijsinrichting 130 en de grijper 110 voor het in verticale richting bewegen van de grijper 110, staat de hijsinrichting 130 in directe verbinding met de grijper 110 en in verticale richting los van de cobot 120. Met andere woorden, het door de hijsinrichting 130 verticaal bewegen V van de grijper 110 is in hoofdzaak onafhankelijk van de geleider 124 aan het distale uiteinde van de cobot 120, daar de grijper 110 in de verticale richting vrij beweegbaar is ten opzichte van de geleider 124. In figuur 2A wordt schematisch een zijaanzicht van een verplaatsingssysteem 200 volgens een alternatieve uitvoeringsvorm weergegeven. Het verplaatsingssysteem 200 omvat een aangrijpingsmechanisme in de vorm van een grijper 210, een cobot 220 en een hijsinrichting 230. De grijper 210 is beweegbaar tussen een aangegrepen toestand, waarin een object door de grijper 210 wordt vastgehouden door het sluiten van vingers 211 van de grijper 210, en een ontkoppelde toestand, waarin het object door de grijper 210 wordt losgelaten door het openen van de vingers

211. De grijper 210 is aan de bovenzijde ervan gekoppeld en daarmee voorzien aan een distaal uiteinde 224 van de cobot 220. Verplaatsing van de grijper 210 en daarmee een door de grijper 210 vastgehouden object wordt mogelijk gemaakt door een aandrijfsysteem 221 van de cobot 220. Het aandrijfsysteem 221 omvat een arm en motoren. De arm bestaat uit armdelen 222 die ten opzichte van elkaar te roteren zijn, met behulp van een van de motoren, om een gewricht 223. Aan het distale uiteinde 224, aan een vrij uiteinde van de armdelen 222, is de cobot 220 gekoppeld aan een koppelingsorgaan in de vorm van een kabel 231 met tussenkomst van een veerkrachtig orgaan 226. De kabel 231 is verticaal georiënteerd en koppelt het distale uiteinde 224, met de grijper 210 daaraan bevestigd, met de daarboven geplaatste hijsinrichting 230. De hijsinrichting 230 omvat een elektromotor 232 voor het verschaffen van een opwaartse kracht op de kabel 231, welke door de kabel 231 naar de grijper 210 geleid wordt voor het, in het bijzonder in de aangegrepen toestand, uitoefenen van de opwaartse kracht op de grijper 210 en daarmee op een door de grijper 210 aangegrepen object. In figuur 2B, met ten opzichte van figuur 2A een verticale verplaatsing V van de grijper 210, wordt zichtbaar dat de hijsinrichting 230 stationair is ingericht en dat de grijper 210 beweegbaar is ten opzichte van de hijsinrichting 230 met behulp van de kabel 231 die door de hijsinrichting 230 kan worden vrijgegeven of ingetrokken, waarbij het distale uiteinde 224 met de grijper 210 meebeweegt. Bovendien is de grijper 210, zoals getoond in figuur 2C, in verticale richting actief beweegbaar ten opzichte van het distale uiteinde 224 van de cobot 220. Hierdoor kan de grijper 210, nadat de cobot 220 de grijper 210 horizontaal verplaatst en boven een object gepositioneerd heeft, neerwaarts richting het object bewegen om het object aan te grijpen zonder het verticaal mede verplaatsen V van het distale uiteinde 224 van de cobot 220.

