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Die Erfindung betrifft eine Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung, aufweisend einen ersten Anschlussflansch mit mehreren Flanschbohrungen eines ersten Bohrbildes, einen zweiten Anschlussflansch mit mehreren Flanschgewindebohrungen eines mit dem ersten Bohrbild fluchtenden zweiten Bohrbildes und wenigstens einen den ersten Anschlussflansch mit dem zweiten Anschlussflansch verbindenden Verformungsabschnitt, der wenigstens einen Verformungsaufnehmer aufweist, der mit einer Auswerteinrichtung verbunden ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen Industrieroboter mit einer solchen Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung.
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Aus der
EP 0 261 071 B1 ist eine Mehrfachkraft-Mehrfachmomenten-Abtasteinheit bekannt, bei der ein Paar kreisförmige Teile umfangsmäßig an ihren äußeren Umfängen durch wenigstens drei Brückenteile miteinander verbunden sind, die umfangsmäßig und gleichmäßig beabstandet sind und an ihnen befestigte Dehnungsmessstreifen aufweisen zum Abtasten sowohl von Kräften als auch von Momenten, die durch Belastungen ausgeübt werden, welche zwischen den kreisförmigen Teilen durch die Brückenteile übertragen werden, wobei die kreisförmigen Teile voneinander beabstandet sind, um eine offene zylindrische Kammer zwischen sich zu bilden, und durch die Brückenteile im Wesentlichen parallel zueinander gehalten werden, wobei jedes Brückenteil einen äußeren Umfang hat, der gegenüberliegende Teile aufweist, die einstückig mit gegenüberliegenden Flächen der kreisförmigen Teile ausgebildet sind, und wobei die Brückenteile ihre Stirnflächen insgesamt parallel zu den Achsen und insgesamt rechtwinkelig zu dem Radius der kreisförmigen Teile haben, wobei die kreisförmigen Teile plattenförmig sind und der äußere Umfang jedes Brückenteils insgesamt kreisförmig oder vieleckig ist und jedes Brückenteil als eine ringförmige Scheibe ausgebildet ist, die einen kreisförmigen inneren Umfang hat, wobei die Dehnungsmessstreifen wenigstens an dem kreisförmigen inneren Umfang der ringförmigen Scheiben befestigt sind.
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Aus der
EP 2 631 624 A2 ist ein Kraft-Momenten-Sensor zum Messen von vorzugsweise drei Kräften und vorzugsweise drei Momenten bekannt, mit einem inneren Halteelement, das von einem äußeren Halteelement umgeben ist, mehreren die Halteelemente miteinander verbindenden Verformungselementen und mit den Verformungselementen verbundenen Verformungsaufnehmern, die über Leitungen mit einer Auswerteeinrichtung verbindbar sind, wobei die Verformungsaufnehmer ausschließlich an einer Ober- und/oder Unterseite der Verformungselemente angeordnet sind.
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Die
DE 10 2010 029 186 A1 beschreibt eine Messvorrichtung zum Ermitteln eines auf eine Achse wirkenden Drehmoments und einen Roboter mit einer solchen Messvorrichtung, um für wenigstens eine Achse des Roboters das auf diese Achse ausgeübte Drehmoment zu bestimmen.
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Die
DE 10 2005 005 758 B4 beschreibt einen Kraft-Momenten-Sensor für Handhabungsgeräte mit einem Werkzeug-Aufnahmeflansch zur Kraft-/Momenteneinleitung und einem Trägerblech zur Kraft-/Momentenausleitung und mit zwischen dem Aufnahmeflansch und dem Trägerblech vorgesehenen Verformungskörpern, wobei mit dem Kraft-Momenten-Sensor Momente um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen und eine orthogonal zu der durch diese Achsen aufgespannten Ebene wirkende Kraft messbar sind, wobei am Werkzeug-Aufnahmeflansch eine Messplatte vorgesehen ist, und dass am Trägerblech Distanzsensoren derart vorgesehen sind, dass eine durch die Verformung der Verformungskörper hervorgerufene Bewegung der Messplatte mittels der Distanzsensoren gemessen wird.
