-
Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung zum automatisierten Herstellen einer elektrischen Verbindung der Ladeeinrichtung mit einem aufzuladenden Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines aufzuladenden Kraftfahrzeugs.
-
Ein entsprechendes Ladesystem ist beispielsweise aus der
DE 10 2012 /014 936 A1 bekannt. Das dort beschriebene Ladesystem sieht ein Krafterfassungsmittel vor, wobei ein robotergeführter Ladestecker auf Basis einer von dem Krafterfassungsmittel ermittelten Kraft mit einem fahrzeugseitigen Gegenstecker verbunden wird. Aus der
DE 10 2017 121 854 A1 ist zudem ein Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung bekannt. Dabei soll ein Ladestecker einer konduktiven Ladevorrichtung relativ zu einem Ladeport eines Fahrzeugs auf Grundlage einer drahtlosen Übertragung zwischen der Ladevorrichtung und dem Fahrzeug positioniert werden.
-
Robotische Systeme zum automatischen elektrischen Verbinden eines Ladesteckers mit einem aufzuladenden Kraftfahrzeug können mit der heutzutage verfügbaren Robotertechnik zwar realisiert werden. Problematisch kann es dabei aber sein, Anforderungen an eine Sicherheit eines derartigen robotischen Systems mit für eine praktische Anwendung vertretbarem Aufwand einzuhalten.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine robotische Unterstützung zum Aufladen eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, die besonders sicher und kostengünstig realisierbar ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ladeeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen, in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren angegeben.
-
Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung dient, ist also eingerichtet zum automatisierten Herstellen einer lösbaren elektrischen Verbindung der Ladeeinrichtung mit einem aufzuladenden Kraftfahrzeug. Dazu weist die Ladeeinrichtung einen Roboter mit einem beweglichen Roboterarm auf, an dessen von der Ladeeinrichtung abgewandtem Ende ein Ladesteckerelement angeordnet ist. Die Ladeeinrichtung ist dabei dazu eingerichtet, das Ladesteckerelement mittels des Roboters automatisch mit einer korrespondierenden fahrzeugseitigen Aufnahme des Kraftfahrzeugs zu verbinden. Das Ladesteckerelement kann beispielsweise ein Ladestecker sein, wenn die fahrzeugseitige Aufnahme eine entsprechende Ladebuchse ist. Ebenso kann jedoch das Ladesteckerelement als Buchse beziehungsweise als weibliches Stecker- oder Verbindungselement, und die fahrzeugseitige Aufnahme dann als Stecker, also als männlicher Teil einer Steckverbindung, ausgebildet sein.
-
Um die Ladeeinrichtung derart weiterzubilden, dass sie besonders sicher und kostengünstig realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung dazu eingerichtet ist, zum Verbinden des Ladesteckerelements mit der fahrzeugseitigen Aufnahme in einer Anfahrphase das Ladesteckerelement mittels des Roboters aus einer fahrzeugfernen Pose unter Aufbringen höchstens einer verletzungssicheren Kraft quetschsicher an einem außenseitigen Endbereich der fahrzeugseitigen Aufnahme zu positionieren. Eine verletzungssichere Kraft ist dabei eine Kraft, die auch bei einem direkten mechanischen Kontakt des Roboters beziehungsweise des robotisch bewegten Ladesteckerelements mit einem Menschen nicht zu dessen Verletzung führen kann. Eine quetschsichere Positionierung des Ladesteckerelements bedeutet hier, dass zwischen dem Ladesteckerelement und der fahrzeugseitigen Aufnahme kein Abstand oder Freiraum mehr besteht, in den ein Mensch hineingreifen oder hineingelangen kann, sodass dementsprechend keine Gefahr dafür besteht, dass ein Mensch oder menschliche Extremitäten oder Gliedmaßen in einer entsprechenden Positionierung oder Pose des Ladesteckerelements zwischen diesem und der fahrzeugseitigen Aufnahme eingequetscht oder eingeklemmt werden kann. Dazu kann das Ladesteckerelement beispielsweise in einem Abstand von höchstens einigen Millimetern oder in einem direkten mechanischen Kontakt mit dem außenseitigen Endbereich der fahrzeugseitigen Aufnahme oder teilweise in diese eingeführt positioniert werden. Der außenseitige Endbereich der fahrzeugseitigen Aufnahme kann insbesondere ein äußeres Ende der Ladebuchse sein, beispielsweise ein außenseitiges Ende einer Kunststoffführung oder -halterung. Letztere kann zur Führung des Ladesteckerelements zu elektrischen Kontakten der fahrzeugseitigen Aufnahme ausgebildet sein.
