CN209533382U

CN209533382U - 并联运动机器人

Info

Publication number: CN209533382U
Application number: CN201690001119.3U
Authority: CN
Inventors: 米夏埃尔·哈特尔; 科尔特·珀尔; 约瑟夫·翁特泽尔; 克里斯迪安·韦斯特迈尔
Original assignee: Crowns Stock Co
Current assignee: Crowns Stock Co; Krones AG
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2019-10-25
Anticipated expiration: 2026-10-04
Also published as: DE102015220413A1; WO2017067780A1; EP3365139B1; EP3365139A1

Abstract

一种并联运动机器人(10)，具有：铰接地紧固或支承有至少两个单独驱动并且能相互独立运动的、由借助于驱动器(52)可动的上臂(22)和在其上铰接支承的下臂(24)构成的致动臂(20)的悬挂装置(18)或基座，以及在下臂上铰接支承并且借助于致动臂的运动在可限定的运动空间(30)内可动的机械手(16)。机械手具有能借助于第一机械转动传递元件相对于悬挂装置或基座或致动臂旋转的区段。该区段配置有可动的致动元件，其致动运动能被第二机械转动传递元件控制。所述转动传递元件在配置给悬挂装置的单独的致动驱动器和机械手或者其可旋转的区段和/或其致动元件之间建立机械转动连接。此外，转动传递元件由单独的并且相互间隔开设置的轴形成。

Description

并联运动机器人

技术领域

本实用新型涉及一种并联运动机器人。

背景技术

已知的用于堆叠和托盘运输物品、比如具有多个物品、例如饮料容器的堆叠物或者合装件的包装设备或者托盘运输设备通常具有水平输送装置，所述水平输送装置具有输送带，在所述输送带上将成件货物或者合装件以不间断的或者不规律的次序输送到操作装置。在那里进行各个成件货物或者合装件的移动、取向和/或转动，以便使其达到合适的空间布置方式，所述布置方式形成一定基础，以便将成件货物或者合装件在设置在下游的分组站中推到一起成为可堆叠的成件货物层或者合装件层。

在当前的填充线和包装线中使用大量的不同的变型方案用来旋转合装件，所述变型方案例如可以具有合适的可运动的止挡或者两条具有不同速度的皮带。已知的搬运装置也可以设置有抓取器，所述抓取器例如悬挂在龙门系统上并且可以在限定的运动区域内移动、旋转并且此外在竖直方向上运动，以便可以为了转动和/或移动而提升各个成件货物或者合装件。抓取器例如也可以设置在多轴机器人臂上，所述多轴机器人臂安放在水平输送装置的侧面上。例如从EP 2 388 216 A1 中已知这样的抓取装置。

此外还有另一种用于抓取、移动、转动和/或错开物品或者合装件的操作装置，所述操作装置基于所谓的德尔塔机器人或者并联运动机器人，所述德尔塔机器人或者并联运动机器人在三臂的结构型式中也被称为三脚架。这样的三脚架或者德尔塔机器人的每一个臂由能经驱动围绕机架固定的回转轴枢转地设置在基座上的上臂和与上臂及耦合元件铰接地连接的下臂组成。在此，下臂被动地、独立于驱动器地实施其相对于上臂或者耦合元件的枢转。所述下臂中的一个或者多个下臂例如可以通过球窝关节或者其他多轴可运动的铰链与各自配属的上臂及耦合元件连接。这样的单个下臂能自由枢转并且不具有固有稳定性。德尔塔机器人的所有上臂均能围绕优选定位在共同层面内的枢转轴线枢转地经枢转地支承。三个与耦合元件连接并且分别与各自配属的上臂连接的下臂在每个位置中形成力三角形，只有当三个上臂同步地实施为其计划的围绕其机架固定的枢转轴线的枢转运动时，所述力三角形才能活动。两个或者更多的枢转轴线可以平行地延伸；通常所有的枢转轴线具有两个与其他枢转轴线的交点。

所述下臂中的至少一个下臂可以可选由两个也被称为尺骨和桡骨的、形成平行四边形连杆的连杆元件组成，以便沿至少一个预先规定的取向相对于基座引导耦合元件。所有下臂典型地分别由这样的起平行四边形连杆作用的支柱对形成。在此，在下臂上铰接地悬挂的耦合元件用作工作平台，所述工作平台实际上也被称为工具中心点(TCP)。在该TCP上可以设置有机械手，所述机械手例如构造为能彼此相对进给的抓取臂或者类似的操作装置，从而利用所述机械手可以抓取和转动、移动或者从支承面中提升物品、合装件或者类似的成件货物。

在工作平台或者TCP上设置的机械手可以可选地可转动地支承，以便可以使机械手定向或者实施物品或者成件货物的希望的转动。代替在耦合元件上的机械手的可驱动地可转动的支承方式，原则上也可设想的是，将机械手不可扭转地设置在耦合元件上并且伴随着臂的相应的平衡运动借助于可伸缩的驱动轴相对于基座扭转整个耦合元件，所述驱动轴也被部分地称为第四轴。然而随着带来的缺点是耦合元件的仅受限的转动角度。所述限制由于达到上臂和/或耦合元件的与下臂的铰接的连接的终端止挡和/或相邻的下臂的相互的接触而得出。

