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Die Erfindung betrifft einen Simulator, der aus einem Gelenkarmroboter und einer an einem Gelenkarmroboter befestigbaren Gondel besteht, wobei der Gelenkarmroboter über ein letztes Roboterarmelement mit einer Befestigungsvorrichtung der Gondel drehfest verbunden ist.
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Simulatoren, die aus einem Gelenkarmroboter und einer Gondel bestehen, sind bekannt.
DE 10 2010 049 153 B4 beschreibt bspw. einen Simulator, der einen Gelenkarmroboter und eine an dem Gelenkarmroboter befestigte Gondel besitzt. Der Gelenkarmroboter ist über ein letztes Roboterarmelement mit einer Befestigungsvorrichtung der Gondel drehfest verbunden. Bei derartigen benutzen Gelenkarmrobotern ist das letzte Roboterarmelement über ein Roboterdrehgelenk mit einem vorletzten Roboterarmelement des Gelenkarmroboters verbunden. Das letzte Roboterarmelement ist dabei um eine Drehachse endlos drehbar in Bezug auf das vorletzte Roboterarmelement.
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Bei der Verwendung eines derartigen Gelenkarmroboters mit einer Gondel besteht die Schwierigkeit, dass die Gondel mit elektrischer Energie versorgt werden muss, bzw. dass Daten und Steuerungsbefehle zwischen dem Gelenkarmroboter und der Gondel ausgetauscht werden sollen. Eine auf herkömmlichen Kabeln basierende elektrische Verbindungsvorrichtung zwischen der Gondel und dem Gelenkarmroboter ist nicht möglich, da diese sich bei einer endlosen Drehung um den Gelenkarmroboter wickeln würden. Daher ist eine endlose Drehbarkeit der Gondel eines der vorbekannten Simulatoren noch nicht verwirklicht worden.
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Eine weitere Schwierigkeit der vorbekannten Simulatoren besteht darin, dass die Simulatoren Flug- oder Fahrzeuge simulieren sollen und somit im Einsatz Personen in der Gondel sitzen. Derartige Simulatoren müssen eine Betriebserlaubnis erhalten, die der Betriebserlaubnis von sogenannten fliegenden Bauten gleicht. Somit sind Veränderungen an dem Gelenkarmroboter oder an der Befestigungsvorrichtung der Gondel nur bedingt möglich, ohne dass eine neue Betriebserlaubnis beantragt werden muss.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Simulator der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem Endlosdrehungen der Gondel möglich sind. Dabei sollte der Simulator möglichst mit geringen baulichen Veränderungen an der Gondel und dem Gelenk am Roboter auskommen.
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Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Simulator besteht aus einem Gelenkarmroboter und einer an dem Gelenkarmroboter befestigbaren Gondel. Der Gelenkarmroboter ist über eine letztes Roboterarmelement mit einer Befestigungsvorrichtung der Gondel drehfest verbunden, wobei das letzte Roboterarmelement über ein Roboterdrehgelenk mit einem vorletzten Roboterarmelement endlos um eine Drehachse drehbar verbunden ist. Der Simulator weist ferner eine elektrische Verbindungsvorrichtung für eine elektrische Verbindung zwischen der Gondel und dem Gelenkarmroboter oder einer Steuerungsvorrichtung auf. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungsvorrichtung einen ersten Schleifring mit mindestens zwei Kontaktringen und eine mit dem ersten Schleifring zusammenwirkende Kontaktvorrichtung, die eine elektrische Verbindung mit den Kontaktringen bereitstellt, aufweist, wobei der erste Schleifring und die Kontaktvorrichtung eine Drehbewegung des Roboterdrehgelenks eine relative Drehbewegung um die Drehachse ausführen.
