DE102017116092A1

DE102017116092A1 - Spannsystem, Transportglied sowie Drohne

Info

Publication number: DE102017116092A1
Application number: DE102017116092.2A
Authority: DE
Inventors: JENS GRÄßLE; Josef Spiess; Andreas DOLPP; Marco Merlini; Maximilian Häge; Martin Stangl; Eduard SCHWEIGERT; Siegfried Tiefenbacher; Patrick Eitel
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spannsystem (1) für einen mit einer Drohne zu transportierenden Gegenstand (2), mit einem zur Verbindung mit der Drohne vorgesehenen Futterkörper (4), und mit mindestens einem am Futterkörper (4) gelagerten, durch einen in einer Kraftübertragungskette wirkenden Aktor (5) zwischen einer Lösestellung und einer Transportstellung verstellbaren Spannmittel (6) oder Spannhebel (7). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Transportglied (14) sowie eine Drohne.

Description

Die Erfindung ist gebildet durch ein Spannsystem für einen mit einer Drohne zu transportierenden Gegenstand, mit einem zur Verbindung mit der Drohne vorgesehenen Futterkörper, und mit mindestens einem am Futterkörper gelagerten, durch einen in einer Kraftübertragungskette wirkenden Aktor zwischen einer Lösestellung und einer Transportstellung verstellbaren Spannmittel oder Spannhebel. Die Erfindung umfasst weiterhin ein Transportglied sowie eine Drohne.
Drohnen als unbemannte Luftfahrzeuge in beliebiger Gestaltung, einschließlich Quadkopter, Multikopter oder dergleichen, haben neben dem privaten Gebrauch eine zunehmende Bedeutung auch im gewerblichen Einsatz gewonnen, insbesondere für den Waren- oder Frachttransport. Das Frachtgut muss dafür zuverlässig mit der Drohne verbunden werden, die in der Regel über keinen Frachtraum verfügt, in den die Fracht sicher aufgenommen werden kann. Vielmehr werden im Stand der Technik Greifsysteme eingesetzt, bei denen mehrere Greiffinger eine Struktur an dem zu transportierenden Gegenstand untergreifen, der dann während des Lufttransports mit seiner Struktur formschlüssig durch die Schwerkraft auf den Greiffingern aufliegt. Ein Beispiel einer derartigen Greifvorrichtung ist in DE 10 2015 202 181 A1 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Sicherheitsniveau für den Frachttransport mittels Drohnen zu verbessern, insbesondere dem Verlust des zu transportierenden Gegenstandes während der Flugphase effektiv vorzubeugen und so Gefährdungen am Boden zu vermeiden und die Auslieferung sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das eingangs genannte Spannsystem gelöst. Durch die Erfindung wird der Vorteil geboten, dass eine vollwertige Einspannung des Gegenstandes erfolgt, bei der durch die mit dem Spannsystem erzeugte Spannkraft ein sicherer Transport gewährleistet ist.
Dabei ist zur Erreichung einer angemessenen Höhe der Spannkraft vorgesehen, dass der Aktor für eine kraftbetätigte Verstellung der Spannhebel durch einen Elektromotor oder durch einen Kolben oder eine Pumpe in einem Hydrauliksystem oder einem Pneumatiksystem gebildet ist.
Ganz besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist es, wenn ein Mittel zur Sicherung der Spannkraft in der Transportstellung der Spannmittel oder Spannhebel vorgesehen ist. Durch dieses Mittel zur Sicherung der Spannkraft ist eine ausfallsichere Konstruktion gegeben, bei der die Transportstellung den Grundzustand oder einen arretierten Zustand bildet, für dessen Verlassen Energie oder ein aktiver Eingriff erforderlich ist.
Dies wird in einfacher Weise erreicht, indem das Mittel zur Sicherung der Spannkraft durch mindestens eine mindestens einen der Spannhebel beaufschlagende Feder gebildet ist, gegen deren Kraft der Spannhebel von der Transportstellung in die Lösestellung verstellt werden muss.
Alternativ oder auch ergänzend besteht die Möglichkeit, dass das Mittel zur Sicherung der Spannkraft durch einen verstellbaren Blockadestift gebildet ist, der mindestens in der Transportstellung mindestens ein Bauteil in der Kraftübertragungskette blockiert.
