DE102009056582B4

DE102009056582B4 - Handhabungssystem zur Bewegung eines über biegeschlaffe Elemente geführten Gegenstandes, insbesondere Bandroboter sowie dazugehöriges Arbeitsverfahren

Info

Publication number: DE102009056582B4
Application number: DE102009056582.5A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Pott Andreas
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: DE102009056582A1

Abstract

Handhabungssystem zur Bewegung eines über mehrere biegeschlaffe Elemente geführten Gegenstandes,umfassend eine als ebener, vieleckiger, starrer Rahmen ausgebildete Haltestruktur (2), die mehreren biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...), den Gegenstand (3) sowie mindestens ein Antriebselement (4a, 4b,...),wobei der Gegenstand (3) über die mehreren biegeschlaffen Elemente mit dem mindestens einen Antriebselement verbunden ist, wobei die mehreren biegeschlaffen Elemente unter Zuhilfenahme der Haltestruktur und des mindestens einen Antriebselements gegeneinander verspannbar und/oder verspannt sind und wobei der Gegenstand durch eine mittels des mindestens einen Antriebselements realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mindestens eines der biegeschlaffen Elemente in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur veränderbar ist,wobei die mehreren den Gegenstand (3) mit dem mindestens einen Antriebselement (4a, 4b,...) verbindenden biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) über beweglich in dem Rahmen (2) fixierte Umlenkelemente (5a, 5b,...) umgelenkt sind, die fixierten Umlenkelemente (5a, 5b, ...) vollständig innerhalb einer lichten Weite von Hohlprofilen des Rahmens (2) ausgebildet und entlang von Längsachsen (L) dieser Hohlprofile beweglich sind, undwobei die mehreren biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...), der Gegenstand (3), das/die Antriebselement (e) (4a, 4b,...) und die beweglich in dem Rahmen (2) fixierten Umlenkelemente (5a, 5b,...) so ausgebildet und angeordnet sind, dass die Positions- und/oder Orientierungsänderungen des Gegenstands (3) relativ zum Rahmen (2) lediglich in einer definierten Ebene stattfinden, also zweidimensional sind, wobei diese Ebene eine durch den ebenen Rahmen (2) aufgespannte Ebene ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Handhabungssystem zur Bewegung eines über mehrere biegeschlaffe Elemente geführten Gegenstandes gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Im Rahmen der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung wird dieses Handhabungssystem alternativ auch als Bandroboter bezeichnet.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Systeme zur Positionierung und Orientierung von Gegenständen, insbesondere von Plattformen, mit einem Gut (beispielsweise einem Werkzeug oder einem anderen Element) im Raum oder in einer Ebene bekannt. Solche Systeme können beispielsweise einen Arbeitsraum von 0.1 bis 10 000 m², Bewegungsgeschwindigkeiten von 0 m/s bis etwa 25 m/s, Beschleunigungen von bis zu 100 m/s² und/oder Traglasten zwischen 10 g und 10 000 kg realisieren. Entsprechende Systeme mit diesen Spezifikationen können beispielsweise für die Komissionierung und zur Handhabung, als Bediengeräte von Hochregallagern, zum Be- und Entladen von Fließbändern und zur Montage von Großstrukturen (beispielsweise im Flugzeug- oder Schiffbau) verwendet werden. Weiterhin sind Anwendungen als Bewegungssimulatoren (auf Fahr- oder Flugsimulatoren für Personen wie auch für den Gerätetest), als Fahrgeschäfte für Freizeitparks, in der Theater- und Bühnentechnik sowie in der Wartung und Reinigung von Gebäuden möglich.
Für die entsprechenden Anwendungen wurden bisher, insbesondere bei Notwendigkeit von kleinen, schnellen Bewegungen, Parallelkinematik-Maschinen, insbesondere Maschinen der Delta-Roboter-Bauweise eingesetzt. Auch sind kartesische Roboter (Portale) oder so genannte Scara-Roboter bekannt. Für größere Bewegungen (beispielsweise bei Portalen oder Regalbediengeräten) sind insbesondere kartesische Roboter aufgrund ihrer Konstruktion und der komplexen Herstellung jedoch sehr aufwendig und teuer. Alternativ dazu kommen auch Krananlagen zum Einsatz, die jedoch relativ unflexibel sind, da sie nicht automatisch betrieben werden können. Zudem lässt sich ihre Bewegung in der Regel nur unzulänglich steuern (begrenzte Absolut- und Wiederholgenauigkeit).
Die DE 100 11 512 B4 zeigt eine Werkzeugmaschine für die Bearbeitung von Werkstücken mit paralleler Kinematik zur räumlichen Anordnung eines Werkzeugs oder Werkstücks mit n Freiheitsgraden, bei der ein Werkzeug- oder Werkstückträger über zumindest n+1 in der Länge veränderbare Verbindungselemente mit einem Gestell verbunden ist und n+1 Antriebseinheiten zur Änderung der Länge der Verbindungselemente vorgesehen sind. Zumindest zwei der Antriebseinheiten sind als Seilantriebseinheiten ausgeführt und zumindest zwei der Verbindungselemente sind mittels Seilen oder anderen biegeweichen Verbindungselementen ausgeführt, die mit den zugehörigen Seilantriebseinheiten gegeneinander verspannt werden können. Der Werkzeug- oder Werkstückträger enthält einen Drehantrieb zur Rotation des Werkzeugs bzw. Werkstücks. Die Antriebseinheiten sind am Gestell befestigt.
Die Veröffentlichung Verhoeven, Richard, „Analysis of the Workspace of Tendon-based Stewart Platforms“, Dissertation an der Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau und Verfahrenstechnik, 2004, beschreibt Tendon-based Stewart Platforms, wo bewegliche Plattformen mit einer festen Basis über Spanndrähte verbunden sind. Die Spanndrähte können auf Winden aufgerollt sein, die an der Basis befestigt sind.
In vielen praktischen Fällen ist momentan eine Automatisierung nach dem Stand der Technik nicht oder nur unzureichend möglich, insbesondere gilt dies für die gleichzeitige Realisierung eines großen Arbeitsraums, einer großen Nutzlast und einer großen Dynamik.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Handhabungssystem zur Führung eines Gegenstandes, insbesondere einer Plattform, über biegeschlaffe Elemente zur Verfügung zu stellen, das auf einfache, zuverlässige und hochgenaue Art und Weise die Steuerung des Gegenstandes bzw. der Plattform über die biegeschlaffen Elemente erlaubt. Aufgabe ist es darüber hinaus, ein entsprechendes Handhabungssystem zur Verfügung zu stellen, das möglichst kompakt ist, das heißt ein möglichst kleines Verhältnis von Raumbedarf (des Handhabungssystems) zu Arbeitsraum (für den geführten Gegenstand) auf einfache, preisgünstige und/oder möglichst zuverlässige Art und Weise realisiert. Aufgabe ist es schließlich ein solches Handhabungssystem zur Verfügung zu stellen, das es erlaubt, möglichst alle benötigten Bewegungen mit Hilfe der biegeschlaffen Elemente und/oder mit einer möglichst geringen Anzahl an Einzelkomponenten, insbesondere an biegeschlaffen Elementen, zu realisieren. Aufgabe ist es schließlich, ein entsprechendes Arbeitsverfahren zur Bewegung des geführten Gegenstandes über die biegeschlaffen Elemente zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch das Handhabungssystem gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Arbeitsverfahren gemäß Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten des Handhabungssystems bzw. des Arbeitsverfahrens lassen sich jeweils den abhängigen Patentansprüchen entnehmen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung zunächst allgemein, dann in Form mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. Die in den konkreten Ausführungsbeispielen in Kombination miteinander verwirklichten Einzelmerkmale müssen dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung (deren Schutzumfang sich aus den Patentansprüchen ergibt) nicht in der gezeigten Kombination verwirklicht sein, sondern können auch in anderen Kombinationen miteinander verwirklicht werden. Insbesondere können auch einzelne der bei einem Ausführungsbeispiel gezeigten Merkmale weggelassen werden oder auf andere Art und Weise mit in anderen Beispielen gezeigten Einzelmerkmalen kombiniert werden.
Wird nachfolgend davon gesprochen, das ein erstes Element (beispielsweise ein Umlenkelement) an und/oder in einem zweiten Element (beispielsweise einer Haltestruktur oder einem Rahmen) beweglich fixiert ist, so ist damit gemeint, dass das erste Element, z.B. über eine am oder im zweiten Element angeordnete Schiene, mit dem zweiten Element beweglich verbunden ist. Relativ zum zweiten Element ist daher in der Regel das erste Element auf einer durch die Verbindung (z.B. das Eingreifen in eine am zweiten Element befestigte Schiene) vorgegebenen Bewegungsbahn führbar. Insbesondere kann auf diese Art und Weise ein erstes Element in Form eines eine Umlenkrolle tragenden Schlittens längs eines Rahmenabschnitts einer als Rahmen ausgebildeten Haltestruktur bewegt bzw. geführt werden. Wie nachfolgend noch im Detail beschrieben, kann dabei der Rahmen als Hohlrahmen ausgebildet sein, wobei dann in der lichten Weite des Hohlraums vorbesagter Schlitten entlang der Rahmenlängsachse innerhalb des Rahmens bewegt werden kann.
Ist dagegen von einem unbeweglich an einem zweiten Element fixierten ersten Element die Rede, so ist das erste Element relativ zum zweiten Element ortsfest angeordnet, z.B. am zweiten Element festgeschraubt, festgeklemmt o.ä. Das erste Element (bzw. dessen Schwerpunkt) kann daher nicht wie im Fall der vorbeschriebenen beweglichen Fixierung relativ zum zweiten Element (bzw. dessen Schwerpunkt) translatorisch bewegt werden. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die unbewegliche Fixierung so ausgebildet ist, dass das erste Element eine Rotationsbewegung ausführen kann: So kann insbesondere eine rotierbare Umlenkrolle unbeweglich an einem Rahmen des Handhabungssystems befestigt sein. Ebenso kann ein rotatorischer Antrieb in Form z.B. eines Windenantriebs unbeweglich, das heißt ortsfest an besagtem Rahmen fixiert sein.
