DE102018110096A1 - Measuring device and manipulator with such a measuring device - Google Patents

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Patrick Bartsch
Dirk Brissé
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    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/088—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices with position, velocity or acceleration sensors

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (2) für einen Manipulator (4), wie Industrieroboter, mit mindestens einem eine Mehrzahl von Messmarkierungen (8) umfassenden Messring (6), der mittelbar oder unmittelbar an einem ersten Manipulatorarm (10) des Manipulators (4) drehfest festgelegt ist, und mit mindestens einem Abtastmittel (12), das mittelbar oder unmittelbar an einem zweiten Manipulatorarm (14) des Manipulators (4), der mittels eines elektromagnetischen Direktantriebs (18), über mindestens ein Gelenks (16) relativ zum ersten Manipulatorarm (10) um eine Dreh- und/oder Schwenkachse (20) bewegbar ist, drehfest festgelegt ist, und das bezüglich des Messrings (6) derart angeordnet ist, dass ein relatives Bewegen des ersten Manipulatorarms (10) zum zweiten Manipulatorarm (14), insbesondere ein Vorbeibewegen der Messmarkierungen (8) des Messrings (6) am Abtastmittel (12) durch das Abtastmittel (12) erfassbar ist.

Figure DE102018110096A1_0000
The invention relates to a measuring device (2) for a manipulator (4), such as industrial robots, having at least one measuring ring (6) comprising a plurality of measuring markings (8) which is directly or indirectly attached to a first manipulator arm (10) of the manipulator (4). rotatably fixed, and with at least one scanning means (12), the indirectly or directly on a second manipulator arm (14) of the manipulator (4) by means of an electromagnetic direct drive (18) via at least one joint (16) relative to the first manipulator (10) about a pivot axis and (20) is movable, is rotationally fixed, and which is arranged with respect to the measuring ring (6) such that a relative movement of the first manipulator arm (10) to the second manipulator arm (14), in particular a passing of the measuring markings (8) of the measuring ring (6) on the scanning means (12) by the scanning means (12) can be detected.
Figure DE102018110096A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für einen Manipulator, wie Industrieroboter, sowie einen Manipulator mit einer derartigen Messvorrichtung.The invention relates to a measuring device for a manipulator, such as industrial robots, as well as a manipulator with such a measuring device.

Messvorrichtungen sind beispielsweise bekannt als so genannte Winkelmessgeräte, um ein relatives Verdrehen einer Komponente bezüglich einer weiteren Komponente sowie die Lage und/oder Position der beiden Komponenten zueinander erfassen zu können.Measuring devices are known, for example, as so-called angle measuring devices in order to detect a relative rotation of a component with respect to a further component as well as the position and / or position of the two components to each other.

Bekannte Manipulatoren umfassen zum Relativbewegen eines Manipulatorarms bezüglich eines weiteren Manipulatorarms mechanische Antriebe, die über ein mechanisches Getriebe die Relativbewegung der beiden Manipulatorarme zueinander erzeugen. Aufgrund der Toleranzen von mechanischen Getrieben ist eine genaue Ausrichtung eines Manipulatorarms bezüglich eines weiteren Manipulatorarms oft nicht möglich. Bei mehrachsigen Manipulatoren mit einer Mehrzahl von Manipulatorarmen und hierdurch bedingt auch mit einer Mehrzahl von Gelenken, mechanischen Antrieben und mechanischen Getrieben, summieren sich die einzelnen Toleranzen von einer Basis des Manipulators bis hin zu einem Greifer des Manipulators auf, so dass eine SOLL-Position des Greifers und eine IST-Position des Greifers zum Teil erheblich voneinander abweichen können.Known manipulators include for relative movement of a manipulator arm with respect to a further manipulator arm mechanical drives, which generate the relative movement of the two manipulator arms to each other via a mechanical transmission. Due to the tolerances of mechanical transmissions, precise alignment of one manipulator arm with respect to another manipulator arm is often not possible. In multi-axis manipulators with a plurality of manipulator arms and, consequently, also with a plurality of joints, mechanical drives and mechanical gears, the individual tolerances add up from a base of the manipulator to a gripper of the manipulator, so that a desired position of the manipulator Gripper and an actual position of the gripper can sometimes differ significantly from each other.

Um den Unterschied zwischen IST-Position und SOLL-Position zu verringern, sind aufwendige Kalibrierungsmöglichkeiten bekannt. To reduce the difference between the actual position and the desired position, complex calibration options are known.

