DE102019134209A1 - Verbesserter Delta-Roboter - Google Patents

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DE102019134209A1 DE102019134209.0A DE102019134209A DE102019134209A1 DE 102019134209 A1 DE102019134209 A1 DE 102019134209A1 DE 102019134209 A DE102019134209 A DE 102019134209A DE 102019134209 A1 DE102019134209 A1 DE 102019134209A1
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Fabio GENTILI
Andrija Feher
Nikolai ENSSLEN
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0045Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base
    • B25J9/0051Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base with kinematics chains of the type rotary-universal-universal or rotary-spherical-spherical, e.g. Delta type manipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/126Rotary actuators

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Delta-Roboter (1) mit mindestens zwei Roboterarmen (2a, 2b, 2c), bevorzugt drei Roboterarmen (2a, 2b, 2c), welche über einen jeweiligen an einer Roboterbasis (3) angeordneten, dem jeweiligen Roboterarm (2a, 2b, 2c) zugeordneten Motor (5a, 5b, 5c) relativ zu der Roboterbasis (3) bewegbar sind, wobei die Motoren (5a, 5b, 5c) jeweils Teil einer Motor-Regler-Drehgeber-Einheit (4a, 4b, 4c) mit integriertem Servoregler (6a, 6b, 6c) und Drehgeber aufweisen, um die mechanische Genauigkeit und Effizienz des Delta-Roboters (1) zu erhöhen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Delta-Roboter mit mindestens zwei Roboterarmen, bevorzugt drei Roboterarmen, welche über eine jeweilige an einer Roboterbasis angeordnete Motor-Regler-Drehgeber-Einheit relativ zu der Roboterbasis bewegbar sind.
  • Allgemein bezeichnet der Begriff des Delta-Roboters oder der Delta-Robotereinheit einen Parallelarmroboter bzw. eine Parallelarmrobotereinheit mit Stabkinematik. Typischerweise sind dabei drei Roboterarme mit Kreuzgelenken mit der Roboterbasis verknüpft. Als Roboterarme können dabei Segmente der Kinematik bezeichnet werden, welche in einer kinematischen Kette zwischen Roboterbasis und Effektor jeweils parallel zueinander Basis und Endeffektor mechanisch miteinander koppeln. Solch ein Roboterarm kann beispielsweise einen proximalen und einen distalen (Unter-) Roboterarm aufweisen, wobei dann der proximale (Unter- )Roboterarm Roboterbasis mit distalem (Unter-)Roboterarm koppelt und der distale (Unter- )Roboterarm den proximalen (Unter-)Roboterarm mit dem Effektor. Entsprechend können die beschriebenen Roboterarme auch als Roboterarmsegmente verstanden werden. Ein typischer Delta-Roboter ist beispielsweise in der US 2015 0 343 631 A1 beschrieben.
  • Delta-Roboter sind schnell und leicht und werden häufig zum Verpacken in Fabriken und in der Montage, jedoch auch in der medizinischen und pharmazeutischen Industrie angewendet. Auch für präzise Montagearbeiten oder im 3-D-Druck können derartige Delta-Roboter angewendet werden. Durch ihre hohe Präzision eignen sie sich vor allem zum Greifen und Ablegen von Objekten und werden entsprechend auch als „Pick-and-Place-Roboter“ bezeichnet und verwendet.
  • Die Roboterarme eines solchen Delta-Roboters können in ihrem Zusammenspiel eine geschlossene kinematische Kette bilden. Die Roboterarme entsprechen somit Achsen des Delta-Roboters. Die Roboterbasis des Delta-Roboters ist dabei zumeist oberhalb der sich bewegenden Teile montiert, beispielsweise also an einer Decke aufgehängt. Von dort erstrecken sich die Roboterarme dann abwärts. Die Enden der Roboterarme sind dabei mit einem gemeinsamen Endeffektor verbunden, zumeist über eine kleinere dreieckige Plattform. Werden nun die Achsen der Roboterarme durch einen oder mehreren Motoren, welche an der Roboterbasis angebracht sind angetrieben, bewegt sich die unten montierte dreieckige Plattform und somit der Endeffektor, entlang jeweiliger Verfahrwege in X-, Y-, und/oder Z-Richtung, entsprechend der Seite eines Parallelogramms.
  • Die Delta-Roboter können mit zwei-, drei-, vier-, oder fünf-achsiger/-armiger Konfiguration hergestellt werden. Je nach Anzahl der Freiheitsgrade können Delta-Roboter auch Rotationsbewegungen ausführen. Allgemein kann solch ein Delta-Roboter sowohl von einem linearen Antrieb als auch von einem Drehantrieb bewegt werden. Da sich die Motoren der Roboterarme nicht in den Gelenken, sondern an der Basis befinden, sind die Roboterarme sehr leicht. Dies generiert eine geringe Trägheit und somit hohe erreichbar Geschwindigkeiten und beschleunigten in der Industrie Anwendung, sodass sie oft bei schnellen Tätigkeiten mit hoher Wiederholrate eingesetzt werden.
  • Bei einer großen Wiederholrate von mit großer Geschwindigkeit und großen Beschleunigungen durchgeführten Bewegungen nimmt jedoch die mechanische Genauigkeit des Delta-Roboters über die Zeit spürbar ab.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe zugrunde, die mechanische Genauigkeit und Effizienz eines Delta-Roboters zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen will ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Figur.
  • Ein Aspekt betrifft einen Delta-Roboter, welcher auch als Delta-Robotereinheit bezeichnet werden kann, mit mindestens zwei Roboterarmen (welche auch als Roboterarmsegmente bezeichnet werden können), welche über eine jeweilige an der Roboterbasis angeordnete Motor-Regler-Drehgeber-Einheit relativ zur Roboterbasis bewegbar sind. Jeder Roboterarm wird also über eine spezifisch diesem Roboterarm zugeordnete Motor-Regler-Drehgeber-Einheit bewegt. Bevorzugt handelt es sich hier um einen Delta-Roboter mit drei Roboterarmen, welche jeweils über eine an der Roboterbasis angeordnete, dem jeweiligen Roboterarm zugeordnete Motor-Regler-Drehgeber-Einheit relativ zu der Roboterbasis bewegbar sind. Die Roboterarme können dabei einen gemeinsamen Endeffektor aufweisen, also über einen gemeinsamen Endeffektor mechanisch miteinander gekoppelt sein. Sie können somit über den gemeinsamen Endeffektor, welcher beispielsweise an den von der Roboterbasis entfernten (distalen) Enden der Roboterarme angebracht ist, eine geschlossene kinematische Kette bilden. Der jeweilige Motor der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit ist dabei mit seinem Stator an der Roboterbasis befestigt, und mit seinem Rotor an dem zugehörigen Roboterarm.
  • Die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten weisen dabei einen integrierten Regler oder Servoregler, welcher oft auch als „Servodrive“ bezeichnet wird, sowie einen integrierten Drehgeber, welcher auch als „Encoder“ oder „Kodierer“ bezeichnet wird, auf. Wie auch unten noch spezifiert können die integrierten Komponenten der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit ein gemeinsames Gehäuse aufweisen. Die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten benötigen also im Betrieb lediglich eine Spannungsversorgung und ein Kommunikationssignal für den (Servo)Regler, und im Gegensatz zu bekannten Lösungen kein Motorsteuersignal (welches eine geregelte elektrische Antriebsleistung umfasst) von einem externen, d.h. von der Roboterbasis entfernten Schaltschrank oder dergleichen, da die gesamte Regelung des Drehmomentmotors gemäß einem von außen bereitgestellten Kommunikationssignal innerhalb des Delta-Roboters, d.h. innerhalb der jeweiligen Motor-Regler-Drehgeber-Einheit und somit der Roboterbasis erfolgt.
  • Dadurch werden die Signalwege für die Motorsteuersignale des Servoreglers verkürzt, was zur Folge hat, dass die Genauigkeit des Delta-Roboters verbessert wird. Überdies ist die Länge der Signalwege so herstellerseitig fest vorgegeben, was ebenfalls die Genauigkeit verbessert. Bei baugleichen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten sind somit auch die Signalwege zwischen Motor und Servoregler identisch, was zum Beispiel bei extern in Steuerschränken angeordneten Servoreglern nur zufälligerweise der Fall ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten als Motor jeweils einen Drehmomentmotor, einen sogenannten „Torque-Motor“, auf. Ein Drehmomentmotor insbesondere ein Motor sein, dessen (radialer) Durchmesser größer ist als eine (axiale) Länge. Durchmesser und/oder Länge können dabei jeweils Durchmesser oder Länge eines Rotors des Motors und/oder Durchmesser oder Länge eines Stators des Motors bezeichnen. Ein Drehmomentmotor kann auch ein Motor mit einem regelbaren Drehmoment bezeichnen, insbesondere mit einem lokal, also innerhalb der robotischen Einheit, hier des Delta-Roboters (und nicht extern in einem Steuerschrank), entsprechend einer externen Vorgabe geregelten Drehmoment. Der Drehmomentmotor kann auch ein Motor mit einer Hohlwelle als Antriebswelle sein, wodurch eine Versorgung des Roboterarms und des Endeffektors mit Daten und/oder Medien, beispielsweise einem Luftdruck, erleichtert und verbessert wird.