Beim erfindungsgemäßen Handhabungssystem wird ein beweglicher Gegenstand (insbesondere: Plattform) über mehrere biegeschlaffe Elemente (bevorzugt: Bänder) mit einer Haltestruktur insbesondere in Form eines starren Rahmens verbunden. Die biegeschlaffen Elemente werden gegeneinander verspannt, so dass die Position und Orientierung des Gegenstands relativ zur Haltestruktur stets definiert ist.
Die freie Länge der biegeschlaffen Elemente (damit ist in der Regel, sofern nichts Anderes gesagt, die Bandlänge zwischen einem Antriebselement, siehe nachfolgend, und dem geführten Gegenstand gemeint), kann durch eine oder mehrere geeignete Vorrichtung(en), das/die Antriebselement(e), unabhängig voneinander verändert werden. Beispielsweise kann dies durch Linearantriebe (ggf. übersetzt durch einen Flaschenzug) oder auch durch ein Aufwickeln von Bändern auf einer Trommel (Windenantrieb) realisiert sein.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung sind an der Haltestruktur bzw. am Rahmen beweglich fixierte Umlenkelemente (beispielsweise Umlenkrollen oder Umlenkwalzen) vorgesehen, also Umlenkelemente, deren Position relativ zur Haltestruktur definiert verändert werden kann. Hierzu können die beweglich fixierten Umlenkelemente beispielsweise ebenfalls über biegeschlaffe Elemente (die im Rahmen der Erfindung auch als „weitere“ biegeschlaffe Elemente bezeichnet werden) mit dem/den Antriebselement(en) verknüpft werden. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, die einzelnen, beweglich fixierten Umlenkelemente jeweils mit einem eigenen Antrieb (z.B. Motor) zu versehen, mittels dessen die Umlenkelemente, dann z.B. innerhalb einer an der Haltestruktur fixierten Schiene, bewegt werden können.
Durch eine rechner- und/oder mikroprozessorbasierte Steuerung der jeweiligen freien Längen der biegeschlaffen Elemente (nachfolgend alternativ vereinfacht auch als Bandlängen bezeichnet) kann der Gegenstand so beispielsweise in der durch die Haltestruktur bzw. den Rahmen aufgespannten Ebene bewegt und auch relativ zur Haltestruktur rotiert werden. Selbstverständlich sind, durch geeignete Ausbildung der Haltestruktur und der übrigen Elemente, nicht nur zweidimensionale Bewegungen in einer Ebene, sondern auch dreidimensionale Bewegungen im Raum möglich. Wie nachfolgend noch im Detail beschrieben, kann auch eine Mechanik in den Gegenstand bzw. die Plattform integriert sein, mit der zusätzliche Bewegungen initiiert werden können (also z.B. die Beweglichkeit um eine Rotationsachse vergrößert werden kann und/oder mehrfache Drehungen realisiert werden können). Solche zusätzliche Bewegungen in Form einer Bewegung zusätzlicher Freiheitsgrade der Plattform, etwa zum Betätigen eines Greifers, eines Auswerfers, einer Drehachse oder eines Koppelungsmechanismus können durch die Steuerung erzeugt werden, indem den berechneten Bandlängen zur Bewegung der Plattform eine zusätzliche Differenz überlagert wird, so dass sich aus den Differenzen der Bandbewegungen die Betätigung der zusätzlichen Freiheitsgrade ergibt. Sofern eine Regelung der Kräfte/Momente in den Bändern verwendet wird, kann eine entsprechende Überlagerung der Kräfte/Momente von der Steuerung erzeugt werden.
Ein erfindungsgemäßes Handhabungssystem kann hierfür folgende Elemente bzw. Komponenten aufweisen:

• In der Regel mindestens drei (häufig vier oder auch mehr) lineare oder rotatorische Antriebselemente, die über beispielsweise einen elektrischen, pneumatischen, piezoelektrischen oder hydraulischen Aktuator die (freie) Länge der biegeschlaffen Elemente einstellen und/oder die Position der beweglich fixierten Umlenkelemente relativ zur Haltestruktur linear oder auch rotatorisch verändern.
• Eine in der Regel starre Haltestruktur (Rahmen), an dem die Antriebselemente (ggf. beweglich) befestigt sind und an der des Weiteren beweglich und/oder unbeweglich fixierte Umlenkelemente (über die dann die biegeschlaffen Elemente geführt werden, also die Verbindung zwischen Antriebselementen und Gegenstand oder auch zwischen Antriebselementen und beweglich fixierten Umlenkelementen, siehe nachfolgend, hergestellt wird) vorgesehen sind.
• Einen beweglichen Gegenstand (z.B. Plattform) mit dem beispielsweise ein Gut mit einem Greifer, Spannelement oder ähnliches handhabbar ist.
• Die biegeschlaffen Elemente bzw. Bänder, wobei mit jedem Antriebselement mindestens ein biegeschlaffes Element verbunden sein kann. Die biegeschlaffen Elemente können sich dabei, ausgehend vom Antriebselement ggf. auch verzweigen und das Antriebselement z.B. sowohl mit dem Gegenstand als auch mit einem beweglich an oder in der Haltestruktur fixierten Umlenkelement verbinden. Alternativ dazu ist es aber auch möglich, ein Antriebselement über mehrere, z.B. abschnittsweise parallel zueinander geführte biegeschlaffe Elemente mit mehreren anderen Elementen des Handhabungssystems (insbesondere mit einem oder mehreren beweglich fixierten Umlenkelement(en) und dem Gegenstand), zu verbinden. Es können also auch miteinander verbundene Gruppen parallel gespannter biegeschlaffer Elemente eingesetzt werden. Die biegeschlaffen Elemente übertragen dann die lineare und/oder rotatorische Bewegung der Antriebselemente als Längenänderungen auf den beweglichen Gegenstand. Anstelle von Bändern können auch Ketten, Riemen oder Seile verwendet werden; die Bänder und/oder Seile können beispielsweise aus Kunstfasergeweben, Kunststoffen, Metallen, Polymeren, Gummi oder aus ähnlichen Werkstoffen bestehen.
• Eine Steuerung umfassend einen programmierbaren Rechner oder Mikrocontroller, der für die frei programmierbaren Bahnen relativ zur Haltestruktur sorgt, also die hierfür notwendigen, freien Bandlängen, Bandgeschwindigkeiten, Bandbeschleunigungen und/oder Bandkräfte ermittelt und durch eine entsprechende Regelung einstellt.
• Eine Sensorik kann durch Messungen beispielsweise an den beweglich oder unbeweglich fixierten Umlenkelementen, an den Antriebselementen, an der Haltestruktur selbst und/oder an der beweglichen Plattform den momentanen Bewegungszustand erfassen. Die Sensorik kann dann eine Regelung sowie eine Prozessüberwachung vornehmen. Die Messung kann dabei insbesondere die Position, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Kraft (bzw. das Moment) und/oder die Temperatur umfassen. Ferner ist auch eine Messung der Richtung der einzelnen Bänder möglich.
• Darüber hinaus kann eine Überwachungseinrichtung vorgesehen sein, welche aus den Sensordaten den Zustand des Handhabungssystems prüft und die Steuerung ggf. korrigiert oder auch anhält.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ergeben sich somit für das Handhabungssystems viele mögliche Ausprägungen: So ist die Verwendung von mindestens drei Bändern bzw. Bandpaaren oder auch von größeren Gruppen von parallel gespannten Bändern zur Verknüpfung des Rahmens mit der beweglichen Plattform möglich. Die Konstruktion der Plattform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass sich zwei oder mehr Bänder an einer Achse schneiden oder auch das sich die Bandenden um die gleiche Achse drehen. Es sind Bewegungen in zwei translatorischen Freiheitsgraden in der durch die Haltestruktur aufgespannten Ebene mit und ohne Änderung der Orientierung um eine dazu senkrechte Drehachse möglich.
Die Konstruktion der Plattform kann so ausgebildet sein, dass die mit ihr verbundenen Bänder jeweils an unterschiedlichen Punkten der Plattform angreifen, insbesondere auch dann wenn die Plattform keine rechteckige Form aufweist. Die Haltestruktur bzw. der Rahmen kann horizontal, vertikal oder auch schräg aufgestellt werden. Die Umlenkung der zwischen den Antriebselementen und der Plattform gespannten Bänder kann über am oder auch im Rahmen angeordnete, relativ zum Rahmen beweglich Schlitten, an denen Umlenkrollen oder -walzen befestigt sind, realisiert sein. Zusätzlich können auch unbeweglich am Rahmen fixierte Umlenkrollen oder Walzen vorgesehen sein.
Die Antriebselemente, Bänder, beweglich fixierten Umlenkelemente und unbeweglich fixierten Umlenkelemente können dabei so positioniert und ausgerichtet werden, dass die einzelnen Bänder stets parallel zum Rahmen geführt sind. Insbesondere können darüber hinaus die beweglich fixierten Umlenkelemente ebenfalls über weitere Bänder mit den Antriebselementen verbunden werden, so dass mit den Antriebselementen nicht nur die Plattform, sondern auch die beweglich fixierten Umlenkelemente relativ zur Haltestruktur bewegt werden können.
Die Anordnung der einzelnen Antriebselemente (z.B. Linearmotoren) kann dabei ebenfalls innerhalb des Rahmens bzw. des Hohlprofils eines solchen Rahmens (innerhalb zweier, dreier oder aller Kanten des Rahmens) erfolgen. Eine Ausrichtung der einzelnen Antriebselemente außerhalb der Bewegungsebene der Plattform ist ebenfalls möglich.
Zur Änderung der freien Bandlänge können Linearantriebe vorgesehen sein, ebenso ist die Verbindung eines Flaschenzugs mit einer Winde oder auch der Einsatz von Winden als Antriebselemente (mit denen dann die freie Bandlänge durch Aufrollen der Bänder verändert wird) möglich. Auch ist ein Verdrillen der Bänder zur Änderung der freien Bandlänge möglich. Schließlich können die Bandlängen auch durch elektrische, magnetische, chemische und/oder thermische Kräfte, welche direkt auf das Bandmaterial ausgeübt werden, verändert werden.
