DE10115832A1 - Mehrachsiger Industrieroboter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der programmgesteuerten Manipulatoren, mit mehrgelenkigen Armen und Baukastensystemanordnung, insbesondere betrifft sie einen Manipulator bzw. Roboter, der mehrgliedrig bzw. mehrachsig in seinen Bewegungsmöglichkeiten ausgebildet ist. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass dieser Industrieroboter in seinen Bewegungsmöglichkeiten mehrgliedrig bzw. mehrachsig mit 8 oder mehr Bewegungsachsen (A 1, ..., A 7, ..., A X, B1, ..., B 3, ..., B Y) ausgestaltet ist. Zum Zwecke der Bewegungsrealisierung der Werkzeugaufnahme hin zu jedem beliebigen Punkt im Raum, besitzt er Module, die die Translation und Rotation vornehmen und die so in einer jeweils den aktuell erforderlichen Bedingungen angepassten kinematischen Kette angeordnet sind, so dass für den Werkzeugträger im Raum jeder beliebige Punkt in frei wählbaren Geraden, Bahnkurven und Ebenen angefahren werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der programmgesteuerten Manipulatoren, mit mehrgelenkigen Armen und Baukastensystemanordnung, insbesondere betrifft sie einen Manipulator bzw. Roboter, der mehrgliedrig bzw. mehrachsig in seinen Bewegungsmöglichkeiten ausgebildet ist.

Allgemein bekannt sind Gelenkarm-/Knickarmroboter, Hubroboter und relativ einfach gehaltene Drehroboter sowie sich translatorisch auf ebenen Flächen fortbewegende Fahrroboter.

Aus der Schrift EP 0 112 099 A1 ist ein beweglicher Roboterarm bekannt, der mit einem weiteren dieser Bauart verbunden werden könnte, um größere Abwinklungen/Abknickungen zu erreichen. Bei dieser Anordnung sind zwischen zwei Platten eine an der einen Platte starr angebrachte und an der anderen Platte über ein Kugelgelenk beweglich angebrachte Stange sowie zwei Schraubenspindelgetriebe angeordnet. Durch die Wirkung der Schraubenspindelgetriebe ist ein Verschwenken der beiden Platten gegeneinander möglich. Insgesamt jedoch ist diese Anordnung noch als zu eingeschränkt in ihrer abknickenden Beweglichkeit zu bewerten. Eine translatorische Bewegung ist überhaupt nicht möglich.

Die De 37 38 939 A1 offenbart eine Vorrichtung, mit der Drehbewegungen in Form von Knickbewegungen und translatorische Bewegungen ausgeführt werden können. Jedoch ist die Gesamtbeweglichkeit dieser Anordnung immer noch sehr begrenzt, insbesondere deswegen, weil keine rotatorischen Bewegungen, infolge der drei parallel zueinander bzw. nebeneinander angeordneten längsverstellbaren Elemente, möglich sind.

Die DD 289 006 A5 hingegen offenbart als Industreiroboter eine Hub- Dreheinheit mit variablen Hub. Diese Vorrichtung besitzt nur die Möglichkeit Manipulationen in der Nähe ihrer zentral angeordneten Spindel auszuführen.

Weitere Möglichkeiten der Gestaltung von Industrierobotern, insbesondere in Form von Aneinanderreihung von Drehgelenken, ist der Veröffentlichung von Volmer, J., Industrieroboter, Funktion und Gestaltung, Verlag Technik GmbH Berlin - München, 1992 zu entnehmen. Diese dort vorgestellten technischen Lösungen sind einerseits sehr kompliziert andererseits dürfte es wohl auch hiermit nicht möglich sein ohne Schwierigkeiten jeden Punkt im Raum zu erreichen, insbesondere, wenn Hindernisse im Wege stehen.

Von diesen o. g. Mängeln und ihren Ursachen beim oben dargestellten Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine Erreichbarkeit jedes beliebigen Punktes im Raum ermöglicht, ohne dass dabei im Wege stehende Hindernisse eine Einschränkung bewirken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch nachfolgende vorteilhafte Wirkungen aus. Es wird eine außerordentlich hohe Flexibilität und Anpassbarkeit des Industrieroboters an die jeweils herrschenden örtlichen/räumlichen sowie technologischen Bedingunge erreicht, da jeder Modul mit einer Drehachse oder einer Schwenkachse oder einer Linearachse aber auch mit zwei Achsen, nämlich mit einer Linear- und einer Drehachse ausgerüstet werden kann. Die Module können auch mit eigenständiger und modulerer Steuerungssoftware ausgestattet sein. Die Roboterkonfiguration ist so ausstattbar, dass für das zu automatisierende Fertigungsproblem eine Roboterkonfiguration erstellbar ist, die eine optimal angeordnete kinematische Kette beinhaltet. Neben der außerordentlich hohen Positions- Wiederholgenauigkeit von ±0,02 mm ist eine Überkopfschwenkbarkeit möglich. Die vorgeschlagene Anordnung ermöglicht das Fahren von frei wählbaren Geraden, Bahnkurven und Ebenen im Raum, wodurch jeder beliebige Punkt im Raum, Hindernisse umfahrend, erreicht werden kann. Somit ist auch ein bisher mittels bisheriger Technik nicht erreichbares Umgreifen von Hindernissen und/oder des eigentlichen Bearbeitungskörpers möglich.

Nachfolgendes Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutern.

Es zeigt:

Fig. 1: Perspektivische Darstellung des Industrieroboters mit seinen Einzelheiten

Ausführungsbeispiel

Der mehrachsige Industrieroboter als Hub-/Schub-Dreh-Roboter mit variablen Hub/Schub und variabler Drehung ist in seinem strukturellem Aufbau baugruppenweise erstellt. Als Baugruppenarten sind Fußmodul 1, Schub- 3 und Schwenk- 4 -Module sowie Koppelmodule 2 dargestellt. Seine Bewegungsmöglichkeiten ergeben sich in diesem Beispiel, wie gut ersichtlich, aus der Anordnung von 9 Bewegungsachsen. Das Fußmodul 1 beinhaltet die Achse B1 für die vertikale Hubbewegung aller diesem Anordnungselement nachgeordneten Teilelemente. Weiterhin beinhaltet das Fußmodul 1 die Achse A1 für die rotatorische Bewegung aller nachgeordneten Teilelemente. Das dem Fußmodul nachgeordnete Koppelmodul 2 ist mit der Bewegungsachse A2 ausgestattet. Das an dieses Modul 2 angeschlossene Schubmodul 3 beinhaltet die Bewegungsachsen A3 und B2 für translatorische aber auch rotatorische Bewegungsabläufe der nachgeschalteten Teilelemente. Ein weiteres Koppelmodul 2 mit der Bewegungsachse A4 ist dem Schubmodul 3 nachgeordnet und verbindet dieses mit dem nachfolgenden Modul 3', welches die Bewegungsachse A5 für die rotatorische Bewegung beinhaltet gleichfalls aber auch noch eine Achse B3 zur weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beinhalten könnte. An das Modul 3' ist in diesem Beispiel, welches keine abschließende Anordnungsfolge darstellt, weitere sind denkbar, das Schwenkmodul 4 mit den Bewegungsachsen A6 zum Schwenken und A7 zum Drehen der hier abschließend angeordneten Werkzeugaufnahme vorgesehen. Somit ist eine Bewegungsrealisierung der Werkzeugaufnahme hin zu jedem beliebigen Punkt im Raum möglich. Durch die so angeordneten Module mit ihren für die Translation und Rotation vorgesehenen Bewegungsachsen kann eine den jeweils aktuell erforderlichen Bedingungen angepassten kinematischen Kette angeordnet werden, so dass für den Werkzeugträger im Raum jeder beliebige Punkt in frei wählbaren Geraden, Bahnkurven und Ebenen angefahren und Hindernisse oder eben das zu bearbeitende Objekt umfahren/umgriffen werden kann.

Bei diesem mehrachsigen Industrieroboter sind die einzelnen Module neben ihrer hardwareseitigen Kopplung auch softwareseitig miteinander verkoppelt, so dass für die Robotergesamtkonfiguration zuzüglich eine entsprechend zusammengestellte Steuerungssoftware eingeordnet ist. Es können die Robotermodule aber auch alternativ mit eigenständiger und modularer Steuerungssoftware ausgestattet sein.

Claims (2)

1. Mehrachsiger Industrieroboter als Hub-/Schub-Dreh-Roboter mit variablen Hub/Schub und variabler Drehung, der folgende Merkmale umfasst,

• 1. in seinen Bewegungsmöglichkeiten ist er mehrgliedrig bzw. mehrachsig mit 8 oder mehr Bewegungsachsen (A1, . . . A7, . . . AX, B1, . . . B3, . . . BY) ausgestaltet
• 2. zum Zwecke der Bewegungsrealisierung der Werkzeugaufnahme hin zu jedem beliebigen Punkt im Raum, besitzt er Module, die die Translation und Rotation - umlaufend bzw. in schwenkender Form - vornehmen und die so in einer jeweils den aktuell erforderlichen Bedingungen angepassten kinematischen Kette angeordnet sind, dass für den Werkzeugträger im Raum jeder beliebige Punkt in frei wählbaren Geraden, Bahnkurven und Ebenen angefahren werden kann,

2. Mehrachsiger Industrieroboter nach Anspruch 1, der folgende Merkmale umfasst,

• 1. in seinem strukturellem Aufbau ist er baugruppenweise vermittels der Baugruppenarten Fußmodul (1), Schub(3)-/Schwenk(4)-Modul, Koppel­ modul (2) aufgebaut,
• 2. die einzelnen Module sind neben ihrer hardwareseitigen Kopplung auch softwareseitig miteinander verkoppelt, so dass für die Robotergesamt­ konfiguration zuzüglich eine entsprechend zusammengestellte Steuerungssoftware eingeordnet ist,
• 3. die Robotermodule sind alternativ eigenständiger und modularer Steuerungssoftware ausgestattet.