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Über eine derartige Ausgestaltung der elektrischen Verbindungsvorrichtung können Daten und/oder Strom übertragen werden, so dass eine Energieversorgung der Gondel oder des Gelenkarmroboters oder auch ein Datenaustausch zwischen Gondel und Gelenkarmroboter oder einer Steuerungsvorrichtung möglich ist. Gleichzeitig ermöglichst die Ausgestaltung der elektrischen Verbindungsvorrichtung als erster Schleifring mit einer Kontaktvorrichtung, wobei zwischen diesen beiden Teilen eine relative Drehbewegung um die Drehachse möglich ist, dass das letzte Roboterarmelement und somit die Gondel in Bezug auf das vorletzte Roboterarmelement eine endlose Drehbewegung ausführen kann. Durch das Vorsehen von zwei Kontaktringen kann eine zweipolige elektrische Verbindung bereitgestellt werden, so dass eine Strom- und /oder Datenübertragung zwischen Gelenkarmroboter und Gondel vorteilhafterweise möglich ist. Unter Kontaktringen werden im Rahmen dieser Erfindung an dem Schleifring angeordnete, elektrisch leitende Metallringe verstanden, die von einem benachbarten Kontaktring oder benachbarten Kontaktringen elektrisch isoliert sind.
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Die Gondel kann aus einem Basisteil mit einer Sitzeinrichtung bestehen, auf der eine Haube angeordnet ist. Im erfindungsgemäßen Simulator können Simulationen, wie bspw. Flugsimulationen oder Fahrsimulationen durchgeführt werden, wobei mittels des Gelenkarmroboters realitätsnahe Bewegungen der Gondel durchgeführt werden. Durch dieses Vorsehen einer Gondel mit einer Sitzeinrichtung in einer Haube kann die Person vorteilhafterweise in der Gondel sitzen, wobei durch die Haube der Innenraum von der Umgebung abgeschottet werden kann. Dadurch können vorteilhafterweise Projektionen innerhalb der Gondel erzeugt werden, wodurch eine besonders realitätsnahe Simulation möglich ist.
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Die Gondel kann bspw. über eine Flanschvorrichtung mit dem letzten Roboterarmelement verbunden sein. Dadurch kann die Gondel in vorteilhafter weise von dem Gelenkarmroboter abgenommen werden.
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An dem Schleifring und/oder der Kontaktvorrichtung können Steck-Kupplungen für eine elektrische Leitung vorgesehen sein, mittels der die elektrische Verbindungsvorrichtung mit der Elektrik des Gelenkarmroboters, der Elektrik einer Steuerungsvorrichtung und/oder der Elektrik der Gondel verbunden ist. Dadurch kann die elektrische Verbindungsvorrichtung bspw. zu Wartungszwecken in vorteilhafter Weise von der Elektrik des Gelenkarmroboters bzw. der Gondel getrennt werden, indem die elektrischen Leitungen auf einfache Art und Weise von dem Schleifring und der Kontaktvorrichtung abgezogen werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kontaktvorrichtung Federkontakte aufweist, die entgegen einer Federkraft an dem Kontaktring anliegen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass bei einer Bewegung des Gelenkarmroboters, insbesondere bei einer Relativbewegung zwischen dem letzten Roboterelement und dem vorletzten Roboterarmelement, ein Kontakt zwischen der Kontaktvorrichtung und dem Schleifring sichergestellt ist.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Schleifring und der Kontaktvorrichtung kontaktlos erfolgt. Dies kann bspw. induktiv oder kapazitiv erfolgen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Schleifring an dem vorletzten Roboterarm befestigt ist und die Kontaktvorrichtung mit dem letzten Roboterarmelement oder der Gondel verbunden ist. Der erste Schleifring führt somit eine Bewegung des vorletzen Roboterarmelements mit aus. Durch die Verbindung der Kontaktvorrichtung mit dem letzen Roboterarmelement oder der Gondel wird die Kontaktvorrichtung einer Drehbewegung des letzten Roboterarmelements oder der Gondel mitgeführt, wodurch die relative Drehbewegung zwischen Kontaktvorrichtung und Schleifring zustande kommen kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kontaktvorrichtung lösbar mit dem Roboterarmelement oder der Gondel verbunden ist. Somit kann die Kontaktvorrichtung auf einfache Art und Weise von dem letzten Roboterarmelement oder der Gondel abgenommen oder gelöst werden.