从DE 10 2010 006 155 A1、DE 10 2013 208 082 A1以及US 8 210 068 B1中分别已知不同的具有三脚架的操作装置。

在这样的已知的并联运动机器人中也被部分地称为围绕第五轴的运动例如可以指抓持爪的进给运动和打开运动，所述抓持爪设置在能围绕所谓的第四轴旋转的机械手或者工具保持件上。在一些实施变型方案中，至少旋转轴相对于悬挂装置在中央居中地设置，在所述悬挂装置上锚固有致动臂，其中，通过可伸缩的万向转矩轴扭转工具架。然后抓取器位于旋转的工具架下方，为了夹紧合装件或者成件货物由一同行驶的马达驱动所述抓取器的轴。在另一种实施变型方案中，将该第四中央旋转轴构造为这样大容量的，使得其他机架固定的驱动轴在所述旋转轴的空腔中获得空间，所述驱动轴可以通过其他可伸缩的万向转矩轴在工具架上实施工具运动，例如利用夹紧爪夹紧工件。

WO 2014/0531 15 A1公开了构造为并联运动机器人的具有万向轴和在内部引导的内万向轴的工业机器人。

为了利用这样的并联运动机器人实现尽可能高的性能和尽可能少的循环时间，有利的是，并联运动机器人(四脚架、三脚架或者两脚架)的单个部件的所有运动的质量保持地尽可能小；这也适用于驱动轴或者万向轴。采用内置的万向轴的方式时不利的是，虽然必需的转矩值会允许小得多的尺寸，但是具有可伸缩的万向转矩轴的外空心轴就直径而言必须保持相对较大。在机器人的基座上的耗费的空心轴传动器同样是必需的，以便实现同心的布置方式。与此相反更加有利的会是，所有万向轴的尺寸构造得尽可能的小，以便保持质量小。

实用新型内容

特别是鉴于最后提到的问题和风险，本实用新型的优先的目标在于，为构造简单的并联运动机器人在基座或者悬挂装置与可运动地悬挂在致动臂上的机械手或者工具架之间配备多个驱动轴，所述驱动轴分别完成不同的驱动任务，其中，可以省去空心轴结构。

本实用新型为了实现所述目标提出一种并联运动机器人，所述并联运动机器人可以用于多样的使用目的。亦即，按照本实用新型的并联运动机器人例如可以用于搬用、堆叠和/或操纵物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层或者类似物。然而，按照本实用新型的并联运动机器人同样可以用于引导至少一个例如可以用于制造目的、搬运目的和/或操纵目的的工具。因此，并联运动机器人例如可以在制造环境中用于引导制造工具、焊接工具、铆接工具或者其他的接合工具。

按照本实用新型的并联运动机器人包括：

-悬挂装置或者基座，在所述悬挂装置或者基座上铰接地紧固或者支承有至少两个单独驱动的并且能相互独立地运动的致动臂，所述致动臂分别通过可借助于驱动器运动的上臂和在所述上臂上铰接地支承的下臂构成，以及

-机械手和/或工具保持件或者工具头，在所述至少两个致动臂的下臂上铰接地支承并且可借助于致动臂的运动在可限定的运动空间内运动，

其中，机械手和/或工具保持件或者工具头具有能借助于第一机械转动传递元件相对于悬挂装置或者基座或者相对于致动臂转动的区段，

其中，在机械手和/或工具保持件或者工具头的可旋转的区段上配置有至少另一个致动器和/或另一个可运动的致动元件，所述致动器/致动元件的致动运动可由第二机械转动传递元件控制，

其中，第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件均在单独的致动驱动器与机械手和/或工具保持件或者工具头或者所述机械手和 /或工具保持件或者工具头的可旋转的区段和/或所述机械手和/或工具保持件或者工具头的可运动的和/或经驱动的致动器或者致动元件之间建立机械转动驱动连接，所述致动驱动器配置给悬挂装置或者基座。

并且其中，第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件分别通过单独的并且相互间隔开地设置的轴构成。

按照本实用新型的并联运动机器人包括悬挂装置或者基座，在所述悬挂装置或者基座上铰接地紧固或者支承有至少两个单独驱动的并且能相互无关地运动的致动臂，所述并联运动机器人根据相互耦合的致动臂的数量也可以被称为三脚架、两脚架、四脚架或者夸特罗架。悬挂装置特别是可以是上方的悬挂装置或者框架支架，致动臂从所述悬挂装置或者框架支架中分别向下朝位于悬挂装置下方的工作空间的方向伸展，而基座特别是可以是下方的基座，致动臂分别从所述下方的基座中向上朝位于基座上方的工作空间的方向伸展。

至少两个致动臂中的每一个致动臂通过至少两个能相对于彼此枢转的臂区段形成，其中，所述至少两个致动臂中的每一个致动臂的至少两个能相互枢转的臂区段通过可枢转地铰接在悬挂装置或者基座上的并且能借助于驱动器运动的上臂和铰接地铰接在上臂上的下臂形成。此外，并联运动机器人包括在至少两个致动臂的下臂上铰接地支承的并且能借助于致动臂的运动在可限定的运动空间内运动的机械手和/或工具保持件或者工具头。可以按照需求通过改变驱动的上臂的枢转区域、通过改变上方的或下方的悬挂装置或者基座的位置以及也可以通过相对地改变上臂的悬挂装置或者铰接装置的互相相对的位置变化运动空间。因此规定，下臂分别建立机械手和/或工具保持件或者工具头与上臂之间的机械连接。