Eine weitere Alternative besteht darin, dass für das Mittel zur Sicherung der Spannkraft Selbsthemmung zwischen zwei gegeneinander verstellbaren Gliedern in der Kraftübertragungskette ausgenutzt ist.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spannmittel durch eine Mehrzahl von Spannbacken gebildet ist, wobei insbesondere die radiale Lage der Spannbacken oder die tangentiale Lage der Spannbacken, bezogen auf die Achse des Futterkörpers, veränderbar ist zum Wechsel zwischen der Lösestellung und der Transportstellung.
Die Verstellung der Spannbacken kann erfolgen, indem dem Futterkörper eine kraftbetätigt durch den Aktor antreibbare Antriebsachse zugeordnet ist, die in Antriebsverbindung mit den Spannbacken steht.
Eine Alternative besteht dann darin, dass jeder Spannbacke eine Lagerachse zugeordnet ist, um die die Spannbacke in die Transportstellung verschwenkbar ist zur formschlüssigen Verbindung des Hebelarms der Spannbacke mit einem zugeordneten Transportglied des Gegenstandes, wobei in einer Ausführungsform auf der Antriebsachse ein Ritzel angeordnet ist, das in den Spannbacken zugeordnete Verzahnungen eingreift.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Kraftübertragungskette so gestaltet, dass auf der Antriebsachse ein Strebenhalter angeordnet ist, der für jede der Spannbacken eine Strebe aufweist, die gelenkig mit dem Strebenhalter und dem freien Ende der Spannbacke verbunden ist.
Ein alternativer Aufbau des Spannsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Futterkörper eine Gewindeaufnahme aufweist, in der eine Gewindespindel kraftbetätigt durch den Aktor verdrehbar angeordnet ist, die auf der dem Gegenstand zugewandten Seite aus der Gewindeaufnahme herausragt, dass an dem anderen Ende der Gewindespindel eine Lagerplatte ausgebildet ist, auf der als das Spannmittel ein Balg abgestützt ist, der mit seinem anderen Ende an einem drehbar am Futterkörper gelagerten Befestigungsring gehalten ist.
Eine weitere Alternative besteht darin, dass der Futterkörper eine Stabaufnahme aufweist, in der kraftbetätigt durch den Aktor ein Stab parallel zur Längsachse des Futterkörpers höhenverstellbar gelagert ist, dass am Futterkörper die Spannhebel jeweils um eine senkrecht zur Stabaufnahme liegende Achse drehbar gelagert sind, und dass an den Spannhebeln jeweils eine Spannstrebe drehbar angeschlossen ist, die mit ihrem anderen Ende mit dem Stab verbunden ist.
Bevorzugt ist weiterhin, wenn die Spannhebel als Hebelsystem gebildet sind mit einem ersten Hebelarm, der an seinem freien Ende eine Spannbacke zum Hintergreifen einer dem zu transportierenden Gegenstand zugeordneten Struktur aufweist, der an dem gegenüberliegenden Ende gelenkig mit einer am Futterkörper gelenkig angeschlossenen ersten Strebe verbunden ist, mit einem zweiten Hebelarm, der mit seinem ersten Ende gelenkig mittig mit dem ersten Hebelarm und mit seinem zweiten Ende gelenkig mit einer zweiten Strebe verbunden ist, die mit ihrem anderen Ende an einer Exzenterscheibe angeschlossen ist, so dass bei einer kraftbetätigten Drehung der Exzenterscheibe der zweite Hebelarm um eine am Futterkörper angeordnete Schwenkachse verschwenkbar ist.
Zur variablen Verwendung des Spannsystems bei unterschiedlichen Drohnen ist es bevorzugt, wenn ein Kopplungsmittel zur Verbindung des Futterkörpers mit der Drohne vorgesehen ist, dem optional ein Dämpfungsglied zugeordnet ist.
Um die Positionierung der Drohne gegenüber der Fracht zu erleichtern, ist vorgesehen, dass dem Futterkörper auf der dem Kopplungsmittel abgewandten Seite eine Einführschräge zugeordnet ist, und dass dem Futterkörper mindestens ein Anschlagbolzen zugeordnet ist zur Festlegung der Höhenlage des Futterkörpers gegenüber der Oberseite des Gegenstandes.
Der ferngesteuerte oder automatisierte Einsatz der Drohne ist erleichtert, wenn auch dem Spannsystem mindestens ein Sensor vorgesehen ist, ausgewählt aus einer Gruppe, die einen Näherungssensor, einen Massesensor, einen Kraftsensor, einen Beschleunigungsensor und eine Kamera als optischen Sensor umfasst.