-
Weiter ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung dazu eingerichtet ist, nach der Anfahrphase eine Bewegungsmöglichkeit oder Bewegungsfreiheit des Roboters beziehungsweise des Roboterarms durch Festlegen oder Feststellen von Bremsen des Roboters automatisch soweit einzuschränken, dass eine robotische Bewegung des Ladesteckerelements nur noch in einer Richtung auf die fahrzeugseitige Aufnahme zu möglich ist. Insbesondere können dabei rotatorische Bewegungen des Roboters oder Roboterarms verhindert sein.
-
Weiter ist die Ladeeinrichtung erfindungsgemäß dazu eingerichtet, dann - also nach dem Festlegen oder Schließen der Bremsen - in einer Einsteckphase das Ladesteckerelement mittels des Roboters mit im Vergleich zu der Anfahrphase erhöhter Kraft in Richtung der fahrzeugseitigen Aufnahme zu bewegen bis die elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung und dem Kraftfahrzeug vollständig hergestellt ist und anschließend die Bremsen wieder zu lösen. Ein anschließender Ladevorgang kann dann also mit gelösten Bremsen des Roboters durchgeführt werden. Durch die hier vorgesehene erhöhte Kraft kann vorteilhaft ein mechanischer Widerstand bei Einstecken des Ladesteckerelements in die fahrzeugseitige Aufnahme überwunden werden.
-
Die vorliegende Erfindung sieht mit anderen Worten also eine Trennung der Anfahrphase- und Einsteckphase beziehungsweise entsprechender Anfahr- und Einsteckbewegungen des Ladesteckerelements vor. Dadurch, dass das Ladesteckerelement in der Anfahrphase zunächst kraftreduziert bewegt wird, können Verletzungen eventuell in der Nähe befindlicher Personen durch dabei auftretende, letztlich nicht ohne Weiteres vorhersagbare oder vorherzusehende Bewegungen oder Trajektorien des Roboterarms besonders sicher und zuverlässig vermieden werden. Dadurch, dass also auch bei einem direkten mechanischen Kontakt zwischen dem Roboter und einer Person keine Verletzungsgefahr besteht, können komplexe, aufwändige und entsprechend teure Sicherheitsmaßnahmen und Sicherheitseinrichtungen zu Überwachung eines Raumbereiches, in dem sich der Roboterarm bewegen kann, und zur absolut garantierten Kollisionsvermeidung gegebenenfalls eingespart werden.
-
Während der Einsteckphase kann zwar eine höhere Kraft durch den Roboter aufgewendet werden, um das Ladesteckerelement mit der fahrzeugseitigen Aufnahme elektrisch und mechanisch zu verbinden als in der Anfahrphase. Hierbei wird jedoch die Sicherheit der Ladeeinrichtung und eventuell in der Umgebung befindlicher Personen dadurch gewahrt, dass eine unerwartete oder und vorhersagbare Bewegung des Roboters, insbesondere eine Bewegung des Roboterarms auf eine eventuell in der Nähe befindliche Personen zu, durch die Bremsen verhindert ist. Während der Einsteckphase kann sich das Ladesteckerelement beispielsweise lediglich einachsig beziehungsweise linear in der Richtung auf die fahrzeugseitige Aufnahme zu bewegen, wobei insbesondere ein Rest des Roboterarms unbeweglich, also ortsfest bleiben kann.