Darüber hinaus sind Manipulatoren bekannt, bei denen mindestens eine Achse durch einen elektromagnetischen Direktantrieb ansteuerbar ist. Durch den elektromagnetischen Direktantrieb ist eine im Vergleich zu einem mechanischen Getriebe höhere Genauigkeit der Ausrichtung eines Manipulatorarms zu einem weiteren Manipulatorarm ermöglicht.In addition, manipulators are known in which at least one axis can be controlled by an electromagnetic direct drive. Due to the electromagnetic direct drive higher compared to a mechanical transmission higher accuracy of the alignment of a manipulator arm is made possible to another manipulator.

Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, eine Messvorrichtung sowie einen Manipulatorarm in einer derartigen Messvorrichtung vorzuschlagen, bei der die Genauigkeit eines Ausrichtens zweier Manipulatorarme zueinander verbessert ist.An object of an embodiment of the invention is to propose a measuring device and a manipulator arm in such a measuring device in which the accuracy of aligning two manipulator arms is improved relative to one another.

Diese Aufgabe wird gelöst, durch eine Messvorrichtung für einen Manipulator, wie Industrieroboter, mit mindestens einem eine Mehrzahl von Messmarkierungen umfassenden Messring, der mittelbar oder unmittelbar an einem ersten Manipulatorarm des Manipulators drehfest festgelegt ist, und mit mindestens einem Abtastmittel, das mittelbar oder unmittelbar an einem zweiten Manipulatorarm des Manipulators, der mittels eines elektromagnetischen Direktantriebs, über mindestens ein Gelenks relativ zum ersten Manipulatorarm um eine Dreh- und/oder Schwenkachse bewegbar ist, drehfest festgelegt ist, und das bezüglich des Messrings derart angeordnet ist, dass ein relatives Bewegen des ersten Manipulatorarms zum zweiten Manipulatorarm, insbesondere ein Vorbeibewegen der Messmarkierungen des Messring am Abtastmittel durch das Abtastmittel erfassbar ist.This object is achieved by a measuring device for a manipulator, such as industrial robots, with at least one measuring ring comprising a plurality of measuring marks, which is fixed rotatably directly or indirectly on a first manipulator arm of the manipulator, and with at least one scanning, the direct or indirect a second manipulator arm of the manipulator, which is movable by means of an electromagnetic direct drive, at least one joint relative to the first manipulator arm about a rotational and / or pivot axis, rotatably fixed, and which is arranged with respect to the measuring ring such that a relative movement of the first Manipulator to the second manipulator arm, in particular a passing of the measuring marks of the measuring ring on the scanning means by the scanning means can be detected.

Durch das Anordnen einer Messvorrichtung an einem Gelenk eines Manipulators mit elektromagnetischem Direktantrieb, wird die Genauigkeit der Positionierung des ersten Manipulatorarms bezüglich des zweiten Manipulatorarms erhöht.By placing a measuring device on a hinge of a direct-drive electromagnetic manipulator, the accuracy of the positioning of the first manipulator arm with respect to the second manipulator arm is increased.

Hierdurch sind Positionsgenauigkeiten von +/- 0,02 mm bezogen auf einen Radius von 3 m erzielbar.As a result, position accuracies of +/- 0.02 mm relative to a radius of 3 m can be achieved.

Das Abtastmittel kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein, solange es die technische Funktion erfüllt, ein relatives Bewegen des ersten Manipulatorarms bezüglich des zweiten Manipulatorarms, insbesondere ein Vorbeibewegen der Messmarkierungen des Messrings am Abtastmittel zu erfassen. Das Abtastmittel lässt sich einfach und kostengünstig bereitstellen, wenn das Abtastmittel einen optischen und/oder elektromagnetischen Sensor umfasst.The scanning means can in principle be of any desired design, as long as it fulfills the technical function of detecting a relative movement of the first manipulator arm relative to the second manipulator arm, in particular a movement of the measuring markings of the measuring ring past the scanning means. The scanning means can be easily and inexpensively provided when the scanning means comprises an optical and / or electromagnetic sensor.

Entsprechend ist bei einer Weiterbildung der Messvorrichtung vorgesehen, dass die Messmarkierungen des Messrings bezüglich des Abtastmittels zurückspringende Vertiefungen und/oder elektromagnetische, insbesondere induktive, Sendeelemente umfassen.Accordingly, it is provided in a development of the measuring device that the measuring markings of the measuring ring with respect to the scanning means recessed depressions and / or electromagnetic, in particular inductive, comprise transmitting elements.