Um das erfindungsgemäße Spannsystem möglichst flexibel einsetzen zu können, ohne auf eine bestimmte Formgebung des zu transportierenden Gegenstandes angewiesen zu sein, besteht die Möglichkeit, ein Transportglied zur Verbindung mit dem zu transportierenden Gegenstand vorzusehen, das gekennzeichnet ist durch einen auf der Oberfläche des Gegenstandes befestigbaren Adapter.
Dabei besteht die Möglichkeit, dass der Adapter als ein Abstandsstäbe aufweisender Ring gestaltet ist, der mittels der Abstandsstäbe auf der Oberseite des Gegenstandes befestigbar ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die das Spannsystem aufweisende Drohne sich von oben dem Gegenstand mit dem Ring nähern kann, der zugleich der Zentrierung des Spannsystems dient. Der Ring ist in Umfangsrichtung vorzugsweise geschlossen, so dass das Spannsystem mit den Spannbacken in beliebiger Drehlage relativ zum Ring den Spannvorgang bewirken kann. Der Ring dient auch als Anschlag für den Anschlagbolzen, durch den die Eintauchtiefe in den Ring bestimmt wird, also die erforderliche relative Lage des Spannsystems zum Ring automatisiert bei der Annäherung generiert wird.
Zur Generierung eines Formschlusses bei geeignet geformten Spannbacken, besteht die Möglichkeit, dass der Ring auf seiner Innenumfangsfläche eine umlaufende Nut oder eine Doppelfase aufweist. Die Spannbacken müssen also eine an die Öffnungsweite der Nut angepasste Dicke beziehungsweise ein an die Doppelfase angepasstes Negativprofil aufweisen.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Adapter als eine auf der Oberseite des Gegenstandes zu befestigende Kugel mit einer nach oben offenen Kugelaufnahme gebildet ist. Die Kugel stellt wiederum ein rotationssymmetrisches Gebilde dar, bei dem die Drehlage des Spannsystems unkritisch ist und eine automatisierte Zentrierung an der Kugeloberfläche erfolgt. Die Kugelaufnahme kann genutzt werden zur Erleichterung bei der Annährung des Spannsystems.
Insbesondere bei linear zu verstellenden Spannbacken ist eine einfache Gestaltung ausreichend, bei der der Adapter durch zwei auf gegenüberliegenden Seiten des zu transportierenden Gegenstandes befestigbare Leisten gebildet ist.
Drohnen verfügen in der Regel über eine bordeigene Spannungsversorgung durch einen Drohnen-Akkumulator, der nicht nur den Antrieb speist, sondern auch die Steuerungssysteme und Sensoren zur Flugkontrolle. Im Rahmen der Erfindung ist es dann besonders vorteilhaft, wenn bei einer Drohne mit einem erfindungsgemäßen Spannsystem eine elektrische Versorgungsleitung zum Aktor und/oder Sensor zu dessen Spannungsversorgung durch den Drohnen-Akkumulator vorgesehen ist, da so eine eigenständige Spannungsversorgung für das Spannsystem entbehrlich ist, was im Hinblick auf eine Gewichtsreduzierung und Erhalt der Nutzlast der Drohne günstig ist. Zu beachten ist in dieser Hinsicht, dass auch eine Notfallversorgung durch eine eigene Spannungsquelle des Spannsystems zur Sicherung der Einspannung entbehrlich ist, da das Spannsystem über die Mittel zur Sicherung der Spannkraft in der Transportstellung verfügt, also keine Energie zum Erhalt der Transportstellung erforderlich ist, sondern Energie nur für den Wechsel in die Lösestellung benötigt wird.
Um beliebige Drohnen mit dem erfindungsgemäßen Spannsystem nachrüsten zu können, ist es vorteilhaft, wenn eine Adapterplatte zur Verbindung mit dem Futterkörper vorgesehen ist. Bei serienmäßiger Berücksichtigung des Spannsystems besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, dass der Futterkörper einstückig mit einem Drohnen-Bauteil gebildet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:

1 eine Draufsicht auf das mit einer Adapterplatte der in der Zeichnung selber nicht dargestellten Drohne gekoppelte Spannsystem oberhalb des zu transportierenden Gegenstandes,
2 den Schnitt II-II aus 1,
3 einen Querschnitt durch den Futterkörper des Spannsystems oberhalb der die Spannbacken tragenden Ebene,
4 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannsystems mit der der Drohne zuzuordnenden Adapterplatte,
5 eine Draufsicht auf den Gegenstand der 4,
6 einen Längsschnitt durch den Gegenstand der 4 mit dem Spannsystem der Lösestellung,
7 eine der 6 entsprechenden Darstellung der Transportstellung des Spannhebels,
8 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit linear zwischen der Lösestellung und der Transportstellung erstellbaren Spannbacken,
9 einen Querschnitt der Ausführungsform aus 8, gezeigt in der Lösestellung,
10 eine der 9 entsprechende Darstellung mit den Spannbacken in der Transportstellung,
11 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform in einer Querschnittsebene, gezeigt in der Lösestellung,
12 eine der 11 entsprechende Darstellung in der Transportstellung,
13 eine nochmals weitere Ausführungsform mit einem als Balg gestalteten Spannmittel, gezeigt in der Lösestellung,
14 eine der 13 entsprechende Darstellung in der Transportstellung,
15 eine perspektivische Darstellung einer nochmals weiteren Ausführungsform mit den Spannbacken in der Lösestellung,
16 einen Längsschnitt durch den Gegenstand der 15,
17 eine der 16 entsprechende Darstellung in der Transportstellung.