-
Dadurch, dass nach dem Herstellen der Verbindung des Ladesteckerelements mit der fahrzeugseitigen Aufnahme die Bremsen des Roboters wieder gelöst werden, wird ebenfalls die Sicherheit erhöht. Beispielsweise kann auf diese Weise der Roboterarm - und damit das Ladesteckerelement - auch bei einem Stromausfall oder bei einem Defekt manuell von dem Kraftfahrzeug entfernt werden. Es kann mit anderen Worten hier also vorgesehen sein, dass der Roboterarm beziehungsweise ein Antrieb des Roboters keine Selbsthemmung aufweist. Zudem können bei einer Bewegung des Kraftfahrzeugs relativ zu der Ladeeinrichtung das Ladesteckerelement und der Roboterarm ohne aufwändige Sensorik und Steuerung mitgezogen werden, sodass ein unkontrolliertes Unterbrechen der elektrischen Verbindung zumindest bis zu einem maximalen Bewegungsumfang des Roboters ebenso wie eine entsprechende Beschädigung des Kraftfahrzeugs und/oder der Ladeeinrichtung verhindert werden können. Beispielsweise kann bei einem schleichenden Druckverlust in Rädern des Kraftfahrzeugs dieses Absinken, während es noch mit der Ladeeinrichtung verbunden ist. Dies ist bei Verwendung der vorliegenden Erfindung aufgrund der gelösten Bremsen des Roboters jedoch unproblematisch.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum robotischen lösbaren elektrischen Kontaktieren des aufzuladenden Kraftfahrzeugs. Bei diesem Verfahren wird das Kraftfahrzeug beziehungsweise die fahrzeugseitige Aufnahme des Kraftfahrzeugs mittels der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung automatisch elektrisch verbunden wie dies im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung beschrieben ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann also als Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung aufgefasst werden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung sind hier als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Dabei zeigen:
- 1 eine schematische ausschnittweise Perspektivansicht einer robotischen Ladeeinrichtung und eines aufzuladenden Kraftfahrzeugs;
- 2 eine schematische ausschnittweise Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung eines ersten kinematischen Aufbaus einer robotischen Ladeeinrichtung; und
- 3 eine schematische ausschnittweise Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung eines zweiten kinematischen Aufbaus einer robotischen Ladeeinrichtung.
-
In den Figuren sind gleiche, funktionsgleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen und ausschnittweisen Perspektivansicht einen Teil eines Raums, beispielsweise einer Garage, mit einem Boden 10 und einer Wand 12, wobei auf dem Boden 10 vorliegend ein Kraftfahrzeug 14 abgestellt ist. Das Kraftfahrzeug 14 ist hier ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, weist also eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, auf, die vorliegend aufgeladen werden soll. Dazu weist das Kraftfahrzeug 14 eine Ladebuchse 16 auf, über welche der Batterie von einer externen Quelle bereitgestellter Strom zugeführt werden kann.
-
An der Wand 12 ist vorliegend eine entsprechende Ladeeinrichtung 18 zum Aufladen des Kraftfahrzeugs 14 in bestimmungsgemäßer Einbaulage angeordnet. Die Ladeeinrichtung 18 weist hier einen an der Wand 12 gehaltenen Hauptkörper 20 sowie einen relativ dazu beweglichen Roboterarm 22 auf. An einem von dem Hauptkörper 20 abgewandten Ende des Roboterarms 22 ist vorliegend ein Ladestecker 24 angeordnet. Der Ladestecker 24 ist derart ausgebildet, dass er in die Ladebuchse 16 des Kraftfahrzeugs 14 eingeführt werden kann, um eine elektrische und mechanische Verbindung der Ladeeinrichtung 18 mit dem Kraftfahrzeug 14 zum Aufladen der Batterie des Kraftfahrzeugs 14 herzustellen.
