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Die Erfindung betrifft Effektor für einen Roboter Effektor für einen Roboter, der Effektor aufweisend ein Tragmodul und ein an dem Tragmodul angeordnetes Aktuatormodul. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Positionieren und/oder Orientieren eines Objekts mithilfe eines Effektors. Außerdem betrifft die Erfindung einen Roboter. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Positionieren und/oder Orientieren eines Objekts mithilfe eines Roboters.
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Aus dem Dokument
DE 10 2010 025 275 A1 ist ein Hexapod bekannt, umfassend eine vorzugsweise plattenförmige Aufnahme, an der wenigstens fünf, vorzugsweise sechs in Gelenken gelagerte Stäbe angeordnet sind, wobei jeder Stab mit seinem anderen Ende gelenkig an einer Halterung angeordnet ist, wobei alle Halterungen längs einer Kreisbahn bewegbar sind, bei dem jede Halterung an einem separaten Trägerring angeordnet ist, wobei der jeweilige Trägerring samt der an ihm angeordneten Halterung bewegbar ist, und dass jeder Trägerring den Rotor oder einen Teil eines Rotors eines elektromotorischen Antriebsmittels umfassend weiterhin einen dem jeweiligen Trägerring zugeordneten ringförmigen Stator bildet.
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Aus dem Dokument
DE 20 2014 105 199 U1 ist ein Objektträgersystem bekannt mit einer ersten und einer zweiten Fördereinheit, welche zur Ausbildung einer Transportstrecke in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind und ausgebildet sind in Wirkverbindung mit einer Antriebseinheit einen Objektträger über die Transportstrecke in einer Förderrichtung zu bewegen, wobei die erste und die zweite Fördereinheit jeweils mindestens ein umlaufendes Zugmittel und mindestens ein mit dem Zugmittel kraft- und/oder formschlüssig verbundenes Antriebselement umfassen, bei dem die erste Fördereinheit aus zwei Teileinheiten mit jeweils zumindest einem Zugmittel und mindestens einem mit dem Zugmittel kraft- und/oder formschlüssig verbundenen Antriebselement gebildet ist und in einem Bereich der Transportstrecke die Zugmittel der Teileinheiten in Transportrichtung beabstandet sind, so dass die Transportstrecke in dem einen Bereich durch einen Freiraum auf Seiten der ersten Fördereinheit unterbrochen ist, wogegen in dem einen Bereich der Transportstrecke auf Seiten der zweiten Fördereinheit deren Zugmittel verläuft.
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In dem Dokument
DE 20 2014 105 199 U1 wird vorgeschlagen, in einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines Objektes auf einem Objektträger, umfassend eine Bearbeitungseinheit innerhalb eines Bearbeitungsraums und eine Handlingseinheit, seitlich zum Bearbeitungsraum angeordnet ein derartiges Objektträgersystem zur Bereitstellung des Objektträgers für eine Übernahme in den Bearbeitungsraum durch die Handlingseinheit zu verwenden, wobei die Handlingseinheit eine Aufnahmevorrichtung für den Objektträger umfasst und einen Verfahrweg für die Aufnahmevorrichtung zwischen einer Aufnahmeposition des Objekteträgers am Objektträgersystem und einer Bearbeitungsposition des Objektträgers im Bearbeitungsraum aufweist, bei welchem zumindest in einem Teilabschnitt zumindest ein Teil der Aufnahmevorrichtung innerhalb des Freiraums positioniert ist, durch welchen die Transportstrecke des Objektträgersystems in dem einen Bereich auf Seiten der ersten Fördereinheit unterbrochen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Effektor strukturell und/oder funktionell zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Roboter strukturell und/oder funktionell zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannten Verfahren zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einem Effektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Roboter mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Effektor kann zur Verwendung mit einem Roboter dienen. Der Effektor kann als Element einer kinematischen Kette dienen. Der Effektor kann als Endeffektor dienen. Der Effektor kann zum Positionieren, Orientieren, Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen eines Objekts dienen. Das Objekt kann ein Werkstück sein. Der Effektor kann ein einem Roboter zugeordnetes Anschlussmodul aufweisen. Das Anschlussmodul kann zum Anschließend des Effektors an einen Roboter dienen. Das Anschlussmodul kann zum mechanischen Anschließen des Effektors mit dem Roboter dienen. Das Anschlussmodul kann zum elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Anschließen des Effektors mit dem Roboter dienen. Das Anschlussmodul kann eine Signalschnittstelle aufweisen. Die Signalschnittstelle kann eine elektrische Schnittstelle sein. Das Anschlussmodul kann eine Leistungsschnittstelle aufweisen. Die Leistungsschnittstelle kann eine elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Schnittstelle sein. Das Anschlussmodul kann an dem Tragmodul angeordnet sein. Das Anschlussmodul kann einen Anschlussflansch aufweisen oder als Anschlussflansch ausgeführt sein. Der Effektor kann ein einem Objekt zugeordnetes Kontaktmodul aufweisen. Das Kontaktmodul kann zum Kontakt des Effektors mit einem Objekt dienen. Das Kontaktmodul kann zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Kontakt mit einem Objekt dienen. Das Kontaktmodul kann wenigstens ein Kontaktelement aufweisen.