In der Zeichnung in den 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannsystems 1 dargestellt. Dabei sind in den 1 und 2 eine Adapterplatte 3 gezeigt, die an einer Drohne als ein unbemanntes Luftfahrzeug befestigt werden kann, um die Ausstattung mit dem erfindungsgemäßen Spannsystem 1 zu ermöglichen, wenn nicht im Rahmen einer serienmäßigen Ausstattung der Drohne mit dem Spannsystem 1 dessen Integration in die Drohne gegeben ist.
Das Spannsystem 1 selber besitzt einen Futterkörper 4, der zur Verbindung mit der Drohne bzw. der der Drohne zugeordneten Adapterplatte 3 vorgesehen ist. Am Futterkörper 4 ist mindestens ein Spannmittel 6 oder ein Spannhebel 7 gelagert. Zur Verstellung des Spannmittels 6 oder des Spannhebels 7 ist ein in einer Kraftübertragungskette wirkender Aktor 5 vorgesehen, der die Verstellung des Spannmittels 6 oder des Spannhebels 7 zwischen einer Lösestellung und einer Transportstellung ermöglicht.
Bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Spannmittel 6 durch Spannbacken 11 gebildet, von denen drei in einer gleichmäßig über Umfang verteilten Anordnung vorliegen. Der Aktor 5 selber ist durch einen Elektromotor, nämlich einem Servomotor gebildet, dessen Spannungsversorgung in einfacher Weise bereitgestellt werden kann, indem eine elektrische Versorgungsleitung von dem in der Drohne angeordnete Drohnen- Akkumulator zu dem Servomotor bereit gestellt ist. Diese Variante ist bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen gewählt, wobei der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen wird, das die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Elektromotors angewiesen ist, sondern als Aktor 5 prinzipiell auch der Kolben oder eine Pumpe in einem Hydrauliksystem oder einem Pneumatiksystem eingesetzt sein kann.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zu transportierende Gegenstand 2 durch eine Box dargestellt. Damit aber nicht stets eine Individualisierung des Spannsystems 1 an den zu transportierenden Gegenstand 2 erfolgen muss, ist ein Transportglied 14 vorgesehen, dass mit dem zu transportierenden Gegenstand 2 verbunden wird auf dessen Oberseite. In 2 ist der Adapter als Ring 38 gestaltet, der Abstandsstäbe 39 aufweist, mit denen der Ring 38 auf der Oberseite des Gegenstandes 2 befestigt ist. Der Ring 38 weist auf seiner Innenumfangsfläche eine Doppelfase 40 auf, wobei gleichfalls die Bereitstellung einer umlaufenden Nut möglich ist. Mit dieser Innenumfangsfläche des Ringes 38 wirken die Spannbacken 11 zusammen. 3 lässt dabei erkennen, dass die radiale Lage der Spannbacken 11, bezogen auf die Achse des Futterkörpers 4, veränderbar ist zum Wechsel zwischen der Lösestellung und der Transportstellung, wobei dem Futterkörper 4 eine kraftbetätigt durch den Servomotor antreibbare Antriebsachse 12 zugeordnet ist, die in Antriebsverbindung mit den Spannbacken 11 steht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist konkret jeder Spannbacke 11 eine Lagerachse 13 zugeordnet, um die die Spannbacke 11 zwischen der Lösestellung und die Transportstellung verschwenkbar ist zur formschlüssigen Verbindung des Hebelarms der Spannbacken 11 mit der Innenumfangsfläche des Ringes 38. Dabei ist auf der Antriebsachse 12 ein Ritzel 15 angeordnet, dass in den Spannbacken 11 zugeordnete Verzahnungen 16 eingreift, so dass durch eine Verdrehung der Antriebsachse 12 durch den Servomotor das Ritzel 15 gedreht wird, das auf die Verzahnung 16 einwirkt und so die Spannbacken 11 um ihre Lagerachse 13 verdreht.