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Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Kontaktvorrichtung auf dem vorletzten Roboterarmelement drehbar gelagert ist und mittels eines Mitnehmers einer Mitnahmevorrichtung mit dem letzten Roboterarmelement oder mit der Gondel verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich die Gondel in vorteilhafter Weise von dem Gelenkarmroboter abmontieren, ohne dass die Kontaktvorrichtung ebenfalls mit entfernt werden muss. Durch die Verbindung der Kontaktvorrichtung mittels eines Mitnehmers einer Mitnahmevorrichtung mit der Gondel kann die Gondel abgenommen werden, wobei der Mitnehmer an der Kontaktvorrichtung verbleibt. Im verbundenen Zustand wird die Drehbewegung der Gondel über die Mitnahmevorrichtung auf die Kontaktvorrichtung übertagen.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kontaktvorrichtung an dem vorletzten Roboterarmelement befestigt ist und der erste Schleifring mit dem letzten Roboterarmelement oder der Gondel verbunden ist. Dabei sind die Kontaktvorrichtung und der Schleifring lediglich in umgekehrter Weise angeordnet, so dass der Schleifring bei der Bewegung des letzten Roboterarmelements oder der Gondel gegenüber der Kontaktvorrichtung mitgeführt wird.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der erste Schleifring auf dem vorletzten Roboterarmelement drehbar gelagert ist und mittels eines Mitnehmers einer Mitnahmevorrichtung mit dem letzten Roboterarmelement oder mit der Gondel verbunden ist. Auch bei diesem Aufführungsbeispiel ist in vorteilhafterweise gewährleistet, dass die Gondel von dem Gelenkarmroboter abgenommen werden kann, wobei der Schleifring an dem vorletzten Roboterarmelement verbleibt.
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Die drehbare Lagerung des Schleifrings oder der Kontaktvorrichtung auf dem vorletzten Roboterarmelement kann mittels eines Drehlagers erfolgen. Dies kann bspw. als Gleitlager ausgebildet sein. Auch besteht die Möglichkeit, dass an einem vorletzten Roboterarmelement ein Lagerbock angeordnet ist, an dem das Drehlager angeordnet ist. Der Lagerbock kann auch zur Befestigung des entsprechenden anderen Teils der elektrischen Verbindungsvorrichtung dienen, das heißt an dem Lagerbock kann der erste Schleifring befestigt sein und die Kontaktvorrichtung drehbar gelagert sein oder die Kontaktvorrichtung befestigt und der erste Schleifring drehbar gelagert sein. Der Lagerbock kann bspw. an der äußeren Struktur des vorletzten Roboterarmelements befestigt sein, so dass keine oder nur wenige strukturelle Änderungen an dem Gelenkarmroboter notwendig sind.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Mitnehmer mindestens einen Stift aufweist, der sich parallel zu der Drehachse erstreckt und der in eine Lochscheibe der Mitnahmevorrichtung eingreift.
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Eine derartige Ausgestaltung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Lochscheibe an der Gondel befestigt ist, da eine Verbindung des Mitnehmers mit der Lochscheibe auf einfache Art und Weise geschaffen werden kann, indem bei der Befestigung der Gondel an dem Gelenkarmroboter der Stift in ein Loch der Lochscheibe eingeführt wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktvorrichtung einen zweiten Schleifring aufweist, der an die Kontaktringe des ersten Schleifrings angepasste Kontaktringe aufweist. Mit andern Worten die Verbindungsvorrichtung weist zwei Schleifringe auf, die aneinander anliegen oder bei einer kontaktlosen Übertragung mit sehr geringem Abstand zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Schleifring als Ringscheibe ausgebildet ist, wobei die Kontaktringe an einer Flachseite der Ringscheibe angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die Kontaktvorrichtung lediglich in Richtung der Drehachse bewegt werden muss, um elektrisch Verbindung herzustellen. Die elektrische Verbindungsvorrichtung ist somit auf einfache Art und Weise montierbar bzw. demontierbar, indem der erste Schleifring und die Kontaktvorrichtung lediglich auf das vorletzte Roboterarmelement aufgeschoben werden müssen. Ferner sind keine oder nur geringe strukturelle Änderungen an dem Gelenkarmroboter notwendig.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der zweite Schleifring als Ringscheibe ausgebildet ist, wobei die Kontaktringe an einer Flachseite der Ringscheibe angeordnet sind.