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Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann ein dem Tragmodul zugeordnetes erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen. Das zweite Ende/die zweiten Enden kann/können dem Kontaktmodul zugeordnet sein. Das Aktuatormodul kann zwischen dem Tragmodul und dem Kontaktmodul wirksam sein. Das zweite Ende/die zweiten Enden kann/können relativ zu dem ersten Ende/den ersten Enden verlagerbar, positionierbar und/oder orientierbar sein. Das zweite Ende/die zweiten Enden kann/können mit einem Freiheitsgrad f = 6 relativ zu dem ersten Ende/den ersten Enden verlagerbar, positionierbar und/oder orientierbar sein.
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Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann als Stabkinematik ausgeführt sein. Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann mehrere zueinander parallelgeschaltete Aktuatorelemente aufweisen. Die Aktuatorelemente können jeweils voneinander gesondert und/oder aufeinander abgestimmt aktuierbar sein. Die Aktuatorelemente können jeweils linear aktuierbar sein. Die Aktuatorelemente können jeweils wenigstens einen Linearaktuator aufweisen. Eine Länge der Aktuatorelemente kann jeweils veränderlich sein.
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Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann tragmodulseitig und/oder kontaktmodulseitig gelenkig angebunden sein. Die Aktuatorelemente können tragmodulseitig und/oder kontaktmodulseitig jeweils mithilfe eines Gelenks mit einem Freiheitsgrad f = 3 angebunden sein. Die Aktuatorelemente können tragmodulseitig und/oder kontaktmodulseitig jeweils mithilfe eines Kugelgelenks angebunden sein. Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann ein erstes Anschlusselement und ein zweites Anschlusselement aufweisen. Die Anschlusselemente können jeweils plattenförmig ausgeführt sein. Die Aktuatorelemente können jeweils mit dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement verbunden sein. Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann als Hexapod ausgeführt sein. Der Hexapod kann sechs Aktuatorelemente aufweisen.
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Das Tragmodul kann mit dem Anschlussmodul fest verbunden sein. Das Tragmodul kann profilförmig ausgeführt sein. Das Tragmodul kann schienenartig ausgeführt sein. Das Tragmodul kann einen Tragabschnitt für die erste Parallelkinematik und die wenigstens eine weitere Parallelkinematik aufweisen. Die erste Parallelkinematik und die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können an dem Tragabschnitt linear aufeinander folgend angeordnet sein.
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Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann an dem Tragmodul verlagerbar angeordnet sein. Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann entlang des Tragmoduls verlagerbar sein. Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann an dem Tragmodul linear geführt sein.
