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Die Erfindung betrifft die Technik der Manipulatoren, insbesondere einen in der Gelenkarmlänge einstellbaren Manipulator.
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Die Manipulatoren finden gegenwärtig in verschiedenen Bereichen Anwendung. Beispielsweise lassen sich die Manipulatoren im Bereich der mechanischen Bearbeitungen in verschiedenen Bearbeitungszentren integrieren, damit ein Manipulator die Werkstücke einem Bearbeitungszentrum zuführt oder aus diesem herausnimmt. In dem medizinischen Bereich lassen sich die Manipulatoren durch Ärzte zur Operation ansteuern. Im Rahmen des Spielvergnügens lassen sich verschiedene Spielgegenstände durch einen Manipulator beweglich festhalten.
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Im Stand der Technik ist ein in 1A (Seitenansicht) dargestellter Manipulator mit einer festen Gelenkarmlänge bekannt, bestehend aus einem schwenkbaren Gestell 11, einem auf dem Gestell 11 gelenkartig angebrachten ersten Tragarm 12 und einem mit dem ersten Tragarm 12 gelenkartig verbundenen zweiten Tragarm 13, welcher ein mit dem ersten Tragarm 12 gelenkartig verbundenes Gelenkstück 131 und eine am Gelenkstück 131 befestigte Stützstange 132 zum Anbau eines Passteils 14 umfasst, wobei sich das Passteil 14 über den ersten Tragarm 12 und den zweiten Tragarm 13 ansteuern lässt.
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Dabei bleibt die Länge der Stützstange 132 an dem zweiten Tragarm 13 jedoch fest. In diesem Fall kann dieser Manipulator nur in einem festen Betriebsabstand betrieben werden. Wenn der Betriebsabstand verändert wird, muss man einen Manipulator mit einer anderen Gelenkarmlänge besorgen. Wie 1B darstellt, ist die Stützstange 152 des zweiten Tragarms 15 länger als die Stützstange 132 des zweiten Tragarms 13 in 1A, um einem längeren Betriebsabstand zu entsprechen. In diesem Zusammenhang entspricht ein fest spezifizierter Manipulator einem ausschließlichen Betriebsabstand, was eine mangelhafte Eignung darstellt.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 006 877 A1 beschreibt einen Industrieroboter mit einem Manipulatorarm, der einen in seiner Länge verstellbaren Ausleger umfasst. Der Ausleger umfasst ein erstes Teilsegment und ein zweites Teilsegment, die über eine Gewindeverbindung miteinander verbunden sind. Durch eine Rotation der Teilsegmente gegeneinander kann der Ausleger verlängert oder verkürzt werden.
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Die Druckschrift
US 2009/0084217 A1 beschreibt einen längenverstellbaren Trägerarm für einen Industrieroboter. Der Trägerarm
31 enthält einen Bolzen und ein Gehäuse mit einer Hülse 33. Die Hülse nimmt den Bolzen auf und ist dazu ausgebildet, den Bolzen durch Druck zu fixieren.
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Aus der Druckschrift
DE 2455645 A1 ist eine teleskopische Strömungsverbindung bekannt.
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In der Druckschrift
DE 10144294 C2 ist ein teleskopierbares Auslegersystem mit einer teleskopierbaren Rohrleitung beschrieben.
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Aus den Druckschriften
WO 2012/091966 A2 und
US 1685697 A sind teleskopische Hubvorrichtungen bekannt.
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Inhalt der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen in der Gelenkarmlänge einstellbaren Manipulator bereitzustellen, der zwei verschiedenen Betriebsabständen entspricht und einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Zum Lösen der Aufgabe ist ein Manipulator mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgesehen. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Manipulator umfasst ein Gestell, einen ersten Tragarm, welcher einen auf dem Gestell gelenkartig verbundenen ersten Gelenkverbinder und einen in der Gegenrichtung zu dem ersten Gelenkverbinder angeordneten zweiten Gelenkverbinder aufweist, einen zweiten Tragarm, welcher mit dem ersten Tragarm gelenkartig verbunden ist und ein Gelenkstück, eine Innenbuchse, eine Außenbuchse sowie einen Passblock umfasst, wobei das Gelenkstück an dem zweiten Gelenkverbinder des ersten Tragarms gelenkartig angebracht ist und die Innenbuchse mit einem in dem Gelenkstück fest verbundenen Innenfixierteil sowie einem in der Gegenrichtung zu dem Innenfixierteil angeordneten Innenriegelteil versehen ist, während die Außenbuchse an der Innenbuchse gleitend aufgesetzt ist und sich daher in Bezug auf die Innenbuchse zum Verlängern des zweiten Tragarms verschieben lässt, wobei die Außenbuchse ferner ein zwischen dem Innenfixierteil und dem Innenriegelteil angebrachtes erstes Außenriegelteil sowie ein von dem ersten Außenriegelteil weiter als der Abstand zu dem Innenriegelteil entferntes zweites Außenriegelteil umfasst, wobei sich das erste Außenriegelteil in dem verlängerten Zustand mit dem Innenriegelteil miteinander verriegelt, während sich das zweite Außenriegelteil in dem verkürzten Zustand mit dem Innenriegelteil miteinander verriegelt, wobei der Passblock an dem zweiten Außenriegelteil der Außenbuchse befestigt ist.