  • Alternativ oder ergänzend weisen die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten dabei keine mechanischen Getriebe oder Getriebeeinheiten auf. Bevorzugt weist somit insgesamt der Delta-Roboter kein Getriebe auf, zumindest jedoch kein Getriebe, welches genutzt wird um die Roboterarme gegenüber der Roboterbasis zu bewegen.
  • Die Vorteile folgen dabei dem Effekt, dass die Verwendung der Drehmomentmotoren mechanische Getriebe im Delta-Roboter überflüssig macht. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass aufgrund der typischerweise begrenzten Drehwinkel der Motoren in den klassischen Delta-Robotern, bei welchen die jeweiligen Roboterarme mit einem handelsüblichen Servomotor über eine mechanische Übersetzung, ein Getriebe, bewegt werden, Schmiermittel im Getriebe ungleichmäßig verteilt werden und entsprechend lokal in unzureichender Menge vorliegen. Entsprechend ist der erhöhte Verschleiß in den Getrieben der Delta-Roboter eine Hauptursache für den oben erwähnten Genauigkeitsverlust. Durch die Verwendung des Drehmomentmotors ist jedoch kein Getriebe mehr erforderlich, was wiederum Platz schafft für den in der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit integrierten Servoregler und Drehgeber, sodass die langanhaltende erhöhte Genauigkeit nicht mit einem zusätzlichen Bauraumerfordernis einhergeht.
  • Die nicht vorhandenen Getriebe haben neben den bereits erwähnten Vorteilen der erhöhten Genauigkeit auch noch den Vorteil einer Geräuschreduzierung und einer Bauteilreduzierung, sowie den Vorteil einer erhöhten mechanischen Effizienz, da durch Getriebe verursachte Reibungsverluste sowie ein stets im Getriebe vorhandenes Spiel entfallen. Durch das nicht vorhandene Getriebe gibt der Drehgeber der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit direkt die Position des Roboterarms wieder, da zwischen Motor und Roboterarm kein Spiel vorhanden ist, wie es sonst der Fall ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Roboterarme jeweils nur über das oder die Lagerelemente des zugeordneten Motors an der Roboterbasis gelagert. Das hat den Vorteil, dass die im Motor bereits vorhandenen Lagerelemente, die beispielsweise Kugellager direkt zur Aufhängung der Roboterarm genutzt werden. Derartige Lagerelemente weisen gerade bei einem Drehmomentmotor bekanntermaßen verhältnismäßig große Querschnitte auf und ermöglichen daher eine besonders genaue Führung. Damit wird nicht nur erneut ein Platzbedarf vermindert, sondern auch die Steifigkeit der Roboterarme und des Delta-Roboters insgesamt erhöht und das Spiel zwischen Roboterbasis und den Roboterarmen insgesamt weiter vermindert. Da die Motoren oder Drehmomentmotoren mit ihrer Stabilität nun integraler Teil der Robotermechanik sind, d.h. nur über die Motoren oder Drehmomentmotoren die Roboterarme an der Roboterbasis befestigt sind, ist entsprechend dann auch der Drehgeber der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit direkt am Roboterarm angeordnet, was erneut die Genauigkeit der Kontrolle des Roboterarms verbessert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausdrucksform ist vorgesehen, dass der Servoregler und der Drehgeber der jeweiligen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Insbesondere können auch der Drehmomentmotor und der Servoregler und der Drehgeber der jeweiligen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Das gemeinsame Gehäuse kann dabei auch Einzelgehäuse für die genannten Komponenten umfassen, welche aneinander befestigt, beispielsweise verschraubt oder verklebt sind. Das hat den Vorteil, der bereits in der Herstellung genau aufeinander abgestimmten Einzelkomponenten, was wiederum der Genauigkeit des Delta-Roboters als Ganzem zuträglich ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Motoren Schwenkmotoren sind, welche nur Drehungen um weniger als 360°, insbesondere um weniger als 180° oder weniger als 120° oder weniger als 90° ausführen können. Bei Delta-Robotern mit Einsatzbereichen, in welchen die Roboterarme nur um derartig geringe Winkel bewegt werden, sind die erreichbaren Genauigkeitsgewinne besonders groß, da hier die genannten Nachteile der vorbekannten Ansätze besonders ausgeprägt sind.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten auf eine Niedervolt Betriebs- oder Versorgungsspannung ausgelegt sind. Insbesondere können die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten auf eine Betriebsspannung von weniger als 60V oder weniger als 50V, beispielsweise 48V, ausgelegt sein. Das hat den Vorteil, dass der übliche Steuerschrank zur Versorgung des Roboters mit der geregelten Antriebsleistung entfallen kann und die Betriebssicherheit erhöht wird. Dies ist gerade bei dem weiter unten erwähnten gemeinsamen Bus vorteilhaft, bei welchem die unterschiedlichen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten hintereinander an einen Anschluss angeschlossen werden können.