Eine Messung der entsprechenden Bandlängen zur Verwendung beim Steuern und Regeln des Bewegungszustands der Plattform ist durch das Einbringen von optischen, elektrischen (induktiven oder kapazitiven) oder auch chemischen Markern in die einzelnen beweglichen Bänder möglich.
Schließlich ist eine Ausführung der Plattform als Greifer, als Montagevorrichtung, als Transporteinrichtung für Güter, als bewegliche Basis (die weitere Roboter oder Anlagen trägt), als Bewegungssimulator für Geräte oder Personen, als integrierter Endeffektor beispielsweise zur Reinigung, Bearbeitung und/oder Montage von Bauteilen, Gebäuden, Flächen oder Gütern möglich. Ein oder mehrere redundante(s) Band/Bänder können in das Handhabungssystem integriert werden: Hierdurch ist eine Vergrößerung des Arbeitsraums, eine Vermeidung von kinematischen Singularitäten, ein Erhöhen der Ausfallsicherheit beim Versagen eines Antriebs- oder Übertragungssystems ebenso möglich wie ein Betätigen eines oder mehrere in die Plattform integrierten Mechanismus/Mechanismen, etwa um zusätzliche Bewegungen zu erzeugen oder auch einen Greifer zu bedienen.
Die erfindungsgemäßen Handhabungssysteme zur Bewegung eines über mehrere biegeschlaffe Elemente geführten Gegenstandes umfassen somit eine Haltestruktur, die mehreren biegeschlaffen Elemente, den zu bewegenden Gegenstand sowie mindestens ein Antriebselement, in der Regel mehrere Antriebselemente. Der Gegenstand ist über die mehreren biegeschlaffen Elemente mit dem mindestens einen Antriebselement verbunden, die mehreren biegeschlaffen Elemente sind, unter Zuhilfenahme der Haltestruktur und des mindestens einen Antriebselements, gegeneinander verspannbar und der Gegenstand ist durch eine mittels des mindestens einen Antriebselements realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mindestens eines der (in der Regel: mehrere der) biegeschlaffen Elemente in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur veränderbar.
In einem ersten erfindungsgemäßen Handhabungssystem ist mindestens eines der den Gegenstand mit dem mindestens einen Antriebselement verbindenden biegeschlaffen Elemente über mindestens ein beweglich an und/oder in der Haltestruktur fixiertes Umlenkelement umgelenkt.
In einer vorteilhaften Variante des ersten erfindungsgemäßen Handhabungssystems sind die beweglich an und/oder in der Haltestruktur befestigten (bzw. die mit der Haltestruktur beweglich verbundenen) Umlenkelemente wiederum selbst über weitere biegeschlaffe Elemente mit dem oder den Antriebselement(en) verbunden. In diesem Fall wird eine Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung eines weiteren biegeschlaffen Elements so auf das mit ihm verbundene Umlenkelement übertragen, dass das Umlenkelement seine Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur bzw. zu einem starren Rahmen verändert. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, für die beweglich mit der Haltestruktur verbundenen Umlenkelemente jeweils separate Antriebe (z.B. in Form von Motoren, mit denen die Umlenkelemente längs einer mit der Haltestruktur verschraubten Schiene bewegt werden können) vorzusehen, mit denen die Umlenkelemente aktiv angetrieben werden, also relativ zur Haltestruktur bewegt werden können.
In einer weiteren Variante des ersten erfindungsgemäßen Handhabungssystems sind die biegeschlaffen Elemente (also die Verbindungen zwischen den Antriebselementen und dem Gegenstand) einerseits und die weiteren biegeschlaffen Elemente (also die Verbindungen zwischen den beweglich an der Haltestruktur fixierten Umlenkelementen und den Antriebselementen) andererseits paarweise abschnittsweise parallel zueinander und beabstandet voneinander geführt: So können beispielsweise ein biegeschlaffes Element und ein weiteres biegeschlaffes Element in Richtung senkrecht zur durch die Haltestruktur aufgespannten Ebene gesehen hintereinander über ein und dasselbe unbeweglich an der Haltestruktur fixierte Umlenkelement in Form einer Umlenkwalze geführt werden. Somit kann mit ein und demselben Antriebselement durch Bewegung desselben relativ zur Haltestruktur eine Bewegung sowohl des Gegenstandes, als auch eines beweglich an der Haltestruktur fixierten Umlenkelementes realisiert werden. Auch ist es möglich, ein biegeschlaffes Element einerseits und ein weiteres biegeschlaffes Element andererseits abschnittsweise (z.B. in einem einem Antriebselement naheliegenden Abschnitt) zu integrieren, also zu einem einzigen Band zu vereinigen, wobei sich dieser Abschnitt des biegeschlaffen Elements in einem weiteren, dem Gegenstand bzw. einem beweglich mit der Haltestruktur verbundenen Umlenkelement nahe liegenden Abschnitt in zwei einzelne biegeschlaffe Abschnitte verzweigt, von denen einer mit dem Umlenkelement und der andere mit dem Gegenstand verbunden ist.
Die beweglich mit der Haltestruktur verbundenen Umlenkelemente können als relativ zur Haltestruktur (z.B. über eine an letzterer befestigte Schiene) verschiebbare Schlitten, an denen Umlenkrollen unbeweglich fixiert sind, ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Variante des ersten erfindungsgemäßen Handhabungssystems sind die beweglich an und/oder in der Haltestruktur fixierten Umlenkelemente so ausgebildet, dass sie die Haltestruktur zumindest abschnittsweise umgreifen: So kann die Haltestruktur als im Querschnitt quadratischer Rahmen ausgebildet sein, der konzentrisch innerhalb eines hohlen, im Querschnitt ebenfalls quadratischen Schlittens eines Umlenkelements geführt ist. Außenumfangsseitig des Schlittens kann dann eine Umlenkrolle befestigt sein.
Alternativ dazu ist es ebenso möglich, den Rahmen als Hohlprofilrahmen auszubilden und das Umlenkelement mit einem kleineren Querschnitt als demjenigen des Rahmens so auszubilden, dass es innerhalb des Hohlprofils geführt ist.
Vorzugsweise sind mehrere Antriebselemente vorgesehen, die über biegeschlaffe Elemente und/oder weitere biegschlaffe Elemente mit dem geführten Gegenstand und/oder mit einem der beweglich an und/oder in der Haltestruktur fixierten Umlenkelemente verbunden sind. Die einzelnen Antriebselemente können dabei als lineare Antriebselemente (z.B. in Form von Linearmotoren) oder auch als rotatorische Antriebselemente (z.B. umfassend Winden, mit denen die biegeschlaffen Elemente aufgewickelt werden können) ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des ersten erfindungsgemäßen Handhabungssystems sind die Haltestruktur (beispielsweise in Form eines rechteckigen Rahmens), die beweglich an der Haltestruktur fixierten Umlenkelemente und die Antriebselemente so ausgebildet und geführt, dass die biegeschlaffen Elemente (sowie ggf. auch die weiteren biegeschlaffen Elemente, sofern vorhanden) zumindest abschnittsweise, bevorzugt jedoch über ihre gesamte Länge lokal jeweils parallel zur Längsachse der Haltestruktur, also z.B. zu den Seiten des Rahmens verlaufen.
In einer weiteren vorteilhaften Variante des ersten erfindungsgemäßen Handhabungssystems sind neben den beweglich fixierten Umlenkelementen auch unbeweglich mit der Haltestruktur verbundene (z.B. an ihr festgeschraubte) Umlenkelemente vorgesehen, mit denen ein biegeschlaffes Element und/oder ein weiteres biegeschlaffes Element umgelenkt werden kann. So kann beispielsweise ein Antriebselement über ein an der Ecke eines als Haltestruktur eingesetzten, starren Rahmens befestigtes, unbewegliches Umlenkelement und ein weiteres, an einer Seite des Rahmens beweglich fixiertes Umlenkelement mittels eines Bandes mit einer Plattform als zu führendem Gegenstand verbunden sein. Auch die unbeweglich fixierten Umlenkelemente können als Umlenkrollen oder Umlenkwalzen realisiert werden.
In einem zweiten erfindungsgemäßen Handhabungssystem umfasst die Haltestruktur einen (bevorzugt starren) Rahmen. Das/die Antriebselement(e) ist/sind so mit diesem Rahmen verbunden oder auch so in den Rahmen integriert ausgebildet, dass das den Gegenstand mit dem jeweiligen Antriebselement verbindende biegeschlaffe Element abschnittsweise innerhalb des Rahmens geführt ist. Insbesondere kann hierzu das biegeschlaffe Element abschnittweise innerhalb der lichten Weite eines Hohlprofilrahmens geführt sein.
In einer bevorzugten Variante des zweiten erfindungsgemäßen Handhabungssystems ist/sind dann auch das/die Antriebselement(e) innerhalb des Rahmens, insbesondere innerhalb der lichten Weite des Hohlprofilrahmens ausgebildet. Hierbei ist eine Ausbildung als Linearantrieb bzw. Linearmotor, der sich dann innerhalb des Rahmens bzw. dessen lichter Weite entlang der Rahmenlängsachse bewegt, ebenso möglich, wie eine Ausbildung als rotatorischer Antrieb, bei dem z.B. eine ein mit ihr verbundenes biegeschlaffes Element aufwickelnde Winde innerhalb des Rahmens oder dessen Hohlprofil unbeweglich fixiert ist.
In einer weiteren vorteilhaften Variante des zweiten erfindungsgemäßen Handhabungssystems sind sämtliche vorhandene Antriebselemente auf ein und derselben Seite eines z.B. viereckigen Rahmens ausgebildet, insbesondere in diesen Rahmen integriert. Hierzu kann der Rahmen an dieser Seite auch mehrere einzelne, unmittelbar aneinander angeordnete und parallel zueinander verlaufende Einzelelemente, z.B. Hohlprofilrahmenstücke, aufweisen.