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Die Kontaktvorrichtung bzw. der zweite Schleifring wirken somit in axialer Richtung mit dem ersten Schleifring zusammen, um die elektrische Verbindung herzustellen.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der erste Schleifring eine zylindrische Form aufweist, wobei die Kontaktringe an der Mantelfläche des Zylinders angeordnet sind. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel greift die Kontaktvorrichtung in radialer Richtung an dem ersten Schleifring an. Die Kontaktvorrichtung kann bei diesem Ausführungsbeispiel auch als Hülsenform ausgebildet sein, wobei der zylinderförmige erste Schleifring in die Hülse eingeschoben ist. Auf diese Weise wird weiterhin eine einfache Montierbarkeit der elektrischen Verbindungsvorrichtung ermöglicht, indem der zylinderförmige Schleifring in axialer Richtung in die Kontaktvorrichtung eingeschoben wird.
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Der Gelenkarmroboter kann ein sechsachsiger oder siebenachsiger Gelenkarmroboter sein. Selbstverständlich kann der Gelenkarmroboter auch mehr oder weniger als sechs bzw. sieben Achsen aufweisen.
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In der Gondel kann eine Steuerungseinheit zur Steuerung des Gelenkarmroboters angeordnet sein. Die Steuerungseinheit kann bspw. mittels einer Datenverbindung mit der Steuerungsvorrichtung verbunden sein. Die Datenverbindung kann eine drahtlose Verbindung sein oder über die elektrische Verbindungsvorrichtung erfolgen. Die Gondel kann eine Bedienkonsole aufweisen, über die der Gelenkarmroboter steuerbar ist. Die Bedienkonsole kann bspw. mit der Steuereinheit oder mit der Steuerungsvorrichtung über eine Datenverbindung verbunden sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die einzige Figur näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Simulator 1 schematisch in einer Seitendarstellung. Der Simulator 1 besteht aus einem Gelenkarmroboter 3 mit einem Gelenkarm 5, an dem eine Gondel 7 befestigbar ist. Der Gelenkarmroboter 3 ist in der Fig. nur zum Teil dargestellt.
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Die Gondel 7 besteht aus einem Basisteil 9 und einer an dem Basisteil 9 angelenkten Haube 10. In den Basisteil 9 ist eine nicht dargestellte Sitzeinrichtung für eine oder mehrere Personen angeordnet.
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Der Gelenkarmroboter 3 kann als sechsachsiger oder mehrachsiger (d.h. mit einer Achsenzahl größer oder kleiner als 6) Gelenkarmroboter ausgebildet sein und weist mehrere Roboterarmelemente 9 auf. Mittels des letzen Roboterarmelements 9a ist der Gelenkarm 5 über eine Befestigungsvorrichtung 11 mit der Gondel 7 verbunden. Die Befestigungsvorrichtung 11 kann zwei Befestigungspunkte 11a aufweisen, an denen das letzte Roboterarmelement 9a über eine Flanschvorrichtung 13 anschraubbar ist.
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Die Befestigung zwischen dem letzten Roboterarmelement 9a und der Gondel erfolgt drehfest, so dass eine Drehung des letzten Roboterarmelements auf die Gondel 7 übertragen wird. Das letzte Roboterarmelement 9a ist mittels eines Roboterdrehgelenkes 15 endlos drehbar um eine Drehachse 17 mit einem vorletzten Roboterarmelement 9b verbunden.
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Die Gondel 7 ist über eine elektrische Verbindungsvorrichtung 19 elektrisch mit einer nicht dargestellten Steuerungsvorrichtung des gesamten Simulators oder einer Steuerung des Gelenkarmroboters 3 verbunden. Die Gondel weist eine nicht dargestellte Steuerungseinheit auf, die eine in der Gondel sitzende Person bedienen kann. Über die elektrische Verbindungsvorrichtung 19 kann ferner eine Energieversorgung der Gondel 7 erfolgen.
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Die elektrische Verbindungsvorrichtung weist einen ersten Schleifring 21 und eine mit dem ersten Schleifring 21 zusammenwirkende Kontaktvorrichtung 23, die in dem in der Figur dargestellten Aufführungsbeispiel als zweiter Schleifring ausgebildet ist, auf. Der erste Schleifring 21 und die Kontaktvorrichtung 23 weisen jeweils Kontaktringe 25 auf, die an den einander zugewandten Flachseiten angeordnet sind und aneinander angepasst sind.
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Der erste Schleifring 21 und die Kontaktvorrichtung 23 führen bei einer Drehbewegung des letzten Roboterarmelements 9a eine relative Drehbewegung um die Drehachse 17 aus.