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Die
DE 10 2004 033 926 A1 beschreibt einen Kraft- und/oder Momenten-Messaufnehmer mit einem Verformungskörper, der mit Dehnungsmesselementen bestückt ist und einstückig mit mindestens einem Befestigungsflansch versehen ist, der eine stirnseitige Anlagefläche aufweist, wobei dem Befestigungsflansch ein loser Spannflanschring zugeordnet ist, dessen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Befestigungsflansches ist, und axial zwischen dem Spannflanschring und der Rückseite des Befestigungsflansches ein an einer Umfangsstelle geschlitzter Sprengring eingesetzt ist, der eine axiale Spannkraft vom Spannflanschring auf den Befestigungsflansch überträgt.
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Die
DE 20 2012 010 817 U1 beschreibt eine Adapterplatte, die zur Befestigung eines Industrieroboters auf einer Werkzeugmaschine ausgebildet ist und sich in Längsrichtung von einem rückseitigen Befestigungsbereich zum Befestigung auf der Werkzeugmaschine zu einem vorderen Montagebereich zur Befestigung des Industrieroboters erstreckt und eine Basisplatte sowie eine von dieser über eine Seitenwand beabstandete Deckplatte aufweist, wobei die Deckplatte im Montagebereich eine zu einer Seite hin offene Öffnung zum Aufsetzten des Industrieroboters auf die Basisplatte aufweist.
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Die
DE 102 17 019 C1 beschreibt einen Kraft-Moment-Sensor, bestehend aus einem monolithischen scheibenförmigen Aufnahmeteil mit einer planen Fläche, wobei das Aufnahmeteil aus einem ersten mittleren Abschnitt hoher Steifigkeit mit ersten Krafteinleitungsstellen, aus mindestens drei entlang des Umfangbereichs ausgebildeten, jeweils in zwei Teile aufgeteilten zweiten Abschnitten mittlerer Steifigkeit mit jeweils zweiten Krafteinleitungsstellen im Übergangsbereich zwischen aneinandergrenzenden zweiten Abschnitten, aus zwischen den Abschnittsteilen jeweils ausgebildeten Entlastungsabschnitten niedriger Steifigkeit und aus mindestens drei von dem ersten Abschnitt ausgehenden, radial verlaufenden Verbindungsstegen besteht, die jeweils über eine Anbindung mit den Entlastungsabschnitten verbunden sind und die eine mittlere Steifigkeit aufweisen, indem auf der Unterseite in deren mittleren Bereichen jeweils eine im Querschnitt U-förmige Ausnehmung ausgebildet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraft-Momenten-Sensor und einen diesen Kraft-Momenten-Sensor aufweisenden Industrieroboter zu schaffen, der eine möglichst geringe Baugröße aufweist und/oder auf einfache Weise montiert, insbesondere zwischen einem Roboterflansch des Industrieroboters und einem vom Industrieroboter geführten Werkzeug mit geringem Aufwand eingefügt werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung, aufweisend einen ersten Anschlussflansch mit mehreren Flanschbohrungen eines ersten Bohrbildes, einen zweiten Anschlussflansch mit mehreren Flanschgewindebohrungen eines mit dem ersten Bohrbild fluchtenden zweiten Bohrbildes und wenigstens einen den ersten Anschlussflansch mit dem zweiten Anschlussflansch verbindenden Verformungsabschnitt, der wenigstens einen Verformungsaufnehmer aufweist, der mit einer Auswerteinrichtung verbunden ist, wobei die Flanschgewindebohrungen des zweiten Anschlussflansches jeweils einen Durchmesser aufweisen, der größer ist, als der Durchmesser der jeweilig fluchtenden Flanschbohrung des ersten Anschlussflansches und zwar mindestens derart größer ist, dass Befestigungsschrauben, welche zum Anflanschen des ersten Anschlussflansches sich in die Flanschbohrungen des ersten Anschlussflansches nur mit ihren Gewindeschäften einstecken lassen und sich durch die Flanschgewindebohrungen des zweiten Anschlussflansches auch mit ihren Schraubköpfen hindurchführen lassen.