  • Entsprechend ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführung vorgesehen, dass der Delta-Roboter nur zwei elektrische Anschlüsse aufweist, nämlich einen Anschluss für Versorgungsstrom, die Betriebsspannung, und einen Anschluss für ein an die Servoregler gerichtetes Kommunikations- oder Steuersignal. Dies spart nicht nur Kabel, sondern vermindert auch die Wahrscheinlichkeit von Interferenzen zwischen den Kabeln sowie durch fehlerhafte Anschlüsse auftretende Verluste der Genauigkeit des Delta-Roboters. Auch hier spiegelt sich erneut das vorteilhafte Konzept des mit dem Motor in einer Einheit verbauten Servoreglers und Drehgebers wieder, welcher es überflüssig macht zeitsensitive Regelsignale über eine externe Regeleinrichtung wie einen Steuerschrank und damit Kabel einer vom Hersteller des Delta-Roboters nicht beeinflussbaren Länge bereitzustellen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass der Delta-Roboter einen gemeinsamen Bus zum Versorgen aller Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten mit elektrischem Versorgungsstrom der Betriebsspannung und/oder mit dem an die Servorregler gerichteten Kommunikationssignal aufweist, und die unterschiedlichen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten über den gemeinsamen Bus mit der Betriebsspannung und/oder mit dem Kommunikationssignal versorgt werden. Die Betriebsspannung und/oder das Kommunikationssignal kann also insbesondere jeweils durch die jeweiligen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten durchgeschleift werden, was wiederum Kabel und damit Platz spart. Auch kann der Delta-Roboter so als Einheit gefertigt werden, und muss am Einsatzort nur noch an besagten Bus, also genau einmal und nicht mehrmals mit vielen unterschiedlichen Kabeln angeschlossen werden. Entsprechend werden Fehlerquellen in der Verkabelung herstellungsseitig minimiert, da im Prinzip vor Ort nur noch zwei Stecker oder ein Kombistecker für die beiden Anschlüsse eingesteckt werden müssen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten je eine automatische Sicherheitsfunktion haben. Beispielsweise kann die Sicherheitsfunktion eine automatische Bremsfunktion, also ein automatisches Stoppen einer Bewegung, falls ein Fehler detektiert wird, und/oder einer automatischen Nulldrehmoment-Funktion, also einem automatischen Setzen eines von dem jeweiligen Motor oder Drehmomentmotor erzeugten Drehmoments auf Null, falls ein Fehler detektiert wird, umfassen.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Motoren um den jeweils zugeordneten Roboterarm zu bewegen antriebsseitig mit einer jeweiligen Getriebeinheit gekoppelt sind, und die Getriebeeinheiten jeweils abtriebsseitig mit einem weiteren Drehgeber der zugeordneten Motor-Regler-Drehgeber-Einheit gekoppelt ist. Die Motoren treiben also die zugehörigen Getriebe an, welche ihrerseits wiederum mit einem jeweiligen Abtrieb die jeweiligen Roboterarme antreiben. Der Abtrieb der Getriebeeinheiten ist jeweils mit dem weiteren Drehgeber (zweiten Drehgeber) gekoppelt, welcher wie der bereits beschriebene (erste) Drehgeber von dem Regler der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit ausgelesen wird.
  • Das hat den Vorteil, dass das mechanische Spiel der Getriebeeinheit durch den Regler ausgeregelt, also kompensiert werden kann. Da das Ausregeln dynamisch erfolgt, wird auch ein sich über die Lebensdauer des Delta-Roboters veränderndes Spiel der Getriebeeinheit kompensiert und so über die gesamte Lebensdauer des Delta-Roboters eine erhöhte Genauigkeit erreicht.
  • Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Motoren jeweils eine Hohlwelle als Antriebswelle aufweisen und der der jeweiligen Motor-Regler-Drehgeber-Einheit zugeordnete weitere Drehgeber durch die Hohlwelle hindurch mechanisch und/oder elektrisch mit dem Abtrieb der Getriebeeinheit gekoppelt ist. Das hat den Vorteil, dass jeweilige mechanische und/oder elektrische Koppelelemente wie Wellen und/oder Kabel nah an oder sogar in den jeweiligen Rotationsachsen verlaufen können, was die Kopplung konzeptionell vereinfacht. Beispielsweise kann so eine mechanische Kopplung zwischen dem Abtrieb der Getriebeeinheit und dem weiteren Drehgeber in der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit über eine innerhalb der Hohlwelle verlaufende zweite Welle mit identischer Rotationsachse realisiert werden. Es kann auch der weitere Drehgeber unmittelbar am Abtrieb der Getriebeeinheit angeordnet sein und über ein in der Rotationsachse des Hohlwelle verlaufendes Kabel elektrisch mit dem Regler der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit gekoppelt sein.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft auch eine Motor-Regler-Drehgeber-Einheit für einen Delta-Roboter nach einer der beschriebenen Ausführungsformen. Die Vorteile und vorteilhaften Ausführungsformen der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit ergeben sich dabei raus den Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des Delta-Roboters.
  • Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in der Figur nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform eines Delta-Roboters wird dabei nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung erläutert.
  • 1 zeigt dabei eine symbolische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Delta-Roboters. Der Delta-Roboter 1 weist dabei im vorliegenden Beispiel drei Roboterarme 2a, 2b, 2c auf, welche über eine jeweilige an einer Roboterbasis 3 angeordnete, dem jeweiligen Roboterarm 2a, 2b, 2c zugeordneten Motor-Regler-Drehgeber-Einheit 4a, 4b, 4c relativ zu der Roboterbasis 3 bewegbar sind. An den von der Roboterbasis 3 weiter entfernten Enden der Roboterarm 2a - 2c ist vorliegend ein Endeffektor 8 angeordnet.
  • Die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten 4a, 4b, 4c weisen dabei jeweils einen vorliegend als Drehmomentmotor ausgeführten Motor 5a, 5b, 5c und in die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten 4a, 4b, 4c integrierte Servorregler 6a, 6b, 6c und jeweils nicht dargestellte Drehgeber oder Encoder auf. Die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten 4a - 4c weisen dabei (wie auch die Roboterarme, insbesondere in ihren proximalen Enden oder Unter-Roboterarmen) keine Getriebe auf. Vielmehr sind im gezeigten Beispiel die Roboterarme 2a - 2c direkt an ihrem der Roboterbasis 3 nächstgelegenen, proximalen Ende nur über die Lagerelemente 7a, 7a' des zugeordneten Drehmomentmotors 4a - 4c an der Roboterbasis 3 gelagert. Im gezeigten Beispiel ist der Drehmomentmotor 4a als Außenläufer dargestellt, bei welchem der innenliegende Stator mit der Roboterbasis 3 verbunden ist und der außenliegende Rotor in den Roboterarm 2a übergeht, und folglich auch als Teil des Roboterarm 2a aufgefasst werden kann.
  • Der Delta-Roboter 1 weist vorliegend genau zwei elektrische Anschlüsse 9a, 9b auf, nämlich einen ersten Anschluss 9a für die Stromversorgung mit der Betriebsspannung und einen zweiten Anschluss 9b für ein an die Servoregler 6a - 6c gerichtetes Kommunikationssignal. Die Anschlüsse 9a, 9b sind vorliegend mit einem gemeinsamen Bus 10 zum Versorgen aller Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten 4a bis 4c mit der Betriebsspannung und mit dem Kommunikationssignal ausgeführt. Dabei kann der Delta-Roboter 1 beispielsweise mit dem Anschluss 9a an eine externe Stromversorgung wie beispielsweise ein Stromversorgungsnetz angeschlossen sein und mit dem Anschluss 9b ein eine externe Kontrolleinrichtung wie beispielsweise einen Computer. Computer und Stromversorgungsnetz sind dann im gezeigten Beispiel über den Bus 10 mit der ersten Motor-Regler-Drehgeber-Einheit 4a verbunden. Diese erste Motor-Regler-Drehgeber-Einheit 4a ist wiederum ihrerseits entsprechend mit über den gemeinsamen Bus 10 mit der nächsten Motor-Regler-Drehgeber-Einheit 4b verbunden, welche ihrerseits über den Bus 10 mit der Motor-Regler-Drehgeber-Einheit 4c gekoppelt ist. Auch durch Verwendung des Bus 10 und dem „Durchschleifen“ der Signale durch bzw. über die verschiedenen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten 4a, 4b, 4c werden somit Signalweglängen minimiert und zu einer verbesserten Genauigkeit beigetragen.