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Die erste Parallelkinematik und/oder die wenigstens eine weitere Parallelkinematik können/kann an dem Tragmodul antreibbar verlagerbar sein. Der Effektor kann einen ersten Antrieb für die erste Parallelkinematik und/oder wenigstens einen weiteren Antrieb für die wenigstens eine weitere Parallelkinematik aufweisen. Der erste Antrieb kann zum Verlagern der ersten Parallelkinematik dienen. Der wenigstens eine weitere Antrieb kann zum Verlagern der wenigstens einen weiteren Parallelkinematik dienen. Der erste Antrieb und/oder der wenigstens eine weitere Antrieb können/kann als Linearantrieb ausgeführt sein. Der erste Antrieb und/oder der wenigstens eine weitere Antrieb können/kann einen Elektromotor aufweisen. Der erste Antrieb und/oder der wenigstens eine weitere Antrieb können/kann eine Gewindetrieb aufweisen. Der Gewindetrieb kann eine Gewindespindel und eine Spindelmutter aufweisen.
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Der Roboter kann mehrere Bewegungsachsen aufweisen. Der Roboter kann hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei programmierbar sein Der Roboter kann sensorgeführt sein. Der Roboter kann ein Industrieroboter sein. Der Roboter kann einen Manipulator aufweisen. Der Manipulator kann Glieder und Gelenke aufweisen. Die Glieder und Gelenke können eine kinematische Kette bilden. Der Roboter kann eine elektrische Kontrollvorrichtung aufweisen. Der Roboter kann Sensoren aufweisen. Der Effektor kann an dem Manipulator angeordnet sein.
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Das Verfahren kann zum Positionieren, Orientieren, Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen eines Objekts dienen. Die erste Parallelkinematik, die wenigstens eine weitere Parallelkinematik, der erste Antrieb und/oder der wenigstens eine weitere Antrieb können regelungstechnisch und/oder steuerungstechnisch kontrolliert werden. Die erste Parallelkinematik, die wenigstens eine weitere Parallelkinematik, der erste Antrieb, der wenigstens eine weitere Antrieb und/oder der Roboter können mithilfe einer elektrischen Kontrollvorrichtung kontrolliert werden. Die Kontrollvorrichtung kann einen Computer, einen Datenspeicher und/oder Signalschnittstellen aufweisen.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine hochflexible Objektpositionierung und -orientierung. Beispielsweise werden zwei Hexapoden verwendet. Jeder Hexapod kann mit einer Fußplatte auf einem separaten Wagen montiert sein, den man geradlinig bewegen kann. Beide Hexapoden können unabhängig voneinander geradlinig bewegt werden. Die Fußplatten der Hexapoden samt Wagen können unabhängig voneinander bewegbar sein. Die Fußplatten können auch als Anschlusselemente bezeichnet werden. Mithilfe eines Roboters kann der Effektor in eine etwas ungenauere Position und Orientierung, mit einem kleinen Sicherheitsabstand, vor das Bauteil bewegt werden und anschließend können die Hexapoden so ausgerichtet werden, dass Aufnahmen des Objekts mit einer kurzen geradlinigen Bewegung des Effektors ausreichend genau erreicht werden können.
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Mit der Erfindung wird ein Gewicht reduziert, eine Montage wird vereinfacht, ein Bauraumbedarf wird reduziert, eine Positioniergenauigkeit wird erhöht eine Flexibilität wird erhöht.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:
- 1 einen Effektor mit einem Tragmodul und einem Aktuatormodul, mit zwei an dem Tragmodul verlagerbar angeordneten Parallelkinematiken und
- 2 eine als Hexapod ausgeführte Parallelkinematik.
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1 zeigt einen Effektor 100 für einen Roboter zum Positionieren, Orientieren, Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen eines Objekts 102. Der Effektor 100 weist ein Tragmodul 104, ein Aktuatormodul mit zwei Parallelkinematiken 106, 108 ein als Anschlussflansch ausgeführtes Anschlussmodul 110 und Kontaktelemente 112, 114 zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Kontakt mit dem Objekt 102 auf.