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Das Innenriegelteil der Innenbuchse ist als ein Ringkörper ausgebildet und umfasst mehrere durch das Innenriegelteil durchgehende Innenriegellöcher. Das erste Außenriegelteil der Außenbuchse ist ebenfalls als ein Ringkörper ausgebildet und umfasst mehrere durch das erste Außenriegelteil durchgehende bzw. mit den Innenriegellöchern komplementäre erste Außenriegellöcher. Das zweite Außenriegelteil der Außenbuchse ist ebenfalls als ein Ringkörper ausgebildet und umfasst mehrere durch das zweite Außenriegelteil durchgehende bzw. mit den Innenriegellöchern komplementäre zweite Außenriegellöcher. In dem verlängerten Zustand wird ein Bolzen durch die ersten Außenriegellöcher und die Innenriegellöcher gesteckt, um das erste Außenriegelteil an dem Innenriegelteil zu verriegeln. In dem verkürzten Zustand wird ein Bolzen durch die zweiten Außenriegellöcher und die Innenriegellöcher gesteckt, um das zweite Außenriegelteil an dem Innenriegelteil zu verriegeln.
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Dabei ist die Innenbuchse vorzugsweise mit einer auf einer Seite des Innenriegelteils angeordneten ersten Innenriegelfläche sowie einer auf der anderen Seite des Innenriegelteils bzw. zwischen der ersten Innenriegelfläche und dem Innenfixierteil angeordneten zweiten Innenriegelfläche versehen. Das erste Außenriegelteil der Außenbuchse umfasst ferner eine gegenüber der zweiten Innenriegelfläche liegende erste Außenriegelfläche, während das zweite Außenriegelteil eine gegenüber der ersten Innenriegelfläche liegende zweite Außenriegelfläche umfasst. In dem verlängerten Zustand drückt die erste Außenriegelfläche gegen die zweite Innenriegelfläche, während die zweite Außenriegelfläche in dem verkürzten Zustand gegen die erste Innenriegelfläche drückt.
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Die Innenbuchse ist vorzugsweise ferner mit einer zwischen dem Innenfixierteil und dem Innenriegelteil angeordneten Außenbuchsenfläche sowie einer in der Außenumfangsfläche des Innenriegelteils bzw. zwischen der ersten Innenriegelfläche und der zweiten Innenriegelfläche angeordneten Außenringpassfläche versehen. Dementsprechend ist die Außenbuchse ferner mit einer zwischen dem ersten Außenriegelteil und dem zweiten Außenriegelteil bzw. gegen die Außenringpassfläche drückenden Innenbuchsenfläche sowie einer in der Innenumfangsfläche des ersten Außenriegelteils bzw. gegen die Außenbuchsenfläche drückenden Innenringpassfläche versehen.
- 1A zeigt eine Schnittansicht eines herkömmlichen Manipulators;
- 1B zeigt eine Schnittansicht eines anderen herkömmlichen Manipulators;
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Manipulators;
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen zweiten Tragarms;
- 4 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen zweiten Tragarms in dem verlängerten Zustand;
- 5 zeigt eine Teilschnittansicht aus 4;
- 6 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen zweiten Tragarms in dem verkürzten Zustand; und
- 7 zeigt eine Teilschnittansicht aus 6.
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In 2 bis 7 ist der erfindungsgemäße Manipulator dargestellt, der vorzugsweise aus einem Gestell 20, einem ersten Tragarm 30 und einem zweiten Tragarm A besteht.
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Das Gestell 20 lässt sich schwenkbar oder nicht schwenkbar ausführen und wird in der vorliegenden Ausführungsform jedoch als schwenkbar beschrieben.