-
In dem Hauptkörper 20 der Ladeeinrichtung 18 können mehrere, hier nicht im Einzelnen dargestellte Komponenten angeordnet sein. Dies können beispielsweise elektrische Einrichtungen zum Bereitstellen einer zum Aufladen des Kraftfahrzeugs 14 geeigneten Ladespannung, ein Antrieb für den Roboterarm 22 und ein Steuergerät zum, insbesondere automatischen, Steuern einer Bewegung des Roboterarms 22 und des Aufladens sein. Der Roboterarm 22, dessen Antrieb und das Steuergerät können gemeinsam als Roboter bezeichnet werden. Ebenso kann auch der Ladestecker 24 als Teil dieses Roboters aufgefasst werden.
-
Durch die Ladeeinrichtung 18 ist eine besonders sichere und kostengünstig realisierbare Unterstützung beim Aufladen des Kraftfahrzeugs 14 möglich. Dazu ist der Roboter beziehungsweise dessen Antrieb vorliegend eigensicher ausgelegt. Das bedeutet hier, dass auch bei einem Fehlerfall oder bei einer Kollision des Roboterarms 22 mit einer Person kein unsicherer Zustand, insbesondere keine Verletzung der Person, auftritt. Dazu ist vorliegend der Antrieb des Roboters entsprechend leistungsschwach ausgelegt, sodass eine hierdurch beziehungsweise durch den Roboterarm 22 ausübbare Kraft als verletzungsungefährlich einzustufen ist.
-
An dem Roboterarm 22 ist vorliegend auch eine Kamera 26 montiert, die auf einen Bereich vor dem Ladestecker 24 ausgerichtet ist. Mittels der Kamera 26 werden Kamerabilder aufgenommen, die von der Ladeeinrichtung 18, beispielsweise von deren Steuergerät, automatisch ausgewertet werden. Dabei kann beispielsweise ein Bildverarbeitungs- oder Objekterkennungsalgorithmus eingesetzt werden. Es wird überprüft, ob die Kamera 26 die Ladebuchse 16 erfasst, sich das Kraftfahrzeug 14 also in einer zum Aufladen geeigneten Position befindet. Dies kann permanent oder beispielsweise auf ein Empfangen eines Befehls oder einer Steueranweisung zum Aufladen des Kraftfahrzeugs 14 oder eine entsprechende Bedienhandlung hin erfolgen. Ob das Kraftfahrzeug 14 entsprechend in einer geeigneten Position abgestellt ist, sich die Ladebuchse 16 also in Reichweite des Roboterarms 22 befindet oder nicht, kann durch die Ladeeinrichtung 18 automatisch angezeigt werden. Dies kann beispielsweise optisch, etwa durch eine Lampe, akustisch durch einen Signalton oder eine Sprachausgabe und/oder durch ein kabellos durch die Ladeeinrichtung 18, beispielsweise an das Kraftfahrzeug 14 oder ein mobiles elektronisches Geräts eines Nutzers, gesendetes Signal erfolgen.
-
Wenn mittels der Kamera 26 die Ladebuchse 16 erfasst wird beziehungsweise erfasst ist und anhand der Kamerabilder festgestellt wurde, dass sich zwischen dem Roboterarm 22 beziehungsweise dem Ladestecker 24 einerseits und der Ladebuchse 16 andererseits kein Hindernis befindet, wird durch das Steuergerät der Ladeeinrichtung 18 eine Bewegung des Roboterarms 22 freigegeben. Auf diese Weise kann eine intrinsische Sicherheit der Ladeeinrichtung 18 weiter erhöht werden, da sich der Roboterarm 22 nur dann bewegt, wenn ein Weg zur Ladebuchse 16 frei ist. Somit können selbst Kollisionen, die aufgrund der eigensicheren Auslegung des Roboters an sich ungefährlich wären, mit verbesserter Zuverlässigkeit vermieden werden. Dadurch können auch ein Komfort und eine Benutzerfreundlichkeit der Ladeeinrichtung 18 verbessert werden.
