DE102020118853A1

DE102020118853A1 - Manipulatorhandsystem, manipulator und verfahren zum sichern einer verbindung

Info

Publication number: DE102020118853A1
Application number: DE102020118853.6A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Ziewers; Rolf Martin Würstlin
Original assignee: ASS Maschinenbau GmbH
Current assignee: ASS Maschinenbau GmbH
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2022-01-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Manipulatorhandsystem eingerichtet zur Verwendung mit einem Manipulator, wobei das Manipulatorhandsystem zum Anordnen von einem Werkzeug eingerichtet ist, wobei das Manipulatorhandsystem zumindest einen Stab aufweist, wobei der zumindest eine Stab mit einem Klemmelement kuppelbar ist, wobei das zumindest eine Klemmelement zumindest zwei Klemmstücke aufweist, wobei die zumindest zwei Klemmstücke mittels zumindest einem Verbindungselement miteinander verbunden werden können, wobei zwei Klemmstücke bei korrespondierender Anordnung zumindest einen Hohlraum ausbilden, wobei der zumindest eine Hohlraum zum Aufnehmen und Klemmen des zumindest einen Stabes eingerichtet ist, wobei zumindest ein erstes Klemmstück einen dem Hohlraum zugewandten Bereich aufweist, wobei der dem Hohlraum zugewandte Bereich des zumindest ersten Klemmstücks zumindest ein geometrisches und/oder stoffliches Mittel aufweist, welches zur Erhöhung eines maximal übertragbaren Drehmoments zwischen dem zumindest einen Stab und dem ersten Klemmstück in Wirkverbindung mit einem zweiten Klemmstück eingerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Manipulatorhandsystem, einen Manipulator und ein Verfahren zum Sichern einer Verbindung.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Manipulatorhandsystem, einen Manipulator und ein Verfahren zum Sichern einer Verbindung zwischen einem Klemmelement und zumindest einem Stab eines Manipulatorhandsystems.
Manipulatorhandsysteme sind im Stand der Technik bekannt und werden insbesondere bei mechanisierten Produktionsprozessen eingesetzt.
Die vergleichsweise hohen Anforderungen an die Steifigkeit eines Manipulatorhandsystems, die Robustheit eines Manipulatorhandsystems und die Langlebigkeit eines Manipulatorhandsystems führen im Stand der Technik zu einem vergleichsweise hohen Eigengewicht bekannter Manipulatorhandsysteme.
Das hohe Eigengewicht eines Manipulatorhandsystems führt zu einer hohen Trägheit der von dem Manipulator zu bewegenden Gesamtmasse, wodurch auch der Manipulator eine entsprechend hohe Steifigkeit sowie eine entsprechende Leistungsfähigkeit der betroffenen Aktoren aufweisen muss.
Je schwerer ein Manipulatorhandsystem ist, desto höher sind demnach die Fixkosten für den benötigten Manipulator und der Energiebedarf für die mechanisierte Produktion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Manipulatorhandsystem eingerichtet zur Verwendung mit einem Manipulator, wobei das Manipulatorhandsystem zum Anordnen von einem Werkzeug eingerichtet ist, wobei das Manipulatorhandsystem zumindest einen Stab aufweist, wobei der zumindest eine Stab mit einem Klemmelement kuppelbar ist, wobei das zumindest eine Klemmelement zumindest zwei Klemmstücke aufweist, wobei die zumindest zwei Klemmstücke mittels zumindest einem Verbindungselement miteinander verbunden werden können, wobei die zumindest zwei Klemmstücke bei korrespondierender Anordnung einen Hohlraum ausbilden, wobei der Hohlraum zum Aufnehmen und Klemmen des zumindest einen Stabes eingerichtet ist, wobei zumindest ein erstes Klemmstück einen dem Hohlraum zugewandten Bereich aufweist, wobei der dem Hohlraum zugewandte Bereich des zumindest ersten Klemmstücks zumindest ein geometrisches und/oder stoffliches Mittel aufweist, welches zur Erhöhung eines maximal übertragbaren Drehmoments zwischen dem zumindest einen Stab und dem ersten Klemmstück in Wirkverbindung mit einem zweiten Klemmstück eingerichtet ist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei ...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein ...“, „genau zwei ...“ usw. gemeint sein können.

Im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung sei der Ausdruck „insbesondere“ immer so zu verstehen, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird. Der Ausdruck ist nicht als „und zwar“ und nicht als „nämlich“ zu verstehen.
Unter einem „Manipulator“ wird ein Gerät verstanden, welches physikalische Interaktionen mit seiner Umgebung ermöglicht, wobei der Manipulator zur Verrichtung von mechanischer Arbeit eingerichtet ist.
