DE102018006001A1 - Delta roboter mit aktiver neigungssteuerung des effektors - Google Patents

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Abstract

Ein Roboter bestehend aus 2 Armsegmenten (1), die an einem Ende (2) gegeneinander drehbar verbunden sind, einem Rotationsmechanismus (3), der an diesem Ende eine Achse (4) antreibt, welche nicht in der Ebene der beiden Armsegmente liegt und einem Antrieb der Armsegmente am jeweils freien Ende

Description

  • Anwendungsgebiet
  • Delta Roboter (US4976582 / EP 2427306 / US20120103124 / US2996113 ) sind heute weit verbreitet. Ihr Anwendungsgebiet ist vielfältig: Verpackung, Sortierung, Lebensmittel-, Medizin-, Pharma-Industrie, Fertigung von Elektronikkomponenten, als Plotter sowie im 3D Drucker und weitere Einsatzbereiche.
  • Stand der Technik (soweit dem Autor bekannt)
  • Delta Roboter existieren heute in den verschiedensten Formen. Seit der ursprünglichen Anmeldung ( US4976582 ) wurden viele weitere Varianten entwickelt. Unter anderem existieren auch Varianten mit zwei Hauptantrieben und einer Parallelmechanik (z.B. US20050092121 / US8272290 ). Es gibt auch die Anwendung einer drehbaren Effektor-Plattform in einem ähnlichen Kontext (US20040123694), wobei hier jedoch ein anderer Aufbau des Roboters vorausgesetzt wurde.
  • Die bekannten Delta Roboter basieren auf einer Parallelmechanik - bei Bewegung bilden die Armglieder Parallelogramme, so dass die rotatorischen Freiheitsgrade der Arbeitsplatte unterdrückt werden und die Parallelität der Arbeitsplatte bezüglich der Grundplatte bzw. Basis stets erhalten bleibt.
  • Nachteile des Standes der Technik
  • Die erforderliche Parallelmechanik bedarf eines gewissen Aufwandes bei der Konstruktion und Herstellung, sowie bei der etwaigen Reinigung des Systems. Sie erhöht die Anzahl der beweglichen mechanischen Teile des Roboters und damit das Ausfallsrisiko. Des Weiteren schränkt sie je nach Konstruktion das Arbeitsvolumen des Roboters ein.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Konstruktion der Mechanik zu vereinfachen und gleichzeitig dem Roboter noch einen weiteren Freiheitsgrad zu ermöglichen.
  • Lösung der Aufgabe
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unten genannten Ansprüche gelöst, die einen zusätzlichen Aktor vorsieht.
  • Vorteie der Erfindung
  • Durch den zusätzlichen Aktor an der Armverbindung kann eine aktive Neigungssteuerung implementiert werden, auf die Parallelmechanik kann gleichzeitig verzichtet werden. Die Konstruktion wird einfacher in der Auslegung und Herstellung. Die Wartung und Reinigung wird vereinfacht. Zudem ermöglicht der Aktor einen weiteren (Rotations-) Freiheitsgrad für den Effektor.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in bis dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen
    • : Delta Roboter mit aktiver Neigungssteuerung der Effektor Plattform
    • : Parallelroboter mit aktiver Neigungssteuerung der Effektor Plattform
    • : Varianten der Anbringung des Motors zur Neigungssteuerung des Effektors
  • Die Grundkonstruktion ist gegeben durch zwei Streben (1), die die unteren Armsegmente des Roboters bilden. Sie sind an einem Ende (2) gegeneinander drehbar verbunden. An diesem Ende ist auch ein Rotationsmechanismus (3) angebracht, der eine Achse (4) antreibt. Der Rotationsmechanismus (3) ist dabei mit einem der beiden Armsegmente (1) verbunden. Die Achse (4) dient der Befestigung eines Effektors, der seinerseits ggf. weitere Bewegungsfreiheitsgrade erreichen kann. Die Achse des Effektors (3) kann mit dem Gelenk (2) der beiden Streben (1) zusammenfallen, wie in Abbildung (1) und (2), dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, solange der Effektor in der Nähe des Gelenks angebracht ist (vgl. ). Mit Hilfe des Rotationsmechanismus (3) und der Achse (4), kann die Neigung des damit verbundenen Armelements (1) in jeder Lage kompensiert und so stets ein vorgegebener Winkel des Effektors erreicht werden. Die jeweils freien Enden der Streben (1) können wie bereits aus Delta- bzw. Parallelrobotern bekannt auf eine der folgenden Weisen angetrieben werden:
    1. 1. durch einen Rotationsmechanismus (5a), der seinerseits jeweils einen Hebel (5b) antreibt
    2. 2. durch einen linearen Aktor (5c)
  • Der Rotationsmechanismus (5a) kann z.B. durch einen Servomotor, einen Elektromotor, einen Schrittmotor o.Ä. realisiert werden. Der Lineartrieb 5c kann z.B. über ein Schneckengewinde mit entsprechender Mutter, eine Pneumatik, eine Hydraulik oder durch eine Schienenkonstruktion mit Seil- oder Riemenantrieb umgesetzt werden.
  • Die Aktoren (5a) bzw. (5c) sind in beiden Fällen, wie üblich, verankert in einer Plattform (6).
  • Für die Erlangung eines weiteren Freiheitsgrades, kann die gesamte Konstruktion z.B. durch ein Rollen- & Schienensystem (7) an der Plattform gelagert werden.
  • 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
    • US 2996113 [0001]
    • US 4976582 [0002]
    • US 8272290 [0002]

Claims (9)

  1. Ein Roboter bestehend aus 2 Armsegmenten (1), die an einem Ende (2) gegeneinander drehbar verbunden sind, einem Rotationsmechanismus (3), der an diesem Ende eine Achse (4) antreibt, welche nicht in der Ebene der beiden Armsegmente liegt und einem Antrieb der Armsegmente am jeweils freien Ende
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Achse (4) des Rotationsmechanismus (3) nicht mit dem Gelenk (2) der beiden Armsegmente (1) zusammenfällt, jedoch in unmittelbarer Nähe unterhalb oder oberhalb des Gelenks angebracht und mit einem der Armsegmente verbunden ist
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Antrieb der Armsegmente (1) über einen Rotationsmechanismus (5a) und einem damit verbundenen Hebel (5b) erfolgt
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Rotationsmechanismus (3) den Antrieben der Armsegmente (5a) gegenüber liegt
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, bei der die Antriebe der Armsegmente (5a) sich gegenüberliegen
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, bei der die Antriebe der Armsegmente (5a) jeweils beidseitig der Hebel (5b) angeordnet sind (je zwei Rotationsmechanismen 5b pro Hebel 5a)
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Antrieb der Armstreben über einen Lineartrieb (5c) erfolgt
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Plattform (6) oberhalb der Armsegmente (1) liegt
  9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der gesamte Aufbau in einer weiteren Achse außerhalb der Ebene der beiden Armsegmente über ein Rollen- und Schienensystem (7) verschiebbar ist
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