In einer weiteren bevorzugten Variante sind sämtliche Elemente des zweiten erfindungsgemäßen Handhabungssystems so ausgebildet, angeordnet und geführt, dass die verwendeten biegeschlaffen Elemente zumindest abschnittsweise, jedoch bevorzugt über ihre gesamte Länge jeweils (lokal) parallel zur Rahmenlängsachse und/oder zu den Seiten des Rahmens verlaufen.
Ein drittes erfindungsgemäßes Handhabungssystem weist einen Gegenstand, insbesondere eine Plattform auf, der/die einen Bewegungsmechanismus integriert. Der Gegenstand und der Bewegungsmechanismus sind so ausgebildet, dass durch eine mittels mindestens eines Antriebselements bewirkte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mindestens eines der biegeschlaffen Elemente eine Bewegung des Bewegungsmechanismus initiiert wird. Dabei kann das Handhabungssystem so ausgebildet sein, dass mit einer an ein und demselben biegeschlaffen Element bewirkten Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung nicht nur der Gegenstand in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur verändert wird, sondern dass ebenso auch eine Bewegung des Bewegungsmechanismus initiiert wird.
Der Bewegungsmechanismus kann eine Basis und ein mit der Basis verbundenes, relativ zur Basis verschwenkbares Greifelement aufweisen. Das Verschwenken des Greifelements relativ zur Basis wird hierbei durch die vorbeschriebene Änderung z.B. der Länge mindestens eines der biegeschlaffen Elemente mit Hilfe eines oder mehrerer Antriebselement(e) realisiert.
Alternativ dazu kann der Gegenstand und/oder der Bewegungsmechanismus auch zwei relativ zueinander verschiebbare und hierdurch zum Greifen eines externen Elements (z.B. eines Werkstücks) ausgebildete Greifbacken aufweisen. Eine mittels der Antriebselemente realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung an den biegeschlaffen Elementen initiiert dann die vorbeschriebene Verschiebung der Greifbacken.
Bei allen vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Handhabungssystemen können die Antriebselemente als längs der Haltestruktur geführte Linearantriebe ausgebildet sein, wobei bevorzugt an der Haltestruktur Schienen befestigt sind, entlang derer die Linearantriebe beweglich geführt sind. Ebenso ist eine Ausbildung der Antriebselemente als (z.B. fest mit der Haltestruktur verschraubte) rotatorische Antriebe, die ein Aufwickeln der biegeschlaffen Elemente ermöglichen, ausgebildet sein. Mit mehreren Antriebselementen können die biegeschlaffen Elemente gegeneinander verspannt werden, wodurch der Gegenstand in der Haltestruktur eingespannt wird. Danach ist der Gegenstand durch eine über mehrere Antriebselemente bewirkte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mehrerer der biegeschlaffen Elemente in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur veränderbar, wobei dies unter Beibehaltung des verspannten Zustands der mehreren biegeschlaffen Elemente gegeneinander und des eingespannten Zustand des Gegenstands in die Haltestruktur geschieht.
Die Antriebselemente können elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betrieben werden. Die Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderungen der biegeschlaffen Elemente können durch Ziehen, Aufrollen und/oder Verdrillen der biegeschlaffen Elemente realisiert werden. Ein die Haltestruktur ausbildender Rahmen kann nicht nur horizontal, sondern sofern gewünscht auch vertikal ausgerichtet werden. Die einzelnen Elemente eines erfindungsgemäßen Handhabungssystems können so ausgebildet, angeordnet und geführt werden, dass die Positions- und/oder Orientierungsänderungen des Gegenstandes relativ zur Haltestruktur lediglich in einer definierten Ebene stattfinden, also zweidimensional sind. In der Regel ist diese Ebene eine durch die Haltestruktur bzw. deren Rahmen aufgespannte Ebene.
Die biegeschlaffen Elemente können insbesondere Bänder sein, es sind jedoch auch Seile, Ketten oder ähnliche Elemente denkbar. Beim geführten Gegenstand kann es sich um eine lasttragende Plattform handeln, insbesondere sind Arbeitsplattformen, an der Arbeitsgeräte, Werkzeuge oder Werkstücke befestigt werden können, denkbar. Auch kann es sich bei dem geführten Gegenstand um eine Prozesseinheit zum Durchführen von Montageaufgaben handeln.
Vorzugsweise ist darüber hinaus eine (z.B. mittels eines Rechnersystems) ausgebildete Steuerungseinheit vorhanden, mit der die durch die Antriebselemente realisierten Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderungen der biegeschlaffen Elemente z.B. durch ein geeignet ausgebildetes, im Speicher des Rechnersystem abgelegtes Computerprogramm gesteuert werden können.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Handhabungssystemen weisen die erfindungsgemäßen Handhabungssysteme eine Reihe von Vorteilen auf:

• Durch die Verwendung von Bändern oder bandartigen Strukturen ist eine sehr effiziente Übertragung von Kräften und Bewegungen auf eine ebene Bewegung einer Plattform gewährleistet. Das erfindungsgemäße Handhabungssystem erlaubt somit insbesondere ebene Bewegungen (zwei translatorische und ein rotatorischer Freiheitsgrad für die Plattform) innerhalb eines Rahmens und dies insbesondere auch dann, wenn die Plattform nicht durch zusätzliche Führungselemente an einem Verlassen der Ebene gehindert wird. Dies wird insbesondere durch die Nutzung der Bänder bzw. Bandpaare erreicht.
• Durch eine Vorspannung bzw. Verspannung der Bänder entstehen ausschließlich Zugkräfte in den Bändern, so dass sich die konstruktive Auslegung der bewegungsübertragenden Bauteile lediglich auf einen Zugzustand beschränken kann, während die ungünstigeren Lastfälle, Biegung, Scherung und Knickung nicht berücksichtigt werden müssen. Als Konsequenz lassen sich erfindungsgemäß ausgesprochen schlanke und leichte Bauelemente wählen, was die bewegten Massen weitgehend auf die Nutzlast beschränkt.

• Wird insbesondere ein ebener Rahmen mit in das Innere des Rahmens bzw. in die lichte Weite der entsprechenden Hohlstruktur integrierten Linearantrieben gewählt, so ist eine besonders kompakte Ausführung möglich. Hierbei können beispielsweise auch alle Antriebselemente auf einer Seite des Handhabungssystems (bei senkrecht gestelltem Rahmen insbesondere auf der unteren Seite des Handhabungssystems) angeordnet werden, wodurch sich neben einer kompakten Anordnung aller Motoren und Sensoren insbesondere auch der Vorteil eines niedrigen Schwerpunktes ergibt.
• Durch die Verwendung der biegeschlaffen Übertragungselemente insbesondere in Form von Bändern im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch sehr große Bewegungen erzeugt werden, da sich große Längen des Übertragungsmediums Band auch z.B. Aufrollen lassen (zum Beispiel bei einem Flaschenzug, oder auf einer Trommel einer Winde).
• Die Realisierung eines erfindungsgemäßen Handhabungssystems kann mittels sehr einfacher, verbreiteter Maschinenelemente und daher sehr kostengünstig erfolgen.
• Aufgrund einer extrem geringen, bewegten Masse kann ein erfindungsgemäßer Manipulator ein überragendes Verhältnis aus Nutzmasse zu Eigengewicht aufweisen. Verglichen etwa mit zum Beispiel Regalbediengeräten wird das Verhältnis 1:10 eher zu 10:1 umgekehrt. Dabei ist der Manipulator aufgrund seines geringen Gewichts ausgesprochen energieeffizient. Somit ist auch eine Verringerung der Betriebskosten durch Senkung des Energiebedarfs möglich.
• Ein erfindungsgemäßes Handhabungssystem lässt sich dabei in vielfältigen Bauformen und für vielfältige Anwendungen realisieren: Als entsprechender Handhabungsroboter ist eine Ausbildung zur Kommisionierung und Handhabung, zum Be- und Entladen von Fließbändern oder auch zur Verkettung von Produktionsmaschinen möglich. Als Lagertechniksystem kann erfindungsgemäß ein Bediengerät von Hochregallagern realisiert werden. In der Logistik ist erfindungsgemäße eine Bedienung von Sortern (beispielsweise für Briefe) möglich. Wird das Handhabungssystem als Montagevorrichtung ausgebildet, so ist erfindungsgemäß eine Montage auch von Großstrukturen wie beispielsweise von Flugzeugteilen oder Schiffsteilen möglich. Auch andere Anwendungen im Baugewerbe sind denkbar. Auch im Entertainmentbereich, zum Beispiel als Fahrgeschäft für Freizeitparks, in der Theater- und der Bühnentechnik, und als Fahr- oder Flugsimulatoren für Personen findet ein erfindungsgemäßes Handhabungssystem Anwendung. Im Bereich der Gebäudetechnik kann ein Handhabungssystem zur Wartung und für die Reinigung von Gebäuden oder auch zum Anstreichen von Gebäuden ausgebildet sein. Selbst in der Landwirtschaft (als Transportmittel in Weinbergen und ähnlich unzugänglichem Gelände) sind erfindungsgemäße Handhabungssysteme denkbar.

Es zeigen:

1, 2a, 2b und 3 Grundkonfigurationen von Handhabungssystemen, wie sie erfindungsgemäß eingesetzt werden können.
4 ein Beispiel für ein Steuerungs- und Regelungsprinzip, wie es bei einem erfindungsgemäßen Handhabungssystem verwirklicht sein kann.
5a bis 5c ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das Merkmale des ersten und des zweiten erfindungsgemäßen Handhabungssystems vereinigt.
6 ein Ausführungsbeispiel für ein drittes erfindungsgemäßes Handhabungssystem.
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein drittes erfindungsgemäßes Handhabungssystem.