-
Wenn beziehungsweise solange die Bewegung des Roboterarms 22 entsprechend freigegeben ist, wird in einer Anfahrphase der Ladestecker 24 zunächst kraftreduziert an die Ladebuchse 16 bewegt. Dabei wird der Ladestecker 24 vorliegend bereits zumindest im Wesentlichen kraftfrei teilweise in die Ladebuchse 16 eingetaucht oder eingefahren, zumindest aber so nahe an der Ladebuchse 16 positioniert, dass beispielsweise kein Finger einer in der Umgebung befindlichen Personen mehr zwischen den Ladestecker 24 und die Ladebuchse 16 passt. Die Bewegung des Roboterarms 22 beziehungsweise des Ladesteckers 24 aus seiner jeweiligen Ausgangsposition heraus bis an die Ladebuchse 16 kann dabei anhand der von der Kamera 26 bereitgestellten Kamerabilder geregelt werden. In den Kamerabildern kann mit anderen Worten also die Ladebuchse 16 als anzufahrendes Ziel erkannt werden. Prinzipiell könnte die Kamera 26 ebenso an dem Hauptkörper 20 angeordnet sein.
-
Die Kamera 26 kann fix so angeordnet und ausgerichtet sein, dass sie auch in einem eingefahrenen Zustand des Roboterarms, also in einer Ruheposition des Roboterarms 22, in der sich dieser zusammengefaltet in oder an dem Hauptkörper 20 befindet, in Richtung desjenigen Raumbereiches blickt, in dem das Kraftfahrzeug 14 zum Aufladen abzustellen ist. Eine derartige Ausrichtung oder Blickrichtung der Kamera in Richtung des Kraftfahrzeugs ist vorteilhaft, da in diesem Fall bereits ohne Bewegung eine automatische Erreichbarkeitsaussage, also eine Aussage darüber möglich ist, ob der Bewegungsbereich für den Roboterarm 22 frei ist und/oder ob die fahrzeugseitige Ladebuchse 16 erreichbar ist.
-
Ebenso kann die Kamera 26 ihrerseits beweglich gelagert sein, beispielsweise relativ zu dem Roboterarm 22 und/oder relativ zu dem Hauptkörper 20. Beispielsweise kann die Kamera 26 bei Nichtbenutzung der Ladeeinrichtung 18 in eine Ruhe- oder Schutzstellung verschwenkt sein, in der beispielsweise ihre Linse oder Optik gegenüber der Umgebung verdeckt, also geschützt, und/oder nach unten gerichtet ist. Dadurch kann eine Verschmutzung der Linse oder Optik vermieden oder reduziert werden. Bei Inbetriebnahme der Ladeeinrichtung 18, beispielsweise auf ein entsprechendes Startsignal oder eine Detektion einer entsprechenden Betätigung eines Bedienelements hin, kann die Kamera 26 beispielsweise in einem Suchmodus automatisch verschwenkt werden, um die fahrzeugseitige Ladebuchse 16 zu finden.
-
Sobald der Ladestecker 24 in der beschriebenen Weise an oder teilweise in der Ladebuchse 16 positioniert wurde, werden Bremsen des Roboters festgelegt. Dabei können insbesondere rotatorische Antriebe oder Achsen oder Gelenke des Roboters beziehungsweise des Roboterarms 22 festgelegt oder festgestellt werden. Der Roboterarm 22 wird hier also versteift. Anschließend wird in einer Einsteckphase der Ladestecker 24 mittels des Roboters mittels einer einachsigen linearen Bewegung mit relativ zu der Anfahrphase erhöhter Kraft vollständig in die Ladebuchse 16 eingeschoben. Dazu kann beispielsweise der Ladestecker 24 entlang seiner Längserstreckungsrichtung beziehungsweise seiner bestimmungsgemäßen Einsteckrichtung linear beweglich gelagert sein, insbesondere relativ zu einem letzten rotatorischen Gelenk des Roboterarms 22. Das letzte Gelenk ist hier dasjenige Gelenk, dass sich entlang des Roboterarms 22 am weitesten von dem Hauptkörper 20 entfernt befindet. Während der Einsteckphase kann der Roboterarm 22 zumindest im Bereich von dem Hauptkörper 20 bis zu diesem letzten Gelenk ortsfest sein oder verbleiben.
-
Nach dem Ende der Einsteckphase, wenn also der Ladestecker 24 vollständig in die Ladebuchse 16 eingeschoben und dadurch die elektrische und mechanische Verbindung der Ladeeinrichtung 18 mit dem Kraftfahrzeug 14 hergestellt ist, werden die zuvor festgelegten oder festgestellten Bremsen des Roboters automatisch wieder gelöst. Dadurch werden Ausgleichsbewegungen ebenso wie ein manuelles Abziehen des Roboterarms 22 beziehungsweise des Ladesteckers 24 ermöglicht.
-
Um - beispielsweise nach Beendigung des Aufladens - die elektrische und mechanische Verbindung der Ladeeinrichtung 18 mit dem Kraftfahrzeug 14 wieder zu lösen oder zu trennen werden die genannten Schritte in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt. Es werden also zunächst die Bremsen des Roboters festgelegt oder geschlossen, dann der Ladestecker 24 aus der Ladebuchse 16, insbesondere mittels einer einachsigen linearen Bewegung, herausgezogen, die Bremsen gelöst oder geöffnet und anschließend der Roboterarm 22 und damit auch der Ladestecker 24 zurück in eine jeweilige Ausgangsstellung, beispielsweise in die vorgegebene Ruheposition verlagert. Auch hierbei kann eine Überwachung mittels der Kamera 26 erfolgen, wobei eine Bewegung des Roboterarms 22 automatisch gestoppt werden kann, wenn beispielsweise ein Gegenstand, eine Person oder ein Hindernis in einer Umgebung des Roboterarms 22 erkannt oder anhand der Kamerabilder detektiert wird.
-
In 1 ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Roboterarms 22 gezeigt. Der Roboterarm 22 weist hier mehrere Gelenke beziehungsweise Gelenksbereiche auf, die durch jeweilige Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Diese Verbindungselemente weisen hier eine gebogene oder geschwungene Form auf, wodurch vorteilhaft keine oder nur unkritische Quetschbereiche an den Achsen des Roboterarms 22 auftreten und auch ein Scheren besonders zuverlässig vermieden werden kann.
-
2 zeigt eine schematische ausschnittweise Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung eines ersten kinematischen Aufbaus der Ladeeinrichtung 18 beziehungsweise des Roboterarms 22. Der Roboterarm 22 weist hier eine Linearachse 28 auf, entlang welcher eine Höhenverstellung mittels einer linearen, also nichtrotatorischen Bewegung erfolgen kann. Die Linearachse 28 kann sich beispielsweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zu dem Boden 10 erstrecken. Weiter weist der Roboterarm 22 hier mehrere Rotationsachsen 30 auf. Diese Rotationsachsen 30 erstrecken sich hier zumindest im Wesentlichen parallel zu der Linearachse 28 und verlaufen hier durch jeweilige Gelenke des Roboterarms 22, die durch Verbindungselemente oder Zwischenstücke des Roboterarms 22 miteinander verbunden sind. Diese Verbindungselemente fungieren hier als Schenkel einer rotatorischen Bewegung des Roboterarms 22 um die Rotationsachsen 30.