  • 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 20150343631 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Delta-Roboter (1) mit mindestens zwei Roboterarmen (2a, 2b, 2c), bevorzugt drei Roboterarmen (2a, 2b, 2c), welche über einen jeweiligen an einer Roboterbasis (3) angeordneten, dem jeweiligen Roboterarm (2a, 2b, 2c) zugeordnete Motor (5a, 5b, 5c) relativ zu der Roboterbasis (3) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5a, 5b, 5c) jeweils Teil einer Motor-Regler-Drehgeber-Einheit (4a, 4b, 4c) mit integriertem Regler (6a, 6b, 6c) und integriertem Drehgeber aufweisen.
  2. Delta-Roboter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten (4a, 4b, 4c) keine Getriebe aufweisen und/oder die Motoren (5a, 5b, 5c) der Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten (4a, 4b, 4c) Drehmomentmotoren (5a, 5b, 5c) sind.
  3. Delta-Roboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboterarme (2a, 2b, 2c) jeweils nur über das oder die Lagerelemente (7a, 7a') des zugeordneten Motors (5a, 5b, 5c) an der Roboterbasis (3) gelagert sind.
  4. Delta-Roboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (6a, 6b, 6c) und der Drehgeber der jeweiligen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten (4a, 4b, 4c) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, insbesondere der Motor (5a, 5b, 5c) und der Regler (6a, 6b, 6c) und der Drehgeber der jeweiligen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten (4a, 4b, 4c) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
  5. Delta-Roboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5a, 5b, 5c) Schwenkmotoren sind, welche nur Drehungen um weniger als 360°, insbesondere um weniger als 180° ausführen können.
  6. Delta-Roboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten (4a, 4b, 4c) auf eine Niedervolt-Betriebsspannung ausgelegt sind, insbesondere auf eine Betriebsspannung von weniger als 60V oder weniger als 50V, beispielsweise 48V.
  7. Delta-Roboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Delta-Roboter (1) nur zwei elektrische Anschlüsse (9a, 9b) aufweist, nämlich einen Anschluss (9a) für die Betriebsspannung und einen Anschluss (9b) für ein an die Regler (6a, 6b, 6c) gerichtetes Kommunikationssignal.
  8. Delta-Roboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Delta-Roboter (1) einen gemeinsamen Bus (10) zum Versorgen aller Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten (4a, 4b, 4c) mit der Betriebsspannung und/oder mit dem Kommunikationssignal aufweist und die unterschiedlichen Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten (4a, 4b, 4c) über den gemeinsamen Bus (10) mit der Betriebsspannung und/oder mit dem Kommunikationssignal versorgt werden.
  9. Delta-Roboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Regler-Drehgeber-Einheiten (4a, 4b, 4c) eine automatische Sicherheitsfunktion haben, insbesondere eine automatische Bremsfunktion und/oder eine automatische Nulldrehmoment-Funktion.
  10. Delta-Roboter (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (5a, 5b, 5c) um den jeweils zugeordneten Roboterarm (2a, 2b, 2c) zu bewegen antriebsseitig mit einer jeweiligen Getriebeinheit gekoppelt sind, und die Getriebeeinheiten jeweils abtriebsseitig mit einem weiteren Drehgeber der zugeordneten Motor-Regler-Drehgeber-Einheit (4a, 4b, 4c) gekoppelt ist.
  11. Delta-Roboter (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren jeweils eine Hohlwelle als Antriebswelle aufweisen und der der jeweiligen Motor-Regler-Drehgeber-Einheit (4a, 4b, 4c) zugeordnete weitere Drehgeber durch die Hohlwelle hindurch mechanisch und/oder elektrisch mit dem Abtrieb der Getriebeeinheit gekoppelt ist.
  12. Motor-Regler-Drehgeber-Einheit (4a, 4b, 4c) für einen Delta-Roboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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