Das Handhabungssystem von 1 umfasst einen starren, ebenen Rahmen 2, der die Form eines Rechtecks aufweist. Gezeigt ist eine Aufsicht auf die durch diesen Rahmen 2 aufgespannte Ebene. An jeder der vier Seitenkanten des Rahmens 2 ist eine Schiene (nicht gezeigt) angeschraubt, die jeweils zur Aufnahme eines Linearantriebs in Form eines Linearmotors 4a bis 4d ausgebildet ist. Der grundsätzliche Aufbau eines Linearmotors ist dem Fachmann dabei bekannt. Über die Schienen ist somit eine gekoppelte Bewegung der Linearmotoren 4a bis 4d relativ zu den Seitenkanten des starren Rahmens 2 und entlang dieser Seitenkanten möglich. Jeder Linearmotor ist dabei jeweils an genau einer Seitenkante des Rahmens 2 geführt (siehe Pfeile) .
In jeder der vier Ecken des starren, rechteckigen Rahmens 2 ist jeweils eine Umlenkrolle 9a bis 9b unbeweglich am Rahmen so fixiert, dass keine translatorische Bewegung der Umlenkrollen 9a bis 9d, sondern lediglich eine rotatorische Bewegung der jeweiligen Umlenkrolle um ihre Rotationsachse möglich ist. Die Rotationsachsen aller Umlenkrollen 9a bis 9d sind dabei senkrecht zur von dem Rahmen aufgespannten Ebene angeordnet.
Jedes Antriebselement 4a bis 4d ist über jeweils genau ein biegeschlaffes Element in Form eines Bandes 1a bis 1d mit dem zentral innerhalb der durch den Rahmen 2 aufgespannten Fläche angeordneten Gegenstand in Form einer Arbeitsplattform 3 verbunden. Das eine Ende eines jeden Bandes 1a bis 1d ist somit (unbeweglich) an der Plattform 3 fixiert, das andere Ende des jeweiligen Bandes (unbeweglich) an dem jeweiligen Antriebselement 4a bis 4d. Jedes einzelne dieser Bänder 1a bis 1d ist dabei jeweils über genau eines der an den Ecken des Rahmens 2 unbeweglich fixierten Umlenkelemente 9a bis 9d geführt, wird also vom jeweiligen Linearmotor kommend über dieses Umlenkelement umgelenkt zur Plattform 3 geführt. Die Bänder 1a bis 1d verlaufen im Bereich vom jeweiligen Linearmotor 4a bis 4d bis hin zum jeweiligen Umlenkelement 9a bis 9d jeweils parallel zur Längsachse L des Rahmens 2 bzw. dessen jeweiliger Seitenkante.
Wird somit ein Linearmotor 4 entlang der entsprechenden Seitenkante des Rahmens 2 innerhalb der Schiene bewegt, so erfolgt eine Positionsänderung des mit ihm verbundenen Bandes 1, die sich, umgelenkt über die zugehörige Umlenkrolle 5 unmittelbar auf dasjenige Ende der Plattform 3 überträgt, mit dem das Band 1 verbunden ist. Durch entsprechend synchronisierte Bewegungen der vier Linearmotoren 4a bis 4d und der ihnen zugeordneten Bänder 1a bis 1d kann somit die Plattform 3 innerhalb der durch den Rahmen 2 aufgespannten Fläche in zwei senkrecht zueinander stehenden (den Seitenkanten des Rahmens entsprechenden) Translationsrichtungen beliebig bewegt werden. Ebenso ist eine rotatorische Bewegung der Plattform 3 um eine Rotationsachse senkrecht zu der durch den Rahmen 2 aufgespannten Fläche möglich. Wird beispielsweise der Linearmotor 4b nach rechts und gleichzeitig der Linearmotor 4d nach links bewegt, so erfolgt eine Rotation der Plattform 3 im Gegenuhrzeigersinn. Werden gleichzeitig der Linearmotor 4a nach oben, der Linearmotor 4d nach rechts, der Linearmotor 4b nach rechts und der Linearmotor 4c nach oben bewegt, so erfolgt eine translatorische Bewegung der Plattform nach unten.
Alternativ dazu ist es auch denkbar, statt unbeweglich am Rahmen fixierten Umlenkrollen 9 beweglich am Rahmen 2 fixierte Umlenkrollen 5a bis 5d einzusetzen: Wie nachfolgend noch im Detail beschrieben, können diese beweglich fixierten Umlenkrollen dann über weitere Bänder (hier nicht gezeigt) mit den Antriebselementen 4 verbunden werden und so entlang der Rahmenlängsachse L bewegt werden.
2a zeigt einen Zustand, bei dem die Plattform 3 aus der in 1 gezeigten Ausgangslage durch Bewegen des Antriebselementes 4a nach unten, des Antriebselementes 4b nach links, des Antriebselementes 4c nach oben und des Antriebselementes 4d nach rechts im Uhrzeigersinn gedreht wurde. In 2a (ebenso wie in 2b) sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht alle Bezugszeichen eingezeichnet.
Während sich in 1 und 2a die Bänder paarweise an ein und demselben Endpunkt der Plattform 3 treffen, zeigt 2b ein Beispiel, bei dem die 4 Bänder 1a bis 1d jeweils an den Eckpunkten einer rechteckförmigen Plattform 3 befestigt sind.
Indem die in den 1, 2a und 2b gezeigte Plattform 3 durch eine einen Bewegungsmechanismus aufweisende Plattform (nicht gezeigt) ersetzt wird, kann das in diesen Figuren gezeigte Handhabungssystem auch so ausgebildet werden, dass auf Basis einer Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung der Bänder eine zusätzliche Drehbewegung der Plattform, eines Teils derselben oder des Bewegungsmechanismus erzeugt wird. Dies wird später noch im Detail beschrieben. So ist es möglich, anstelle einer einfachen Plattform 3 einen bandbetätigten Greifer als Bewegungsmechanismus vorzusehen, der über die Bänder angesteuert wird. Auch dies wird nachfolgend noch im Detail beschrieben.
3 skizziert schließlich, dass ein Antriebselemente 4a auch über einen Flaschenzug, dessen eine Umlenkrolle 9a beispielsweise an einer Ecke des Rahmens 2 unbeweglich fixiert werden kann, an die Plattform 3 angekoppelt werden kann. Mit anderen Worten kann bezüglich der Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung der biegeschlaffen Elemente einerseits und den Antriebselementen andererseits auch ein Übersetzungsverhältnis von ungleich 1:1 realisiert werden.
In 4 ist ein typischer Aufbau der Kinematik eines erfindungsgemäßen Handhabungssystems zusammen mit einer Steuerung dargestellt. Eine Bahnsteuerung erzeugt aus Programmen, die in einem Speicher des für die Steuerung verwendeten Rechnersystems abgelegt sind, eine Bewegung und übermittelt diese Solldaten in definiertem Systemtakt an eine Transformation. In der Transformation werden die für die Sollposition passenden Bandlängen bzw. Bandpositionen berechnet, die zur Erreichung der vorgegebenen Bahn der Plattform 3 benötigt werden. Diese Bandlängen werden dann über eine Positions- und/oder Kraftregelung in der Leistungselektronik der Steuerung realisiert. Die Verbindung erfolgt typischerweise über einen digitalen Feldbus oder über analoge Leitungen. Die Leistungselektronik verstärkt die Signale und gibt diese als Strom an die Motoren aus. Infolge der Bewegung der Linearmotoren stellt sich die vorgegebene Bewegung an der Plattform ein. Eine Sensorik misst die Ist-Position (oder die Ist-Kraft) der Antriebe und meldet diese an die Steuerung zurück, so dass entsprechend ein regelungstechnischer Ausgleich zwischen Soll- und Ist-Werten durchgeführt werden kann. Bei Verwendung von nicht-elektrischen Antrieben kann die Leistungselektronik auch durch entsprechende Module ersetzt werden.
5a bis 5c zeigen ein Beispiel für ein Elemente des ersten und des zweiten erfindungsgemäßen Handhabungssystems integrierendes, erfindungsgemäßes Handhabungssystem.
Wie 5a in Aufsicht auf die durch den Rahmen 2 aufgespannte Ebene zeigt, ist die Haltestruktur 2 hier als rechteckförmiger, starrer Rahmen ausgebildet. Die einzelnen Kanten des Rahmens 2 sind als im Querschnitt quadratische, innen hohle Rohre, die nachfolgend auch als Hohlprofile (des Rahmens) bezeichnet werden, ausgeformt. Eine der Schmalseiten des Rahmens (im Bild links) weist zwei solcher Hohlprofile auf, die parallel zueinander und unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet und miteinander verschraubt sind. Eine der Langseiten des Rahmens (im Bild die unten liegende Seite) weist vier solcher miteinander verschraubter, parallel zueinander angeordneter und paarweise jeweils unmittelbar aneinander angrenzender Hohlprofile auf. Diese Langseite des Rahmens ist, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, zur Aufnahme der Antriebselemente 4a bis 4d ausgebildet, so dass sich hier sämtliche Antriebselemente an einer Seite des Rahmens 2 befinden. Wird der Rahmen 2 vertikal ausgerichtet, so sorgt diese Anordnung für einen niedrigen Schwerpunkt der gesamten Anordnung.
Wie 5a zeigt, ist an jeder der vier Seiten des Rahmens 2 innerhalb eines Hohlprofils jeweils ein beweglich im Rahmen fixiertes Umlenkelement 5a bis 5d angeordnet. Diese beweglich in der lichten Weite der hohlen Rohre des Rahmens geführten Umlenkelemente 5a bis 5d sind als quaderförmige Schlitten 7 ausgebildet, an denen jeweils eine Umlenkrolle 8 festgeschraubt ist. Die Umlenkrollen 8 sind um eine Rotationsachse rotierbar, die senkrecht zur durch den Rahmen 2 aufgespannten Fläche steht und relativ zum jeweiligen Schlitten 7 unbeweglich ist. Die Umlenkelemente 5a bis 5d sind somit jeweils entlang der Längsachse L innerhalb der Hohlprofile ihrer jeweiligen Rahmenkanten beweglich.