Wenn das Abtastmittel einen optischen Sensor umfasst, erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Messring zurückspringende Vertiefungen als Messmarkierung umfasst. Zwei benachbarte Vertiefungen können in Länge, Tiefe und Form identisch sein oder voneinander jeweils abweichen.If the scanning means comprises an optical sensor, it proves to be advantageous if the measuring ring comprises recessed depressions as a measuring mark. Two adjacent depressions may be identical in length, depth and shape or may differ from each other.

Entsprechend erweist es sich als vorteilhaft, dass der Messring als Messmarkierung elektromagnetische, insbesondere induktive, Sendeelemente umfasst, wenn das Abtastmittel einen elektromagnetischen Sensor umfasst.Accordingly, it proves to be advantageous that the measuring ring as a measuring mark comprises electromagnetic, in particular inductive, transmitting elements, when the scanning means comprises an electromagnetic sensor.

Der Manipulator lässt sich kompakt ausbilden, wenn mindestens eines des mindestens einen Abtastmittels bezüglich des Messrings auf der der Dreh- und/oder Schwenkachse zugewandten Seite und/oder auf der der Dreh- und/oder Schwenkachse abgewandten Seite angeordnet ist.The manipulator can be made compact if at least one of the at least one scanning means is arranged with respect to the measuring ring on the side facing the rotary and / or pivot axis and / or on the side facing away from the rotary and / or pivot axis.

Wenn es die baulichen Abmessungen ermöglichen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Abtastmittel bezüglich des Messrings auf der der Dreh- und/oder Schwenkachse zugewandten Seite angeordnet ist. Solchenfalls ist das Abtastmittel innerhalb des Messrings angeordnet. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn das Abtastmittel außerhalb des Messrings, also auf der der Dreh- und/oder Schwenkachse abgewandten Seite angeordnet ist.If the structural dimensions allow it, it proves to be advantageous if the scanning means with respect to the measuring ring on the rotary and / or pivot axis facing side is arranged. In this case, the scanning means is arranged inside the measuring ring. Moreover, it may be advantageous if the scanning means is arranged outside the measuring ring, that is to say on the side facing away from the rotational and / or pivoting axis.

Wenn es sich bei dem Manipulator um einen mehrachsigen Manipulator, insbesondere um einen sechsachsigen Manipulator handelt, können jeder Achse jeweils eine Messvorrichtung zugeordnet sein, wobei es sich als vorteilhaft erweist, wenn bei der zweiten, dritten oder fünften Achse die Abtastmittel jeweils bezüglich des Messrings auf der der Dreh- und/oder Schwenkachse zugewandten Seite angeordnet ist. Entsprechend können die Abtastmittel an den Achsen eins, vier und sechs auf der der Dreh- und/oder Schwenkachse abgewandten Seite angeordnet sein.If the manipulator is a multi-axis manipulator, in particular a six-axis manipulator, one measuring device can be assigned to each axis, it being advantageous for the second, third or fifth axis to have the scanning means each with respect to the measuring ring the rotary and / or pivot axis facing side is arranged. Accordingly, the scanning means can be arranged on the axes one, four and six on the side remote from the rotational and / or pivot axis.

Bei einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist vorgesehen, dass der Messring und der erste Manipulatorarm ein gemeinsames Bauteil umfassen und/oder dass der Messring und der erste Manipulatorarm mindestens zwei separate oder separierbare Bauteile umfassen, wobei der Messring am ersten Manipulatorarm lösbar oder unlösbar festlegbar oder festgelegt ist. Wenn der Messring und der erste Manipulatorarm ein gemeinsames Bauteil umfassen, kann die Messvorrichtung und der Manipulator kompakt ausgebildet sein. Wenn der Messring und der erste Manipulatorarm zwei separate oder voneinander separierbare Bauteile umfassen, können Manipulatoren einfach nachgerüstet werden.In one embodiment of the measuring device, it is provided that the measuring ring and the first manipulator arm comprise a common component and / or that the measuring ring and the first manipulator arm comprise at least two separate or separable components, wherein the measuring ring on the first manipulator arm releasably or permanently fixed or fixed , If the measuring ring and the first manipulator arm comprise a common component, the measuring device and the manipulator can be made compact. If the measuring ring and the first manipulator arm comprise two separate or separable components, manipulators can be easily retrofitted.

Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Messring und ein am ersten Manipulatorarm festlegbarer Flansch ein gemeinsames Bauteil umfassen und/oder dass der Messring und der an dem ersten Manipulatorarm festlegbare Flansch mindestens zwei separate oder separierbare Bauteile umfassen, wobei der Messring am Flansch lösbar oder unlösbar festlegbar oder festgelegt ist.Moreover, it is conceivable for the measuring ring and a flange which can be fixed on the first manipulator arm to comprise a common component and / or for the measuring ring and the flange which can be fixed to the first manipulator arm to comprise at least two separate or separable components, the measuring ring being detachable or non-detachable on the flange fixed or fixed.

