DE102016108257A1

DE102016108257A1 - Delta-Roboter mit Teleskopstange

Info

Publication number: DE102016108257A1
Application number: DE102016108257.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Hartl; Christian Westermeier; Josef Unterseher; Dominik Murnauer
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2017-11-09

Abstract

Robotervorrichtung (1) insbesondere Delta-Roboter mit einem im Raum bewegbaren Armsystem (2), wobei dieses Armsystem (2) einen Basisträger (4) und einen gegenüber diesem Basisträger (4) beweglichen Arbeitsträger (6) aufweist sowie wenigstens zwei stangenartige Körper (8), welche mit gegenüberliegenden Enden (8a, 8b) jeweils zumindest mittelbar an dem Basisträger (4) und an dem Arbeitsträger (6) schwenkbar angeordnet sind und mit einer weiteren ebenfalls zwischen dem Basisträger (4) und dem Arbeitsträger (6) angeordneten und in ihrer Länge veränderlichen Hauptstangeneinrichtung (10), wobei diese Hauptstangeneinrichtung (10) ein äußeres Aufnahmeelement (12) und ein wenigstens abschnittsweise innerhalb dieses äußeren Aufnahmeelements (12) angeordnetes Stangenelement (16) aufweist, wobei dieses Stangenelement (16) gegenüber dem äußeren Aufnahmeelement (12) in einer Längsrichtung (L) des Stangenelements (16) verschieblich gelagert ist und wobei das äußere Aufnahmeelement (12) gegenüber dem Stangenelement (16) drehfest ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist eie Robotervorrichtung einen Lagerungsmechanismus (150) auf, um das Stangenelement (16) gegenüber dem äußeren Aufnahmeelement (12) verschieblich zu lagern und dieser Lagerungsmechanismus (16) weist wenigstens zwei zwischen dem äußeren Aufnahmeelement (12) und dem Stangenelement (16) angeordnete drehbare Wälzkörper (152, 154) auf, und diese Wälzkörper (152, 154) sind dazu geeignet und bestimmt, jeweils gegenüber ersten Laufflächen (162a, 164a) und zweiten Laufflächen (162b, 164b) abzurollen, wobei diese Laufflächen (162a, 162b, 164a, 164b) sich in der Längsrichtung (L) erstrecken und wobei die ersten Laufflächen (162a, 164a) fest gegenüber dem Aufnahmeelement (16) und die zweiten Laufflächen (162b, 164b) fest gegenüber dem Stangenelement (16) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Robotereinrichtung, insbesondere eine sog. Delta-Robotereinrichtung und insbesondere eine Robotereinrichtung zum Einsatz in der lebensmittel- oder getränkeherstellenden Industrie. Aus dem Stand der Technik sind derartige Delta-Roboter bekannt. Diese Delta-Roboter gehören zu der Gruppe der sogenannten Parallel-Roboter. Üblicherweise weisen solche Roboter drei Arme auf, die eine zu bewegende Einheit im Raum bewegen. Durch eine gezielte Ansteuerung dieser drei Arme kann dieses zu bewegende Element im Wesentlichen frei im Raum bzw. in einem bestimmten Bereich bewegt werden. Derartige Delta-Roboter werden oft in der Verpackungsindustrie oder zum Aufnehmen von Gütern verwendet, da sie sehr schnell bewegt werden können.
Neben den Bewegungsarmen oder Bewegungsgestängen weisen diese Delta-Roboter oftmals auch eine Zentralachse auf, die insbesondere auch dazu dient, Drehbewegungen zu übertragen. Diese zentrale Achse bzw. diese zentrale Stange ist dabei ein wesentliches Element der Vorrichtung. Auch ist diese Zentralstange erheblichen Belastungen unterworfen und in ihrem Aufbau relativ komplex. Einerseits muss diese zentrale Stange eine Längenveränderbarkeit aufweisen und andererseits sollten bevorzugt die bezüglich einander verschieblichen Elemente nicht gegenüber einander drehbeweglich sein, sodass diese Zentralstange in ihrer Gesamtheit die Übertragung von Drehbewegungen ermöglicht.
Aus der EP 1 135 238 B1 ist ein derartiger Delta-Roboter bekannt. Dieser weist eine derartige Zentralachse (dort als Teleskopachse bezeichnet) auf. Dabei ist an einem Außenrohr eine drehsteife Hülse ortsfest angeordnet, in welcher die innere Achse verschiebbar montiert ist. Als konkrete Ausgestaltung sieht dieses Dokument eine Drehmoment-Kugelhülse vor. Der Nachteil in der Verwendung einer derartigen Drehmoment-Kugelhülse ist jedoch, dass diese in der Ausgestaltung teuer und schwer ist. Zudem hat diese Ausgestaltung hohe Trägheitsmomente.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, derartige Robotereinrichtungen einerseits kostengünstiger, andererseits jedoch auch einfacher in der Herstellung zu gestalten. Gleichwohl sollen jedoch auch die zum Teil hohen Kräfte bzw. Momente übertragen werden können.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Robotervorrichtung und insbesondere ein Delta-Roboter weist in einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein im Raum bewegbares Armsystem auf, wobei dieses Armsystem einen Basisträger und einen gegenüber diesem Basisträger beweglichen Arbeitsträger aufweist. Weiterhin weist die Roboter-Vorrichtung wenigstens zwei stangenartige Körper auf, welche mit gegenüberliegenden Enden jeweils zumindest mittelbar an dem Basisträger und an dem Arbeitsträger schwenkbar angeordnet sind, sowie eine weitere ebenfalls zwischen dem Basisträger und dem Arbeitsträger angeordnete und in ihrer Länge veränderliche Hauptstangeneinrichtung, wobei diese Hauptstangeneinrichtung ein (insbesondere rohr- und/oder stangenartig ausgebildetes) äußeres Aufnahmeelement und ein wenigstens abschnittsweise innerhalb dieses äußeren Aufnahmeelementes angeordnetes Stangenelement aufweist, wobei dieses Stangenelement gegenüber dem Aufnahmeelement in einer Längsrichtung des Stangenelementes verschieblich gelagert ist. Weiterhin ist das Aufnahmeelement gegenüber dem Stangenelement drehfest ausgebildet, d.h. insbesondere drehfest bezüglich der besagten Längsrichtung des Stangenelementes. Dabei sind bevorzugt diese stangenartigen Körper an Auslegern befestigt, welche wiederum bevorzugt an dem Basisträger angeordnet sind.
Erfindungsgemäß weist die Hauptstangeneinrichtung einen an dem Aufnahmeelement oder dem Stangenelement zumindest drehfest angeordneten Hülsenkörper auf, dem gegenüber das Stangenelement oder das Aufnahmeelement in der Längsrichtung verschiebbar ist, wobei dieser Hülsenkörper eine Gleitfläche aufweist, bezüglich derer das Stangenelement oder das äußere Rohr in der Längsrichtung gleitet, wobei bevorzugt ein Werkstoff des Hülsenkörpers derart auf einen Werkstoff des Stangenelementes oder des äußeren Rohres angepasst ist, dass diese (Gleit)Lagerung schmiermittelfrei ausgeführt ist oder eine Schmierung zwischen dem Stangenelement und dem äußeren Aufnahmeelement vorgesehen ist. In letzterem Fall kann der Vorrichtung ein Schmiermittel zugeführt werden, welches den Gleitvorgang des Stangenelements gegenüber dem Aufnahmeelement begünstigt. Durch eine zusätzliche Schmierung kann die Reibung und der Verschiebewiderstand nochmals verringert werden. Dabei könnten sowohl aufeinander angepasste Werkstoffe als auch eine Schmierung eingesetzt werden und auch beide Maßnahmen gemeinsam ergriffen werden.