此外，机械手和/或工具保持件或者工具头具有能借助于第一机械转动传递元件相对于悬挂装置或者基座或者相对于致动臂旋转的区段。该通过工具板或者合适的连接元件用于容纳工具、致动器或者致动元件的可转动的区段配置有至少另一个致动器和/或另一个可运动的致动元件，所述致动器和/或致动元件的致动运动能由第二机械转动传递元件控制。该另一个致动器或者致动元件例如可以是具有能彼此相对进给的抓持爪的抓取器，利用所述抓取器例如可以检测、容纳、转动合装件、成件货物等或者对其进行别的操作或者操纵。第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件分别在单独的致动驱动器之间建立机械转动驱动连接，所述致动驱动器配置给悬挂装置或者基座以及机械手和/或工具保持件或者工具头或者其可转动的区段和/或其可运动的和/或驱动的致动器或者致动元件。此外规定，第一机械转动传递元件以及第二机械转动传递元件分别通过单独的并且相互间隔开地设置的轴形成。这指的是，通过第一轴形成的第一机械转动传递元件确保能相对于悬挂装置或者基座或者相对于致动臂转动的区段的转动，而通过第二轴形成的机械转动传递元件确保另一个致动器或者致动驱动器或者致动元件的致动运动、工具运动和/或致动器运动。

如果在当前的上下文中总体上谈的是两个驱动轴或者万向轴，那么这绝不限制性地理解，因为可选地也可以在并联运动机器人的基座或者悬挂装置与可运动地悬挂在致动臂上的机械手、工具头或者工具架之间设置有三个、四个或者多个这样的单独的轴或者驱动轴或者万向轴，所述轴或者驱动轴或者万向轴可以用于不同的驱动任务和/或致动任务。此外，如果谈的是可伸缩的轴或者万向轴，那么这同样不限制性地理解，因为在用于致动臂的通常地点固定地设置的基座或者悬挂装置与可运动的机械手、工具保持件或者工具头之间延伸的轴原则上也可以构造为所谓的可弯曲的轴。例如也可以使用具有同动铰链的轴代替具有万向铰链的轴。因此，如果在本说明书中谈的是万向轴或者万向轴，那么通常也应该一起包括有与该定义具有偏差的结构形式，例如这样的具有同动铰链的轴。

第一机械转动传递元件以及第二机械转动传递元件都可以根据按照本实用新型的并联运动机器人的优选的实施变型方案分别通过单独的并且相互间隔开地设置的万向轴形成。在此，两个轴优选并排延伸并且分别通过可伸缩的并且装备有铰链的刚性的轴区段形成，从而可以将转动运动和致动运动以希望的方式从悬挂装置或者基座传递到机械手或者工具保持件或者工具头上。如上所述，两个轴、可选地也可以是三个或者四个单独的轴，也可以构造为可弯曲的轴或者类似物。

在按照本实用新型的并联运动机器人中，第一轴或者万向轴优选与机械手和/或工具保持件或者工具头的可旋转的区段的转动连接。第一轴可以既在悬挂装置或者基座上也在机械手或者工具保持件或者工具头上分别具有限定的连接或者转动连接。第二轴或者万向轴可以优选与用于另一个致动器或者另一个可运动的致动元件的致动驱动器处于旋转连接中。该转动连接例如可以包括齿轮变速器或者类似物，所述齿轮变速器例如驱动抓取器或者负责打开或者关闭抓取器的抓持爪。

在所述两个平行的或者根据机械手和/或工具保持件或者工具头的可旋转的区段的转动位置成角度的或者部分相互交叉的轴或者万向轴的布置方式中，沿两个旋转方向可实现的最大转动角度当然受到限制，因为轴在超出可实现的最大转动角度时相撞。在使用可弯曲的轴时，机械手和/或工具保持件或者工具头的可旋转的区段的沿两个旋转方向的可实现的最大转动角度当然更大，但是在此转动角度同样受限，因为至少在这种情况中围绕第一轴设置的第二可弯曲的轴不可以任意延展。但是可实现的最大转动角度对于大多数应用情况完全足够，所述转动角度通常允许从具有几乎平行的轴的中立的中间位置中沿两个转动方向分别允许至少90度至100度的转动角度，从而不由此得出事实上的限制。然而，该在最大旋转角度方面的限制对应显著的优点，所述限制鉴于实际上的对并联运动机器人提出的操作和操纵任务可以更多地被称为是理论上的，因为可以精确地这样确定使用的轴或者万向轴的尺寸，使得其经得起产生的负担。由此可以放弃会导致不希望的更多重量以及可避免的更多费用的超尺寸。驱动轴或者万向轴可以构造为相对薄的并且因此非常轻的，这在对于致动臂必需的驱动器性能方面带来了显著的好处。

第二轴或者万向轴可选地可以在悬挂装置或者基座区域中配置有位置固定的支承装置。此外，在并联运动机器人中可以优选在机械手和/或工具保持件或者工具头中设置有用于将第一轴或者万向轴的旋转传递为机械手和/或工具保持件或者工具头的可旋转的区段的同步的或者传动的转动运动的齿轮变速器。该齿轮变速器例如可以构成为行星齿轮变速器，所述行星齿轮变速器的至少一个太阳轮、必要时也可以存在有多个太阳轮、与第一轴或者万向轴转动连接并且与内齿圈啮合嵌接，所述内齿圈驱动另一个致动器或者另一个可运动的致动元件或者转动例如抓持爪或者类似物。

然而备选于此地，第二轴或者万向轴可以在悬挂装置或者基座的区域中配置有耦合到第一轴或者万向轴的转动运动上的、共同转动的支承装置。在该实施变型方案中，第二轴具有配置给悬挂装置或者基座的共同转动的连接端或者共同转动的支承装置。该第二轴或者万向轴的支承装置例如可以通过齿轮变速器或者牵引机构变速器大约同心于第一轴或者万向轴的旋转运动地共同旋转。因此，第二轴例如可以配置有齿轮传动装置、齿形皮带或者类似的牵引机构，所述齿轮传动装置、齿形皮带或者类似的牵引机构随着转动运动环绕并且使整个用于第二轴的悬挂装置一起旋转，所述转动运动通过第一轴感应。利用该可选的实施变型方案，比在先前说明的具有位置固定地支承的轴的实施变型方案中更大的旋转角度是可能的，这对于一些应用情况可能是有利的。