Innerhalb der einzelnen Hohlprofile des Rahmens 2 sind darüber hinaus mehrere mit dem Rahmen 2 verschraubte, d.h. relativ zum Rahmen unbeweglich fixierte, weitere Umlenkelemente 9a bis 9g, in Form von Umlenkrollen ausgebildet. Diese weiteren Umlenkrollen 9a bis 9g sind innerhalb der lichten Weite der Hohlprofile so verschraubt, dass ihre Rotationsachsen senkrecht zur durch den Rahmen aufgespannten Fläche stehen. Einige der weiteren Umlenkrollen (9a, 9b, 9d und 9f) sind in den Ecken des Rahmens 2 ausgebildet, andere dieser weiteren Umlenkrollen (die Rollen 9c, 9e, 9g) sind um unterschiedliche Strecken zur Mitte der Rahmenanordnung und/oder zur Mitte eines der Hohlprofile des Rahmens hin versetzt angeordnet. Die Anordnung der unbeweglich fixierten Umlenkrollen 9a bis 9g ist hierbei so, dass die nachfolgend beschriebenen Bandführungen 1a bis 1d und 6a bis 6d zwischen den Antriebselementen 4a bis 4d und der Plattform 3 einerseits und den beweglich fixierten Umlenkelementen 5a bis 5d andererseits realisiert ist. Sämtliche Bandabschnitte verlaufen hierbei parallel zur Rahmenlängsachse L bzw. zu den beiden senkrecht zueinander stehenden Richtungen x, y, die der Rahmen 2 aufspannt. Bis auf diejenigen Bandabschnitte, die von den Umlenkrollen der vier beweglich fixierten Umlenkelemente 5a bis 5d zur geführten Plattform 3 führen, sind darüber hinaus sämtliche Bandabschnitte der Bänder 1a bis 1d und 6a bis 6d vollständig innerhalb der Hohlprofile des Rahmens geführt. Die der Plattform 3 zugewandten Innenkanten der Rahmenabschnitte weisen entlang ihrer Längsachsen L gesehen schlitzförmige Öffnungen (nicht gezeigt) auf, um die vorbeschriebene Bandführung 1a bis 1d zwischen den Elementen 5a bis 5d und der Plattform 3 zu ermöglichen.
In zwei benachbarten Hohlprofilen einer Rahmenseite (im Bild der unten liegenden Rahmenseite) sind nun insgesamt vier Linearmotoren 4a bis 4d als Antriebselemente ausgebildet. Ebenso wie die beweglich fixierten Umlenkelemente 5a bis 5d sind auch diese Antriebselemente 4a bis 4d vollständig in das Innere der Hohlprofile integriert, also im Inneren dieser Hohlprofile durch entsprechend eingeschraubte Schienen (nicht gezeigt) entlang der Längsachse L dieser Hohlprofile bewegbar. Die beiden ersten zusammen in einem der Hohlprofile angeordneten Antriebselemente 4a und 4b sind (vgl. 5b) zur Bewegung der Plattform 3 in x-Richtung (im Bild von links nach rechts) ausgebildet, die beiden anderen, zusammen im hierzu benachbarten Hohlprofil angeordneten Antriebselemente 4c und 4d sind (vgl. 5a) zur Bewegung der Plattform 3 in y-Richtung (im Bild von unten nach oben) ausgebildet. Hierzu verlaufen biegeschlaffe Elemente in Form von Bändern 1a bis 1d von den Antriebselementen 4a bis 4d, umgelenkt über die beweglich sowie die unbeweglich fixierten Umlenkelemente 5a bis 5d und 9a bis 9g bis hin zur Plattform 3. Jedes Antriebselement 4 ist mit der Plattform 3 über genau ein Band 1 verbunden.
Um eine Bewegung der Plattform 3 an jede Position der durch den Rahmen 2 aufgespannten Fläche bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer Bandführung parallel zu den Längsachsen L (bzw. ein Führen jedes einzelnen Bandabschnitts entweder in x-Richtung oder y-Richtung) zu erreichen, müssen während einer Bewegung der Plattform 3 auch die beweglich fixierten Umlenkelemente 5a bis 5d mit bewegt werden. Hierzu sind die Antriebselemente 4a bis 4d über weitere biegeschlaffe Elemente bzw. weitere Bänder 6a bis 6d mit den Schlitten 7 der beweglich fixierten Umlenkelemente 5a bis 5d verbunden. Auch diese weiteren Bänder 6a bis 6d sind innerhalb der Hohlprofile geführt. Jeder Bandabschnitt der weiteren Bänder 6a bis 6d ist darüber hinaus entweder in x-Richtung oder in y-Richtung ausgerichtet. Die weiteren Bänder 6a bis 6d werden, ebenso wie die Bänder 1a bis 1d, über die unbeweglich fixierten Umlenkrollen 9a bis 9g umgelenkt, um eine dergestaltige Bandführung zu realisieren. Die einzelnen Bänder 1a bis 1d und weiteren Bänder 6a bis 6d verlaufen parallel und versetzt zueinander (in Richtung senkrecht zur vom Rahmen 2 aufgespannten x-y-Ebene gesehen hintereinander; die Bänder 1 und die weiteren Bänder 6 sind daher im Bild nicht voneinander zu unterscheiden). Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, einzelne Bandabschnitte eines Bandes 1 und eines weiteren Bandes 6 zu vereinigen, d.h. für die entsprechenden Abschnitte ein einzelnes Band vorzusehen.
Da mit einem Antriebselement 4 genau eine Bewegungsrichtung der Plattform 3 initiiert wird (so zieht beispielsweise das Antriebselement 4b die Plattform 3 in +x-Richtung, wenn es in -x-Richtung verfahren wird), sind die Bandverbindungen 1 zwischen den Antriebselementen 4 und der Plattform 3 jeweils unverzweigt ausgebildet. Um trotz einer solchen Bewegung der Plattform 3 eine Parallelität sämtlicher Bandabschnitte zur x- oder zur y-Richtung beizubehalten, müssen während einer solchen Bewegung der Plattform 3 gleichzeitig zwei der beweglich fixierten Umlenkelemente in ihren Hohlprofilen verschoben werden. Aus diesem Grund sind die weiteren Bänder 6a bis 6d jeweils als sich verzweigende Bänder ausgebildet, die an einem Ende mit einem Antriebselement 4 und am anderen Ende mit zweien der beweglich fixierten Umlenkelemente 5 bzw. deren Schlitten 7 verbunden sind. Alternativ dazu können auch zwei vollständig getrennte weitere Bänder anstelle eines sich verzweigenden weiteren Bandes 6 eingesetzt werden.
Beispielhaft sei hier das Antriebselement 4c zum Realisieren einer Bewegung der Plattform 3 in +y-Richtung herausgegriffen: Das an diesem Antriebselement 4c befestigte Band 1c ist über die unbeweglich fixierte Umlenkrolle 9a, die unbeweglich fixierte Umlenkrolle 9b und das beweglich fixierte Umlenkelement 5b umgelenkt zur hier oberen Längsseite der Plattform 3 geführt und dort befestigt. Parallel hierzu, jedoch in Richtung senkrecht zur durch den Rahmen 2 aufgespannten Ebene gesehen dahinter liegend, führt das ebenfalls am Antriebselement 4c befestigte Band 6c über die Umlenkrollen 9a und 9b, und verzweigt sich so, dass ein Teil dieses Bandes 6c-2 über die ebenfalls unbeweglich fixierte Umlenkrolle 9c zum beweglich fixierten Umlenkelement 5c führt und an dessen Schlitten 7 befestigt ist. Ein zweiter Teil 6c-1 dieses Bandendes von 6c führt (über die Umlenkrollen 9a und 9b) sowie über die weitere unbeweglich fixierte Umlenkrolle 9d schließlich zum beweglich fixierten Umlenkelement 5d und ist an dessen Schlitten 7 befestigt.
Wird somit durch Verschieben des Antriebselementes 4c nach rechts über eine entsprechende Positionsänderung des Bandes 1c eine Bewegung der Plattform 3 nach oben realisiert (Pfeile), so erfolgt gleichzeitig durch die Bandverbindung(en) 6c ebenso eine Bewegung der beweglich fixierten Umlenkelemente 5c und 5d nach oben. Gleichzeitig wird das Antriebselement 4d auf seiner Schiene nach rechts bewegt, wodurch der frei liegende Bandabschnitt des Bandes 1d zwischen Umlenkelement 5a und Plattform 3 verkürzt wird. Der verspannte Zustand sämtlicher Bandelemente kann somit aufrechterhalten werden.
Entsprechend steuern die weiteren Antriebselemente 4a, 4b und 4d über die unbewegt sowie bewegt fixierten Umlenkelemente bzw. Umlenkrollen 5 und 9 die Bewegungen der Plattform 3 sowie der beweglich fixierten Umlenkelemente 5.
Entsprechend wie 5a die Bewegungen der Elemente 3, 5c und 5d in y-Richtung skizziert, skizziert 5b die Bewegung der Elemente 3, 5a und 5b in x-Richtung. Werden die Bewegungen in y-Richtung durch die Antriebselemente 4c und 4d realisiert, so werden diejenigen in x-Richtung durch die Antriebselemente 4a und 4b bewirkt.
5a bis 5c zeigen somit, wie über vier Linearmotoren 4, welche sich im unteren Teil des Systems befinden, die bewegliche Plattform 3 kartesisch in der x-y-Ebene bewegt werden kann. Dabei bilden je zwei der Antriebselemente bzw. Aktoren in einer Führungsschiene ein Paar und bewegen unabhängig von den beiden anderen Antriebselementen bzw. Aktoren die Plattform in die x- bzw. die y-Richtung. Die zur Plattform verspannten Bänderpaare laufen dabei stets rechtwinklig zueinander. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass im Rahmen bewegliche Umlenkelemente 5 eingebracht sind, welche ebenfalls über Bänder 6 von den Antrieben 4 bewegt werden. Eine mögliche Verknüpfung der Bänder 1, 6 mit der Plattform 3, den beweglich fixierten 5 sowie den unbeweglich fixierten Umlenkelementen 9 sowie mit den Antrieben 4 ist dabei insbesondere in den 5a und 5b dargestellt: Die Bänder 1, 6 müssen dazu in verschiedenen parallelen Ebenen geführt werden. Eine Realisierung durch Seilpaare ist ebenfalls möglich. Dieses Ausführungsbeispiel bietet besondere Vorteile bei einer vertikalen Montage des Rahmens 2. In diesem Fall wird die statische Gewichtskraft der mobilen Plattform 3 vollständig vom oberen Band 1c aufgenommen und das System wirkt ähnlich wie ein Kran. Die übrigen drei Bänder 1a, 1b und 1d wirken stabilisierend für jede mögliche Bewegung der Plattform und verhindern das Schwingen letzterer. Aufgrund der gekoppelten Bewegung ist eine Stabilisierung sowohl im Stillstand als auch in der Bewegung stets gegeben.