Bevorzugt weist die Roboter-Vorrichtung wenigstens einen Antrieb auf, um den Arbeitsträger gegenüber dem Basisträger zu bewegen. Vorteilhaft weist die Roboter-Vorrichtung wenigstens zwei und vorteilhaft wenigstens drei Antriebe auf, um eine Bewegung des Arbeitsträgers zu ermöglichen. Dieser Arbeitsträger kann dabei bevorzugt Halte- oder Greifmittel aufweisen, welche zum Greifen von beispielsweise Stückgütern, wie Flaschen, Getränkekästen, Verschlüssen und dergleichen geeignet sind. Dabei kann es sich bevorzugt um eine aktive Greifeinrichtung handeln, also eine Greifeinrichtung, welche auch steuerbar ist. Dabei kann beispielsweise diese Halte- oder Greifeinrichtung einen elektrischen, magnetischen oder pneumatischen Antrieb aufweisen.
Vorteilhaft ist diese Greifeinrichtung bezüglich wenigstens einer vorgegebenen Drehachse drehbar. Dabei kann es sich bevorzugt um eine Drehachse handeln, die zu einer Längsrichtung der Hauptstangeneinrichtung parallel ist oder mit dieser zusammenfällt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind auch Antriebseinrichtungen, welche die Bewegung des Arbeitsträgers im Raum steuern bzw. ermöglichen, vorgesehen, wobei es sich bei diesen Antriebseinrichtungen bevorzugt um elektrische, pneumatische oder hydraulische Antriebe handelt. Besonders bevorzugt sind elektrische Antriebe vorgesehen.
So können beispielsweise die oben erwähnten stangenartigen Träger jeweils an einem Ausleger angeordnet sein, wobei sich dieser Ausleger besonders bevorzugt in einer radialen Richtung erstreckt. Dieser Ausleger kann dabei bezüglich einer vorgegebenen Schwenkachse schwenkbar sein, um so eine Bewegung auf dem Arbeitsträger zu erreichen. Die stangenartigen Körper sind – wie oben erwähnt – gelenkig an dem Basisträger oder dem Arbeitsträger angeordnet. Dabei müssen diese stangenartigen Körper nicht unmittelbar an dem Basisträger angeordnet sein, sondern sie können mittelbar etwa über den oben erwähnten Ausleger an dem Basisträger angeordnet sein. Vorteilhaft sind diese stangenartigen Körper in mehreren Schwenkrichtungen bezüglich des Arbeitsträgers und/oder des Basisträgers schwenkbar.
Bei dem Arbeitsträger handelt es sich insbesondere um dasjenige Element, welches den eigentlich erforderlichen Arbeitsgang, wie etwa ein Versetzen oder Transportieren von Stückgütern übernimmt. Zu diesem Zweck ist dieser Arbeitsträger in einem bestimmten Bereich bewegbar, um beispielsweise auf einem Transportband herangeführte Artikel aufnehmen und an anderer Stelle wieder ablegen zu können. Der Basisträger ist insbesondere stationär angeordnet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind wenigstens drei derartige stangenartige Körper vorgesehen, welche den Basisträger und den Arbeitsträger miteinander verbinden. Vorteilhaft sind jeweils paarweise angeordnete stangenartige Körper vorgesehen, etwa drei Paare von stangenartigen Körpern, die jeweils den Arbeitsträger mit dem Basisträger verbinden. Durch diese paarweise bzw. parallele Anordnung kann eine höhere Verdrehsicherheit auch bei der Übertragung von höhen Kräften gewährleistet sein.
Die Hauptstangeneinrichtung kann als teleskopartig ausgebildete Stange ausgeführt sein, bei der das Stangenelement teleskopartig in das Aufnahmeelement einführbar ist. Bevorzugt weist die Hauptstangeneinrichtung genau zwei bezüglich einander längsverschiebliche Elemente auf, nämlich das Stangenelement und das Aufnahmeelement. Daneben können jedoch auch Lagerungselemente längsverschieblich sein, wie insbesondere die unten genauer beschriebenen Wälzkörper.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform auf eine Robotervorrichtung, insbesondere einen Delta-Roboter mit einem im Raum bewegbaren Armsystem gerichtet, wobei dieses Armsystem einen Basisträger und einen gegenüber diesem Basisträger beweglichen Arbeitsträger aufweist, sowie wenigstens zwei stangenartige Körper, welche mit gegenüberliegenden Enden jeweils an dem Basisträger und an dem Arbeitsträger schwenkbar angeordnet sind und mit einer weiteren ebenfalls zwischen dem Basisträger und dem Arbeitsträger angeordneten und in ihrer Länge veränderlichen Hauptstangeneinrichtung, wobei diese Hauptstangeneinrichtung ein äußeres Aufnahmeelement und ein wenigstens abschnittsweise innerhalb dieses äußeren Aufnahmeelementes angeordnetes (und insbesondere geführtes und/oder gelagertes) Stangenelement aufweist, wobei dieses Stangenelement gegenüber dem äußeren Aufnahmeelement in einer Längsrichtung des Stangenelementes verschieblich gelagert ist und wobei das äußere Aufnahmeelement gegenüber dem Stangenelement drehfest ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß weist die Robotervorrichtung einen Rollenlagerungsmechanismus auf, um das Stangenelement gegenüber dem äußeren Aufnahmeelement verschieblich zu lagern und dieser Rollenlagerungsmechanismus weist wenigstens zwei an dem äußeren Aufnahmeelement oder dem Stangenelement angeordnete, drehbar gelagerte Rollenkörper auf und diese Rollenkörper sind dazu geeignet und bestimmt, gegenüber Laufflächen abzurollen, wobei diese Laufflächen sich in der Längsrichtung erstrecken und an dem Stangenelement oder an dem äußeren Aufnahmeelement angeordnet sind.
Auch durch die Verwendung dieser Rollen kann eine verschleißarme (und bevorzugt auch schmiermittelfreie) Lagerung erreicht werden. Hierbei wird wiederum berücksichtigt, dass die Rollen zum Erreichen einer Längsbewegung dienen. Dabei ist es möglich, dass diese Rollen und/oder die Laufflächen gehärtete Oberflächen aufweisen, um auf diese Weise die Verschleißwiderstandsfähigkeit zu erhöhen und/oder den Verschiebewiderstand zu minimieren. Dabei ist es denkbar, dass die Rollen an dem Aufnahmeelement angeordnet sind und die Laufflächen an dem Stangenelement, umgekehrt können jedoch auch die Rollen an dem Stangenelement angeordnet sein und die Laufflächen an dem Aufnahmeelement.
Zusätzlich oder alternativ zu dem hier beschriebenen Rollenlagerungsmechanismus kann die Robotervorrichtung in einer dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch einen Lagerungsmechanismus aufweisen, um das Stangenelement gegenüber dem äußeren Aufnahmeelement verschieblich zu lagern, wobei dieser Lagerungsmechanismus wenigstens zwei zwischen dem äußeren Aufnahmeelement und dem Stangenelement angeordnete drehbare Wälzkörper aufweist und diese Wälzkörper dazu geeignet und bestimmt sind, jeweils gegenüber ersten Laufflächen und zweiten Laufflächen abzurollen, wobei diese Laufflächen sich in der Längsrichtung erstrecken und wobei die ersten Laufflächen fest gegenüber dem Aufnahmeelement und die zweiten Laufflächen fest gegenüber dem Stangenelement angeordnet sind.