按照本实用新型的并联运动机器人的第一和第二轴或者万向轴以合理的方式分别配置有单独的转动驱动器，其中，这些单独的转动驱动器可以例如设置或者构成为空心轴组合式传动器或者单独的马达传动器单元。例如也考虑电驱动器作为单独的转动驱动器，所述电驱动器配置给上方的基座或者悬挂装置或者安装在那里。然而其他的驱动器变型方案也是可设想的，例如液压的或者气动的驱动器。

如上所述，按照本实用新型的并联运动机器人特别是可以符合先前所述的实施方案变型方案之一，所述并联运动机器人用于搬运、堆叠和/或操纵物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层或者类似物，其中，机械手和/或工具保持件或者工具头可以包括一个或者多个用于抓取和/或搬运物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层的器件和/或制造或者装配工具并且与至少两个致动臂的下臂机械地耦合，从而可以通过至少两个致动臂中的一个或者多个致动臂的运动规定机械手和/或工具保持件或者工具头的位置。

此外，描述了一种方法。该方法用于运行和/或操作并联运动机器人，所述并联运动机器人特别是可以按照先前所述实施变型方案之一构造或者装备。并联运动机器人包括至少一个悬挂装置或者基座，在所述悬挂装置或者底座上铰接地紧固或者支承有至少两个单独的经驱动的并且能互相无关地运动的致动臂，所述致动臂分别通过可借助于驱动器运动的上臂和在所述上臂上铰接地承的下臂形成，以及在至少两个致动臂的下臂上铰接地支承的并且能借助于致动臂的运动在可限定的运动空间内运动的机械手和/或工具保持件或者工具头。机械手和/ 或工具保持件或者工具头具有能借助于第一机械转动传递元件相对于悬挂装置或者基座或者相对于致动臂旋转的区段，其中，机械手和/或工具保持件或者工具头的该可旋转的区段配置有至少另一个致动器和/ 或另一个可运动的致动元件，所述致动器和/或致动元件的致动运动能由第二机械转动传递元件控制。第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件均在单独的致动驱动器与机械手和/或工具保持件或者工具头或者其可转动的区段和/或其可运动的和/或经驱动的致动器或者致动元件之间建立机械转动驱动连接，所述致动驱动器配置给悬挂装置或者基座。此外规定，第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件分别通过单独的并且相互分隔开地设置的轴形成。所述方法规定，在通过转动第一轴感应的机械手和/或工具保持件或者工具头的可旋转区段的旋转中，第二轴至少部分地与或者相对于第一轴交叉和/或伴随其旋转至少部分地同心于该旋转地一起转动。

此外可以在所述方法中规定，第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件分别通过单独的并且相互分隔开地设置的万向轴形成，其中，第一轴或者万向轴转动机械手和/或工具保持件或者工具头的可旋转的区段，并且其中，第二轴或者万向轴操纵用于另一个致动器或者另一个可运动的致动元件的致动驱动器。

按照先前所述实施变型方案之一的按照本实用新型的并联运动机器人例如可以用作工业机器人，所述工业机器人用于与运输和输送、加工、包装和/或托盘运输物品、物品组、合装件、成件货物和/或合装件层和/或成件货物层相关地搬运、堆叠和/或操纵物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层或者类似的物品。

按照先前所述实施方案变型方案之一的按照本实用新型的并联运动机器人例如也可以在制造和/或工业环境中用作用于与制造、涂装介质和/或涂装涂层、安装、操纵和/或操作相关地引导至少一个工具的工业机器人。

以下概括地示出本实用新型的最重要的方面。此外指出了一些实施变型方案。在第一实施方案变型方案中，两个万向轴设置在悬挂装置与按照本实用新型的并联运动机器人的机械手之间，所述悬挂装置和机械手并排延伸。在此，用于传递工具盘的转动运动的万向轴大约居中地设置在工具架上，用于传递夹紧抓取器操纵的转矩的万向轴定位为偏心的并且驱动工具架中的驱动轮，所述驱动轮把转动运动变为抓取器夹紧夹的直线运动。在此，同心轴的转动运动例如可以分别以 100°沿两个转动方向进行，而无需进行两个万向轴的安装空间相交。对于绝大多数用于定位、分配合装件、改变其方向的应用情况，该运动空间完全足够。

对于需要改变合装件方向例如180°或者更多的应用，其他的实施变型方案是可能的，所述实施变型方案可以被看作选择可能性或者额外装备方式。因此，例如旋转的行星扁平变速器适合用于实现更大的转动角度。在此，旋转的扁平变速器可以位于机器人基座的下方，从而万向轴为了操纵夹紧轴在半径轨道上围绕用于工具架的转动运动的中央万向轴环绕。该扁平变速器也可以构造为传动带级，所述传动带级围绕同心的转动轴旋转。可选地也可以在工具架中设置有齿形皮带级。在此，旋转轴的驱动器例如可以通过齿轮级(太阳轮)进行，所述齿轮级扭转可转动地支承的外轮(内齿圈)。