Bei einer Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, wenn der Flansch ein Element einer Aufnahmeeinheit einer Sicherungsvorrichtung umfasst, wobei die Aufnahmeeinheit eine Vielzahl von kranzförmig um die Dreh- und/oder Schwenkachse angeordnete Aussparungen umfasst, in die eine am zweiten Manipulatorarm angeordnete Sperreinheit mit mindestens einem bolzenartigen Sperrmittel eingreifbar ist.In a development of the latter embodiment, it proves to be particularly advantageous if the flange comprises an element of a receiving unit of a securing device, wherein the receiving unit comprises a plurality of annularly arranged around the rotational and / or pivot axis recesses into which a locking device arranged on the second manipulator is engageable with at least one bolt-like locking means.

Solchenfalls kann durch das Bereitstellen der Messvorrichtung auf herkömmliche Haltebremsen bei einem Manipulator verzichtet werden.In this case, it can be dispensed with by providing the measuring device on conventional holding brakes in a manipulator.

Durch die Messvorrichtung ist unter anderem eine nahezu exakte Positionierung des mindestens einen bolzenartigen Sperrmittels bezüglich einer Aussparung der Aufnahmeeinheit erfassbar, so dass das bolzenartige Sperrmittel dann in Richtung auf die Aussparung eingreifend bewegbar ist, wenn Sperrmittel und Aussparung der Aufnahmeeinheit miteinander fluchten. Hierdurch ist die Zuverlässigkeit der Sicherungsvorrichtung weiter erhöht.Among other things, a nearly exact positioning of the at least one bolt-like blocking means with respect to a recess of the receiving unit can be detected by the measuring device, so that the bolt-like blocking means is then movably movable in the direction of the recess when locking means and recess of the receiving unit are aligned. As a result, the reliability of the securing device is further increased.

Bei einer Weiterbildung letztgenannten Erfindungsgedankens erweist es sich als vorteilhaft, wenn eine durch das Abtastmittel erfasste Position des ersten Manipulatorarms zum zweiten Manipulatorarm eine Auslösebedingung für die Sicherungsvorrichtung umfasst.
Solchenfalls wird die Sicherungsvorrichtung beispielsweise erst dann ausgelöst, wenn als Auslösebedingung eine fluchtende Anordnung des bolzenartigen Sperrmittels der Sperreinheit der Sicherungsvorrichtung mit einer der Aussparungen der Aufnahmeeinheit gewährleistet ist.In a further development of the invention, it is advantageous if a position of the first manipulator arm relative to the second manipulator arm detected by the scanning means comprises a triggering condition for the safety device.
In such a case, the securing device is for example only triggered when a triggering arrangement of a bolt-like locking means of the locking unit of the securing device is ensured with one of the recesses of the receiving unit.

Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch einen Manipulator, wie Industrieroboter, mit mindestens einem ersten Manipulatorarm, mit mindestens einem zweiten Manipulatorarm, mit einem zwischen ersten Manipulatorarm und zweiten Manipulatorarm angeordneten Gelenk, durch das der erste Manipulatorarm relativ zum ersten Manipulatorarm um eine Dreh- und/oder Schwenkachse bewegbar ist, mit mindestens einem elektromagnetischen Direktantriebs, durch den der erste Manipulatorarm um das Gelenk relativ zum zweiten Manipulatorarm um die Dreh- und/oder Schwenkachse bewegbar ist und mit mindestens einer Messvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die mindestens einen eine Mehrzahl von Messmarkierungen umfassenden Messring, der mittelbar oder unmittelbar am ersten Manipulatorarm drehfest festgelegt ist, und der mindestens ein Abtastmittel umfasst, das mittelbar oder unmittelbar am zweiten Manipulatorarm drehfest festgelegt ist, und das bezüglich des Messrings derart angeordnet ist, dass ein relatives Bewegen des ersten Manipulatorarms zum zweiten Manipulatorarm, insbesondere ein Vorbeibewegen der Messmarkierungen am Abtastmittel durch das Abtastmittel erfassbar ist.In addition, the object is achieved by a manipulator, such as industrial robots, with at least a first manipulator arm, with at least one second manipulator arm, arranged with a between first manipulator arm and second manipulator joint through which the first manipulator arm relative to the first manipulator arm about a rotary and / or pivot axis is movable, with at least one electromagnetic direct drive, by which the first manipulator arm is movable about the hinge relative to the second manipulator arm about the rotational and / or pivot axis and with at least one measuring device, in particular according to one of claims 1 to 8, the at least one measuring ring comprising a plurality of measuring markings, which is fixed non-rotatably directly or indirectly on the first manipulator arm, and which comprises at least one scanning means which is fixed non-rotatably directly or indirectly on the second manipulator arm and which is arranged with respect to the measuring ring in that a relative movement of the first manipulator arm to the second manipulator arm, in particular a movement of the measuring markers past the scanning means can be detected by the scanning means.