Vorzugsweise weist ein Manipulator zumindest eine Achse mit einer zugehörigen Antriebseinheit auf.
Unter einem „Manipulatorhandsystem“ wird eine Struktur verstanden, welche zur mittelbaren oder unmittelbaren strukturellen Verbindung zwischen einem Manipulator und einem oder mehreren Werkzeugen eingerichtet ist.
Vorzugsweise kann ein Manipulatorhandsystem an einem Manipulator lösbar befestigt werden.
Vorzugsweise weist ein Manipulatorhandsystem ein Wirkelement, insbesondere ein Werkzeug, auf, welches zur Interaktion mit einem designierten Werkstück eingerichtet ist.
Unter einem „Werkzeug“ wird eine Vorrichtung verstanden, welche eine physikalische, insbesondere mechanische, Einwirkung auf einen Gegenstand ermöglicht und/oder dazu eingerichtet ist, einen Gegenstand zu vermessen und/oder zu bewerten.
Vorzugsweise ist ein Werkzeug zum Halten, Bewegen, Umformen, Durchtrennen, Abtrennen, Verbinden und/oder einem abweichenden Fertigungsverfahren eingerichtet.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug eine Sauger-Einheit verstanden, welche zum Ansaugen und Halten eines Werkstücks eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Klemmgreifer, insbesondere eine Parallelgreifer oder ein Winkelgreifer, verstanden, welcher zum Greifen und Halten eines Werkstücks eingerichtet ist. Vorzugsweise wird dabei unter Greifen ein formschlüssiges Greifen des Werkstücks verstanden.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Greiffinger verstanden, welcher zum Greifen und Halten eines Werkstücks eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Magnetgreifer verstanden, welcher unter Ausnutzung einer magnetischen Wirkverbindung zum Greifen und Halten eines Werkstücks eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Nadelgreifer verstanden, welcher zum Greifen und Halten eines Werkstücks eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Innengreifer verstanden, welcher mittels eines Spanndorns oder eines Membransystems zum Greifen und Halten eines Werkstücks eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug eine Schneidzange verstanden, welche zum Trennen oder Scherschneiden eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug eine Zentrierelement verstanden, welches zum Zentrieren eines Werkstücks eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Konturelement verstanden, welches zum Positionieren eines Werkstückes und/oder zur Aufnahme von Prozesskräften eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Montageelement verstanden, welches zum Montieren eines Bauteils oder einer Baugruppe an einem Werkstück eingerichtet ist, insbesondere zum Montieren eines Clips eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug eine Hubeinheit verstanden, welche zum Bewegen eines Werkstücks eingerichtet ist, insbesondere zum linearen Bewegen entlang einer Achse. Insbesondere kann eine Hubeinheit pneumatisch, servo-pneumatisch oder servoelektrisch angetrieben sein.
Vorzugsweise ist ein Werkzeug dazu eingerichtet, Energie auf ein Werkstück übertragen zu können, insbesondere thermische Energie, insbesondere mittels Beflämmen des Werkstücks oder mittels einer Infrarotheizung.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Sensor verstanden, wobei der Sensor dazu eingerichtet ist, physikalische und/oder chemische Eigenschaften eines Werkstücks und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug eine Schweißvorrichtung verstanden, welche zum Fügen von zwei Bauteilen mittels Verschweißen der zwei Bauteile eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug eine Clinchvorrichtung verstanden, welche zum Fügen von zwei Bauteilen mittels Umformen zumindest eines der zwei Bauteile eingerichtet ist.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug eine Nietvorrichtung verstanden, welche zum Fügen von zwei Bauteilen mittels Umformen eines Hilfsfügeteils, insbesondere eines Niets, eingerichtet ist.
Unter einem „Stab“ wird ein Bauteil verstanden, welches Normalkräfte und Torsion übertragen kann und welches im Vergleich zu der Längserstreckung dünn ist.
Vorzugsweise weist ein Stab die Form eines Vollprofils oder die Form eines Hohlprofils auf. Durch die Verwendung eines Hohlprofils kann die Biegesteifigkeit im Verhältnis zu dem Gewicht des Stabes optimiert werden, wodurch das Gewicht des Stabes und damit auch das Gewicht des Manipulatorhandsystems reduziert werden können.
Vorzugsweise weist ein Stab die Form eines geschlossenen Hohlprofils auf, wodurch vorteilhaft erreicht werden kann, dass ein größeres Drehmoment von dem Stab übertragen werden kann.
Vorzugsweise weist ein Stab die Form eines Rundrohres auf. Ein Rundrohr kann vorteilhaft günstig hergestellt werden und erlaubt eine hohe Flexibilität beim Anbringen eines das Rundrohr außen umgreifenden Klemmelements. Insbesondere kann ein Positionswinkel zwischen dem Rundrohr und dem Klemmelement vollständig frei von Randbedingungen in Folge der Geometrie des Rundrohres variiert werden.
Vorzugsweise fallen die Hauptträgheitsachsen eines Stabes mit einem rechtwinkligen Koordinatensystem durch den Schwerpunkt des Stabes zusammen. Hierdurch kann ein Biegedrillknicken des Stabes verhindert werden.
Vorzugsweise weist ein Stab in Form eines Hohlprofils auf seiner äußeren Mantelfläche die Form eines Kreises auf, während der Stab auf seiner inneren Mantelfläche die Form einer Ellipse aufweist.
Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Stab hinsichtlich seiner Form an einen Belastungszustand mit unterschiedlich großen Normalkräften quer zur Erstreckungsrichtung des Stabes angepasst werden kann. Hierdurch kann das Gewicht des Stabes reduziert werden, wodurch auch das Gewicht des Manipulatorhandsystems reduziert werden kann.
Vorzugsweise weist ein Stab eine Verstärkung mittels Fasern auf, wodurch vorteilhaft erreicht werden kann, dass die Biegesteifigkeit und/oder die Torsionssteifigkeit des Stabes im Verhältnis zu seinem Eigengewicht erhöht werden kann.
Vorzugsweise weist ein Stab ein biaxiales Fasergelege auf. Besonders bevorzugt weist ein biaxiales Fasergelege einen Winkel zwischen den unterschiedlichen Faserorientierungen von 90° auf. Besonders bevorzugt sind die unterschiedlichen Faserorientierungen so ausgerichtet, dass sie mit +/-45° zur Haupterstreckungsrichtung des Stabes verlaufen. Hierdurch kann vorteilhaft ein vergleichsweise einfach herzustellender Stab aufweisend ein Fasermaterial erreicht werden, welcher ein ausgewogenes Verhältnis von zusätzlicher Biegesteifigkeit und zusätzlicher Torsionssteifigkeit durch den Einsatz der Faserverstärkung ermöglicht.
Vorzugsweise weist ein Stab eine Faserverstärkung auf, welche Glasfasern und/oder Kohlefasern und/oder Aramidfasern aufweist.
Unter einem „Klemmelement“ wird eine mehrteilige Baugruppe verstanden, die dazu eingerichtet ist, auf der äußeren Mantelfläche eines Stabes verklemmt zu werden. Auf diese Weise ist ein Klemmelement derart vorteilhaft mit einem Stab kuppelbar, dass zwischen dem Klemmelement und dem Stab Normalkräfte und/oder ein Drehmoment übertragen werden können.
Ein Klemmelement weist zumindest zwei „Klemmstücke“, insbesondere ein „erstes Klemmstück“ und ein „zweites Klemmstück“ auf.
Vorzugsweise weist ein Klemmelement drei oder mehr Klemmstücke auf.
Die zwei oder mehr Klemmstücke eines Klemmelements können derart mittels einer „korrespondierenden Anordnung“ zueinander angeordnet werden, dass sie gemeinsam einen „Hohlraum“ zumindest bereichsweise ausformen, der zum Aufnehmen und Klemmen zumindest eines Stabes eingerichtet ist, wodurch die Klemmstücke formmäßig an den zumindest einen Stab angepasst sind. Damit der zumindest eine Stab von den zumindest zwei Klemmstücken geklemmt werden kann, insbesondere kraftschlüssig geklemmt werden kann, sodass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem zumindest einen Stab und dem Klemmelement entsteht, darf zwischen den zumindest zwei Klemmstücken zumindest an einer Umfangsposition des Hohlraums bei designierter Aufnahme des zumindest einen Stabes der zumindest eine Stab nicht vollumfänglich von den Klemmstücken umschlossen sein.
Unter einer „kraftschlüssigen Verbindung“ wird eine Verbindung von zwei Verbindungspartnern verstanden, bei der zwischen den Verbindungspartnern eine Normalkraft wirkt und die Relativbewegung der Verbindungspartner durch Haftreibung verhindert werden kann.
Es versteht sich, dass ein Klemmelement auch dazu eingerichtet sein kann, mehr als einen Stab zu klemmen, insbesondere zwei Stäbe, drei Stäbe oder mehr als drei Stäbe.
Vorzugsweise können die Klemmstücke eines Klemmelements in Verbindung mit einem jeweils korrespondierenden Verbindungselement so ausgebildet sein, dass ein Klemmelement eine Mehrzahl von Stäben klemmen kann, wobei die unterschiedlichen Stäbe nacheinander oder gleichzeitig mit dem Klemmelement gekoppelt werden können.