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Der erste Tragarm 30 weist einen mit dem Gestell 20 gelenkartig verbundenen ersten Gelenkverbinder 31 und einen in der Gegenrichtung zu dem ersten Gelenkverbinder 31 angeordneten zweiten Gelenkverbinder 32 auf.
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Der zweite Tragarm A weist ein Gelenkstück 40, eine Innenbuchse 50, eine Außenbuchse 60 sowie einen Passblock 70 auf und ist mit dem ersten Tragarm 30 gelenkartig verbunden.
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Das Gelenkstück 40 ist an dem zweiten Gelenkverbinder 32 des ersten Tragarms 30 gelenkartig angebracht.
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Die Innenbuchse 50 umfasst ein an dem Gelenkstück 40 befestigtes Innenfixierteil 51, ein in der Gegenrichtung des Innenfixierteils 51 angeordnetes Innenriegelteil 52, eine zwischen dem Innenfixierteil 51 und dem Innenriegelteil 52 angeordnete Außenbuchsenfläche 53, eine auf einer Seite des Innenriegelteils 52 angeordnete erste Innenriegelf läche 521, eine auf der anderen Seite des Innenriegelteils 52 bzw. zwischen der ersten Innenriegelf läche 521 und dem Innenfixierteil 51 angeordnete zweite Innenriegelfläche 522 sowie eine in der Außenumfangsfläche des Innenriegelteils 52 bzw. zwischen der ersten Innenriegelfläche 521 und der zweiten Innenriegelfläche 522 angeordnete Außenringpassfläche 523. Das Innenriegelteil 52 der Innenbuchse 50 ist als ein Ringkörper ausgebildet und umfasst mehrere durch die erste Innenriegelfläche 521 und die zweite Innenriegelfläche 522 des Innenriegelteils 52 durchgehende Innenriegellöcher 524.
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Die Außenbuchse 60 ist an der Innenbuchse 50 gleitend aufgesetzt und lässt sich daher in Bezug auf die Innenbuchse zum Verlängern des zweiten Tragarms verschieben. Die Außenbuchse 60 umfasst ein zwischen dem Innenfixierteil 51 und dem Innenriegelteil 52 angebrachtes erstes Außenriegelteil 61 sowie ein von dem ersten Außenriegelteil 61 weiter als der Abstand zu dem Innenriegelteil 52 entferntes zweites Außenriegelteil 62, wobei das erste Außenriegelteil 61 in dem verlängerten Zustand (siehe 5) mit dem Innenriegelteil 52 verriegelt, während das zweite Außenriegelteil 62 in dem verkürzten Zustand (siehe 7) mit dem Innenriegelteil 52 verriegelt ist. Das erste Außenriegelteil 61 der Außenbuchse 60 umfasst ferner eine gegenüber der zweiten Innenriegelfläche 522 liegende erste Außenriegelfläche 611, während das zweite Außenriegelteil 62 als ein mittels einer Schraube auf der Außenbuchse 60 verschraubter Scheibenkörper ausgebildet ist und ferner eine gegenüber der ersten Innenriegelfläche 521 liegende zweite Außenriegelfläche 621 umfasst. Das erste Außenriegelteil 61 ist als ein Ringkörper ausgebildet und umfasst mehrere durch das erste Außenriegelteil 61 durchgehende bzw. mit den Innenriegellöchern 524 komplementäre erste Außenriegellöcher 612. Das zweite Außenriegelteil 62 der Außenbuchse 60 ist ebenfalls als ein Ringkörper ausgebildet und umfasst mehrere durch das zweite Außenriegelteil 62 durchgehende bzw. mit den Innenriegellöchern 524 komplementäre zweite Außenriegellöcher 622. In dem verlängerten Zustand drückt die erste Außenriegelfläche 611 gegen die zweite Innenriegelfläche 522. In diesem Zustand wird auch eine Schraube 92 durch die ersten Außenriegellöcher 611 und die Innenriegellöcher 524 gesteckt, um das erste Außenriegelteil 61 an dem Innenriegelteil 52 zu verriegeln. In dem verkürzten Zustand drückt die zweite Außenriegelfläche 621 gegen die erste Innenriegelfläche 521. In diesem Zustand wird auch eine Schraube 93 durch die zweiten Außenriegellöcher 622 und die Innenriegellöcher 524 gesteckt, um das zweite Außenriegelteil 62 an dem Innenriegelteil 52 zu verriegeln. Die Außenbuchse 60 ist ferner mit einer zwischen dem ersten Außenriegelteil 61 und dem zweiten Außenriegelteil 62 bzw. gegen die Außenringpassfläche 523 der Innenbuchse 50 drückenden Innenbuchsenfläche 63 sowie einer in der Innenumfangfläche des ersten Außenriegelteils 61 bzw. gegen die Außenbuchsenfläche 53 der Innenbuchse 50 drückenden Innenringpassfläche 613 versehen, damit die Außenbuchse 60 in Bezug auf die Innenbuchse 50 stabiler gleitet.