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Das Anschlussmodul 110 ist mit dem Tragmodul 104 fest verbunden. Das Tragmodul 104 ist mithilfe eines Profils mit einem C-förmigen Querschnitt gebildet. Die Tragmodul 104 weist einen Tragabschnitt 116 auf, an dem die Parallelkinematiken 106, 108 linear aufeinander folgend angeordnet sind. Die Parallelkinematiken 106, 108 sind an dem Tragmodul 104 verlagerbar angeordnet. Dazu sind die Parallelkinematiken 106, 108 an Schlitten 120, 122 angeordnet, die an dem Tragmodul 104 linear geführt sind. Zum Verlagern der Parallelkinematiken 106, 108 weist der Effektor 100 Antriebe mit Elektromotoren 124, 126 und Gewindetrieben mit Gewindespindeln 128, 130 und den Schlitten 120, 122 zugeordneten Spindelmuttern auf.
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2 zeigt detaillierte eine der Parallelkinematiken 106, 108. Die Parallelkinematiken 106, 108 sind vorliegend gleichartig ausgeführt. Die Parallelkinematik 106, 108 weist ein dem Tragmodul 104 zugeordnetes erstes Ende 132 und ein zweites Ende 134 auf, an dem das Kontaktelement 112, 114 angeordnet ist. Das Aktuatormodul mit den Parallelkinematiken 106, 108 ist somit zwischen dem Tragmodul 104 und dem Kontaktelement 112, 114 wirksam.
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Die Parallelkinematik 106, 108 ist als Hexapod ausgeführt und weist an dem ersten Ende 132 ein plattenförmiges Anschlusselement 136, an dem zweiten Ende 134 ein plattenförmiges Anschlusselement 138 und sechs stabförmige Aktuatorelemente 140, 142, 144, 146, 148, 150 auf. Die Aktuatorelemente 140, 142, 144, 146, 148, 150 sind zueinander parallel zwischen den Anschlusselementen 136, 138 angeordnet und an den Anschlusselementen 136, 138 jeweils mithilfe eines Gelenks mit einem Freiheitsgrad f = 3 angelenkt. Die Längen der Aktuatorelemente 140, 142, 144, 146, 148, 150 sind veränderlich. Damit sind die Anschlusselementen 136, 138 mit einem Freiheitsgrad f = 6 relativ zueinander verlagerbar, positionierbar und/oder orientierbar.
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Die Elektromotoren 124, 126 der Antriebe zum Verlagern der Parallelkinematiken 106, 108 und die Aktuatorelemente 140, 142, 144, 146, 148, 150 sind mithilfe einer elektrischen Kontrollvorrichtung 152 kontrollierbar.
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Zum Aufnehmen eines Objekts, wie 102, wird der Effektor 100 mithilfe eines Roboters zu dem Objekt 102 bewegt, die Parallelkinematiken 106, 108 werden mithilfe der Antriebe an dem Tragmodul 104 entsprechend Aufnahmestellen an dem Objekt 102 verlagert und die Kontaktelemente 112, 114 werden mithilfe der Parallelkinematiken 106, 108 zum Aufnehmen des Objekts 102 positioniert. Dabei werden der Roboter, die Elektromotoren 124, 126 und die Aktuatorelemente 140, 142, 144, 146, 148, 150 aufeinander abgestimmt kontrolliert. Entsprechend werden der Roboter, die Elektromotoren 124, 126 und die Aktuatorelemente 140, 142, 144, 146, 148, 150 zum Positionieren, Orientieren, Handhaben und/oder Ablegen aufeinander abgestimmt kontrolliert.
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Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
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Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Effektor
- 102
- Objekt
- 104
- Tragmodul
- 106
- Parallelkinematik
- 108
- Parallelkinematik
- 110
- Anschlussmodul
- 112
- Kontaktelement
- 114
- Kontaktelement
- 116
- Tragabschnitt
- 120
- Schlitten
- 122
- Schlitten
- 124
- Elektromotor
- 126
- Elektromotor
- 128
- Gewindespindel
- 130
- Gewindespindel
- 132
- Ende
- 134
- Ende
- 136
- Anschlusselement
- 138
- Anschlusselement
- 140
- Aktuatorelement
- 142
- Aktuatorelement
- 144
- Aktuatorelement
- 146
- Aktuatorelement
- 148
- Aktuatorelement
- 150
- Aktuatorelement
- 152
- Kontrollvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010025275 A1 [0002]
- DE 202014105199 U1 [0003, 0004]