Dadurch, dass der Manipulator einen elektromagnetischen Direktantrieb sowie eine Messvorrichtung umfasst, können der erste Manipulatorarm und der zweite Manipulatorarm sehr genau zueinander positioniert werden. Hierdurch kann auf ein umständliches Kalibrieren des Manipulators verzichtet werden.Because the manipulator comprises an electromagnetic direct drive and a measuring device, the first manipulator arm and the second manipulator arm can be positioned very precisely relative to one another. This makes it possible to dispense with a complicated calibration of the manipulator.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Manipulator lediglich zwei Manipulatorarme umfasst. Allerdings ist die Anzahl der Manipulatorarme nicht begrenzt. Solchenfalls erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Manipulator eine mehrachsige Ausbildung umfasst, die einen n-ten Manipulatorarm und einem (n+1)-ten Manipulatorarm umfasst, wobei der (n+1)-te Manipulatorarm um ein n-tes Gelenk mit einer n-ten Dreh- oder Schwenkachse am n-ten Manipulatorarm drehbar festgelegt ist und/oder am n-ten Gelenk mindestens ein n-ter elektromagnetischer Direktantrieb anordenbar oder angeordnet ist und wobei zwischen dem n-ten Manipulatorarm und dem (n+1)-ten Manipulatorarm eine n-te Messvorrichtung angeordnet ist, deren n-ter Messring drehfest am n-ten Manipulatorarm und deren n-tes Abtastmittel am (n+1)-ten Manipulatorarm drehfest festgelegt ist.In principle, it is conceivable that the manipulator comprises only two manipulator arms. However, the number of manipulator arms is not limited. In this case, it proves to be advantageous if the manipulator comprises a multiaxial design comprising an n-th manipulator arm and a (n + 1) -th manipulator arm, wherein the (n + 1) -th manipulator arm with an n-th joint with an n-th rotary or pivot axis is rotatably fixed to the n-th manipulator arm and / or at least one n-th electromagnetic direct drive can be arranged or arranged on the n-th joint, and wherein between the n-th manipulator arm and the (n + 1) Manipulator a n-th measuring device is arranged, the n-th measuring ring rotatably fixed on the n-th manipulator arm and its n-th scanning on the (n + 1) -th manipulator arm rotationally fixed.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Messvorrichtung und des Manipulators.Further features, details and advantages of the invention will become apparent from the appended claims, the drawings and the following description of a preferred embodiment of the measuring device and the manipulator.

In der Zeichnung zeigt:

  • 1 Eine perspektivische Seitenansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Messvorrichtung;
  • 2 Eine perspektivische Detailansicht einer Anordnung der Messvorrichtung gemäß 1 an einem Manipulator.
In the drawing shows:
  • 1 A perspective side view of a first embodiment of the measuring device;
  • 2 A perspective detail view of an arrangement of the measuring device according to 1 on a manipulator.

1 zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehene Messvorrichtung für einen Manipulator 4 (in 2 nur auszugsweise dargestellt). Die Messvorrichtung 2 umfasst einen Messring 6, der bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, auf seiner Außenseite eine Mehrzahl von Messmarkierungen 8 umfasst. Der Messring 6 ist an einem ersten Manipulatorarm 10 des Manipulators 4 drehfest festgelegt. 1 shows a total with the reference numeral 2 provided measuring device for a manipulator 4 (in 2 shown only in part). The measuring device 2 includes a measuring ring 6 who is at the in 1 illustrated embodiment, on its outside a plurality of measuring marks 8th includes. The measuring ring 6 is on a first manipulator arm 10 of the manipulator 4 fixed against rotation.

Darüber hinaus umfasst die Messvorrichtung 2 ein Abtastmittel 12, das an einem zweiten Manipulatorarm 14 des Manipulators 4 drehfest festgelegt ist. Der erste Manipulatorarm 10 und der zweite Manipulatorarm 14 sind über ein Gelenk 16 (in 2 nur angedeutet dargestellt) relativ zueinander bewegbar und über einen elektromagnetischen Direktantrieb 18 zum Bewegen antreibbar. Hierbei bewegt sich der zweite Manipulatorarm 14 bezüglich des ersten Manipulatorarms 10 um eine Dreh- und/oder Schwenkachse 20. Durch das Relativbewegen des ersten Manipulatorarms 10 bezüglich des zweiten Manipulatorarms 14, werden die Messmarkierungen 8 des Messrings 6 an dem Abtastmittel 12 vorbeibewegt, wodurch eine genaue Positionierung des ersten Manipulatorarms 10 bezüglich des zweiten Manipulatorarms 14 durch die Messvorrichtung 2 erfassbar ist.In addition, the measuring device includes 2 a scanning means 12 attached to a second manipulator arm 14 of the manipulator 4 is rotationally fixed. The first manipulator arm 10 and the second manipulator arm 14 are about a joint 16 (in 2 only indicated) relatively movable and via an electromagnetic direct drive 18 drivable for moving. Here, the second manipulator moves 14 with respect to the first manipulator arm 10 about a pivot and / or pivot axis 20 , By relative movement of the first manipulator arm 10 with respect to the second manipulator arm 14 , the measurement marks become 8th of the measuring ring 6 at the scanning means 12 moved past, creating a precise positioning of the first manipulator arm 10 with respect to the second manipulator arm 14 through the measuring device 2 is detectable.

Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel der Messvorrichtung 2 ist das Abtastmittel 12 auf der der Dreh- und/oder Schwenkachse 20 abgewandten Seite des Messrings 6 angeordnet.In the embodiment of the measuring device shown in the figures 2 is the scanning means 12 on the rotary and / or pivot axis 20 opposite side of the measuring ring 6 arranged.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Messvorrichtung 2, bei der der Messring 6 und der erste Manipulatorarm 10 zwei voneinander separate Bauteile umfassen.The figures show an embodiment of the measuring device 2 in which the measuring ring 6 and the first manipulator arm 10 comprise two separate components.

2 zeigt die Messvorrichtung 2 gemäß 1 in einer Detailansicht, in dem die Messvorrichtung 2 an dem Manipulator 4 festgelegt ist. 2 shows the measuring device 2 according to 1 in a detail view, in which the measuring device 2 on the manipulator 4 is fixed.

An dem ersten Manipulatorarm 10 ist ein Flansch 22 gebildet, der gleichzeitig ein Element einer Aufnahmeeinheit 24 einer Sicherungsvorrichtung 26 umfasst. Diese Sicherungsvorrichtung 26 umfasst eine Vielzahl von kranzförmig um die Dreh- und/oder Schwenkachse 20 angeordnete Aussparungen 28, in die eine am zweiten Manipulatorarm 14 angeordnete Sperreinheit (in den Figuren nicht dargestellt) mit mindestens einem bolzenartigen Sperrmittel (in den Figuren nicht dargestellt) eingreifbar ist.On the first manipulator arm 10 is a flange 22 formed at the same time an element of a receiving unit 24 a security device 26 includes. This safety device 26 includes a plurality of annularly about the rotational and / or pivot axis 20 arranged recesses 28 into the one on the second manipulator arm 14 arranged locking unit (not shown in the figures) with at least one bolt-like locking means (not shown in the figures) is engageable.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the claims and in the drawing, may be essential both individually and in any combination in the realization of the invention in its various embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Messvorrichtungmeasuring device
44
Manipulatormanipulator
66
MessringMessring
88th
Messmarkierungmeasurement mark
1010
erster Manipulatorarmfirst manipulator arm
1212
Abtastmittelsampling
1414
zweiter Manipulatorarmsecond manipulator arm
1616
Gelenkjoint
1818
elektromagnetischer Direktantriebelectromagnetic direct drive
2020
Dreh- und/oder SchwenkachseRotary and / or pivot axis
2222
Flanschflange
2424
Aufnahmeeinheitrecording unit
2626
Sicherungsvorrichtungsafety device
2828
Aussparungrecess

Claims (10)