In figuur 3A wordt middels een bovenaanzicht in meer detail een geleider 324 met een daardoorheen geleide staaf 334 van een koppelingsorgaan 331 getoond. De geleider 324 bevindt zich aan het distale uiteinde van een cobot 320 en omvat een cilindervormige huls die door de cilindrische as een doorgang voor de staaf 334 vormt. De geleider 324 en de staaf 334 zijn voorzien van samenwerkende aanslagen, het binnengelegen vlak 327 van de geleider 324 en het cilindrische zijvlak 337 van de staaf 334. Bij horizontale beweging H van de geleider 324 raakt de eerste aanslag 327, voorzien aan een binnenzijde van de geleider 324, aan de tweede aanslag 337 aan de staaf 334. Op dergelijke wijze is de cobot 320 in staat horizontale verplaatsing H van een aangrijpingsmechanisme via de staaf 334 te bewerkstelligen zonder daarbij onder invloed te staan van de aansturing in verticale richting van een hijsinrichting die via dezelfde staaf 334 in verticale richting invloed uitoefent op het aangrijpingsmechanisme. In figuur 3B wordt in een zijaanzicht schematisch de geleider 324 aan het distale uiteinde van de cobot 320 getoond met samenwerkende aanslagen 328, 338 voor het opwaarts verplaatsen van het aangrijpingsmechanisme bij een opwaartse beweging van de geleider 324. Daar de geleider 324 en de staaf 334 over een deel van de lengte van de staaf 334 in verticale richting vrij beweegbaar zijn ten opzichte van elkaar, kan de geleider 324 bewegen van een positie ter hoogte van dat lengtedeel naar een positie aan een uiteinde daarvan. Bij het opwaarts bewegen van de geleider 324 langs de staaf 334 raakt de geleider 324 met een aanslag 328, voorzien aan een bovenvlak van de geleider 324, aan de bovengelegen aanslag 338 voorzien op een hoogte van de staaf 334. Wanneer de samenwerkende aanslagen 328, 338 raken, is de cobot 320 door middel van de geleider 324 in staat een verticale verplaatsing V, in het bijzonder een opwaartse verplaatsing, van het aan de staaf 334 gekoppelde aangrijpingsmechanisme te bewerkstelligen. Figuur 3B toont verder samenwerkende aanslagen 329, 339 voor het neerwaarts verplaatsen van het aangrijpingsmechanisme bij een neerwaartse beweging van de geleider 324. Bij het neerwaarts bewegen van de geleider 324 langs de staaf 334 raakt de geleider 324 met een aanslag 329, voorzien aan een ondervlak van de geleider 324, aan de ondergelegen aanslag 339 voorzien op een hoogte van de staaf 334 aan het aangrijpingsmechanisme. Wanneer de samenwerkende aanslagen 329, 339 raken, is de cobot 320 door middel van de geleider 324 in staat een verticale verplaatsing V, in het bijzonder een neerwaartse verplaatsing, van het aan de staaf 334 gekoppelde aangrijpingsmechanisme te bewerkstelligen. Met name in ontkoppelde toestand, wanneer de cobot 320 vanwege het gebrek aan ballast van een anderszins in aangegrepen toestand vastgegrepen object zelfstandig, oftewel onafhankelijk van een hijsinrichting, zorg kan dragen voor verticale verplaatsing V van het aangrijpingsmechanisme, is de cobot 320 bij voorkeur in staat het ten opzichte van de geleider 324 in verticale richting vrij beweegbare aangrijpingsmechanisme verticaal te bewegen door de op de staaf 334 voorziene aanslagen 338, 339 te raken met behulp van de op de geleider 324 voorziene aanslagen 328, 329. In dat geval hoeft de hijsinrichting, geschikt voor het leveren van een relatief grote kracht, niet gebruikt te worden wanneer de cobot 320 voldoende kracht kan leveren, bijvoorbeeld in de ontkoppelde toestand.

In figuur 4A wordt in een bovenaanzicht schematisch een hijsinrichting 430 getoond. De hijsinrichting 430 omvat een overbrengingseenheid 432, waaraan een niet in figuur 4A getoond koppelingsorgaan gekoppeld is, voor het overbrengen van een door een elektromotor geleverde kracht op het koppelingsorgaan. De elektromotor van de hijsinrichting 430 is mogelijk voorzien in de overbrengingseenheid 432. De overbrengingseenheid 432 is bevestigd aan een steunarm 435 en is bij voorkeur bovendien langs de steunarm 435 beweegbaar, bijvoorbeeld in de lengterichting L van de steunarm 435. De steunarm 435 is zwenkbaar of roteerbaar bevestigd aan een rechtopstaande steun 436, zoals aangegeven met een pijl R, waardoor de overbrengingseenheid 432 in het horizontale vlak beweegbaar is. Figuur 4B toont de overbrengingsheid 432 ten opzichte van figuur 4A verplaatst in het horizontale vlak. De overbrengingseenheid 432 is langs de steunarm 435 richting de rotatieas van rotatie R bewogen, ofwel richting de rechtopstaande steun 436. De steunarm 435 is geroteerd om de rechtopstaande steun 436 volgens rotatie R. De hijsinrichting 430 kan passief beweegbaar zijn in afhankelijkheid van een aan het koppelingsorgaan gekoppeld aangrijpingsmechanisme. De hijsinrichting 430 kan evenwel actief beweegbaar zijn door een aansturing van cen aanstuurinrichting.

De hierboven beschreven figuren zijn slechts ter illustratie van de uitvinding en beperken op geen enkele wijze de bescherming van de hiernavolgende conclusies.

Claims (20)

Conclusies

1. Verplaatsingssysteem voor het verplaatsen van een object, omvattende: - cen aangrijpingsmechanisme ingericht voor het aangrijpen van het object, waarbij het aangrijpingsmechanisme beweegbaar is tussen een aangegrepen toestand, waarin het object is aangegrepen, en cen ontkoppelde toestand, waarin het object is ontkoppeld; - cen cobot voorzien van een aandrijfsysteem voor het bewegen van het aangrijpingsmechanisme in een richting met ten minste een horizontale component; en - cen met het aangrijpingsmechanisme gekoppelde hijsinrichting ingericht voor het met een koppelingsorgaan uitoefenen van een opwaartse kracht op het aangrijpingsmechanisme in ten minste de aangegrepen toestand, waarbij de hijsinrichting een elektromotor omvat voor het verschaffen van de opwaartse kracht.