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Die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung kann zur eindimensionalen oder mehrdimensionalen Erfassung von Kräften und/oder Momenten ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung zur sechsdimensionalen Erfassung ausgebildet sein, insbesondere zur Erfassung von Kräften in den drei kartesischen Raumrichtungen und zur Erfassung von Momenten um die drei kartesischen Raumrichtungen.
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Verschiedene Bohrbilder können sich beispielsweise durch eine unterschiedliche Anzahl von Bohrungen, durch unterschiedliche Anordnungen der Bohrungen, insbesondere hinsichtlich ihrer Winkelteilungen über den Umfang, ihres Lochkreises und/oder durch den Durchmesser der Bohrungen kennzeichnen.
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Die ein oder mehreren Verformungsabschnitte können von Biegeabschnitten, insbesondere stegförmigen Biegeabschnitten gebildet werden, welche die beiden Anschlussflansche verbindet, insbesondere können die ein oder mehreren Verformungsabschnitte einteilig mit den beiden Anschlussflanschen ausgebildet, insbesondere aus einem Stück, d. h. aus dem Vollen gefertigt sein. Ein Verformungsaufnehmer kann beispielsweise ein eindimensionaler oder mehrdimensionaler DMS-Messstreifen bzw. ein DMS-Messfeld sein.
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Indem die Flanschgewindebohrungen des zweiten Anschlussflansches jeweils einen Durchmesser aufweisen, der größer ist, als der Durchmesser der jeweilig fluchtenden Flanschbohrung des ersten Anschlussflansches und zwar mindestens derart größer ist, dass Befestigungsschrauben, welche zum Anflanschen des ersten Anschlussflansches sich in die Flanschbohrungen des ersten Anschlussflansches nur mit ihren Gewindeschäften einstecken lassen und sich durch die Flanschgewindebohrungen des zweiten Anschlussflansches auch mit ihren Schraubköpfen hindurchführen lassen, kann sowohl der erste Anschlussflansch als auch der zweite Anschlussflansch von derselben axialen Stirnseite her, beispielsweise mit einem Roboterflansch und mit einem Werkzeugflansch, verschraubt werden. Dies hat zur Folge, dass die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung ohne zusätzliche Adapterplatten zwischen einem Roboterflansch und einem Werkzeugflansch eingeschraubt werden kann. Da separate Adapterplatten demgemäß wegfallen, ist die Baugröße der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung deutlich kleiner als bisher. Außerdem kann das Bohrbild des Werkzeugflansches trotz zwischengefügter Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung mit dem Bohrbild des Roboterflansches fluchten, d. h. die Bohrungen des ersten Anschlussflansches können axial genau fluchtend mit den Bohrungen des zweiten Anschlussflansches ausgerichtet sein. Dabei können zum Anflanschen des ersten Anschlussflansches der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung an den Roboterflansch und zum Anflanschen des zweiten Anschlussflansches der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung an den Werkzeugflansch insbesondere Schrauben derselben Größe, insbesondere desselben Gewindedurchmessers und desselben Schraubenkopfes verwendet werden. Somit können sowohl der erste Anschlussflansch als auch der zweite Anschlussflansch mit demselben Schraubwerkzeug von derselben axialen Stirnseite aus verschraubt werden. Darüber hinaus kann ein Werkzeug, das bisher ohne eine Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung an dem Roboterflansch befestigt war, nach einem Zwischenfügen der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung weiterhin in derselben Orientierung zum Roboterflansch an dem Roboterarm befestigt werden.
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Die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung kann eine der mehreren Flanschgewindebohrungen des zweiten Anschlussflansches entsprechende Anzahl von Schraubeinsätzen aufweisen, von denen jeder Schraubeinsatz ein Schraubeinsatzaußengewinde aufweist, das zum Einschrauben des Schraubeinsatzes in das Innengewinde der jeweiligen Flanschgewindebohrung des zweiten Anschlussflansches ausgebildet ist.
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Bei entferntem Schraubeinsatz kann eine Befestigungsschraube auch mit ihrem Schraubkopf durch die Flanschgewindebohrung des zweiten Anschlussflansches vollständig durchgesteckt werden, um sozusagen von innerhalb der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung den ersten Anschlussflansch der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung beispielsweise an einem Roboterflansch festschrauben zu können. Befestigungsschrauben, die dann ein Werkzeug beispielsweise des Industrieroboters an dem zweiten Anschlussflansches der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung befestigen, können dann axial in einer Flucht zu den Befestigungsschrauben am ersten Anschlussflansch ausgerichtet bzw. angeordnet sein. So wird eine im Umfang sehr kompakt bauende Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung geschaffen.
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Der Schraubeinsatz kann eine Innengewindebohrung aufweisen, insbesondere eine in Gewindeart, Durchmesser und/oder Gewindesteigung den Außengewinden der Gewindeschäfte der in die Flanschbohrungen des ersten Anschlussflansches einzusteckenden Befestigungsschrauben entsprechende Innengewindebohrung aufweisen.
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Nachdem die Schraubeinsätze in den zweiten Anschlussflansch eingeschraubt sind, sind die Befestigungsschrauben des ersten Anschlussflansches nicht mehr zugänglich und insbesondere vor Umwelteinflüssen, wie Staub oder Feuchtigkeit zumindest in einem gewissen Maße geschützt. Bei eingeschraubten Schraubeinsätzen verfügt der zweite Anschlussflansch nun über Gewindebohrungen und/oder eine Passungsbohrung, die den Flanschbohrungen des ersten Anschlussflansches entsprechen können.
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Der Schraubeinsatz kann eine Passungsbohrung aufweisen, deren Innendurchmesser hinsichtlich seiner Passungstoleranz an den Außendurchmesser eines an dem zweiten Anschlussflansch festzulegenden Passungsstiftes angepasst ist.
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Der Schraubeinsatz kann einen Zentrierabschnitt aufweisen, der ausgebildet ist, während bzw. nach einem Einschrauben des Schraubeinsatzes in die Flanschgewindebohrung des zweiten Anschlussflansches den Schraubeinsatz, insbesondere dessen Innengewindebohrung oder dessen Passungsbohrung mit der Flanschgewindebohrung fluchtend zu zentrieren.
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Der Schraubeinsatz kann stirnseitig mit wenigstens einem Paar von insbesondere radial gegenüberliegenden Löchern versehen sein, die zum Eindrehen und/oder Ausdrehen des Schraubeinsatzes mittels eines Stirnlochschlüssels ausgebildet sind.
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Die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung kann eine der mehreren Flanschbohrungen des ersten Anschlussflansches entsprechende Anzahl von Führungshülsen aufweisen, von denen jede Führungshülse innerhalb der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung koaxial zur zugeordneten Flanschbohrung des ersten Anschlussflansches ausgerichtet angeordnet ist und axial zwischen dem ersten Anschlussflansch und dem zweiten Anschlussflansch angeordnet ist, insbesondere an dem ersten Anschlussflansch befestigt ist.
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Jede Führungshülse weist dabei einen Innendurchmesser auf, der zumindest geringfügig größer ist, als der Außendurchmesser des Schraubenkopfes der Befestigungsschrauben. So bewirkt die Führungshülse eine Ausrichtung der eingesteckten Befestigungsschraube in axialer Flucht. Daneben verhindert die Führungshülse ein unerwünschtes seitliches Hineinfallen von Befestigungsschrauben in das Innere der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung, in dem die insbesondere stoßempfindlichen Verformungsabschnitte, Verformungsaufnehmer und Auswerteinrichtungen angeordnet sind.
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Die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung kann eine der mehreren Flanschbohrungen des ersten Anschlussflansches entsprechende Anzahl von Befestigungsschrauben aufweisen, welche zum Anflanschen des ersten Anschlussflansches in die Flanschbohrungen des ersten Anschlussflansches mit ihren Gewindeschäften eingesteckt sind und jeweils einen stirnseitig an dem ersten Anschlussflansch anliegenden Schraubkopf aufweisen, dessen Außendurchmesser kleiner ist, als der Innendurchmesser der jeweiligen Flanschgewindebohrung des zweiten Anschlussflansches und/oder kleiner ist, als der Innendurchmesser der jeweiligen Führungshülse.
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Der Schraubkopf der Befestigungsschraube kann einen Zentrierabschnitt aufweisen, der ausgebildet ist, während bzw. nach einem Einschrauben der Befestigungsschraube die Befestigungsschraube mit der Flanschbohrung fluchtend zu zentrieren.
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Der Schraubkopf kann ein Innenprofil, insbesondere ein Innensechskantprofil aufweisen, das zum formschlüssigen Ansetzen eines Schraubwerkzeugs ausgebildet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch einen Industrieroboter aufweisend eine Robotersteuerung, die ausgebildet ist, ein Roboterprogramm auszuführen, sowie aufweisend einen Roboterarm mit mehreren Gliedern, die über Gelenke verbunden sind, die zum automatischen gegeneinander Verstellen der Glieder gemäß dem Roboterprogramm ausgebildet sind, wobei eines der mehreren Glieder ein Endglied des Roboterarms bildet, das einen Roboterflansch mit Roboterflansch-Gewindebohrungen, insbesondere eines ersten Bohrbildes, aufweist, sowie aufweisend eine erfindungsgemäße Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung nach einem oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen, die mittels der Befestigungsschrauben über den ersten Anschlussflansch der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung an dem Roboterflansch festgeschraubt ist.
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Industrieroboter sind Arbeitsmaschinen, die zur automatischen Handhabung und/oder Bearbeitung von Objekten mit Werkzeugen ausgerüstet werden können und mittels ihrer Gelenke in mehreren Bewegungsachsen beispielsweise hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind.
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Der Industrieroboter weist den Roboterarm und eine programmierbare Steuerung (Steuervorrichtung) auf, die während des Betriebs die Bewegungsabläufe des Industrieroboters steuert bzw. regelt, dadurch, dass ein oder mehrere automatisch oder manuell verstellbare Gelenke (Roboterachsen) durch insbesondere elektrische Antriebe oder Motoren bewegt werden, in dem die Steuerung die Antriebe gemäß eines Roboterprogramms automatisch oder in einem Handfahrbetrieb steuert bzw. regelt.
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Roboterarme können unter anderem ein Gestell und ein relativ zum Gestell mittels eines Gelenks drehbar gelagertes Karussell umfassen, an dem eine Schwinge mittels eines anderen Gelenks schwenkbar gelagert ist. An der Schwinge kann dabei ihrerseits ein Armausleger mittels eines weiteren Gelenks schwenkbar gelagert sein. Der Armausleger trägt dabei eine Roboterhand, wobei insoweit der Armausleger und/oder die Roboterhand mehrere weitere Gelenke aufweisen können. Eines, mehrere oder alle Gelenke des Roboterarms können als Drehgelenke ausgebildet sein.
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Der mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweisende Roboterarm kann als ein Knickarmroboter mit mehreren seriell nacheinander angeordneten Gliedern und Gelenken konfiguriert sein, insbesondere kann der Roboterarm als ein Sechsachs-Knickarmroboter ausgebildet sein. Eines, mehrere oder alle Gelenke des Knickarmroboters können als Drehgelenke ausgebildet sein.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in Kombination betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Industrieroboters, der einen Roboterarm, eine Robotersteuerung, sowie ein Werkzeug und eine erfindungsgemäße Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung aufweist,
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2 eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte geöffnete Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung,
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3 eine Schnittansicht durch eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung,
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4 eine vergrößerte Teilschnittdarstellung durch einen zweiten Anschlussflansch der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung gemäß 3 im Bereich eines erfindungsgemäßen Schraubeinsatzes mit einem Innengewinde, und
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5 eine vergrößerte Teilschnittdarstellung durch den zweiten Anschlussflansch der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung gemäß 3 im Bereich eines erfindungsgemäßen Schraubeinsatzes mit einer Passungsbohrung.
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Die 1 zeigt einen Industrieroboter 1, der einen Roboterarm 2 und eine Robotersteuerung 10 aufweist. Der Roboterarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere, nacheinander angeordnete und mittels Gelenke L1 bis L6 drehbar miteinander verbundene Glieder G1 bis G7.
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Der Industrieroboter 1 weist die Robotersteuerung 10 auf, die ausgebildet ist, ein Roboterprogramm auszuführen, sowie den Roboterarm 2 mit mehreren Gliedern G1–G7 auf, die über Gelenke L1–L6 verbunden sind, die zum automatischen gegeneinander Verstellen der Glieder G1–G7 gemäß dem Roboterprogramm ausgebildet sind, wobei eines der mehreren Glieder G1–G7 ein Endglied (G7) des Roboterarms 2 bildet, das einen Roboterflansch 8 mit Roboterflansch-Gewindebohrungen 8.1 bis 8.7 und einer Roboterflansch-Passungsbohrung 8.8, insbesondere eines ersten Bohrbildes, aufweist.
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Die Robotersteuerung 10 des Industrieroboters 1 ist ausgebildet bzw. eingerichtet, ein Roboterprogramm auszuführen, durch welches die Gelenke L1 bis L6 des Roboterarms 2 gemäß des Roboterprogramms automatisiert oder in einem Handfahrbetrieb automatisch verstellt bzw. drehbewegt werden können.
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Dazu ist die Robotersteuerung 10 mit ansteuerbaren elektrischen Antrieben M1 bis M6 verbunden, die ausgebildet sind, die Gelenke L1 bis L6 des Industrieroboters 1 zu verstellen.
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Bei den Gliedern G1 bis G7 handelt es sich im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels um ein Gestell 3 und ein relativ zum Gestell 3 um eine vertikal verlaufende Achse A1 drehbar gelagertes Karussell 4. Weitere Glieder des Roboterarms 2 sind eine Schwinge 5, ein Armausleger 6 und eine vorzugsweise mehrachsige Roboterhand 7 mit einer als Roboterflansch 8 ausgeführten Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines Werkzeugs 11 bzw. einer erfindungsgemäßen Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12. Die Schwinge 5 ist am unteren Ende, d. h. an dem Gelenk L2 der Schwinge 5, das auch als Schwingenlagerkopf bezeichnet werden kann, auf dem Karussell 4 um eine vorzugsweise horizontale Drehachse A2 schwenkbar gelagert. Das Werkzeug 11 ist im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels repräsentativ für jegliches andersartiges Roboterwerkzeug als ein Sauggreifer ausgebildet. Das Werkzeug 11 bzw. der Sauggreifer weist einen Werkzeugflansch 15 auf.
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Am oberen Ende der Schwinge 5 ist an dem ersten Gelenk L3 der Schwinge 5 wiederum um eine ebenfalls vorzugsweise horizontale Achse A3 der Armausleger 6 schwenkbar gelagert. Dieser trägt endseitig die Roboterhand 7 mit ihren vorzugsweise drei Drehachsen A4, A5, A6. Die Gelenke L1 bis L6 sind durch jeweils einen der elektrischen Antriebe M1 bis M6 über die Robotersteuerung 10 programmgesteuert antreibbar.
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Der Roboterarm 2 weist eine wie im Folgenden beschriebene Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 auf, die mittels Befestigungsschrauben 13.1 bis 13.7 über einen ersten Anschlussflansch 14.1 der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 an dem Roboterflansch 8 festgeschraubt ist.
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In 2 ist die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 schematisch dargestellt. Die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 weist einen ersten Anschlussflansch 14.1 mit mehreren Flanschbohrungen 16.1 bis 16.8 eines ersten Bohrbildes auf. Außerdem weist, wie in 3 ersichtlich, die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 einen zweiten Anschlussflansch 14.2 mit mehreren Flanschgewindebohrungen 17.1 bis 17.8 eines mit dem ersten Bohrbild fluchtenden zweiten Bohrbildes auf. Darüber hinaus weist die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 wenigstens einen, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der 2 vier, den ersten Anschlussflansch 14.1 mit dem zweiten Anschlussflansch 14.2 verbindende Verformungsabschnitte 18.1 bis 18.4 auf, die jeweils wenigstens einen Verformungsaufnehmer 19.1 bis 19.4 aufweisen, der mit jeweils einer Auswerteinrichtung 20.1 bis 20.4, beispielsweise in Form einer elektronischen Platine verbunden ist. Statt jeweils eines einzigen Verformungsaufnehmers 19.1 bis 19.4 kann jeder Verformungsabschnitt 18.1 bis 18.4 zwei oder mehr Verformungsaufnehmer 19.1 bis 19.4 aufweisen. Durch die Verwendung einer größeren Anzahl von Verformungsaufnehmern 19.1 bis 19.4 kann die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 in entsprechend mehreren Freiheitsgraden, d. h. entsprechend mehrdimensional Kräfte und Momente bestimmen bzw. erfassen.
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Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels ist eine der Flanschbohrungen 16.1 bis 16.8 als eine Passungsbohrung (16.8) ausgebildet, deren Innendurchmesser hinsichtlich seiner Passungstoleranz an den Außendurchmesser eines separaten Passungsstiftes 13.8 angepasst ist.
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Die 3 zeigt die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 in einer Schnittdarstellung. Die Flanschgewindebohrungen 17.1 bis 17.8 des zweiten Anschlussflansches 14.2 weisen erfindungsgemäß jeweils einen Durchmesser auf, der größer ist, als der Durchmesser der jeweilig fluchtenden Flanschbohrung 16.1 bis 16.8 des ersten Anschlussflansches 14.1 und zwar mindestens derart größer ist, dass die Befestigungsschrauben 13.1 bis 13.7, welche zum Anflanschen des ersten Anschlussflansches 14.1 sich in die Flanschbohrungen 16.1 bis 16.7 des ersten Anschlussflansches 14.1 nur mit ihren Gewindeschäften 21.1 bis 21.7 einstecken lassen und sich durch die Flanschgewindebohrungen 17.1 bis 17.8 des zweiten Anschlussflansches 14.2 auch mit ihren Schraubköpfen 22.1 bis 22.7 hindurchführen lassen.
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Die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine der mehreren Flanschgewindebohrungen 17.1 bis 17.8 des zweiten Anschlussflansches 14.2 entsprechende Anzahl von Schraubeinsätzen 23.1 bis 23.8 auf, von denen jeder Schraubeinsatz 23.1 bis 23.8 ein Schraubeinsatzaußengewinde 24.1 bis 24.8 aufweist, das zum Einschrauben des Schraubeinsatzes 23.1 bis 23.8 in das Innengewinde 25.1 bis 25.8 der jeweiligen Flanschgewindebohrung 17.1 bis 17.8 des zweiten Anschlussflansches 14.2 ausgebildet ist.
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Wie insbesondere in 4 näher dargestellt, weist jeder Schraubeinsatz 23.1 bis 23.7 eine Innengewindebohrung 26.1 bis 26.7 auf, insbesondere eine in Gewindeart, Durchmesser und/oder Gewindesteigung den Außengewinden der Gewindeschäfte 21.1 bis 21.7 der in die Flanschbohrungen 16.1 bis 16.7 des ersten Anschlussflansches 14.1 einzusteckenden Befestigungsschrauben 13.1 bis 13.7 entsprechende Innengewindebohrung 26.1 bis 26.7 auf.
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Wie insbesondere in 5 näher dargestellt, weist jeder Schraubeinsatz 23.1 bis 23.8 eine Passungsbohrung 26.8 auf, deren Innendurchmesser hinsichtlich seiner Passungstoleranz an den Außendurchmesser eines an dem zweiten Anschlussflansch 14.2 festzulegenden Passungsstiftes 27 angepasst ist.
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Der Schraubeinsatz 23.1 bis 23.8 weist außerdem einen Zentrierabschnitt 28.1 bis 28.8 auf, der ausgebildet ist, während bzw. nach einem Einschrauben des Schraubeinsatzes 23.1 bis 23.8 in die Flanschgewindebohrung 17.1 bis 17.8 des zweiten Anschlussflansches 14.2 den Schraubeinsatz 23.1 bis 23.8, insbesondere dessen Innengewindebohrung 26.1 bis 26.7 oder dessen Passungsbohrung 26.8 mit der Flanschgewindebohrung 17.1 bis 17.8 fluchtend zu zentrieren.
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Der Schraubeinsatz 23.1 bis 23.8 weist im Falle der dargestellten Ausführungsbeispiele der 4 und 5 außerdem stirnseitig wenigstens ein Paar von insbesondere radial gegenüberliegenden Löchern 29.1 und 29.2 auf, die zum Eindrehen und/oder Ausdrehen des Schraubeinsatzes 23.1 bis 23.8 mittels eines dem Fachmann als solches bekannten Stirnlochschlüssels (nicht dargestellt) ausgebildet sind.
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Die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels außerdem eine der mehreren Flanschbohrungen 16.1 bis 16.8 des ersten Anschlussflansches 14.1 entsprechende Anzahl von Führungshülsen 30.1 bis 30.8 auf, von denen jede Führungshülse 30.1 bis 30.8, wie in 3 ersichtlich, innerhalb der Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 koaxial zur zugeordneten Flanschbohrung 16.1 bis 16.7 des ersten Anschlussflansches 14.1 ausgerichtet angeordnet ist und axial zwischen dem ersten Anschlussflansch 14.1 und dem zweiten Anschlussflansch 14.2 angeordnet ist, insbesondere an dem ersten Anschlussflansch 14.1 befestigt ist.
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Die Kraft-/Momenten-Sensorvorrichtung 12 weist außerdem eine der mehreren Flanschbohrungen 16.1 bis 16.7 des ersten Anschlussflansches 14.1 entsprechende Anzahl von Befestigungsschrauben 13.1 bis 13.7 auf, welche zum Anflanschen des ersten Anschlussflansches 14.1, wie in 3 ersichtlich, in die Flanschbohrungen 16.1 bis 16.8 des ersten Anschlussflansches 14.1 mit ihren Gewindeschäften 21.1 bis 21.7 eingesteckt sind und jeweils einen stirnseitig an dem ersten Anschlussflansch 14.1 anliegenden Schraubkopf 22.1 bis 22.7 aufweisen, dessen Außendurchmesser kleiner ist, als der Innendurchmesser der jeweiligen Flanschgewindebohrung 17.1 bis 17.8 des zweiten Anschlussflansches 14.2 und/oder kleiner ist, als der Innendurchmesser der jeweiligen Führungshülse 30.1 bis 30.8.
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Der Schraubkopf 22.1 bis 22.7 jeder Befestigungsschraube 13.1 bis 13.7 weist ein Innensechskantprofil 31.1 bis 31.7 auf, das zum formschlüssigen Ansetzen eines Schraubwerkzeugs (nicht dargestellt) ausgebildet ist.
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Wenn der Schraubeinsatz 23.8 aus dem zweiten Anschlussflansch 14.2 entfernt ist, kann über die Flanschgewindebohrung 17.8 und durch die Führungshülse 30.8 hindurch der separate Passungsstift 13.8 eingeführt und sowohl in die Flanschbohrung 16.8 des ersten Anschlussflansches 14.1 als auch in die Roboterflansch-Passungsbohrung 8.8 des Roboterflansches 8 eingefügt werden. Alternativ kann vor einem Anschrauben des ersten Anschlussflansches 14.1 an den Roboterflansch 8 der separate Passungsstift 13.8 an der äußeren Stirnseite des ersten Anschlussflansches 14.1 in die Flanschbohrung 16.8 eingesteckt werden und anschließend der erste Anschlussflansch 14.1 zusammen mit dem separaten Passungsstift 13.8 an den Roboterflansch 8 angesetzt und dabei der noch überstehende Teil des separaten Passungsstiftes 13.8 in die Roboterflansch-Passungsbohrung 8.8 eingefügt werden. Wahlweise kann vor dem Ansetzen des ersten Anschlussflansches 14.1 an den Roboterflansch 8 der separate Passungsstift 13.8 in die Roboterflansch-Passungsbohrung 8.8 eingesteckt und während des Befestigens der noch überstehende Teil des separaten Passungsstiftes 13.8 in die Flanschbohrung 16.8 des ersten Anschlussflansches 14.1 eingefügt werden. Generell kann dabei die Roboterflansch-Passungsbohrung 8.8 bzw. der separate Passungsstift 13.8 mit dem Pasungsstift 27 fluchten.