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An dem ersten Schleifring 21 und der Kontaktvorrichtung 23 können jeweils nicht dargestellte Steckkupplungen für Kabelvorrichtungen vorgesehen sein, die den Schleifring 21 mit einem entsprechenden Anschluss an dem Gelenkarmroboter bzw. die Kontaktvorrichtung 23 mit der Gondel 7 elektrisch verbinden.
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Eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Schleifring 21 und der Kontaktvorrichtung 23 kann durch eine Berührung der Kontaktringe 25 erfolgen. Dazu können einige oder alle Kontaktringe 25 als Federkontakte ausgebildet sein, so dass im Betrieb ein Kontaktring 25 an den gegenüberliegenden Kontaktring 25 angedrückt wird.
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Es besteht auch die Möglichkeit, dass die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Schleifring 21 und der Kontaktvorrichtung 23 kontaktlos erfolgt bzw. induktiv oder kapazitiv.
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An dem vorletzten Roboterarmelement 9b ist ein Lagerbock 27 angeordnet, mit dem der erste Schleifring 21 fest verbunden ist. Auf dem Lagerbock 27 ist ferner die Kontaktvorrichtung 23 in Form eines zweiten Schleifrings drehbar gelagert. Die Lagerung kann bspw. über ein Gleitlager erfolgen. Über eine Mitnahmevorrichtung 29 ist die Kontaktvorrichtung 23 mit der Gondel 7 verbunden, so dass eine Drehbewegung der Gondel 7 über die Mitnahmevorrichtung 29 auf die Kontaktvorrichtung 23 übertragen wird. Die Mitnahmevorrichtung 29 weist einen Mitnehmer 31 in Form eines Stiftes auf, der in eine an der Gondel 7 befestigte Lochscheibe 33 eingreift. Die Lochscheibe 33 kann bspw. auch Teil der Befestigungsvorrichtung 11 sein. Dies hat den Vorteil, dass die Gondel 7 auf einfache Art und Weise von dem Gelenkarmroboter 3 abgenommen werden kann, ohne dass Teile der elektrischen Verbindungsvorrichtung 19 ebenfalls mit abgenommen werden müssen. Es ist lediglich notwendig, die Verschraubung zwischen der Flanschvorrichtung 13 und der Befestigungsvorrichtung 11 zu lösen. Die Gondel 7 kann in Erstreckungsrichtung der Drehachse 17 von dem letzten Roboterarmelement 9a abgenommen werden. Der Mitnehmer 31 wird dabei auf einfache Art und Weise aus der Lochscheibe 33 herausgezogen. In einer vergleichbaren einfachen Weise kann die Gondel 7 dann wieder an dem Gelenkarmroboter 3 befestigt werden, wobei der Mitnehmer 29 in eines der Löcher der Lochscheibe 33 eingeschoben wird.
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Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, dass die elektrische Verbindungsvorrichtung 19 vollständig an dem Gelenkarmroboter 3 verbleibt und lediglich eine elektrische Kabelverbindung zwischen der Gondel 7 und der elektrischen Verbindungsvorrichtung 19 bei Abnahme der Gondel 7 abgezogen werden muss. Ferner bietet die elektrische Verbindungsvorrichtung den Vorteil, dass diese mittels des Lagerbocks 27 auf das vorletzte Roboterarmelement 9b aufgeschoben werden und an der äußeren Struktur befestigt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die elektrische Verbindungsvorrichtung strukturell auf den Gelenkarmroboter 3 einwirken, so dass die Bewegung des Gelenkarmroboters 3 nicht beeinflusst wird. Ferner sind keine zusätzlichen Genehmigungen für die Nachrüstung der elektrischen Verbindungsvorrichtung notwendig, so dass diese vorteilhafterweise an vorhandenen Simulatoren oder Gelenkarmrobotern eingesetzt werden kann. Mittels der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtung 19 kann in vorteilhafter Weise eine endlose Drehung der Gondel 7 in Bezug auf das vorletzte Roboterarmelement 9a ausgeführt werden, wobei eine elektrische Verbindung zwischen der Gondel und dem Gelenkarmroboter 3 bzw. einer Steuerungsvorrichtung stehen bleibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010049153 B4 [0002]