Messvorrichtung (2) für einen Manipulator (4), wie Industrieroboter, mit mindestens einem eine Mehrzahl von Messmarkierungen (8) umfassenden Messring (6), der mittelbar oder unmittelbar an einem ersten Manipulatorarm (10) des Manipulators (4) drehfest festgelegt ist, und mit mindestens einem Abtastmittel (12), das mittelbar oder unmittelbar an einem zweiten Manipulatorarm (14) des Manipulators (4), der mittels eines elektromagnetischen Direktantriebs (18), über mindestens ein Gelenks (16) relativ zum ersten Manipulatorarm (10) um eine Dreh- und/oder Schwenkachse (20) bewegbar ist, drehfest festgelegt ist, und das bezüglich des Messrings (6) derart angeordnet ist, dass ein relatives Bewegen des ersten Manipulatorarms (10) zum zweiten Manipulatorarm (14), insbesondere ein Vorbeibewegen der Messmarkierungen (8) des Messrings (6) am Abtastmittel (12) durch das Abtastmittel (12) erfassbar ist.Measuring device (2) for a manipulator (4), such as industrial robots, comprising at least one plurality of measuring markings (8) Measuring ring (6) which is fixed non-rotatably directly or indirectly on a first manipulator arm (10) of the manipulator (4), and with at least one scanning means (12), which directly or indirectly on a second manipulator arm (14) of the manipulator (4). which is fixed in a rotationally fixed manner by means of an electromagnetic direct drive (18), via at least one joint (16) relative to the first manipulator arm (10) about a pivot axis and / or pivot axis (20), and with respect to the measuring ring (6). is arranged such that a relative movement of the first manipulator arm (10) to the second manipulator arm (14), in particular a passing of the measuring marks (8) of the measuring ring (6) on the scanning means (12) by the scanning means (12) can be detected. Messvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastmittel (12) einen optischen und/oder elektromagnetischen Sensor umfasst.Measuring device (2) after Claim 1 , characterized in that the scanning means (12) comprises an optical and / or electromagnetic sensor. Messvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmarkierungen (8) des Messrings (6) bezüglich des Abtastmittels (12) zurückspringende Vertiefungen und/oder elektromagnetische, insbesondere induktive, Sendeelemente umfassen.Measuring device (2) after Claim 1 or 2 , characterized in that the measuring markings (8) of the measuring ring (6) with respect to the scanning means (12) recessed depressions and / or electromagnetic, in particular inductive, transmitting elements comprise. Messvorrichtung (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines des mindestens einen Abtastmittels (12) bezüglich des Messrings (6) auf der der Dreh- und/oder Schwenkachse (20) zugewandten Seite und/oder auf der der Dreh- und/oder Schwenkachse (20) abgewandten Seite angeordnet ist.Measuring device (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least one scanning means (12) with respect to the measuring ring (6) on the rotary and / or pivot axis (20) facing side and / or on the Rotary and / or pivot axis (20) facing away from the side is arranged. Messvorrichtung (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (6) und der erste Manipulatorarm (10) ein gemeinsames Bauteil umfassen und/oder dass der Messring (6) und der erste Manipulatorarm (10) mindestens zwei separate oder separierbare Bauteile umfassen, wobei der Messring (6) am ersten Manipulatorarm (10) lösbar oder unlösbar festlegbar oder festgelegt ist.Measuring device (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measuring ring (6) and the first manipulator arm (10) comprise a common component and / or that the measuring ring (6) and the first manipulator arm (10) at least two separate or separable components, wherein the measuring ring (6) on the first manipulator arm (10) releasably or permanently fixed or fixed. Messvorrichtung (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (6) und ein am ersten Manipulatorarm (10) festlegbarer Flansch (22) ein gemeinsames Bauteil umfassen und/oder dass der Messring (6) und der an dem ersten Manipulatorarm (10) festlegbare Flansch (22) mindestens zwei separate oder separierbare Bauteile umfassen, wobei der Messring (6) am Flansch (22) lösbar oder unlösbar festlegbar oder festgelegt ist.Measuring device (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measuring ring (6) and a first manipulator (10) fixable flange (22) comprise a common component and / or that the measuring ring (6) and on the first manipulator (10) fixable flange (22) comprise at least two separate or separable components, wherein the measuring ring (6) on the flange (22) releasably or permanently fixed or fixed. Messvorrichtung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (22) ein Element einer Aufnahmeeinheit (24) einer Sicherungsvorrichtung (26) umfasst, wobei die Aufnahmeeinheit (24) eine Vielzahl von kranzförmig um die Dreh- und/oder Schwenkachse (20) angeordnete Aussparungen (28) umfasst, in die eine am zweiten Manipulatorarm (14) angeordnete