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Der Passblock 70 zur Aufnahme eines angebauten Passteils 80 ist an dem zweiten Außenriegelteil 62 der Außenbuchse 60 befestigt.
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Im obigen Abschnitt sind die wichtigen Komponenten und die Anordnung der erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. In dem nachfolgenden Abschnitt werden die Funktionsweise und die Leistungen der erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben.
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Handhabung der erfindungsgemäßen Ausführungsform für den ersten Betriebsabstand:
- Wie in 4 und 5 dargestellt ist, wird die Außenbuchse 60 in Bezug auf die Innenbuchse 50 so weit nach außen gezogen, bis die erste Außenriegelfläche 611 im ersten Außenriegelteil 61 der Außenbuchse 60 gegen die zweite Innenriegelfläche 522 im Innenriegelteil 52 der Innenbuchse 50 drückt. In diesem Zustand wird eine Schraube 92 durch das erste Außenriegelloch 612 des ersten Außenriegelteils 61 und das Innenriegelloch 524 des Innenriegelteils 52 gesteckt, sodass das erste Außenriegelteil 61 mit dem Innenriegelteil 52 verriegelt ist, wobei der Abstand zwischen dem zweiten Außenriegelteil 62 der Außenbuchse 60 und dem Innenfixierteil 51 der Innenbuchse 50 verlängert ist.
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Handhabung der erfindungsgemäßen Ausführungsform für den zweiten Betriebsabstand:
- Wie in 6 und 7 dargestellt ist, wird die Außenbuchse 60 in Bezug auf die Innenbuchse 50 so weit nach innen verschoben, bis die zweite Außenriegelf läche 621 im zweiten Außenriegelteil 62 der Außenbuchse 60 gegen die erste Innenriegelfläche 521 im Innenriegelteil 52 der Innenbuchse 50 drückt. In diesem Zustand wird eine Schraube 93 durch das zweite Außenriegelloch 622 des zweiten Außenriegelteils 62 und das Innenriegelloch 524 des Innenriegelteils 52 gesteckt, sodass das zweite Außenriegelteil 62 mit dem Innenriegelteil 52 verriegelt ist, wobei der Abstand zwischen dem zweiten Außenriegelteil 62 der Außenbuchse 60 und dem Innenfixierteil 51 der Innenbuchse 50 verkürzt ist.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform lässt sich der zweite Tragarm A beim Zusammenwirken der Innenbuchse 50 mit der Außenbuchse 60 je nach Bedarf verlängern oder verkürzen, damit der Manipulator zwei verschiedenen Betriebsabständen entspricht.
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Bezugszeichenliste
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- 11)
- Gestell
- 12)
- erster Tragarm
- 13)
- zweiter Tragarm
- 131)
- Gelenkstück
- 132)
- Stützstange
- 14)
- Passteil
- 15)
- zweiter Tragarm
- 152)
- Stützstange
- 20)
- Gestell
- 30)
- erster Tragarm
- 31)
- erster Gelenkverbinder
- 32)
- zweiter Gelenkverbinder
- 40)
- Gelenkstück
- 50)
- Innenbuchse
- 51)
- Innenfixierteil
- 52)
- Innenriegelteil
- 521)
- erste Innenriegelfläche
- 522)
- zweite Innenriegelfläche
- 523)
- Außenringpassfläche
- 524)
- Innenriegelloch
- 53)
- Außenbuchsenfläche
- 60)
- Außenbuchse
- 61)
- erstes Außenriegelteil
- 611)
- erste Außenriegelfläche
- 612)
- erstes Außenriegelloch
- 613)
- Innenringpassfläche
- 62)
- zweites Außenriegelteil
- 621)
- zweite Außenriegelfläche
- 622)
- zweites Außenriegelloch
- 63)
- Innenbuchsenfläche
- 70)
- Passblock
- 80)
- Passteil
- 92)
- Schraube
- 93)
- Schraube
- A)
- zweiter Tragarm