2. Verplaatsingssysteem volgens conclusie 1, waarbij het koppelingsorgaan een kabel omvat.

3. Verplaatsingssysteem volgens conclusie lof 2, voorts omvattende een aanstuurinrichting voor het aansturen van de hijsinrichting, het aangrijpingsmechanisme en het aandrijfsysteem van de cobot, waarbij de aanstuurinrichting is ingericht om ten minste in de aangegrepen toestand het aangrijpingsmechanisme te bewegen in de verticale richting met behulp van de hijsinrichting en het aangrijpingsmechanisme in een richting met een horizontale component te bewegen met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot.

4. Verplaatsingssysteem volgens conclusie 3, waarbij de aanstuurinrichting voorts is ingericht om in de ontkoppelde toestand het aangrijpingsmechanisme te bewegen in de verticale richting met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot.

5. Verplaatsingssysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het aangrijpingsmechanisme in hoogte beweegbaar is aangebracht ten opzichte van een distaal uiteinde van de cobot.

6. Verplaatsingssysteem volgens conclusie 5, voorts omvattende een meetinrichting voor het meten van een relatieve beweging tussen het aangrijpingsmechanisme en het uiteinde van de cobot, waarbij de hijsinrichting 1s ingericht om de opwaartse kracht op het aangrijpingsmechanisme uit te oefenen in afhankelijkheid van de gemeten relatieve beweging.

7. Verplaatsingssysteem volgens conclusie 5 of 6, waarbij het aangrijpingsmechanisme actief beweegbaar is aangebracht in de verticale richting ten opzichte van het distale uiteinde van de cobot.

8. Verplaatsingssysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het koppelingsorgaan is gekoppeld tussen de hijsinrichting en het distale uiteinde van de cobot met tussenkomst van een veerkrachtig orgaan.

9. Verplaatsingssysteem volgens conclusie 5 of 6, waarbij het koppelingsorgaan is gekoppeld tussen de hijsinrichting en het aangrijpingsmechanisme voor het in verticale richting bewegen van het aangrijpingsmechanisme.

10. Verplaatsingssysteem volgens conclusie 9, waarbij het distale uiteinde en een van het aangrijpingsmechanisme en het koppelingsorgaan zijn voorzien van samenwerkende aanslagen voor het in een richting met een horizontale component bewegen van het aangrijpingsmechanisme.

11. Verplaatsingssysteem volgens conclusie 9 of 10, waarbij het distale uiteinde en een van het aangrijpingsmechanisme en het koppelingsorgaan zijn voorzien van samenwerkende aanslagen voor het in een richting met een verticale component bewegen van het aangrijpingsmechanisme bij beweging van het distale uiteinde in een richting met een verticale component.

12. Verplaatsingssysteem volgens conclusie 9, 10 of 11, waarbij het uiteinde van de cobot een geleider omvat voor het daar doorheen geleiden van het koppelingsorgaan.

13. Verplaatsingssysteem volgens een van de voorgaande conclusies, voorts omvattende een meetinrichting voor het meten van een kracht of spanning op het koppelingsorgaan, waarbij de hijsinrichting is ingericht om het koppelingsorgaan vrij te geven in afhankelijkheid van de gemeten kracht of spanning.

14. Verplaatsingssysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het koppelingsorgaan ter hoogte van de hijsinrichting in horizontale richting stationair is ingericht.

15. Verplaatsingssysteem volgens ten minste conclusies 2 en 12, waarbij het koppelingsorgaan verder een tussen de kabel en het aangrijpingsmechanisme geconfigureerde staaf omvat, waarbij de staaf door de geleider ten opzichte van de geleider opwaarts en neerwaarts vrij beweegbaar is ingericht, en waarbij de staaf in een richting met een horizontale component beweegbaar is bij beweging van de geleider in een richting met de horizontale component.

16. Verplaatsingssysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de hijsinrichting in cen richting met een horizontale component beweegbaar is.

17. Verplaatsingssysteem volgens conclusie 16, verder omvattende een sensor voor het verschaffen van een aanstuursignaal in afhankelijkheid van een relatieve positie van de hijsinrichting ten opzichte van het aangrijpingsmechanisme, waarbij de hijsinrichting beweegbaar is ingericht in afhankelijkheid van het aanstuursignaal.

18. Verplaatsingssysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het aangrijpingsmechanisme is voorzien van een mechanisme voor het voorkomen van rotatie van het aangrijpingsmechanisme ten opzichte van een distaal uiteinde van de cobot om een hoofdzakelijk verticale as.

19. Software voor het aansturen van een verplaatsingssysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de software is ingericht om een eerste aanstuursignaal voor het aansturen van het aandrijfsysteem van de cobot en een tweede aanstuursignaal voor het aansturen van de hijsinrichting te verschaffen, waarbij een parameter uit het eerste aanstuursignaal rechtstreeks wordt gebruikt in het tweede aanstuursignaal.

20. Werkwijze voor het aansturen van een verplaatsingssysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij in de aangegrepen toestand het aangrijpingsmechanisme wordt bewogen in de verticale richting met behulp van de hijsinrichting en in een richting met een horizontale component met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot, en waarbij in de ontkoppelde toestand het aangrijpingsmechanisme wordt bewogen in de verticale richting en in een richting met een horizontale component met behulp van het aandrijfsysteem van de cobot.