Ein Transportvorgang wird nunmehr dadurch ausgeführt, dass die Drohne mit dem an der Adapterplatte 3 befestigten Spannsystem 1 sich oberhalb des zu transportierenden Gegenstandes 2 mit dem Transportglied 14, nämlich dem Ring 38, positioniert, wobei die richtige Lage durch ein dem Spannsystem 1 zugeordneten Sensor überprüft werden kann. Dies kann z. B. eine Kamera zur optischen Mustererkennung des Ringes 38 sein. Wenn die Drohne eine angemessene Position eingenommen hat, kann das Spannsystem 1 weiter auf den Ring 38 abgesenkt werden, wobei eine dem Futterkörper 4 zugeordnete Einführschräge 36 das Einführen des Futterkörpers 4 in den Ring 38 unterstützt. Der Unterstützung der richtigen Positionierung des Spannsystems 1 und insbesondere des Futterkörpers 4 relativ zu dem Ring 38 dient auch, dass dem Futterkörper 4 mindestens ein, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel drei, Anschlagbolzen 37 zugeordnet sind zur Festlegung der Höhenlage des Futterkörpers 4 gegenüber der Oberseite des Gegenstandes 2 bzw. des Ringes 38. Durch die Anschlagbolzen 37 ist damit sichergestellt, dass die Spannbacken 11 genau dem Ring 38 gegenüberliegen, so dass bei einer Verdrehung der Antriebsachse 12 über das in die Verzahnungen der Spannbacken 11 eingreifende Ritzel 15 die Spannbacken 11 aus der Lösestellung in die Transportstellung verstellt werden mit Anlage der Spannflächen an die Doppelfase 40 des Ringes 38 bzw. Eintreten der Spannbacken 11 in die Nut des Ringes 38. In diesem Zusammenhang ist zunächst darauf hinzuweisen, dass in diesem Verfahrenstadium zunächst die Wirkung eines Greifsystems vorliegt, bei dem die Spannbacken 11 als Greiffinder den Ring 38 förmschlüssig sichern und ein Anheben des Gegenstandes 2 gegen die Wirkung der Schwerkraft ermöglichen. Das erfindungsgemäße Spannsystem 1 bietet aber zusätzlich den Vorteil, dass durch eine entsprechende weitere Drehung der Antriebsachse 12 eine Spannkraft aufgebaut, die eine sichere Einspannung des Ringes 38 durch die Spannbacken 11 gewährleistet, so dass das Sicherheitsniveau für den Transport des Gegenstandes 2 bereits gehoben ist.
Das Sicherheitsniveau wird weiter angehoben, wenn ein Mittel 9 zur Sicherung der Spannkraft in der Transportstellung der Spannbacken 11 vorgesehen ist. Dieses Mittel 9 kann gebildet sein durch den Spannbacken 11 zugeordnete Federn 10, gegen deren Kraft die Spannbacken 11 von der Transportstellung in die Lösestellung verstellt werden müssen, so dass ein ausfallsicherer konstruktiver Aufbau gegeben ist und sich die Spannbacken 11 stets in der Transportstellung befinden, wenn nicht aktiv durch externen Energieeinsatz die Verdrehung der Spannbacken 11 in die Lösestellung erfolgt.
Alternative Mittel 9 zur Sicherung der Spannkraft sind gleichfalls realisierbar, so kann z. B. ein verstellbarer Blockadestift vorgesehen sein, der mindestens in der Transportstellung mindestens ein Bauteil der Kraftübertragungskette blockiert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann dazu die Antriebsachse 12 durch den Blockadestift blockiert werden, oder der Blockadestift kann zwischen zwei Zähne des Ritzels 15 einrücken, oder die Spannbacken 11 beaufschlagen.
In den 8 bis 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Spannmittel 6 gleichfalls durch Spannbacken 11 gebildet ist, die in diesem Ausführungsbeispiel allerdings nicht gegenüber dem Futterkörper 4 verschwenkt werden, sondern eine lineare Verstellung erfolgt, wobei wiederum eine den Spannbacken 11 zugeordnete Verzahnung 16 und ein auf der Antriebsachse 12 angeordnetes Ritzel 15 genutzt wird. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere dann an, wenn ein unmittelbares Ergreifen des zu transportierenden Gegenstandes 2 aufgrund dessen Formgebung möglich ist und somit auf ein Transportglied 14 verzichtet werden kann.
In den 11 und 12 ist eine weitere Ausführungsform mit radial verstellbaren Spannbacken 11 gezeigt, wobei die Kraftübertragungskette nicht über ein der Antriebsachse 12 zugeordnetes Ritzel 15 und Verzahnungen 16 zu den Spannbacken 11 verläuft, sondern auf der Antriebsachse 12 ein Strebenhalter 17 angeordnet ist, der für jede der Spannbacken 11 eine Strebe 18 aufweist, die gelenkig mit dem Strebenhalter 17 und dem freien Ende der Spannbacke 11 verbunden ist, so dass bei einer Verdrehung der Antriebsachse 12 zwangsgeführt über die Streben 18 die Verstellung der Spannbacken 11 erfolgt.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass auch bei diesem Ausführungsformen die vorstehend erläuterten Mittel 9 zur Sicherung der Spannkraft Verwendung finden können.
In den 13 und 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Futterkörper 4 eine Gewindeaufnahme 19 auf, in der eine Gewindespindel 20 kraftbetätigt durch den Aktor 5 verdrehbar angeordnet ist. Diese Gewindespindel 20 ragt auf der dem Gegenstand 2 zugewandten Seite aus der Gewindeaufnahme 19 heraus, wobei an diesem Ende der Gewindespindel 20 eine Lagerplatte 21 angeordnet ist, auf der als das Spannmittel 6 ein Balg 22 abgestützt ist. Dieser Balg 22 ist mit seinem anderen Ende an einem drehbar am Futterkörper 4 gelagerten Befestigungsring 23 gehalten. 13 zeigt dabei die Lösestellung, wobei der Futterkörper 4 des Spannsystems 1 unter Ausnutzung der dem Futterkörper 4 zugeordneten Einführschräge 36 in die Öffnung des Ringes 38 eingesetzt ist. Wird nunmehr durch den als Servomotor gestalteten Aktor 5 die Gewindespindel 20 in geeigneter Richtung verdreht, verkürzt sich der Abstand der Lagerplatte 21 zu dem Futterkörper 4, so dass der Balg 22 deformiert wird und dadurch eine entsprechend große Spannkraft gegenüber der Innenumfangsfläche des Ringes 38 aufgebaut wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Gewindespindel 20 gegenüber der Gewindeaufnahme 19 so abgestimmt sein kann, dass Selbsthemmung als Mittel 9 zur Sicherung der Spannkraft auftritt, also ohne das aktive Einwirken des Servomotors aufgrund der vorliegenden Reibungskräfte keine eigenständige Verdrehung der Gewindespindel 20 erfolgen kann.
In den 15 bis 17 ist eine nochmals andere Ausführungsform gezeigt, bei der der Futterköper 4 eine Stabaufnahme 25 aufweist, in der kraftbetätigt durch den Aktor 5 ein Stab 26 parallel zu Längsachse des Futterkörpers 4 höhenverstellbar gelagert ist. Am Futterkörper 4 sind die Spannhebel 7 jeweils um eine senkrecht zur Stabaufnahme 25 liegende Achse drehbar gelagert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Spannhebel 7 gezeigt, so dass die Achsen der Spannhebel 7 die Seiten eines Vierecks bilden. An den Spannhebeln 7 ist jeweils eine Spannstrebe 27 drehbar angeschlossen, die mit ihrem anderen Ende mit dem Stab 26 verbunden ist.
Ein weiteres wichtiges Ausführungsbeispiel ist in den 4 bis 7 gezeigt. In der perspektivischen Darstellung der 4 ist wiederum die Adapterplatte 3 deutlich erkennbar, an der über Kopplungsmittel 34 der Futterkörper 4 des Spannsystems 1 befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Spannhebel 7 als Hebelsystem gebildet mit einem ersten Hebelarm 28, der an seinem freien Ende eine Spannbacke 11 zum Hintergreifen einer dem zu transportierenden Gegenstand 2 zugeordneten Struktur aufweist, der an dem gegenüberliegenden Ende gelenkig mit einer am Futterkörper 4 gelenkig angeschlossenen ersten Strebe 29 verbunden ist, mit einem zweiten Hebelarm 30, der mit seinem ersten Ende gelenkig mittig mit dem ersten Hebelarm 28 und mit seinem zweiten Ende gelenkig mit einer zweiten Strebe 31 verbunden ist, die mit ihrem anderen Ende an einer Exzenterscheibe 32 angeschlossen ist. Wird nun durch den als Servomotor gebildeten Aktor 5 eine Drehung der Exzenterscheibe 32 bewirkt, verschwenkt der zweite Hebelarm 30 um eine am Futterkörper 4 angeordnete Schwenkachse.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist zunächst ersichtlich, dass der Einsatz des Spannsystems 1 ohne die Verwendung eines Transportgliedes 14 auskommt. Des Weiteren können die Spannhebel 7 als Greiffinger fungieren, die mit den Spannbacken 11 eine Kante der Transportbox untergreifen und so deren Anheben ermöglichen. Wiederum besteht aber die Möglichkeit, durch eine fortgesetzte Verdrehung der Exzenterscheibe 32 eine Einspannung des zu transportierenden Gegenstandes 2 zu bewirken und die Spannhebel 7 mit den zugeordneten Spannbacken 11 in die Transportstellung zu verstellen, in der diese durch erste auf die Strebe einwirkende Federn 10 gesichert sind.
Bezugszeichenliste

1: Spannsystem
2: Gegenstand
3: Adapterplatte
4: Futterkörper
5: Aktor
6: Spannmittel
7: Spannhebel
8: Elektromotor
9: Mittel zur Sicherung des Spannkopfes
10: Feder
11: Spannbacken
12: Antriebsachse
13: Lagerachse
14: Transportglied
15: Ritzel
16: Verzahnung
17: Strebenhalter
18: Strebe
19: Gewindeaufnahme
20: Gewindespindel
21: Lagerplatte
22: Balg
23: Befestigungsring
24: Lager
25: Stabaufnahme
26: Stab
27: Spannstrebe
28: erster Hebelarm
29: erste Strebe
30: zweiter Hebelarm
31: zweite Strebe
32: Exzenterscheibe
33: Schwenkachse
34: Kopplungsmittel
35: Dämpfungsglied
36: Einführungschräge
37: Anschlagbolzen
38: Ring
39: Abstandsstäbe
40: Doppelfase
41: Kugel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015202181 A1 [0002]

Claims

Spannsystem für einen mit einer Drohne zu transportierenden Gegenstand (2), mit einem zur Verbindung mit der Drohne vorgesehenen Futterkörper (4), und mit mindestens einem am Futterkörper (4) gelagerten, durch einen in einer Kraftübertragungskette wirkenden Aktor (5) zwischen einer Lösestellung und einer Transportstellung verstellbaren Spannmittel (6) oder Spannhebel (7).
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor für eine kraftbetätigte Verstellung der Spannmittel (6) oder Spannhebel (7) durch einen Elektromotor (8) oder durch einen Kolben oder eine Pumpe in einem Hydrauliksystem oder einem Pneumatiksystem gebildet ist.
Spannsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel (9) zur Sicherung der Spannkraft in der Transportstellung der Spannmittel (6) oder Spannhebel (7) vorgesehen ist.
Spannsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9) zur Sicherung der Spannkraft durch mindestens eine mindestens einen der Spannhebel (7) beaufschlagende Feder (10) gebildet ist, gegen deren Kraft der Spannhebel (7) von der Transportstellung in die Lösestellung verstellt werden muss.
Spannsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9) zur Sicherung der Spannkraft durch einen verstellbaren Blockadestift gebildet ist, der mindestens in der Transportstellung mindestens ein Bauteil in der Kraftübertragungskette blockiert.
Spannsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Mittel (9) zur Sicherung der Spannkraft Selbsthemmung zwischen zwei gegeneinander verstellbaren Gliedern in der Kraftübertragungskette ausgenutzt ist.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (6) durch eine Mehrzahl von Spannbacken (11) gebildet ist.
Spannsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Lage der Spannbacken (11) oder die tangentiale Lage der Spannbacken (11), bezogen auf die Achse des Futterkörpers (4), veränderbar ist zum Wechsel zwischen der Lösestellung und der Transportstellung.
Spannsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Futterkörper (4) eine kraftbetätigt durch den Aktor 5 antreibbare Antriebsachse (12) zugeordnet ist, die in Antriebsverbindung mit den Spannbacken (11) steht.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spannbacke (11) eine Lagerachse (13) zugeordnet ist, um die die Spannbacke (11) in die Transportstellung verschwenkbar ist zur formschlüssigen Verbindung des Hebelarms der Spannbacke (11) mit einem zugeordneten Transportglied (14) des Gegenstandes (2).
Spannsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebsachse (12) ein Ritzel (15) angeordnet ist, das in den Spannbacken (11) zugeordnete Verzahnungen (16) eingreift.
Spannsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebsachse (12) ein Strebenhalter (17) angeordnet ist, der für jede der Spannbacken (11) eine Strebe (18) aufweist, die gelenkig mit dem Strebenhalter (17) und dem freien Ende der Spannbacke (11) verbunden ist.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Futterkörper (4) eine Gewindeaufnahme (19) aufweist, in der eine Gewindespindel (20) kraftbetätigt durch den Aktor (5) verdrehbar angeordnet ist, die auf der dem Gegenstand (2) zugewandten Seite aus der Gewindeaufnahme (19) herausragt, dass an dem anderen Ende der Gewindespindel (20) eine Lagerplatte (21) ausgebildet ist, auf der als das Spannmittel (6) ein Balg (22) abgestützt ist, der mit seinem anderen Ende an einem drehbar am Futterkörper (4) gelagerten Befestigungsring (23) gehalten ist.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Futterkörper (4) eine Stabaufnahme (25) aufweist, in der kraftbetätigt durch den Aktor (5) ein Stab (26) parallel zur Längsachse des Futterkörpers (4) höhenverstellbar gelagert ist, dass am Futterkörper (4) die Spannhebel (7) jeweils um eine senkrecht zur Stabaufnahme (25) liegende Achse drehbar gelagert sind, und dass an den Spannhebeln (7) jeweils eine Spannstrebe (27) drehbar angeschlossen ist, die mit ihrem anderen Ende mit dem Stab (26) verbunden ist.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhebel (7) als Hebelsystem gebildet sind mit einem ersten Hebelarm (28), der an seinem freien Ende eine Spannbacke (11) zum Hintergreifen einer dem zu transportierenden Gegenstand (2) zugeordneten Struktur aufweist, der an dem gegenüberliegenden Ende gelenkig mit einer am Futterkörper (4) gelenkig angeschlossenen ersten Strebe (19) verbunden ist, mit einem zweiten Hebelarm (30), der mit seinem ersten Ende gelenkig mittig mit dem ersten Hebelarm (28) und mit seinem zweiten Ende gelenkig mit einer zweiten Strebe (31) verbunden ist, die mit ihrem anderen Ende an einer Exzenterscheibe (32) angeschlossen ist, so dass bei einer kraftbetätigten Drehung der Exzenterscheibe (32) der zweite Hebelarm (30) um eine am Futterkörper (4) angeordnete Schwenkachse (33) verschwenkbar ist.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopplungsmittel (34) zur Verbindung des Futterkörpers (4) mit der Drohne vorgesehen ist, dem optional ein Dämpfungsglied (35) zugeordnet ist.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Futterkörper (4) auf der dem Kopplungsmittel (34) abgewandten Seite eine Einführschräge (36) zugeordnet ist, und dass dem Futterkörper (4) mindestens ein Anschlagbolzen (37) zugeordnet ist zur Festlegung der Höhenlage des Futterkörpers (4) gegenüber der Oberseite des Gegenstandes (2).
Spannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor vorgesehen ist, ausgewählt aus einer Gruppe, die einen Näherungssensor, einen Massesensor, einen Kraftsensor, einen Beschleunigungsensor und eine Kamera als optischen Sensor umfasst.
Transportglied zur Verbindung mit dem zu transportierenden Gegenstand, gekennzeichnet durch einen auf der Oberseite des Gegenstandes (2) befestigbaren Adapter.
Transportglied nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter als ein Abstandsstäbe (39) aufweisender Ring (38) gestaltet ist, der mittels der Abstandsstäbe (39) auf der Oberseite des Gegenstandes (2) befestigbar ist.
Transportglied nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (38) auf seiner Innenumfangsfläche ein umlaufende Nut oder eine Doppelfase (40) aufweist.
Transportglied nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter als eine auf der Oberseite des Gegenstandes (2) zu befestigende Kugel (41) mit einer nach oben offenen Kugelaufnahme für den Stab (26) gebildet ist.
Transportglied nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter durch zwei auf gegenüberliegenden Seiten des zu transportierenden Gegenstandes (2) befestigbare Leisten gebildet ist.
Drohne mit einem Spannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Versorgungsleitung zum Aktor (5) und/oder Sensor zu dessen Spannungsversorgung durch den Drohnen-Akkumulator vorgesehen ist.
Drohne nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adapterplatte (3) zur Verbindung mit dem Futterkörper (4) vorgesehen ist.
Drohne nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Futterkörper (4) einstückig mit einem Drohnen-Bauteil gebildet ist.