本实用新型的优点特别在于显著减少了使用的轴或者万向轴的质量。此外可以使用构造更加简单的轴，可以省去空心轴。基于省下的空心轴可以降低并联运动机器人的结构高度，所述空心轴需要相当大的空间。此外可以省去耗费的空心传动器和中间级，由此可以降低制造费用。

附图说明

以下应借助于附图进一步阐述本实用新型的实施例及其优点。各个元件在图中的相互的大小比例不总是与真实的大小比例相符，因为简化地示出了一些形状并且为了更好的描述，相对于其他元件的比例放大地示出了其他一些形状。

图1示出按照本实用新型的并联运动机器人的实施方案的示意图，所述并联运动机器人例如可以用于搬运和/或操纵物品、物品组、合装件或者成件货物。

图2示出按照图1的装备有三个可运动的致动臂的并联运动机器人的示意性的立体图。

图3A、图3B和图3C在三个示意图中示出按照图2的并联运动机器人的不同的运行状态。

图4A、图4B和图4C在三个示意图中示出按照图2的并联运动机器人的不同的实施变型方案，所述并联运动机器人装备有额外的变速器级。

图5示出行星齿轮变速器的俯视图，所述行星齿轮变速器用于实现在按照图2的并联运动机器人的机械手内的连接元件的旋转运动。

对于本实用新型的相同的或者相同地作用的元件在图1至图5中通常使用相同的附图标记。此外，为了清楚明了仅在各个图中示出对于说明各个图必需的附图标记。示出的实施方案仅示出可以如何构造按照本实用新型的装置或者所描述的方法的例子并且不视为排他性的限制。

具体实施方式

就此而言，首先要指出的是，在图1至图5中阐述的按照本实用新型的并联运动机器人的实施方案涉及具有三个同类的回转臂的三角运动机器人或者并联运动机器人或者涉及所谓的德尔塔机器人亦或所谓的三脚架，所述三脚架可以是用于搬运、转动、移动或者承接物品、成件货物或者合装件的搬运装置或者机械手的一部分。有关德尔塔运动机器人的、德尔塔机器人的或者三脚架的可能的构造、它们的结构、它们的作用方式以及它们的运动空间方面，具体参阅DE 10 2013 106 004 A1的公开内容，其全部内容在此被明确地援引。因此，就此而言应省去对运动模式、用于三个枢转臂的驱动器等的详细说明。原则上，按照图1至图5的按照本实用新型的并联运动机器人10也可以具有四个同类的枢转臂，这也可以被称为所谓的四脚架。仅具有两个致动臂的变型方案，即所谓的两脚架，原则上也是可设想的并且通常能用于一些应用情况。枢转臂或者致动臂也可以从下方的基座中向上突出，从而悬挂在下臂上的工具头位于向下弯曲的下臂之间，所述下臂分别可枢转地悬挂在向上突出的上臂上。

图1的示意性的图示示出按照本实用新型的并联运动机器人10的可设想的构造，所述并联运动机器人用于搬运和/或操纵在此未示出的物品、物品组、合装件、成件货物或者类似物，所述构造根据实施变型方案也可以可选地用于搬运和/或操纵成件货物组和/或合装件组亦或成件货物层和/或合装件层。并联运动机器人10也可以可选地用于可运动地控制接合工具和/或制造工具或者类似物。从图2的细节图中能够更清楚地看到并联运动机器人10的一些部件；此外从图2中可比从图1中更清楚地看到，并联运动机器人10是具有三个等臂的致动臂20 的机器人或者三角运动机器人10。

在图1至图5中未示出的物品、物品组、合装件或者成件货物或者具有成件货物或者合装件的层特别是设立在装置14的支承面和/或输送区段12上或者在该支承面或者输送区段12上特别是沿水平方向运动，所述装置用于搬运、输送、分组和/或包装物品、成件货物、物品组和/或合装件。构造为抓取单元和/或操纵单元16的或者具有这样的操纵单元16的机器人10设置在支承面和/或输送区段12上方并且包括上方的悬挂装置18，在所述悬挂装置上铰接地紧固或者支承有三个单独驱动的致动臂20。该三个致动臂20中的每一个致动臂由两个能相对于彼此枢转的臂区段22和24形成，即，均由上臂22以及下臂24 形成，所述上臂能围绕水平的枢转轴运动并且铰接地且机动式驱动地悬挂在上方的悬挂装置18上，所述下臂铰接地与上臂22连接并且向下引导，从而所有三个下臂24在下方的耦联区段26中相遇，即所谓的工具头、工具架亦或工具中心点或者TCP。如图2进一步表明地，下臂24均由支柱对形成，而上臂22均构造为一体式的。在图1的示出的实施例中，在所述下方的工具头、工具架或者耦合区段26或者TCP 上存在一对能相对于彼此进给的抓持爪的能单独激活的抓持装置28，所述抓持爪对用于检测、抓取和/或操纵位于输送区段12上的物品、物品组、合装件或者成件货物。

示出的并联运动机器人10的在此上下文中也被称为工具头26或者工具保持件的并且悬挂在下臂24上的机械手16也可以可选地具有或者包括任意制造工具、接合工具、抓取工具和/或操作工具，这些工具可以在制造环境中使用，必要时与其它这样的或者类似的机器人10 配合作用。在此要再次强调的是，所有在此上下文中使用的概念如机械手16、工具保持件或者工具头26总体上全面地理解并且不局限于抓持装置28或者保持装置或者类似物。原则上几乎可以在机械手16上设置有任意工具，所述工具全部被本实用新型定义包括在内。工具头 26或者工具保持件也被称为TCP或者工具中心点26，所述工具头或者工具保持件总体上形成机械手16或者是机械手16的一部分。