Bei dieser Ausführungsform wird daher ein Wälzlager zum Erreichen der Längsbewegung vorgeschlagen. Derartige Wälzlager sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt, werden jedoch üblicherweise für die Erzeugung von Drehbewegungen eingesetzt. Das vorliegende Wälzlager soll jedoch insbesondere auch zur Erreichung einer Linearbewegung dienen und besonders bevorzugt auch gerade eine Drehbewegung verhindern. Vorteilhaft erstrecken sich die Laufflächen in der genannten Längsrichtung und sind bevorzugt gekrümmt (insbesondere gekrümmt in einer senkrecht zu der Längsrichtung stehenden Richtung). In dieser Richtung kann die Lauffläche ein kreissegmentförmig ausgestaltetes Profil aufweisen. Dabei kann eine Krümmung dieser Laufflächen an eine entsprechende Krümmung der Wälzkörper angepasst sein. Durch die so beschriebene Lagerung mittels Wälzkörpern kann ebenfalls eine sehr verschleißarme Lagerung erreicht werden. Auch ist es bei dieser Ausgestaltung möglich, die Lagerung schmiermittelfrei oder mit Schmierung auszubilden
Bevorzugt ist es auch hier denkbar, dass die Wälzkörper gehärtete Oberflächen aufweisen. Auch die besagten Laufflächen können gehärtet sein. Dabei ist es möglich, dass die Laufflächen aus Werkstoffen bestehen, welchen denen von Wälzlagern ähneln, welche zur Lagerung von Drehbewegungen dienen. Bevorzugt werden als Laufflächen Chromstähle und/oder hochlegierte Stähle verwendet. Auch als Laufflächen für die Rollenkörper können derartige Materialien verwendet werden. Daneben kommen für die Laufflächen und/oder für Träger dieser Laufflächen auch Materialien wie Keramik, Glas oder Kunststoff in Betracht.
Die Wälzkörper und/oder Rollenkörper sind bevorzugt aus Materialien hergestellt, welche aus einer Gruppe von Materialien stammen, welche Keramik, Glas oder Kunststoff enthält. Die Kombination der für die Wälzkörper oder Rollenkörper einerseits und für die Laufflächen andererseits verwendeten Materialien kann dabei abhängig von den jeweils zu erwartenden Belastungen ausgewählt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Wälzkörper bezüglich des Aufnahmeelements in dessen Längsrichtung beweglich. Bevorzugt sind die Wälzkörper auch bezüglich des Stangenelements in dessen Längsrichtung beweglich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Laufflächen der Wälzkörper als Drahtlaufflächen ausgebildet. So kann beispielsweise ein Draht in eine entsprechende Ausnehmung des Aufnahmeelements und/oder des Stangenelements eingelegt sein und in diesem Draht kann die Lauffläche ausgebildet, beispielsweise eingearbeitet sein. So können beispielsweise die Laufflächen in Drahtstegen ausgebildet sein. Bevorzugt ist diese Drahtlauffläche derart gestaltet, dass die Wälzkörper, beispielsweise Kugeln, darauf abrollen können.
Bevorzugt sind die Wälzlager daher als sog. Drahtwälzlager ausgebildet. Drahtwälzlager sind Wälzlager mit der besonderen Eigenschaft, dass die Wälzkörper nicht direkt auf einem Innen- und Außenring laufen, sondern auf zähharten offenen Laufringen bzw. hier auf Laufstangen bzw. Laufsstegen, die direkt in die entsprechenden Aussparungen bzw. Ausnehmungen der umschließende Konstruktion eingelegt sind und die bevorzugt geradlinig verlaufen. Als Wälzkörper dienen bevorzugt in einem Käfig gehaltene Kugeln oder Rollen.
Diese Laufstangen, die, wie gesagt, vorteilhaft als Laufdrähte vorliegen, können dabei in entsprechende Ausnehmungen des Stangenelements und oder des äußeren Aufnahmeelements eingelegt und/oder eingepresst werden. Dabei ist die jeweilige Ausnehmung oder Nut bevorzugt derart gestaltet, dass die Laufflächen bzw. Drähte darin fixiert sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Laufflächen derart gegenüber den Wälzkörpern positioniert, dass durch diese Positionierung eine Drehbewegung des Stangenelementes gegenüber dem Aufnahmeelement verhindert ist. Dies bedeutet, dass sich beispielsweise Kontaktflächen zwischen den Wälzkörpern und den Laufflächen so erstrecken, dass diese besagte Drehbewegung des Stangenelementes gegenüber dem Aufnahmeelement verhindert ist. Bevorzugt sind die Laufflächen derart gegenüber den Wälzkörpern positioniert, dass sie Kräfte in einer Umfangsrichtung des Stangenelementes aufnehmen können.
Bei diesen Kräften in der Umfangsrichtung des Stangenelementes würde es sich um diejenigen Kräfte handeln, welche eine Drehbewegung des Stangenelementes gegenüber dem Aufnahmeelement bewirken könnten. So könnten beispielsweise Kontaktflächen zwischen den Wälzkörpern und den Laufflächen zumindest auch in einer Richtung verlaufen, welche in einer radialen Richtung des Stangenelementes oder beispielsweise schräg hierzu angeordnet sind, beispielsweise unter einem Winkel von 45°. Auf diese Weise können Drehmomente von dem Stangenelement auf das Aufnahmeelement übertragen werden.
Unter den Laufflächen werden diejenigen Flächen verstanden, gegenüber denen die Wälzkörper laufen bzw. abrollen können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei den Wälzkörpern um rotationssymmetrische Wälzkörper und insbesondere sind die Wälzkörper aus einer Gruppe von Wälzkörpern ausgewählt, welche kugelförmige Wälzkörper, ellipsoidförmige Wälzkörper, zylinderförmige Wälzkörper, kegelstumpfförmige Wälzkörper und dergleichen enthält.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Lagerungsmechanismus eine Führungseinrichtung zum Führen der Wälzkörper auf, wobei diese Führungseinrichtung insbesondere dazu geeignet und bestimmt ist, die Wälzkörper in einer bestimmten Positionierung bezüglich einander und/oder bezüglich des Stangenelementes und/oder des Aufnahmeelementes zu halten.
Bei dieser Ausgestaltung kann ein sogenannter Lagerkäfig zur Führung der Wälzkörper vorgesehen sein. Dabei wäre es möglich, dass ein derartiger Lagerkäfig einteilig ausgebildet ist und zur Aufnahme einer Vielzahl von Wälzkörpern (und bevorzugt von allen Wälzkörpern) geeignet ist. Dabei ist es auch möglich, dass sich diese Führungseinrichtung in einer Umfangsrichtung des Stangenelementes wenigstens teilweise und besonders bevorzugt vollständig um dieses Stangenelement herum erstreckt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die besagte Führungseinrichtung aus einem Kunststoff hergestellt. Bevorzugt sind die Wälzkörper gegenüber der Führungseinrichtung drehbar. So kann die Führungseinrichtung beispielsweise eine Vielzahl von Ausnehmungen aufweisen, welche jeweils zur Aufnahme der Wälzkörper dienen und welche bevorzugt diese Wälzkörper in einer Umfangsrichtung umgeben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist diese Führungseinrichtung zwischen dem Aufnahmeelement und dem Stangenelement angeordnet. Bevorzugt handelt es sich bei dem Aufnahmeelement um ein rohrförmiges Aufnahmeelement, welches daher besonders bevorzugt das Stangenelement in einer Umfangsrichtung im Wesentlichen vollständig und bevorzugt vollständig umgibt. Dies bedeutet, dass wenigstens ein Abschnitt des Stangenelementes vollständig von dem Aufnahmeelement aufgenommen ist.