-
Die Verbindungselemente oder Schenkel erstrecken sich hier zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Linearachse 28 und den Rotationsachsen 30, also zumindest im Wesentlichen parallel zu dem Boden 10. Durch diese Anordnung kann durch Rotationsbewegungen um die Rotationsachsen 30 der Roboterarm 22 und damit auch der Ladestecker 24 horizontal, also zumindest im Wesentlichen parallel zu dem Boden 10 bewegt oder verlagert werden. Ein Vorteil dieses ersten kinematischen Aufbaus ist es, dass zumindest im Wesentlichen keine für die Bewegung des Roboterarms 22 relevanten gravimetrischen Kräfte auf die Rotationsachsen 30 beziehungsweise die entsprechenden Gelenke des Roboters 22 wirken, die durch entsprechende Antriebe oder ein entsprechendes Antriebsmoment des Roboters ausgeglichen werden müssten. Dadurch können für das Bewegen des Roboterarms 22 notwendige Motor- oder Antriebsmomente minimiert werden, was eine weiter erhöhte Sicherheit und einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau des Roboters ermöglicht. Zum Ausgleichen von Bewegungen des Kraftfahrzeugs 14 in vertikaler Richtung, also in Fahrzeughochrichtung, die auftreten während der Ladestecker 24 mit der Ladebuchse 16 verbunden ist, kann beispielsweise ein zusätzliches Gelenk in dem Roboterarm 22 vorgesehen sein. Ebenso können derartige Fahrzeugbewegungen über die Linearachse 28 ausgeglichen oder aufgefangen werden.
-
3 zeigt eine schematische ausschnittweise Perspektivansicht zur Veranschaulichung eines zweiten kinematischen Aufbaus der Ladeeinrichtung 18 beziehungsweise des Roboterarms 22. In diesem zweiten kinematischen Aufbau erstrecken sich die Linearachse 28 und die Rotationsachsen 30 horizontal, also zumindest im Wesentlichen parallel zu dem Boden 10. Hier kann der Roboterarm 22 beziehungsweise der Ladestecker 24 horizontal in seitlicher Richtung entlang der Linearachse 28 hin und her bewegt werden, um den Ladestecker 24 in dieser Richtung oder Dimension vor der Ladebuchse 16 zu positionieren. Eine Bewegung des Ladesteckers 24 in den beiden Raumrichtungen senkrecht dazu, also horizontal auf das Kraftfahrzeug 14 zu und vertikal, also in Fahrzeughochrichtung, kann hier durch entsprechende Rotationsbewegungen um die Rotationsachsen 30 bewirkt werden. Ein Vorteil dieses zweiten kinematischen Aufbaus ist es, dass Fahrzeugbewegungen in vertikaler Richtung, also in Fahrzeughochrichtung bei gelösten Bremsen des Roboters ohne Weiteres durch entsprechende Rotationen um die Rotationsachsen 30 ausgeglichen oder aufgefangen werden, für die dann von Seiten des Roboters kein Antriebsmoment aufgebracht werden muss. Bei dem zweiten kinematischen Aufbau können auf die rotatorischen Achsen, also auf die Rotationsachsen 30 wirkende gravimetrische Kräfte zumindest teilweise durch entsprechende Federelemente oder ein entsprechend ausgelegtes Federsystem eliminiert beziehungsweise aufgefangen oder ausgeglichen werden. Solche Federelemente können dazu derart angeordnet und abgestützt sein, dass sie einer lokalen Schwerkraft beziehungsweise einer durch die Schwerkraft verursachten Bewegung des Roboterarms 22 oder eine entsprechenden Kraftkomponente, die auf den Roboterarm 22 wirkt, entgegenwirken. Damit können zum Bewegen des Roboterarms 22 beziehungsweise des Ladesteckers 24 notwendige Motor- oder Antriebsmomente ebenfalls reduziert und somit die Sicherheit der Ladeeinrichtung 18 auch in diesem Fall verbessert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Boden
- 12
- Wand
- 14
- Kraftfahrzeug
- 16
- Ladebuchse
- 18
- Ladeeinrichtung
- 20
- Hauptkörper
- 22
- Roboterarm
- 24
- Ladestecker
- 26
- Kamera
- 28
- Linearachse
- 30
- Rotationsachsen
-
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
-
- DE 102012/014936 A1 [0002]
- DE 102017121854 A1 [0002]