如已在DE 10 2013 106 004 A1中详细说明的那样，可以在一定的边界内与其他致动臂20无关地操纵三个致动臂20中的每一个，所述边界由各自的枢转半径限定，由此得出机械手16连同其抓持装置28 在限定的运动空间30内的自由的可运动性，其中，可以通过总共三个致动臂20中的一个或者多个致动臂的运动规定抓持装置28在运动空间30内的位置。相对于工具中心点26而言，该运动空间或者工作空间30是在垂直方向上或者在z方向上相对平坦的圆柱体，如在图1中表明的那样，同样相对平坦的球形节连接到所述圆柱体的下边缘上。

在图1的示出的实施例中，上方的悬挂装置18设置有在总共四个斜的支柱32上的支架，所述支架又支撑在用于搬运、输送、分组和/ 或包装物品、成件货物、物品组和/或合装件的装置14的框架支架34 中。框架支架34例如可以具有刚性的刚支柱框架或者类似物，该刚性的钢支柱框架具有螺接的垂直支柱和水平支柱，所述刚支柱框架在下方的区域中容纳水平输送区段12。然而，示出的结构绝不是限制性的，而是仅提供用于构造装置、其零件及框架件和悬挂装置件的多个可能的或者可有意义地实现的实施方案变型方案中的一种。

如从图2的立体的细节图中可看出，机械手16或者工具架或者工具头26具有可旋转的区段36，所述区段在示出的实施例中构造为连接元件38，所述连接元件用于在所述连接元件上悬挂地容纳工具、致动器或者致动元件(为此参照图5)。可旋转的区段36可以同轴地相对于工具头26扭转。为了触发该转动并且规定转动角度，可旋转的区段 36连同位于工具头26下方的连接元件38处于与第一万向轴40的转动连接中，所述万向轴从上悬挂装置18伸到工具头26，并且可以借助于电动的第一驱动马达42扭转所述万向轴。通过第一万向轴40的每次转动角度变化同时使可旋转的区段36连同在所述区段上不可相对转动地锚固的连接元件38相对于工具头26扭转同样的转动角度。

所述连接元件38不仅形成用于抓取臂、工具、操纵元件或者类似物的悬挂装置，而且也载有致动器或者致动元件44(在此不可清楚看出)，所述致动器或者致动元件例如可以通过可彼此相对进给的并且可打开的抓持爪或者类似物形成，借助于所述抓持爪可以抓持并且利用可运动地悬挂在并联运动机器人10上的机械手16容纳、移动、旋转、移走并且再次释放成件货物、合装件或者单个物品。为了可以以机械的方式操纵致动元件44，设置有第二万向轴46，所述万向轴如第一万向轴40那样从上方的悬挂装置18伸到工具头26，并且可以借助于电动的第二驱动马达48扭转所述万向轴并且所述万向轴处于与位于可转动的区段36中的变速器(不可看出)的转动连接中，如果相应地扭转第二万向轴46，所述变速器又对致动元件44起作用并且例如可以确保其振荡的线性运动。

如从图2中可看出的那样，第一和第二驱动马达42和48装配在上方的悬挂装置18上，在所述悬挂装置的下侧上设置有铰接的支承装置50和用于总共三个致动臂20的上臂22的电动的驱动马达52。两个万向轴40和46在上方的悬挂装置18中支承并且大致垂直向下导向至工具头26或者在工具头中可转动地支承的旋转的区段36。两个万向轴 40和46可以大致平行延伸，其中，这种平行的取向可能根据第一万向轴40的扭转角度而显著改变并且出现相互间的轻微交叉的或者成角度的取向，如从图3A至图3C中可看出。

如上所述，第一万向轴40确保能相对于工具头26旋转的区段36 的转动，而第二万向轴46确保另一个致动器或者致动驱动器或者仅在图3A和图3B中表明的致动元件44的致动运动、工具运动和/或致动器运动。图3A示出具有这两个万向轴40和46的机器人10的细节局部图，其中，至少所述第一万向轴40无扭转，从而可旋转的区段36 利用在其上紧固的连接元件38相对于工具头26占据中立的中间位置。在此，两个万向轴40和46大致平行地并且大致沿竖直的方向在悬挂装置18与机械手16的工具头26之间延伸。第二万向轴46可以任意扭转，因为能完全与第一万向轴40的设定的转动角度和与第一万向轴不可相对转动地连接的可旋转的区段36无关地操纵致动元件44。因此，例如可以借助于第二万向轴46的转动来打开或者关闭能彼此相对进给的抓持爪，而不必同时通过连接元件38的转动扭转抓持爪，所述抓持爪悬挂在连接元件38上。

与此相反，图3B示出借助于扭转接近90度的第一万向轴40以同样的角度在转动支承装置内旋转的区段36，与所述区段一起使位于工具头26下方的连接元件38围绕同样的角度扭转。因为用于第二万向轴46的下方的转动执行装置54位置固定地设置在可旋转的区段36中，该转动执行装置强制一起转动，这引起在图3B中可清楚地看出的第二万向轴46的偏移和与其相关的角度改变并且先前大致平行地设立的第一万向轴40开始交叉。在进一步扭转可旋转的区段36连同用于第二万向轴46的下方的转动执行装置54时，该第二万向轴会从一定的极限角度起就会与第一万向轴40相撞并由于机械原因防止了的进一步的扭转。然而，因为能如此实现的转动角度可以由在图3A中表明的中立的中间位置出发沿两个方向分别多于90度，从而能够实现多于200度的总体扭转，所以该扭转角度对于大多数典型的应用情况来说是足够的并且让大多明显具有超尺寸的外空心轴的耗费的空心轴结构成为不必要的。