Es wäre jedoch auch möglich, dass lediglich ein Abschnitt des Stangenelementes von dem Aufnahmeelement aufgenommen ist. So könnte das Aufnahmeelement beispielsweise ein Uförmiges Profil aufweisen und das Stangenelement in dieses U-förmige Profil eingeschoben sein, wobei in diesem Falle auch die Wälzkörper bzw. die oben erwähnten Rollenelemente zwischen diesem Stangenelement und dem Aufnahmeelement angeordnet sind. Auch derartige U-förmige Profile erlauben die Übertragung von hohen Drehmomenten.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Wälzkörper und/oder die Rollenkörper in einer Umfangsrichtung des Stangenelementes zueinander beabstandet. So ist es beispielsweise möglich, dass mehrere Wälzkörper oder Rollenelemente den Stangenkörper in seiner Umfangsrichtung umgeben, so dass dieser von mehreren Seiten her jeweils geführt wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Rollenlagerungsmechanismus und/oder der Lagerungsmechanismus wenigstens einen dritten, zwischen dem äußeren Aufnahmeelement und dem Stangenelement angeordneten Rollenkörper bzw. drehbar gelagerten Wälzkörper auf. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Lagerung des Stangenelementes bezüglich dem äußeren Aufnahmeelement von wenigstens drei Seiten her. Dabei ist es möglich, dass diese Wälzkörper oder Rollenkörper jeweils auf einer gleichen bezüglich der Längsrichtung senkrechten Ebene angeordnet sind.
Bevorzugt können auch vier derartige Rollenkörper und/oder Wälzkörper vorgesehen sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform können die Laufflächen punktsymmetrisch bezüglich einer Zentralachse angeordnet sein. Bei dieser geometrischen Zentralachse kann es sich beispielsweise um eine Achse handeln, welche eine Symmetrieachse des Stangenelementes darstellt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein Wälzkörper bezüglich einer (geometrischen) Achse drehbar, welche in einer tangentialen Richtung des Stangenelementes oder parallel zu einer solchen tangentialen Richtung verläuft.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird durch einen Kontakt der Wälzkörper mit den diesen zugeordneten Laufflächen und oder einen Kontakt der Rollenelemente mit den diesen zugeordneten Laufflächen eine Drehung des Stangenelementes gegenüber dem Aufnahmeelement im Wesentlichen verhindert. Dabei kann ein geringes Spiel zwischen diesen beiden Elementen möglich sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Rollenkörper bezüglich einer Drehachse drehbar gelagert, welche im Wesentlichen in einer radialen Richtung des Stangenelementes verläuft. Unter im Wesentlichen wird dabei verstanden, dass Erstreckungsrichtung dieser Drehachse um nicht mehr als 20°, bevorzugt um nicht mehr als 15°, bevorzugt um nicht mehr als 10°, bevorzugt um nicht mehr als 5° von dieser radialen Richtung abweicht.
Dabei ist es beispielsweise möglich, dass der Rollenkörper, bzw. ein diesen Rollenkörper tragender Bolzen an einer Umfangswandung des Aufnahmeelementes angeschraubt ist. Dieser Bolzen kann sich dabei beispielsweise von einer Umfangswandung des Aufnahmeelements radial nach innen erstrecken. Der Rollenkörper ist bevorzugt bezüglich dieses Bolzens drehbar gelagert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Aufnahmeelement als rohrförmiger Körper ausgebildet, der das Stangenelement wenigstens teilweise umgibt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Lagerungsmechanismus oder der Rollenlagerungsmechanismus weitere Rollenkörper und/oder Wälzkörper(gruppen) auf, wobei wenigstens zwei Wälzkörper in der Längsrichtung des Stangenelements hintereinander angeordnet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Gruppen von Rollenkörpern oder Wälzkörpern, wobei die einzelnen Rollenkörper oder Wälzkörper bevorzugt auf einer zu der Längsrichtung senkrechten Ebene angeordnet sind, hintereinander angeordnet. Auf diese Weise kann eine Führungslänge des Stangenelements gegenüber dem Aufnahmeelement erhöht werden.
So wäre es beispielsweise möglich, dass Gruppen von mehreren, beispielsweise vier Rollen, hintereinander angeordnet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Stangenelement und/oder das Aufnahmeelement wenigstens zwei Ausnehmungen auf, welche die Wälzkörper teilweise aufnehmen und dabei wird bevorzugt innerhalb dieser Ausnehmungen jeweils wenigstens eine der Laufflächen ausgebildet. Dabei sind diese Ausnehmungen bevorzugt derart gestaltet, dass sie dazu geeignet sind, zwischen 10% und 50% des Volumens des Wälzkörpers, bevorzugt zwischen 10% und 45% des Volumens des Wälzkörpers und besonders bevorzugt zwischen 20% und 40% des Volumens des Wälzkörpers aufzunehmen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Stangenelement wenigstens zwei Ausnehmungen auf, welche die Rollenkörper wenigstens teilweise umgeben und wenigstens eine Wandung dieser Ausnehmung ist dabei als Lauffläche für die Rollenkörper ausgebildet. Bevorzugt sind diese Ausnehmungen dazu geeignet und bestimmt, zwischen 20% und 100% des Volumens der Rollenkörper, bevorzugt zwischen 30% und 100% des Volumens der Rollenkörper, bevorzugt zwischen 50% und 100% des Volumens der Rollenkörper, bevorzugt zwischen 60% und 100% des Volumens der Rollenkörper, bevorzugt zwischen 70% und 100% des Volumens der Rollenkörper und besonders bevorzugt zwischen 80% und 95% des Volumens der Rollenkörper aufzunehmen. Bevorzugt kontaktieren wenigstens 60% des Außenumfangs der Rollenkörper die Lauffläche, bevorzugt wenigstens 70%, und bevorzugt wenigstens 80%.
Weiterhin wäre es auch möglich, dass das Aufnahmeelement entsprechende Ausnehmungen aufweist. Bevorzugt sind die jeweiligen Laufflächen wenigstens teilweise innerhalb der Ausnehmungen ausgebildet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens eine Lauffläche zwei voneinander beabstandete Laufflächenabschnitte auf. Diese Laufflächenabschnitte können dabei dazu dienen, dass Drehungen des Stangenelementes in beide Drehrichtungen gegenüber dem Umfangselement verhindert werden. Bevorzugt sind diese Lauffläche in einer bezüglich der Längsrichtung senkrecht stehenden Ebene punktsymmetrisch bezüglich der Längsrichtung zueinander angeordnet. Bevorzugt umgeben diese Laufflächen das Stangenelement in dessen Umfangsrichtung gleichmäßig.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Stangenelement eine Bohrung auf. Diese Bohrung kann sich dabei in der Längsrichtung des Stangenelementes erstrecken. Dabei kann diese Bohrung einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Stangenelement um einen Extrusionskörper bzw. einen in einem Extrusionsverfahren hergestellten Körper. Dabei kann es sich beispielsweise bei dem stangenförmigen Körper um einen Körper aus Aluminium handeln.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein Rollenelement mittels eines Schraubkörpers an einer Umfangswand des äußeren Aufnahmeelementes angeordnet. Dabei ist dieser Schraubkörper bevorzugt derart angeordnet, dass er von außen her gelöst werden kann. Auf diese Weise können die Rollenelemente leicht eingewechselt werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Umfangswandung des Aufnahmeelementes in der Umfangsrichtung geradlinige Abschnitte aufweisen, etwa einen insgesamt polygonalen Querschnitt. An diesen geraden Flächen können die Rollenkörper drehbar angeordnet sein. Dabei ist es möglich, dass diese geradlinigen Abschnitte jeweils durch weitere geradlinige Abschnitte miteinander verbunden werden, es wäre jedoch auch möglich, dass zwischen diesen geradlinigen Abschnitten gekrümmte Abschnitte angeordnet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein Rollenkörper auswechselbar. Bevorzugt kann dabei dieser Rollenkörper auch wiederum mittels Lagerelementen, wie Wälzlagern, drehbar gelagert sein (etwa mittels eines Lagerbolzens).