5c zeigt noch einmal eine Bezeichnung der einzelnen Bauelemente des Handhabungssystems, wobei die Plattform hier als End-Effektor bezeichnet ist und die überspannte Fläche als Arbeitsraum für diesen End-Effektor.
Wie die weiteren Ausführungsbeispiele (6 und 7) zeigen, kann die im Ausführungsbeispiel der 5a bis 5c dargestellte Plattform auch einen Bewegungsmechanismus 10 integrieren. Die Struktur des Steuerungssystems der beiden in den nachfolgenden 6 und 7 gezeigten erfindungsgemäßen Handhabungssysteme ist hierbei ebenso ausgebildet, wie im Beispiel von 5a bis 5c. Vorteilhafterweise kann (nicht gezeigt) eine Messung der Kräfte in den Bändern am fixen Endpunkt eines jeden Bandes durchgeführt werden.
6 zeigt somit ein Beispiel dafür, wie die Elemente eines dritten erfindungsgemäßen Handhabungssystems in ein Handhabungssystem gemäß der 5a bis 5c integriert werden können. So ist anstelle einer einfachen, rechteckigen Plattform 3 ein einen Bewegungsmechanismus 10 integrierender Gegenstand 3 vorgesehen. Dieser Gegenstand weist zwei unterschiedliche Plattformhälften 13a und 13b auf, die ineinander eingeschoben ausgebildet sind. Das eine Ende der einen Plattformhälfte 13a ist mit zwei Bändern 1a und 1b verbunden, das gegenüberliegende Ende der anderen Plattformhälfte 13b ist mit zwei weiteren Bändern 1c und 1d verbunden. Die eine Plattformhälfte 13a ist dabei als im Wesentlichen U-förmiger Abschnitt, die zweite Plattformhälfte 13b als im Wesentlichen L-förmiger Abschnitt, der mit seiner Langseite zwischen die beiden Schenkel des U-förmigen Abschnitts eingeschoben ist, ausgebildet. Eine Führungsschiene 13c (hier nicht im Detail gezeigt) sorgt dafür, dass die zweite Plattformhälfte 13b entlang eines vordefinierten Pfades in die erste Plattformhälfte 13a eingeschoben ist. Ein zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Abschnittes angeordnetes, an seinem einen Ende mit der Basis dieses Abschnitts und mit seinem anderen Ende mit dem dieser Basis zugewandten Ende der Plattformhälfte 13b verbundenes Federelement in Form einer Zugfeder 13d sorgt für ein Rückstellen der Plattformhälfte 13b aus einer auseinander gezogenen Position in die wieder eingeschobene Ausgangsposition.
An dem der Feder 13d zugewandten Ende der Plattformhälfte 13b ist ein einen zahnkranzförmigen Abschnitt 11b und einen damit verbundenen gabelförmigen Abschnitt 11a aufweisendes Greifelement 11 angeordnet. Dieses ist über ein Lager mit der Plattformhälfte 13b verbunden und somit relativ zu dieser Plattformhälfte 13b (und somit auch der Plattformhälfte 13a) verschwenkbar. Zum Verschwenken des Greifelementes 11 weist die Innenseite des einen Schenkels der U-förmigen Plattformhälfte 13a eine Zahnstange 13e auf, in die der als entsprechender Zahnkranz ausgebildete Abschnitt 11b des Greifelementes 11 eingreifend angeordnet ist. Wird somit durch die Zugkraft der Feder 13d die Plattformhälfte 13b entlang der Führungsschiene 13c aus einem auseinander gezogenen Zustand wieder in die Plattformhälfte 13a eingeschoben, so wird nicht nur die Feder 13d zusammengedrückt, sondern durch das Eingreifen des Zahnkranzes 11b in die Zahnstange 13e erfolgt gleichzeitig ein Verschwenken des Greifers 11 in die Uhrzeigerrichtung. Beim Herausziehen der Plattformhälfte 13b entgegen der Zugkraft der Feder 13d aus der Plattformhälfte 13a (was durch Verkürzen der Bänder 1a und 1b einerseits und der Bänder 1c und 1d andererseits realisiert werden kann) erfolgt demgemäß ein Rückschwenken des Greifers 11 in die Gegenuhrzeigerrichtung. Die Schwenk- bzw. Bewegungsrichtungen sind hier mit dem Bezugszeichen B gekennzeichnet.
6 zeigt somit ein Beispiel dafür, wie in den Gegenstand 3 ein Bewegungsmechanismus 10 so integriert werden kann, dass über die biegeschlaffen Elemente 1a bis 1d nicht nur eine Bewegung des Gegenstandes selbst realisierbar ist, sondern gleichzeitig auch eine Bewegung des Bewegungsmechanismus (hier z.B. ein Verschwenken eines Greifers) initiiert werden kann.
7 zeigt ein weiteres Beispiel für einen einen Bewegungsmechanismus 10 integrierenden Gegenstand 3. Die grundsätzliche Funktionsweise ist hier ebenso wie beim in 6 gezeigten Beispiel, so dass nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben werden (während 6 einen schwenkbaren Greifer mit integrierter, mehrfach drehender Rotationsachse zeigt, zeigt 7 einen seilgetriebenen Greifer mit integriertem Greifmechanismus).
Der Gegenstand 3 umfasst hier als Bewegungsmechanismus 10 zwei einzelne, ineinander einschiebbare Plattformhälften 12a und 12b, die ähnlich wie beim in 6 gezeigten Fall über ein Zugfederelement 12c miteinander verbunden sind. Auch hier erfolgt somit ein Auseinanderziehen der beiden Plattformhälften 12a und 12b über ein Verkürzen der Bänder 1a bis 1d entgegen der Zugkraft 12c. Die Ausbildung eines Teils der einen Plattformhälfte 12b als Führungsschiene 12d für einen Teil der anderen Plattformhälfte 12a sorgt für ein Einschieben der beiden Plattformhälften 12a, 12b ineinander auf einer vorbestimmten linearen Bewegungsbahn.
Auf der dieser Schiene 12d gegenüber liegenden, hier im Bild unten liegenden Seite sind die beiden Plattformhälften 12a, 12b als Greifbacken ausgeformt, die beim Einschieben der beiden Plattformhälften 12a, 12b ineinander ein Verklemmen eines externen Elementes, beispielsweise eines Werkstücks E zwischen den beiden Greifbacken bzw. Plattformhälften 12a, 12b erlauben. Eine ausreichende Klemmkraft ist durch die Zugfeder 12c sichergestellt. Der eigentliche Greifbackenbereich der beiden Plattformhälften 12a, 12b ist hier mit dem Bezugszeichen 12e versehen.
7 zeigt somit ein Beispiel, wie in ein Handhabungssystem gemäß der 5a bis 5c ein eine Greifbewegung B realisierender Bewegungsmechanismus 10 integriert werden kann. Auch hier sind der Gegenstand 3, der Bewegungsmechanismus 10 und die biegeschlaffen Elemente 1 so ausgebildet und geführt, dass mit ein und denselben biegeschlaffen Elementen 1a bis 1d sowohl eine Positionierung des Gegenstandes 3 (samt Bewegungsmechanismus 10) innerhalb des Rahmens 2 erfolgen kann, als auch die Bewegung B des Bewegungsmechanismus 10 selbst initiiert werden kann.

Claims

Handhabungssystem zur Bewegung eines über mehrere biegeschlaffe Elemente geführten Gegenstandes, umfassend eine als ebener, vieleckiger, starrer Rahmen ausgebildete Haltestruktur (2), die mehreren biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...), den Gegenstand (3) sowie mindestens ein Antriebselement (4a, 4b,...), wobei der Gegenstand (3) über die mehreren biegeschlaffen Elemente mit dem mindestens einen Antriebselement verbunden ist, wobei die mehreren biegeschlaffen Elemente unter Zuhilfenahme der Haltestruktur und des mindestens einen Antriebselements gegeneinander verspannbar und/oder verspannt sind und wobei der Gegenstand durch eine mittels des mindestens einen Antriebselements realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mindestens eines der biegeschlaffen Elemente in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur veränderbar ist, wobei die mehreren den Gegenstand (3) mit dem mindestens einen Antriebselement (4a, 4b,...) verbindenden biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) über beweglich in dem Rahmen (2) fixierte Umlenkelemente (5a, 5b,...) umgelenkt sind, die fixierten Umlenkelemente (5a, 5b, ...) vollständig innerhalb einer lichten Weite von Hohlprofilen des Rahmens (2) ausgebildet und entlang von Längsachsen (L) dieser Hohlprofile beweglich sind, und wobei die mehreren biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...), der Gegenstand (3), das/die Antriebselement (e) (4a, 4b,...) und die beweglich in dem Rahmen (2) fixierten Umlenkelemente (5a, 5b,...) so ausgebildet und angeordnet sind, dass die Positions- und/oder Orientierungsänderungen des Gegenstands (3) relativ zum Rahmen (2) lediglich in einer definierten Ebene stattfinden, also zweidimensional sind, wobei diese Ebene eine durch den ebenen Rahmen (2) aufgespannte Ebene ist.
Handhabungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die beweglich in dem Rahmen (2) fixierten Umlenkelemente (5a, 5b, ...) jeweils einen relativ zum Rahmen (2) verschiebbaren Schlitten (7), an dem eine Umlenkrolle (8) unbeweglich fixiert ist, aufweisen.
Handhabungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bis auf diejenigen Abschnitte der biegeschlaffen Elemente (1a, 1b, ...), die von den Umlenkrollen (8) der Umlenkelemente (5a, 5b, ...) zu dem Gegenstand (3) führen, sämtliche Abschnitte der biegeschlaffen Elemente (1a, 1b, ...) vollständig innerhalb der Hohlprofile des Rahmens geführt sind.
Handhabungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der, bevorzugt mehrere der, bevorzugt alle der beweglich in der Haltestruktur (2) fixierten Umlenkelemente (5a,5b,...) über mindestens ein weiteres biegeschlaffes Element (6a, 6b,...) mit dem mindestens einen Antriebselement (4a,4b,...) so verbunden ist, dass das jeweilige Umlenkelement durch eine mittels des mindestens einen Antriebselements realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung des/der mit ihm verbundenen weiteren biegeschlaffen Elemente/s in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur (2) veränderbar ist, und/oder dass mindestens eines der, bevorzugt mehrere der, bevorzugt alle der beweglich in der Haltestruktur (2) fixierten Umlenkelemente (5a,5b,...) durch einen Antrieb aktiv angetrieben ist/sind und durch diesen Antrieb relativ zur Haltestruktur bewegbar ist/sind.
Handhabungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der mehreren biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) einerseits und mindestens eines der weiteren biegeschlaffen Elemente (6a, 6b,...) andererseits abschnittsweise parallel zueinander, jedoch beabstandet voneinander geführt sind, und/oder dass mindestens eines der mehreren biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) einerseits und mindestens eines der weiteren biegeschlaffen Elemente (6a, 6b,...) andererseits abschnittsweise integriert als ein und dasselbe biegeschlaffe Element ausgebildet sind.
Handhabungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere einzelne, jeweils über mindestens eines der biegeschlaffen Elemente (la,lb ,...) und/oder mindestens eines weiteren biegeschlaffen Elementes (6a, 6b,...) mit dem Gegenstand (3) und/oder mit einem der beweglich in der Haltestruktur (2) fixierten Umlenkelemente (5a, 5b,...) verbundene Antriebselemente (4a, 4b,...), wobei bevorzugt mindestens eines, mehrere oder alle dieser Antriebselemente (4a,4b,...) als in der Haltestruktur (2) oder eines Abschnitts derselben und/oder längs hierzu geführter Linearantrieb, insbesondere umfassend einen Linearmotor, ausgebildet ist/sind, der/die in der lichten Weite des Hohlprofils des Rahmens (2) angeordnet und entlang der Rahmenlängsachse (L) beweglich ausgebildet ist/sind.
Handhabungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der, bevorzugt mehrere der, bevorzugt alle der beweglich in dem Rahmen (2) fixierten Umlenkelemente (5a, 5b,...) und/oder Antriebselemente (4a, 4b,...) so in dem Rahmen (2) oder einem Abschnitt desselben beweglich geführt ist/sind, dass mindestens eines der, bevorzugt mehrere der, bevorzugt alle der biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) und/oder weiteren biegeschlaffen Elemente (6a, 6b,...) zumindest abschnittsweise, bevorzugt über seine/ihre gesamte Länge, jeweils parallel zur Rahmenlängsachse (L) und/oder zu den Seiten des Rahmens verläuft/verlaufen, wobei bevorzugt keines der biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) und/oder der weiteren biegeschlaffen Elemente (6a, 6b,...) einen Abschnitt aufweist, der nicht parallel zur Rahmenlängsachse (L) und/oder zu einer der Rahmenseiten verläuft.
Handhabungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der den Gegenstand (3) mit dem mindestens einen Antriebselement (4a,4b,...) verbindenden biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) über mindestens ein beweglich in der Haltestruktur (2) fixiertes Umlenkelement (5a, 5b,...) und zusätzlich auch über mindestens ein unbeweglich an und/oder in der Haltestruktur (2) fixiertes Umlenkelement (9a, 9b,...) umlenkbar ist und/oder umgelenkt ist, und/oder dass mindestens eines eines der beweglich in der Haltestruktur (2) fixierten Umlenkelemente (5a, 5b,...) mit dem mindestens einen Antriebselement (4a, 4b,...) verbindenden, weiteren biegeschlaffen Elementes (6a, 6b,...) über mindestens ein unbeweglich an und/oder in der Haltestruktur (2) fixiertes Umlenkelement (9a, 9b,...) umlenkbar ist und/oder umgelenkt ist, wobei mindestens eines der unbeweglich an und/oder in der Haltestruktur (2) fixierten Umlenkelemente (9a, 9b,...) eine an der Haltestruktur (2) befestigte Umlenkrolle ist.
Handhabungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Antriebselemente (4a,4b,...) auf ein und derselben Seite des Rahmens (2), insbesondere an ein und derselben Kante eines Rahmenvielecks, in den Rahmen integriert ist/sind.
Handhabungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der, bevorzugt mehrere der, bevorzugt alle der biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) zumindest abschnittsweise, bevorzugt über seine/ihre gesamte Länge jeweils parallel zur Rahmenlängsachse (L) und/oder zu den Seiten des Rahmens verläuft/verlaufen.
Handhabungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (3) einen Bewegungsmechanismus (10) so umfasst und/oder integriert, dass durch eine mittels mindestens eines der Antriebselemente realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mindestens eines der biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) eine Bewegung (B) des Bewegungsmechanismus (10) initiierbar ist.
Handhabungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer an ein und demselben biegeschlaffen Element bewirkten Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung sowohl der Gegenstand (3) in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur (2) veränderbar ist, als auch eine Bewegung (B) des Bewegungsmechanismus (10) initiierbar ist.
Handhabungssystem nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmechanismus (10) eine Basis (13) und ein mit der Basis (13) verbundenes, relativ zur Basis (13) verschwenkbares Greifelement (11) umfasst, wobei das Verschwenken durch eine mittels mindestens eines der Antriebselemente realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mindestens eines der biegeschlaffen Elemente initiierbar ist.
Handhabungssystem nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (3) und/oder der Bewegungsmechanismus (10) zwei relativ zueinander verschiebbare und hierdurch zum Greifen eines externen Elements (E), insbesondere eines Werkstücks oder eines Werkzeugs, ausgebildete Greifbacken (12a, 12b) umfasst, wobei das Verschieben der Greifbacken durch eine mittels mindestens eines der Antriebselemente realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mindestens eines der biegeschlaffen Elemente initiierbar ist.
Handhabungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Antriebselemente (4a,4b,...) als längs eines Abschnitts des Rahmens (2) geführter und/oder bewegbarer Linearantrieb, insbesondere umfassend einen Linearmotor, ausgebildet ist, wobei bevorzugt an dem Abschnitt eine Schiene befestigt und/oder dieser Abschnitt als Schiene ausgebildet ist, auf der der Linearantrieb beweglich geführt ist, und/oder dass mehrere Antriebselemente (4a,...,4d) vorhanden sind, wobei die mehreren biegeschlaffen Elemente über die mehreren Antriebselemente (4a,...,4d) gegeneinander verspannbar und/oder verspannt sind, wodurch der Gegenstand (3) in der Haltestruktur (2) einspannbar und/oder eingespannt ist, und wobei der Gegenstand (3) durch eine über mehrere der Antriebselemente realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mehrerer der biegeschlaffen Elemente (1a,...1d) in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur (2) veränderbar ist, unter Beibehaltung eines verspannten Zustands der mehreren biegeschlaffen Elemente gegeneinander und eines eingespannten Zustands des Gegenstands in der Haltestruktur, und/oder dass mindestens eines der, bevorzugt mehrere der, besonders bevorzugt alle der Antriebselemente (4a,..., 4d) als elektrisches, pneumatisches und/oder hydraulisches Antriebssystem ausgebildet ist/sind, und/oder dass mittels mindestens eines der, bevorzugt mehrerer der, besonders bevorzugt aller der Antriebselemente (4a,...,4d) eine Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung eines biegeschlaffen Elements (1a,...1d) durch Ziehen, Aufrollen und/oder Verdrillen dieses biegeschlaffen Elements realisierbar ist.
Handhabungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestruktur (2) einen horizontal oder vertikal ausgerichteten Rahmen umfasst oder als ein solcher Rahmen ausgebildet ist, und/oder dass die biegeschlaffen Elemente (1a, 1b,...) Seile, Ketten oder Bänder sind, und/oder dass der geführte Gegenstand (3) eine lasttragende und/oder lasttragfähige Plattform, eine Arbeitsplattform, an der Arbeitsgeräte, Werkzeuge und/oder Werkstücke befestigbar sind und/oder befestigt sind, und/oder eine Prozesseinheit zum Durchführen von Montageaufgaben umfasst, und/oder dass eine bevorzugt ein(en) programmierbares/n Rechnersystem oder Mikrocontroller umfassende oder als Teil eines solchen Rechnersystems oder Mikrocontrollers ausgebildete Steuerungseinheit vorhanden ist, mit der die durch das mindestens eine Antriebselement realisierbare(n) Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung(en) des mindestens einen biegeschlaffen Elements (1a,...1d) steuerbar ist/sind.
Arbeitsverfahren zur Bewegung eines über mehrere biegeschlaffe Elemente geführten Gegenstandes, wobei der Gegenstand (3) über mehrere biegeschlaffe Elemente (1a, 1b,...) mit mindestens einem Antriebselement (4a, 4b,...) verbunden wird, wobei die mehreren biegeschlaffen Elemente unter Zuhilfenahme einer als ebener, vieleckiger, starrer Rahmen ausgebildeten Haltestruktur (2) und mindestens eines Antriebselements gegeneinander verspannt werden und wobei der Gegenstand durch eine mittels mindestens eines der Antriebselemente realisierte Längen-, Positions- und/oder Orientierungsänderung mindestens eines der biegeschlaffen Elemente in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur Haltestruktur verändert wird dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsverfahren mit einem Handhabungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird.