DE102010051931B4

DE102010051931B4 - Anordnung eines Roboters

Info

Publication number: DE102010051931B4
Application number: DE102010051931.6A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Klumpp Willi; Dipl.-Ing. Reichenbach Matthias; Dipl.-Ing. Schreiber Matthias; Volker Zipter; Dr. Zürn Michael
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2020-04-16
Anticipated expiration: 2030-11-20
Also published as: DE102010051931A1

Abstract

Anordnung (10) wenigstens eines Roboters (12) in einem Arbeitsbereich, bei welcher eine Basis (16) des Roboters (12) an einem Sockel (14) angeordnet ist, welcher mittels eines Aktuators des Roboters (12) in seiner Höhe relativ zu einer Arbeitsfläche des Arbeitsbereichs verstellbar ist, wobei der Roboter (12) dazu ausgebildet ist, sich während einer Höhenverstellung des Sockels (14) mit einem an einer Achse (24) des Roboters (12) angeordneten Werkzeug (26) an einem Stützelement (28) in seinem Arbeitsraum abzustützen und eine Kraft gegen das Stützelement (28) auszuüben, wodurch ein Sich-Heben des Sockels (14) so bewirkbar ist, dass die Basis (16) des Roboters (12) höher angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung wenigstens eines Roboters in einem Arbeitsbereich.
Die DE 10 2006 026 132 A1 beschreibt ein Bearbeitungssystem mit einem Industrieroboter. Eine erste Trägerplatte, mit welcher der Industrieroboter starr verbunden ist, ist ihrerseits mit einer zweiten Trägerplatte unter Zwischenschaltung von Höhenausgleichssystemen und mehreren Führungseinheiten verbunden.
Die DE 103 13 463 B3 beschreibt einen Industrieroboter, wobei zwischen einer Unterseite eines Basisteils des Industrieroboters und einer oberseitigen Stützplatte eines Fahrschemels ein Luftfederbalg angeordnet ist. An der Unterseite des Luftfederbalgs ist zusätzlich ein dynamisches Luftkissen angebracht.
Die DE 299 13 722 U1 beschreibt einen Roboter mit einer Grundplatte, wobei zum Erhöhen einer Arbeitsposition des Roboters die Grundplatte auf eine Konsole geschraubt wird.
Die DE 43 15 161 A1 beschreibt einen Ständer, welcher gegenüber einem Tisch bewegbar ist. An dem Ständer ist ein Trägerglied in einer Führung höhenverstellbar geführt, wobei in dem Trägerglied ein Messroboter sitzt.
Die EP 2 090 506 A1 beschreibt einen Roboter, welcher auf einer Tragplatte angeordnet ist. Die Tragplatte bildet eine Auflagefläche für den Roboter und ist mit einer Stützstruktur verbunden. Mittel zum Anheben der Tragplatte in Bezug auf die Stützstruktur können Scherenhebebühnen umfassen.
Weitere bekannte Industrieroboter weisen üblicherweise 5 bis 6 bewegliche Achsen auf und sind ortsfest an ihrem Arbeitsbereich verankert. Die Reichweite - und damit der zur Verfügung stehende Arbeitsraum - für einen Roboter wird hierbei durch den Bewegungsspielraum der einzelnen Achsen begrenzt. Soll ein größerer Arbeitsbereich durch einen Roboter bedient werden, so kann dies durch eine bewegliche Lagerung des Roboters gewährleistet werden. Hierfür ist beispielsweise bekannt, Roboter auf Schienensystemen oder dergleichen beweglich anzuordnen. Solche Anordnungen bedingen einen hohen Investitionsaufwand und sind aufwendig zu steuern.
Alternativ hierzu kann zur Erweiterung des Arbeitsraumes dem Roboter eine weitere Achse hinzugefügt werden. Auch dies kompliziert die Steuerung des Roboters, da die algorithmische Komplexität der Steuerungsoperationen im Wesentlichen mit dem Quadrat der Zahl der Achsen anwächst. Zusätzliche Achsen verschlechtern zudem meist die Toleranz bei der Ansteuerung bestimmter Punkte und führen auf Grund der erhöhten Anzahl bewegter Teile zu größerem Verschleiß und zu höherem Wartungsaufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung eines Roboters der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche auf einfache und kostengünstige Weise einen vergößerten Arbeitsraum des Roboters gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung wenigstens eines Roboters in einem Arbeitsbereich ist eine Basis des Roboters an einem Sockel angeordnet, welcher mittels seines Aktuators des Roboters in seiner Höhe relativ zu seiner Arbeitsfläche des Arbeitsbereichs verstellbar ist. Der Sockel stellt dabei keine eigene Achse des Roboters dar, er ist selbst nicht angetrieben und weist keine eigene Aktorik oder Sensorik auf. Die Bewegung des Sockels wird durch einen weiteren Aktor des Roboters bewerkstelligt. Erfindungsgemäß kann sich der Roboter mit einer seiner Achsen an einem unbeweglichen Bereich des Arbeitsbereichs abstützen und gegen diesen eine Kraft ausüben, um so die Höhenverstellung des Sockels zu bewerkstelligen.
Während der Höhenverstellung des Sockels stützt sich der Roboter mit einem an einer Achse des Roboters angeordneten Werkzeug an einem Stützelement in seinem Arbeitsraum ab und übt eine Kraft gegen das Stützelement aus. Hierdurch hebt sich der Sockel, so dass die Basis des Roboters höher angeordnet wird. Hierdurch wird der Arbeitsraum des Roboters vergrößert.
Da in dem beweglichen Sockel keine aktiven Elemente vorgesehen sind, ist dieser besonders günstig zu fertigen, so dass die Anordnung nur geringe Investitionskosten benötigt. Durch die einfache Gestaltung des Sockels sind gleichzeitig weniger Wartungskosten zu erwarten, da durch eine Bewegung des Roboters mittels des Höhenverstellbaren Sockels lediglich eine Translation der Basis des Roboters bewerkstelligt wird, wird auch die Steuerung des Roboters nicht übermäßig komplex. Im Gegensatz zu einer neuen Achse wächst der Steuerungsaufwand hier nicht quadratisch, die Verschiebung des Sockels ändert lediglich die Basiskoordinaten des Roboters im Verhältnis zu den Weltkoordinaten, was durch eine einfache Vektoraddition bewerkstelligt werden kann. Insgesamt ergibt sich so eine besonders kostengünstige einfach zu steuernde und wartungsarme Roboteranordnung mit einem besonders großen Arbeitsbereich.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der höhenverstellbare Sockel ein Gewichtskompensationselement zum Ausgleichen des Gewichts des Roboters. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Feder, einem Pneumatikzylinder oder dergleichen handeln. Da das Gewichtskompensationselement die Gewichtskraft des Roboters ausgleicht, muss der Roboter zur Höhenverstellung des Sockels nur mehr Reibungskräfte und dergleichen kompensieren um so die gewünschte Bewegung zu erzeugen. Ein solcher höhenverstellbarer Sockel kann somit auch mit Robotern Anwendung finden, deren Aktoren nicht genügend Kraft aufbringen können, um ihr eigenes Gewicht zu manipulieren.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sockel verriegelbar ausgebildet. Die Verriegelung kann dabei zweckmäßigerweise durch den Roboter selbst bedient werden, so dass der Sockel zuverlässig in der gewünschten Position gesichert werden kann.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Roboteranordnung mit einem höhenverstellbaren Sockel in einer niedrigen Position;
2 die Roboteranordnung gemäß 1, während der Verstellung des höhenverstellbaren Sockels; und
3 die Roboteranordnung gemäß 1 und 2, mit dem höhenverstellbaren Sockel in einer hohen Position.

In einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Roboteranordnung 10 ist ein Industrieroboter 12 auf einem höhenverstellbaren Sockel 14 angeordnet. Die Basis 16 des Roboters 12 ist dabei mit einer Grundplatte 18 des Sockels 14 verbunden. Der Roboters 12 weist neben der rotierbaren Basis 16 weitere Achsen 20, 22 und 24 auf. Wobei an der Achse 24 ein Werkzeug 26 angeordnet ist. Um den Arbeitsraum des Roboters 12 zu vergrößern, kann der Sockel 14 in seiner Höhe verstellt werden. Der Sockel 14 weist hierzu allerdings keine aktiven Elemente auf, sondern ist lediglich mittels eines Pneumatikzylinders gestützt, der das Gewicht des Roboters 12 kompensiert.
2 zeigt den Roboter 12 während der Höhenverstellung des Sockels 14. Der Roboter 12 stützt sich dabei mit dem Werkzeug 26 an einem Stützelement 28 in seinem Arbeitsraum ab und übt eine Kraft gegen das Stützelement 28 aus. Hierdurch hebt sich der Sockel 14, so dass die Basis 16 des Roboters höher angeordnet wird. Hierdurch wird der Arbeitsraum des Roboters vergrößert.
3 zeigt den Roboter 12 schließlich in seinem Endzustand. Durch gegenläufige Bewegung der die Achsen 20, 22 und 24 verbindende Gelenke kann aus der Position aus 2 der Sockel 14 wieder abgesenkt werden, so dass die Bewegung vollständig vom Roboter alleine durchgeführt werden kann. Der Sockel 14 ist vorzugsweise in einer Position verriegelbar, so dass unerwünschte Verstellungen vermieden werden. Da im Sockel 14 keine aktiven Elemente, insbesondere keine Aktorik und Sensorik vorgesehen sein muss, ist eine solche Roboteranordnung 10 besonders kostengünstig. Die Verstellung des Roboters ist zudem durch die übliche Kollisionsdetektionseinrichtung des Roboters 12 abgesichert. Auch bei der Höhenverstellung können somit unerwünschte Kollisionen vermieden werden, bzw. im Fall einer Kollision Schäden minimiert werden. Die Roboteranordnung 10 kann daher auch ohne Schutzzäune betrieben werden.
Insgesamt ergibt sich so eine besonders kostengünstige, einfach zu installierende und einfach zu betreibende Roboteranordnung 10.

Claims

Anordnung (10) wenigstens eines Roboters (12) in einem Arbeitsbereich, bei welcher eine Basis (16) des Roboters (12) an einem Sockel (14) angeordnet ist, welcher mittels eines Aktuators des Roboters (12) in seiner Höhe relativ zu einer Arbeitsfläche des Arbeitsbereichs verstellbar ist, wobei der Roboter (12) dazu ausgebildet ist, sich während einer Höhenverstellung des Sockels (14) mit einem an einer Achse (24) des Roboters (12) angeordneten Werkzeug (26) an einem Stützelement (28) in seinem Arbeitsraum abzustützen und eine Kraft gegen das Stützelement (28) auszuüben, wodurch ein Sich-Heben des Sockels (14) so bewirkbar ist, dass die Basis (16) des Roboters (12) höher angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der höhenverstellbare Sockel (14) ein Gewichtskompensationselement zum Ausgleichen des Gewichts des Roboters (12) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtskompensationselement als Feder, Pneumatikzylinder oder dgl. ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (14) verriegelbar ausgebildet ist.