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der oben im Rahmen der ersten Ausführungsform erwähnte Hülsenkörper mittels wenigstens zwei schrauben- oder bolzenartigen Befestigungsmitteln an dem äußeren Aufnahmeelement befestigt, wobei sich bevorzugt eine Längsrichtung dieser Befestigungsmittel im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des Stangenelementes erstreckt. Durch diese Anordnung ist ein sehr platzsparender Aufbau möglich. Unter im Wesentlichen parallel wird dabei verstanden, dass eine Längsrichtung der Befestigungsmittel um nicht mehr als 20°, bevorzugt um nicht mehr als 15° und bevorzugt um nicht mehr als 10° von der Längsrichtung des Stangenelements abweicht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Hülsenkörper einen das Stangenelement umgebenden Befestigungsflansch zur Befestigung an dem äußeren Aufnahmeelement oder einem an dem äußeren Aufnahmeelement angeordneten Befestigungsmittel aufweist. Zu diesem Zweck kann dabei auch das Aufnahmeelement oder das besagte Befestigungsmittel einen entsprechenden Flansch aufweisen, an dem der Befestigungsflansch des Hülsenkörpers flächig anliegen kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Hülsenkörper ein polygonales Innenprofil zur Lagerung des Stangenelementes auf. Dabei kann es sich beispielsweise um ein viereckiges Profil handeln. Durch ein derartiges Profil wird eine im Wesentlichen drehfeste Anordnung des Stangenelementes gegenüber dem Aufnahmeelement erreicht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das äußere Aufnahmeelement (bei dem es sich insbesondere um ein äußeres Rohr handelt) einen rohrförmigen Grundkörper und ein an diesem rohrförmigen Grundkörper angeordnetes Befestigungselement auf, wobei an diesem Befestigungselement wiederum der Hülsenkörper befestigt ist. Auf diese Weise wird eine Wartung oder auch ein Eintausch von Elementen erleichtert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist dieses Befestigungselement einen Endabschnitt auf, der in einen Endabschnitt des äußeren Aufnahmeelements einsteckbar ist. Zu diesem Zweck kann dieses Befestigungselement einen sich verändernden Querschnitt aufweisen. Vorteilhaft wird dabei dieses Befestigungselement klemmend in den besagten Endabschnitt eingesteckt. Daneben wäre es auch möglich, andere Verbindungen zwischen dem Befestigungselement und dem Endabschnitt herzustellen, beispielsweise ein Einschweißen, ein Kleben und dergleichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Grundkörper einen konstanten bzw. in der Längsrichtung des Stangenelementes konstanten Querschnitt auf. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Endabschnitt des Befestigungselementes radial gegenüber einem weiteren Abschnitt des Befestigungselementes verjüngt. Bevorzugt bildet der Endabschnitt des Befestigungselementes einen Befestigungsflansch aus. Vorteilhaft kann dabei das Befestigungselement in der Längsrichtung des Stangenelementes in den Hülsenkörper eingesteckt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens ein Abschnitt des Hülsenkörpers einen geringeren Querschnitt auf als ein weiterer Abschnitt des Hülsenkörpers. Dies bedeutet, dass sich der Hülsenkörper in einer Längsrichtung oder entgegen der Längsrichtung verjüngt oder erweitert. Bevorzugt erweitert sich der Hülsenkörper in Richtung desjenigen Endes, in welches das Befestigungselement eingefügt ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht der Hülsenkörper aus einem Material, welches aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, welche Kunststoffe oder Bronze enthält.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht das Stangenelement und/oder das äußere Rohr bzw. das Aufnahmeelement aus einem Material, welches aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, welche Stahl und insbesondere CK45 enthält. Bevorzugt ist der Hülsenkörper aus einem schwächeren Material gefertigt als das Stangenelement. Bei Auftreten von Verschleiß kann entsprechend der Hülsenkörper gewechselt werden. Bevorzugt ist der Hülsenkörper zwei oder mehrteilig ausgebildet. So kann beispielsweise der Hülsenkörper zwei Halbschalen aufweisen, die miteinander verbunden werden können. Auf diese Weise kann im Wartungsfall die Montage oder Demontage erleichtert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht kein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Stangenelement und dem Befestigungselement.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
Darin zeigen:
1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Robotervorrichtung;
2 eine Darstellung der in 1 gezeigten Robotervorrichtung aus einer anderen Perspektive;
3 eine teilweise geschnittene Darstellung der Vorrichtung aus 1 zur Veranschaulichung einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
4 eine weitere Ansicht der in 3 gezeigten Ausführungsform;
5 eine Detaildarstellung der in 3 gezeigten Vorrichtung;
6 eine Darstellung eines Endabschnittes einer Hauptstangeneinrichtung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
7 eine weitere Ansicht der in 6 gezeigten Hauptstangeneinrichtung;
8 eine Gesamtdarstellung einer Hauptstangeneinrichtung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
9 eine Detaildarstellung eines Übergangs zwischen dem Stangenelement und dem Aufnahmeelement;
10 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform;
11 eine Schnittdarstellung eines Lagerungsmechanismus für die erfindungsgemäße Vorrichtung;
12 eine Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Lagerungsmechanismus;
13 eine Hauptstangeneinrichtung mit dem in 12 gezeigten Lagerungsmechanismus;
14 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausgestaltung;
15 eine Detaildarstellung der Hauptstangeneinrichtung aus 14;
16 eine weitere Detaildarstellung des Hauptstangenkörpers aus 14;
17 eine Schnittdarstellung eines Wälzlagermechanismus;
18 eine Detaildarstellung des in 17 gezeigten Wälzlagermechanismus;
19 eine Darstellung einer Hauptstangeneinrichtung mit einem Wälzlagermechanismus; und
20 eine Schnittdarstellung eines weiteren Wälzlagermechanismus.
1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Robotervorrichtung 1 in einer ersten Ausführungsform. Diese Robotervorrichtung 1 weist dabei eine Basisplatte 4 auf, der gegenüber (in allen Raumrichtungen) beweglich eine Arbeitsplatte 6 angeordnet ist. Dabei ist im Betrieb üblicherweise diese Basisplatte 4 stationär, etwa an einem (nicht gezeigten) Träger angeordnet. Die Basisplatte bzw. der Basisträger 4 ist mittels einer Vielzahl von stangenartigen Körpern 8 mit dem Arbeitsträger 6 verbunden. An dem Arbeitsträger 6 können (nicht gezeigte) Greifelemente vorgesehen sein, welche beispielsweise Stückgüter greifen können. Bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung sind insgesamt sechs stangenartige Körper 8 vorgesehen, mittels derer der Basisträger 4 zumindest mittelbar mit dem Arbeitsträger 6 verbunden ist. Dabei sind jeweils zwei dieser stangenartigen Körper 8 paarweise und auch parallel zueinander angeordnet.
Die einzelnen stangenartigen Körper 8 weisen jeweils gegenüberliegende Enden 8a, 8b auf, wobei die Enden 8a jeweils gelenkig mit Auslegern 18 verbunden sind. Die Enden 8b der stangenartigen Körper sind ebenfalls gelenkig mit dem Arbeitsträger 6 verbunden. Durch Schwenken der einzelnen Ausleger 18 kann insgesamt der Arbeitsträger 6 in einem bestimmten Bereich in beliebige Positionen verfahren werden. Zu diesem Zweck sind hier drei Antriebe 5a, 5b und 5c vorgesehen, mittels derer die Ausleger 18 geschwenkt werden können und auf diese Weise auch der Arbeitsträger 6 bewegt werden kann. Genauer kann durch eine entsprechende Ansteuerung der einzelnen Ausleger ein Schwenken des Arbeitsträgers 6 aber auch eine Bewegung desselben im Raum erreicht werden. Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet insgesamt das Armsystem, welches die im Wesentlichen freie Bewegung im Raum des Arbeitsträgers 6 ermöglicht.
Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet in seiner Gesamtheit eine Hauptstangeneinrichtung, welche ebenfalls den Basisträger 4 mit dem Arbeitsträger 6 verbindet. Diese Hauptstangeneinrichtung weist dabei Gelenkelemente 92 und 94, hier beispielsweise Kardanelemente auf. Die Hauptstangeneinrichtung ist dabei in der Längsrichtung L streck- bzw. stauchbar, wie unten genauer erläutert. Weiterhin kann mittels dieser Kardangelenke 92 und 94 auch eine Übertragung von Drehbewegungen ermöglicht werden. Genauer gesagt ist es dabei möglich, dass eine Drehung zunächst auf das Gelenk 94 übertragen wird und diese wiederum über die Hauptstangeneinrichtung 10 auf das Gelenk 92 und ein (nicht gezeigtes) Arbeitselement. Die Hauptstangeneinrichtung 10 ist daher bevorzugt teleskopartig ausgebildet.
2 zeigt eine weitere Ansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung. Auch hier ist wieder die Hauptstangeneinrichtung 10 dargestellt, wobei hier insbesondere ein äußeres Rohr bzw. ein Aufnahmeelement 12 dargestellt ist, welches ein Stangenelement 16 aufnimmt. Dieses Stangenelement 16 ist dabei gegenüber dem äußeren Element 12 in der Längsrichtung L verschiebbar. Man erkennt auch hier wiederum die Ausleger 18, welche über die einzelnen Antriebe 5a, 5b und 5c schwenkbar angeordnet sind und wobei zu der Durchführung dieser Schwenkbewegung wiederum eine Gelenkverbindung 42 vorgesehen ist.
3 zeigt eine weitere Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Bei dieser Darstellung handelt es sich um eine Schnittdarstellung, so dass das innerhalb des Aufnahmeelementes 12 befindliche Stangenelement 16 erkennbar ist. Auch ist das Hülsenelement 20 dargestellt, welches zur gleitenden Aufnahme des Stangenelementes 16 dient. Die Bezugszeichen 62 und 64 beziehen sich auf Gelenke, mittels derer die stangenartigen Körper 8 an den Auslegern 18 angeordnet sind. Man erkennt, dass diese Gelenke 62, 64 eine Schwenkung um eine Schwenkachse S ermöglichen und daneben auch eine Schwenkung um eine hierzu senkrechte Achse Y.
Ähnliche Schwenkungen werden auch durch die beiden Gelenke 66 und 68 am unteren Ende der stangenartigen Körper ermöglicht.
4 zeigt eine weitere Darstellung der in 3 gezeigten Vorrichtung. In dieser Perspektive erkennt man insbesondere auch die drei Ausleger 18, welche letztlich zur Bewegung des Arbeitsträgers 6 im Raum beitragen. 5 zeigt eine Detaildarstellung der Hauptstangeneinrichtung 10. Durch die geschnittene Darstellung erkennt man das Stangenelement 16, welches innerhalb des Aufnahmeelementes 12 in der Längsrichtung L verschiebbar ist.
5 zeigt eine Detaildarstellung der in 3 gezeigten Vorrichtung. Das Aufnahmeelement 12 weist dabei einen Grundkörper 32 auf, der einen konstanten Querschnitt aufweist. In diesen Grundkörper 32 ist ein (hülsenförmiges) Befestigungselement 34 eingesteckt. An diesem Befestigungselement 34 ist wiederum der Hülsenkörper 20 befestigt und insbesondere durch Schraubverbindungen 22 eingeschraubt. Zu diesem Zweck weist das Befestigungselement einen Endabschnitt 34a mit einem erweiterten Querschnitt auf. Dieser Endabschnitt kann dabei in einen Endabschnitt 12a des äußeren Aufnahmeelements eingesteckt werden.
Diese Schraubverbindungen 22 sind mittels eines Werkzeuges hier von oben her zugänglich. Auf diese Weise kann relativ einfach der Hülsenkörper 20 demontiert und ersetzt werden. Eine Innenoberfläche des Hülsenkörpers 20 kontaktiert das Stangenelement 16 und führt dieses. Dabei ist bevorzugt eine Innenoberfläche des Hülsenkörpers 20 so ausgewählt, dass die Führung des Stangenelementes 16 schmiermittelfrei erfolgt.
6 zeigt eine weitere Darstellung der Hauptstangeneinrichtung 10. Auch hier ist wieder der Hülsenkörper 20 erkennbar sowie das Befestigungselement 34 sowie der Grundkörper 32. Das Bezugszeichen 35 bezieht sich auf ein weiteres Befestigungselement, wie etwa eine Madenschraube, welche hier ebenfalls zum Arretieren des Hülsenkörpers dienen kann. Daneben sind auch weitere Befestigungseinrichtungen 37, wie beispielsweise Madenschrauben erkennbar, welche das Stangenelement 16 an der Gelenkeinrichtung 92 befestigen.
7 zeigt eine weitere Darstellung der in 6 gezeigten Ansicht. Man erkennt, dass das Befestigungselement 34 einen sich hier nach oben (d.h. in Richtung des Gelenks) hin erweiternden Querschnitt aufweist und dieser Querschnitt zur Befestigung eines Flansches 20a, welcher Bestandteil des Hülsenkörpers 20 ist, dient. Auch das Befestigungselement weist einen entsprechenden, in der Figur jedoch verdeckten Flansch auf.
8 zeigt eine Darstellung der gesamten Hauptstangeneinrichtung 10, wobei hier das Stangenelement 16 relativ weit aus dem Aufnahmeelement 12 herausgezogen ist. Auch erkennt man wieder den Grundkörper 32 des Aufnahmeelementes sowie das Befestigungselement 34, an dem der Hülsenkörper 20 angeordnet ist. Mittels der Schraubverbindungen 22 ist der Hülsenkörper lösbar an der Befestigungseinrichtung 34 befestigt.
9 zeigt eine Detaildarstellung dieser Befestigung. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 20 wiederum auf den Hülsenkörper, das Bezugszeichen 16 auf das Stangenelement und das Bezugszeichen 22 auf die Befestigungseinrichtungen, bei denen es sich insbesondere um Schrauben handeln kann. Vorteilhaft weist das Stangenelement einen polygonalen Querschnitt auf.
10 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Gleiche Elemente werden hier nicht erneut beschrieben, wie insbesondere der Arbeitsträger 6 sowie der Basisträger 4 und die Stangeneinrichtungen, welche den oben beschriebenen Ausführungsformen entsprechen. Der wesentliche Unterschied zu den in den obigen Figuren dargestellten Ausführungsformen ist hier die Lagerung des Stangenelementes 16 gegenüber dem Aufnahmeelement 12. Zur Lagerung ist hier ein Rollenmechanismus 120 vorgesehen. Man erkennt, dass hier eine Vielzahl von Rollen (hier drei Rollen) übereinander in der Längsrichtung L angeordnet ist. Weiterhin sind diese Rollen (unten genauer dargestellt) auch in Umfangsrichtung um das Stangenelement 16 verteilt. Weiterhin sind bevorzugt die einzelnen Rollen an einem Endabschnitt des äußeren Aufnahmeelements 12 angeordnet.
11 zeigt eine genauere Darstellung zur Veranschaulichung des Rollenlagerungsmechanismus 120. Man erkennt hier vier Rollenkörper 122, 124, 126 und 128, welche in Umfangsrichtung um das Stangenelement bzw. um eine Symmetrieachse S1 dieses Stangenelementes 16 angeordnet sind. Diese einzelnen Rollenkörper 122, 124, 126 und 128 sind hier bezüglich mehrerer Drehachsen D1, D2, D3 und D4 drehbar angeordnet. Bevorzugt fallen die Drehachsen D1 und D3 sowie die Drehachsen D2 und D4 zusammen. Bevorzugt stehen die Drehachsen D1 und D2 senkrecht aufeinander und auch die Drehachsen D3 und D4 senkrecht aufeinander.
Diese Drehachsen verlaufen dabei hier jeweils in einer radialen Richtung und schneiden sich bevorzugt in dem Mittelpunkt bzw. der geometrischen Symmetrieachse S. Das Bezugszeichen 144 kennzeichnet ein Schraubmittel, mittels dessen hier der Rollenkörper 122 an einem Abschnitt 142 der Umfangswandung des Aufnahmeelementes 12 angeschraubt ist. Man erkennt, dass der Wandungsabschnitt 142 hier geradlinig ist, um möglichst platzsparend den Rollenkörper 122 anordnen zu können. Das Bezugszeichen 146 bezieht sich auf einen weiteren Abschnitt der Umfangswandung, der hier zwischen zwei Abschnitten 142 angeordnet ist und der gekrümmt verläuft.
Das Bezugszeichen 132 kennzeichnet eine Lauffläche, die sich hier in der Längsrichtung des Stangenelementes 16 und damit senkrecht zu der Figurenebene erstreckt. Die Bezugszeichen 134, 136 und 138 zeigen weitere derartige Laufflächen. Man erkennt, dass beispielsweise die Laufflächen 132 und 138 einen Abschnitt 16a des Stangenelementes zwischen sich aufnehmen und so eine Drehbewegung des Stangenelementes 16 gegenüber dem Aufnahmeelement 12 verhindert ist und sich die Lauffläche 132 hier in der Längsrichtung des Stangenelementes erstreckt. Die Bezugszeichen 140 beziehen sich auf in dem Stangenelement 16 ausgebildete Ausnehmungen zur Aufnahme der Rollenkörper bzw. eines wesentlichen Teils dieser Rollenkörper.
12 zeigt eine weitere Gesamtdarstellung der Hauptstangeneinrichtung 10. Auch hier erkennt man wieder das Aufnahmeelement 12 sowie das Stangenelement 16, welches innerhalb des Aufnahmeelementes 12 verläuft. Auch sind wieder die einzelnen Rollenkörper dargestellt, wobei jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Bezugszeichen dargestellt ist. Auch hier ist wieder eine Ausnehmung 140 gezeigt. Man erkennt, dass eine Breite B dieser Ausnehmung geringfügig größer ist als ein Querschnitt der Rollenkörper.
13 zeigt eine weitere Darstellung der Hauptstangeneinrichtung 10. Dabei sind auch hier wieder die Rollenkörper dargestellt, die zur Lagerung des Stangenelements 16 dienen.
14 zeigt eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Robotervorrichtung 1. Der wesentliche Unterschied ist auch hier wiederum die Lagerung des Stangenelementes 16 gegenüber dem Aufnahmeelement 12, welche hier über eine Wälzkörperlagerung 150 erfolgt.
15 zeigt eine genauere Darstellung dieser Wälzkörperlagerung 150. Man erkennt hier eine Vielzahl von Wälzkörpern 152, welche zwischen dem Stangenelement 16 und dem Aufnahmeelement 12 angeordnet ist und so eine Längsbewegung des Stangenelementes 16 gegenüber dem Aufnahmeelement 12 in der Längsrichtung L ermöglicht. Bei einer Verschiebung des Stangenelements 16 gegenüber dem Aufnahmeelement bewegen sich auch die Wälzkörper in der Längsrichtung L, allerdings mit der halben Geschwindigkeit (verglichen mit der Relativgeschwindigkeit der Bewegung des Stangenelements gegenüber dem Aufnahmeelement.
16 zeigt eine weitere Darstellung, die sich insbesondere aus der Verschiebbarkeit des Stangenelementes 16 gegenüber dem Aufnahmeelement ergibt.
17 zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines derartigen Wälzkörperlagerungsmechanismus. Man erkennt hier, dass zwischen dem Aufnahmeelement 12 und dem Stangenelement 16 vier Wälzkörper 152, 154, 156 und 158 hier in Form von Kugeln angeordnet sind. Diese Kugeln ermöglichen eine Längsverschiebung des Stangenelementes 16 gegenüber dem Aufnahmeelement 12 in einer zu der Figurenebene senkrecht stehenden Richtung. Die Bezugszeichen 162a und 162b kennzeichnen Laufflächen, denen gegenüber die Kugeln 152 abrollen können. Diese Laufflächen erstrecken sich hier wiederum in der Längsrichtung bzw. senkrecht zu der Figurenebene von 17 und sind bevorzugt als Drahtlaufflächen ausgebildet.
Die Positionierung dieser Laufflächen 162a und 162b ist derart ausgebildet, dass eine Drehung des Stangenelementes 16 gegenüber dem Aufnahmeelement 12 verhindert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Flächen dieser Laufflächen 162a und 162b gegenüber der Kugel 152 bzw. dem Außenumfang der Kugel 152 schräg zu der radialen Richtung und/oder schräg zu der tangentialen Richtung verlaufen. Auf diese Weise kann einerseits eine Längsverschiebung ermöglicht werden, andererseits jedoch können Kräfte in Umfangsrichtung des Stangenelementes 16 aufgenommen werden und so eine Relativdrehung verhindert werden.
18 erläutert diesen Sachverhalt genauer. Auch hier sind wieder die einzelnen Flächen 162a und 164a dargestellt, welche als Laufflächen für die Kugel 152 dienen. Das Bezugszeichen 170 kennzeichnet eine Führungseinrichtung, wie insbesondere einen Lagerkäfig zur Aufnahme der Kugel 152. Das Bezugszeichen 180 bezieht sich auf eine in dem Aufnahmeelement ausgebildete Ausnehmung und das Bezugszeichen 181 auf eine in dem Stangenelement ausgebildete Ausnehmung. Diese Ausnehmungen 180, 181 nehmen jeweils Abschnitte der einzelnen Kugeln auf. Auch sind die einzelnen Laufflächen innerhalb dieser Ausnehmungen ausgebildet. Bevorzugt liegen die Laufflächen 162a, b und 164a, b jeweils vollständig innerhalb der besagten Ausnehmungen.
19 zeigt wiederum eine Gesamtdarstellung einer Hauptstangeneinrichtung. Man erkennt, dass hier mehrere Wälzkörper bzw. Kugeln 162, 164 in der Längsrichtung hintereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind. Bevorzugt werden alle diese Kugeln hier von einem gemeinsamen Lagerkäfig gehalten. Dieser Lagerkäfig kann dabei auch insgesamt einteilig ausgebildet sein.
20 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung einer Wälzkörperlagerung. Hier sind zwei erste Wälzkörper 152, zwei zweite Wälzkörper 154 und zwei dritte Wälzkörper 156 vorgesehen, welche einerseits wiederum die Lagerung des Stangenelementes 16 gegenüber dem Aufnahmeelement 12 und dessen Längsverschieblichkeit (senkrecht zu der Figurenebene) ermöglichen, andererseits jedoch eine Drehbewegung des Stangenelementes 16 gegenüber dem Aufnahmeelement 12 verhindern. Das Aufnahmeelement 12 weist hier Verstärkungsstreben 192 auf. Bei der in 20 gezeigten Ausgestaltung kann es sich sowohl bei dem Aufnahmeelement 12 als auch bei dem Stangenelement 16 um ein Extrusionsprofil handeln. Auch werden hier wiederum sowohl von dem Aufnahmeelement 12 als auch von dem Stangenelement 16 jeweils senkrecht zu der Figurenebene verlaufende Ausnehmungen 180, 181 ausgebildet, in denen auch die jeweiligen Laufflächen angeordnet sind. Dabei wäre es auch möglich, dass die Laufflächen einteilig mit dem Aufnahmeelement 12 bzw. dem Stangenelement 16 ausgebildet sind. Bei den in den 18 und 20 gezeigten Wälzlagern handelt es sich bevorzugt um Drahtwälzlager.
Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
Bezugszeichenliste

1: Robotervorrichtung
2: Armsystem
4: Basisplatte/Basisträger
5a, 5b, 5c: Antrieb
6: Arbeitsplatte/Arbeitsträger
8: stangenartiger Körper
8a, 8b: Ende des stangenartigen Körpers
10: Hauptstangeneinrichtung
12: äußeres Aufnahmeelement
12a: Endabschnitt
16: Stangenelement
16a: Abschnitt
18: Ausleger
20: Hülsenkörper
20a: Flansch
22: Schraubverbindungen/Befestigungseinrichtungen/Befestigungsmittel
32: (rohrförmiger) Grundkörper
34: Befestigungselement/Befestigungseinrichtung
34a: Endabschnitt
35: weiteres Befestigungselement
37: weitere Befestigungseinrichtungen
42: Gelenkverbindung
62, 64, 66, 68: Gelenk
92, 94: Gelenkeinrichtung
120: Rollen(lagerungs)mechanismus
122, 124: Rolle(nkörper)
126, 128: Rolle(nkörper)
132: Lauffläche
134, 136, 138: weitere Lauffläche
140: Ausnehmung
142: geradliniger Abschnitt der Umfangswandung
144: Schraubmittel
146: Abschnitt der Umfangswandung
150: Wälzkörperlagerung
152, 154, 156, 158: (erster) Wälzkörper/Kugel
162, 164: Wälzkörper/Kugel
162a, 162b: (Lauf)fläche
164a, 164b: (Lauf)Fläche
180, 181: Ausnehmungen
170: Führungseinrichtung, Lagerkäfig
192: Verstärkungsstreben
L: Längsrichtung
S, S1: Symmetrieachse
Y: senkrechte Achse
D1–D4: Drehachsen der Rollenkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1135238 B1 [0003]

Claims

Robotervorrichtung (1) insbesondere Delta-Roboter mit einem im Raum bewegbaren Armsystem (2), wobei dieses Armsystem (2) einen Basisträger (4) und einen gegenüber diesem Basisträger (4) beweglichen Arbeitsträger (6) aufweist sowie wenigstens zwei stangenartige Körper (8), welche mit gegenüberliegenden Enden (8a, 8b) jeweils zumindest mittelbar an dem Basisträger (4) und an dem Arbeitsträger (6) schwenkbar angeordnet sind und mit einer weiteren ebenfalls zwischen dem Basisträger (4) und dem Arbeitsträger (6) angeordneten und in ihrer Länge veränderlichen Hauptstangeneinrichtung (10), wobei diese Hauptstangeneinrichtung (10) ein äußeres Aufnahmeelement (12) und ein wenigstens abschnittsweise innerhalb dieses äußeren Aufnahmeelements (12) angeordnetes Stangenelement (16) aufweist, wobei dieses Stangenelement (16) gegenüber dem äußeren Aufnahmeelement (12) in einer Längsrichtung (L) des Stangenelements (16) verschieblich gelagert ist und wobei das äußere Aufnahmeelement (12) gegenüber dem Stangenelement (16) drehfest ausgebildet ist dadurch gekennzeichnet, dass die Robotervorrichtung einen Lagerungsmechanismus (150) aufweist, um das Stangenelement (16) gegenüber dem äußeren Aufnahmeelement (12) verschieblich zu lagern und dieser Lagerungsmechanismus (16) wenigstens zwei zwischen dem äußeren Aufnahmeelement (12) und dem Stangenelement (16) angeordnete drehbare Wälzkörper (152, 154) aufweist, und diese Wälzkörper (152, 154) dazu geeignet und bestimmt sind, jeweils gegenüber ersten Laufflächen (162a, 164a) und zweiten Laufflächen (162b, 164b) abzurollen, wobei diese Laufflächen (162a, 162b, 164a, 164b) sich in der Längsrichtung (L) erstrecken und wobei die ersten Laufflächen (162a, 164a) fest gegenüber dem Aufnahmeelement (16) und die zweiten Laufflächen (162b, 164b) fest gegenüber dem Stangenelement (16) angeordnet sind.
Robotervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen (162a, 162b, 164a, 164b) derart gegenüber den Wälzkörpern (152, 154) positioniert sind, dass durch diese Positionierung eine Drehbewegung des Stangenelements (16) gegenüber dem Aufnahmeelement (12) verhindert ist.
Robotervorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen (162a, 162b, 164a, 164b) derart gegenüber den Wälzkörpern (152, 154) positioniert sind, dass sie Kräfte in einer Umfangsrichtung des Stangenelements (16) aufnehmen können.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (152, 154) gegenüber dem Aufnahmeelement (12) und/oder dem Stangenelement (16) in der Längsrichtung (L) des Stangenelements beweglich sind.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (152, 154) rotationssymmetrische Wälzkörper (152, 154) sind und insbesondere aus einer Gruppe von Wälzkörpern (152, 154) ausgewählt sind, welche kugelförmige Wälzkörper, zylinderförmige Wälzkörper, Kegelstumpfförmige Wälzkörper und dergleichen enthält.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerungsmechanismus (150) als Drahtwälzlagerungsmechanismus ausgebildet ist.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerungsmechanismus (150) eine Führungseinrichtung (170) zum Führen der Wälzkörper (152, 154) aufweist, wobei diese Führungseinrichtung (170) dazu geeignet und bestimmt ist, die Wälzkörper (152, 154) in einer vorgegebenen Positionierung bezüglich einander zu halten.
Robotervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (152, 154) in einer Umfangsrichtung des Stangenelements (16) zueinander beanstandet sind.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerungsmechanismus wenigstens einen dritten zwischen dem äußeren Aufnahmeelement (12) und dem Stangenelement (16) angeordneten drehbar gelagerten Wälzkörper (156) aufweist.
Robotervorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Wälzkörper (152, 154, 156) in der Umfangsrichtung des Stangenelements (16) gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Kontakt der Wälzkörper (152, 154) mit den diesen zugeordneten Laufflächen (162a, 162b, 164a, 164b) eine Drehung des Stangenelements (16) gegenüber dem Aufnahmeelement (12) im Wesentlichen verhindert ist.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (12) als rohrförmiger Körper ausgebildet ist, der das Stangenelement (16) wenigstens teilweise umgibt.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerungsmechanismus (150) weitere Wälzkörper aufweist, wobei wenigstens zwei Wälzkörper in der Längsrichtung (L) hintereinander angeordnet sind.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stangenelement (16) und/oder das Aufnahmeelement (12) wenigstens zwei Ausnehmungen (180, 181) aufweist, welche die Wälzkörper (152, 154) teilweise aufnehmen und bevorzugt innerhalb dieser Ausnehmung (180, 181) wenigstens eine der Laufflächen (162a, 162b, 164a, 164b) ausgebildet ist.
Robotervorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lauffläche (162a, 162b, 164a, 164b) zwei voneinander beabstandete Laufflächenabschnitte aufweist.