Sperreinheit mit mindestens einem bolzenartigen Sperrmittel eingreifbar ist.Measuring device (2) after Claim 6 , characterized in that the flange (22) comprises an element of a receiving unit (24) of a securing device (26), wherein the receiving unit (24) has a plurality of recesses (28) arranged in a ring around the pivoting and / or pivoting axis (20). comprises, in which a locking device arranged on the second manipulator arm (14) is engageable with at least one bolt-like locking means. Messvorrichtung (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch das Abtastmittel (12) erfasste Position des ersten Manipulatorarms (10) zum zweiten Manipulatorarm (14) eine Auslösebedingung für die Sicherungsvorrichtung (26) umfasst.Measuring device (2) after Claim 6 or 7 characterized in that a position of the first manipulator arm (10) to the second manipulator arm (14) detected by the scanning means (12) comprises a triggering condition for the securing device (26). Manipulator (4), wie Industrieroboter, mit mindestens einem ersten Manipulatorarm (10), mit mindestens einem zweiten Manipulatorarm (14), mit einem zwischen ersten Manipulatorarm (10) und zweiten Manipulatorarm (14) angeordneten Gelenk (16), durch das der erste Manipulatorarm (10) relativ zum ersten Manipulatorarm (10) um eine Dreh- und/oder Schwenkachse (20) bewegbar ist, mit mindestens einem elektromagnetischen Direktantrieb (18), durch den der erste Manipulatorarm (10) um das Gelenk (16) relativ zum zweiten Manipulatorarm (14) um die Dreh- und/oder Schwenkachse (20) bewegbar ist und mit mindestens einer Messvorrichtung (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die mindestens einen eine Mehrzahl von Messmarkierungen (8) umfassenden Messring (6), der mittelbar oder unmittelbar am ersten Manipulatorarm (10) drehfest festgelegt ist, und der mindestens ein Abtastmittel (12) umfasst, das mittelbar oder unmittelbar am zweiten Manipulatorarm (14) drehfest festgelegt ist, und das bezüglich des Messrings (6) derart angeordnet ist, dass ein relatives Bewegen des ersten Manipulatorarms (10) zum zweiten Manipulatorarm (14) , insbesondere ein Vorbeibewegen der Messmarkierungen (8) am Abtastmittel (12) durch das Abtastmittel (12) erfassbar ist.Manipulator (4), such as industrial robots, with at least one first manipulator arm (10), with at least one second manipulator arm (14), with a joint (16) arranged between first manipulator arm (10) and second manipulator arm (14), through which the first Manipulator (10) relative to the first manipulator arm (10) about a rotational and / or pivot axis (20) is movable, with at least one electromagnetic direct drive (18) through which the first manipulator arm (10) about the hinge (16) relative to second manipulator arm (14) about the rotational and / or pivot axis (20) is movable and with at least one measuring device (2), in particular according to one of Claims 1 to 8th , which comprises at least one measuring ring (6) comprising a plurality of measuring markings (8) which is fixed fixedly against rotation directly or indirectly on the first manipulator arm (10) and which comprises at least one scanning means (12) which indirectly or directly adjoins the second manipulator arm (14 ) and that with respect to the measuring ring (6) is arranged such that a relative movement of the first manipulator arm (10) to the second manipulator arm (14), in particular a passing of the measuring marks (8) on the scanning means (12) by the scanning means (12) is detectable. Manipulator (4) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine mehrachsige Ausbildung, die einen n-ten Manipulatorarm (10) und einem (n+1)-ten Manipulatorarm (10) umfasst, wobei der (n+1)-te Manipulatorarm (10) um ein n-tes Gelenk (16) mit einer n-ten Dreh- oder Schwenkachse (20) am n-ten Manipulatorarm (10) drehbar festgelegt ist und/oder am n-ten Gelenk (16) mindestens ein n-ter elektromagnetischer Direktantrieb (18) anordenbar oder angeordnet ist und wobei zwischen dem n-ten Manipulatorarm (10) und dem (n+1)-ten Manipulatorarm (10) eine n-te Messvorrichtung (2) angeordnet ist, deren n-ter Messring (6) drehfest am n-ten Manipulatorarm (10) und deren n-tes Abtastmittel (12) am (n+1)-ten Manipulatorarm (10) drehfest festgelegt ist.Manipulator (4) after Claim 9 characterized by a multi-axis configuration comprising an nth manipulator arm (10) and a (n + 1) th manipulator arm (10), said (n + 1) th manipulator arm (10) being about an nth joint (16) with an n-th rotary or pivot axis (20) on the n-th manipulator arm (10) is rotatably fixed and / or at the n-th joint (16) at least one n-th electromagnetic direct drive (18) can be arranged or arranged and wherein between the n-th manipulator arm (10) and the (n + 1) -th manipulator arm (10) an n-th measuring device (2) is arranged, the n-th measuring ring (6) rotatably on the n-th manipulator arm (10) and whose nth scanning means (12) on the (n + 1) -th manipulator arm (10) is fixed against rotation.
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