为了在致动臂20的枢转运动中平衡由于提升和降低机械手16而带来显著的长度变化，两个万向轴40和46分别以合理的方式装备有滑套56，所述滑套在不改变轴40和46的相应的扭转角度的同时允许尽可能无间隙的长度变化。

图3C再次示出在图2、图3A和图3B中示出的第一实施变型方案中的并联运动机器人10的侧视图，在所述并联运动机器人中，两个万向轴40和46位于大约平行的取向中并且在机械手16的工具头26 内的可旋转的区段36大约位于中立的中间位置。

与此相反，图4A、图4B和图4C示出按照本实用新型的并联运动机器人10的其他实施变型方案，在该实施变型方案中，第一万向轴 40又位置固定地支承在上方的悬挂装置18中，与此相反，第二万向轴 46(在图4A的图示中位于右边)例如可以按照图4A和图4B借助于扁平变速器58或者所谓的行星扁平变速器58支承在上方的悬挂装置 18中，从而其可以与第一万向轴40(在图4A的图示中位于左边)的转动同步地一起旋转，由此可以尽量避免两个万向轴40和46的交叉，如可在图3B中可看出的那样。借助于示出的扁平变速器58可以实现显著大于先前提到的大约180度的扭转角度，所述角度适用于按照图2 和图3A至图3C的第一实施变型方案。在示出的按照图4A和图4B的扁平变速器58中例如可以设置有齿轮级联，所述齿轮级联在变速器58 中引起第一万向轴40的转动与第二万向轴46的上方的支承装置的转动的耦合，从而该用于第二万向轴46的上方的支承装置可以随着第一万向轴40的转动而旋转，其中第二万向轴46可以同时与该旋转无关地自主转动，这又可以引起致动元件44的与可转动的区段36的角度位置无关的致动运动。

图4C的纵剖面细节图示出与在图4A和图4B中示出的另一种实施方案不同的这样的扁平变速器58的另一种实施变型方案。在图4C 中示出的变速器58的壳体60不可相对转动地与第一万向轴40连接，从而该第一万向轴随着扁平变速器58的壳体60的转动以希望的方式转动并且在此扭转工具头26中的可旋转的区段36(例如参照图3B)。在壳体60内设置有具有齿形皮带64或者其他合适的牵引机构的传动带级62，所述传动带级可以确保第二万向轴46的与变速器58的角度位置无关的转动。传动带级62由具有位于其上的驱动轮68的驱动轴 66和与第二万向轴46不可相对转动地连接的从动轮70形成，其中，齿形皮带64延伸通过驱动轮68和从动轮70。驱动轴66穿过上悬挂装置18伸展，从而位于悬挂装置18上方的驱动马达既可以驱动变速器 58的壳体60连同与变速器不可相对转动地连接的第一万向轴40，也可以为了驱动第二万向轴46而驱动伸展到传动带级62中的驱动轴66。空心轴71用于驱动变速器壳体60和与所述壳体不可相对转动地连接的第一万向轴40，驱动轴66穿过所述空心轴延伸到传动带级62的驱动器。

最后，图5的示意性的俯视图示出机械手16的工具头26的一种实施变型方案，所述机械手悬挂在并联运动机器人10的总共三个致动臂20的下臂24上，如例如图2表明的那样。在工具头26内，第一万向轴(在此未示出)不可相对转动地与行星齿轮变速器74的单个的、外啮合的太阳轮72配合作用或者与该太阳轮不可相对转动地连接，所述太阳轮利用内齿部78与内齿圈76的啮合嵌接。借助于第一万向轴扭转的太阳轮72扭转在工具头26中可转动地支承的内齿圈76，所述太阳轮位置固定地在工具头26中支承，所述内齿圈又不可相对转动地与连接元件38连接，在所述连接元件上设置有致动元件44，在示出的实施例中在此未详细构造的抓取臂82的能彼此相对进给的抓持爪80。

为了更清楚明了，在图5中没有示出由第二万向轴操纵的用于抓持爪80的线性移动的作用机构。

附图标记列表

10 机器人、并联运动机器人、三角运动机器人

12 输送区段、水平输送区段、水平输送装置

14 装置、操作装置、输送装置、分组装置、包装装置

16 抓持单元、操纵单元、机械手

18 上方的悬挂装置

20 致动臂、铰接臂

22 上臂、上臂区段

24 下臂、下臂区段

26 耦合区段、工具中心点(TCP)、工具架、工具头、工具保持件

28 抓持装置

30 运动空间、工作空间

32 支架

34 框架支架，框架

36 (耦合区段的、工具中心点的、工具架和/或工具头)的可旋转的区段、旋转的区段

38 连接元件

40 第一轴、第一万向轴、轴

42 第一驱动马达、电动的第一驱动马达、第一驱动器、转动驱动器

44 致动元件、致动器

46 第二轴、第二万向轴、轴

48 第二驱动马达、电动的第二驱动马达、第二驱动器、转动驱动器

50 (上臂的)铰接的支承装置

52 (上臂的)驱动马达，驱动器

54 (第二轴或者第二万向轴的)下方的执行装置

56 (轴或者万向轴的)滑套、可伸缩的区段

58 扁平变速器、行星扁平变速器、变速器

60 壳体、变速器壳体

62 传动带级

64 齿形皮带、牵引机构

66 驱动轴

68 驱动轮

70 从动轮

71 空心轴

72 太阳轮

74 行星齿轮变速器、变速器、齿轮变速器

76 内齿圈

78 (内齿圈的)内齿部

80 抓持爪

82 抓取臂。

Claims

1.并联运动机器人(10)，其特征在于，其包括：

悬挂装置(18)或者基座，在所述悬挂装置或者基座上铰接地紧固或者支承有至少两个单独驱动的并且能相互独立地运动的致动臂(20)，所述致动臂分别通过可借助于驱动器(52)运动的上臂(22)和在所述上臂上铰接地支承的下臂(24)构成，以及

机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)，在所述至少两个致动臂(20)的下臂(24)上铰接地支承并且可借助于致动臂(20)的运动在可限定的运动空间(30)内运动，

其中，机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)具有能借助于第一机械转动传递元件相对于悬挂装置(18)或者基座或者相对于致动臂(20)转动的区段(36)，

其中，在机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)的可旋转的区段(36)上配置有至少另一个致动器和/或另一个可运动的致动元件(44)，所述致动器/致动元件的致动运动可由第二机械转动传递元件控制，

其中，第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件均在单独的致动驱动器与机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)或者所述机械手和/或工具保持件或者工具头的可旋转的区段(36)和/或所述机械手和/或工具保持件或者工具头的可运动的和/或经驱动的致动器或者致动元件(44)之间建立机械转动驱动连接，所述致动驱动器配置给悬挂装置或者基座，

其中，第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件分别通过单独的并且相互间隔开地设置的轴(40、46)构成，

并且其中，在通过第一轴(40)的转动引起的机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)的可旋转的区段(36)的旋转中，第二轴(46)至少部分地与第一轴(40)交叉。

2.根据权利要求1所述的并联运动机器人，其特征在于，第一轴基于致动驱动器与机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)的可转动的区段(36)转动连接。

3.根据权利要求1所述的并联运动机器人，其特征在于，第二轴与用于另一个致动器或者另一个可运动的致动元件(44)的致动驱动器转动连接。

4.根据权利要求2所述的并联运动机器人，其特征在于，在机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)中设置有变速器或者齿轮变速器，所述变速器或者齿轮变速器用于将第一轴的旋转转化成与机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)的可旋转的区段(36)的同步的或者变速的转动运动。

5.根据权利要求4所述的并联运动机器人，其特征在于，齿轮变速器构成为行星齿轮变速器(74)，所述行星齿轮变速器的至少一个太阳轮(72)与第一轴转动连接并且与内齿圈(76)啮合嵌接，所述内齿圈旋转地驱动另一个致动器或者另一个可运动的致动元件。

6.根据权利要求3所述的并联运动机器人，其特征在于，第二轴在悬挂装置(18)或者基座区域中配置有位置固定的支承装置。

7.根据权利要求3所述的并联运动机器人，其特征在于，第二轴在悬挂装置(18)或者基座的区域中配置有耦合到第一轴的旋转运动上的、共同转动的支承装置。

8.根据权利要求7所述的并联运动机器人，其特征在于，第二轴的支承装置通过牵引机构(64)或者传动带级(62)和/或变速器(58)大约同心于第一轴的旋转运动地一起旋转。

9.根据权利要求1至8之一所述的并联运动机器人，其特征在于，第一和第二轴分别配置有单独的转动驱动器(42、48)。

10.根据权利要求9所述的并联运动机器人，其特征在于，所述转动驱动器设置为空心轴组合式传动器或者单独的马达传动器单元。

11.根据权利要求1至8之一所述的并联运动机器人，其特征在于，所述第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件分别通过单独的并且相互间隔开地设置的、呈万向轴形式的轴构成。

12.根据权利要求9所述的并联运动机器人，其特征在于，所述第一机械转动传递元件和第二机械转动传递元件分别通过单独的并且相互间隔开地设置的、呈万向轴形式的轴构成。

13.根据权利要求1至8之一所述的并联运动机器人(10)，其特征在于，所述并联运动机器人用于搬运、堆叠和/或操纵物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层，其中，机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)包括一个或者多个用于抓取和/或搬运物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层的器具和/或制造或者装配工具并且与至少两个致动臂(20)的下臂(24)机械地耦合，从而通过至少两个致动臂(20)中的一个或者多个致动臂的运动规定机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)的位置。

14.根据权利要求9所述的并联运动机器人(10)，其特征在于，所述并联运动机器人用于搬运、堆叠和/或操纵物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层，其中，机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)包括一个或者多个用于抓取和/或搬运物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层的器具和/或制造或者装配工具并且与至少两个致动臂(20)的下臂(24)机械地耦合，从而通过至少两个致动臂(20)中的一个或者多个致动臂的运动规定机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)的位置。

15.根据权利要求11所述的并联运动机器人(10)，其特征在于，所述并联运动机器人用于搬运、堆叠和/或操纵物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层，其中，机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)包括一个或者多个用于抓取和/或搬运物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层的器具和/或制造或者装配工具并且与至少两个致动臂(20)的下臂(24)机械地耦合，从而通过至少两个致动臂(20)中的一个或者多个致动臂的运动规定机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)的位置。

16.根据权利要求12所述的并联运动机器人(10)，其特征在于，所述并联运动机器人用于搬运、堆叠和/或操纵物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层，其中，机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)包括一个或者多个用于抓取和/或搬运物品、物品组、合装件、成件货物、合装件层和/或成件货物层的器具和/或制造或者装配工具并且与至少两个致动臂(20)的下臂(24)机械地耦合，从而通过至少两个致动臂(20)中的一个或者多个致动臂的运动规定机械手(16)和/或工具保持件或者工具头(26)的位置。