Unter einem „Verbindungselement“ wird ein Bauteil oder eine Baugruppe verstanden, welche zur Verbindung von einem ersten Klemmstück und einem zweiten Klemmstück eingerichtet ist. Dabei ist das Verbindungselement bei designierter Verbindung von Klemmelement und dem zumindest einen Stab dazu eingerichtet, mittels seiner Vorspannkraft eine Flächenpressung zwischen Klemmelement und dem zumindest einen Stab hervorzurufen, sodass das Verbindungselement zumindest mittelbar dazu eingerichtet ist, dass das Klemmelement mit dem zumindest einen Stab gekuppelt werden kann, insbesondere kraftschlüssig gekuppelt werden kann.
Vorzugsweise ist ein Verbindungselement eine Schraube, welche durch eine Durchgangsbohrung des ersten Klemmstücks verläuft, wobei die Durchgangsbohrung einen geringeren Durchmesser aufweist als der Kopfdurchmesser der Schraube, und wobei die Schraube mittels einem Kraftschluss mit dem zweiten Klemmstück das erste und das zweite Klemmstück miteinander verbinden kann.
Vorzugsweise weist das zweite Klemmstück für den Kraftschluss mit der Schraube ein Innengewinde auf.
Vorzugsweise weist das zweite Klemmstück einen Gewindeeinsatz auf, wobei der Gewindeeinsatz zum Kraftschluss mit der Schraube eingerichtet ist.
Vorzugsweise weist ein aus zwei Klemmstücken aufgebautes Klemmelement vier Schrauben als Verbindungselement auf, insbesondere können die vier Schrauben in den vier Ecken des ersten und bei korrespondierender Anordnung der Klemmstücke des zweiten Klemmstücks angeordnet werden.
Weiterhin sei bei einem Verbindungselement auch daran gedacht, dass ein erstes und ein zweites Klemmstück einseitig mittels eines Scharniers klappbar miteinander verbunden sind, wobei das erste und das zweite Klemmstück auf der dem Scharnier gegenüberliegenden Seite mittels einer Schraube miteinander verbunden werden können. Vorzugsweise kann das Scharnier derart gestaltet sein, dass es mittels einer Drehbewegung ab einem definierten Drehwinkel ausgehängt werden kann.
Unter anderem ist auch denkbar, dass zwei mittels einem Scharnier miteinander verbundene Klemmstücke auf der dem Scharnier gegenüberliegenden Seite mittels eines Exzenters miteinander verbunden werden können, wobei der Exzenter zum Aufbringen einer Vorspannkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Klemmstück eingerichtet ist.
Unter einem „Bereich“ wird ein Bereich des dreidimensionalen Klemmstücks verstanden. Dabei ist der hier gemeinte Bereich des Klemmstücks dem designierten Hohlraum eines das Klemmstück aufweisenden Klemmelements zugewandt.
Vorzugsweise ist der Bereich eines Klemmstücks derjenige Bereich, der in einer Wirkverbindung zwischen dem zumindest einen designiert kuppelbaren Stab und dem Klemmstück bei designierter Verwendung des Klemmstücks steht, insbesondere in einer Wirkverbindung, welche das zwischen einem Stab und einem Klemmelement bei designierter Verwendung des Klemmstücks maximal übertragbare Drehmoment beeinflusst.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Bereich nicht notwendig eine rein zweidimensionale Fläche des Klemmstücks, sondern vielmehr einen dreidimensionalen Bereich des Klemmstücks meint.
Vorzugsweise umfasst der Bereich eine Versteifungsrippe, welche bei designierter Verwendung des Klemmstücks auf der von dem designierten Hohlraum abgewandten Seite des Klemmstücks ausgeformt ist, wobei die Versteifungsrippe bei designierter Verwendung des Klemmstücks dazu eingerichtet ist, die wirkende Flächenpressung zwischen dem Klemmstück und dem Stab in Umfangsrichtung zwischen Stab und Klemmstück zu homogenisieren.
Vorzugsweise umfasst der Bereich eine Vertiefung, welche bei designierter Verwendung des Klemmstücks auf der dem designierten Hohlraum zugewandten Seite des Klemmstücks ausgeformt ist, wobei die Vertiefung bei designierter Verwendung des Klemmstücks zur Erhöhung der lokal wirkenden Flächenpressung zwischen dem Klemmstück und dem Stab eingerichtet ist.
Vorzugsweise umfasst der Bereich eine Vertiefung, welche bei designierter Verwendung des Klemmstücks auf der dem designierten Hohlraum zugewandten Seite des Klemmstücks ausgeformt ist, wobei die Vertiefung bei designierter Verwendung des Klemmstücks dazu eingerichtet ist, ein Adhäsionsmittel aufzunehmen, welches die designierte Verbindung zwischen Klemmelement und Stab mittels Adhäsion an der der Vertiefung zugehörigen Fläche zwischen Klemmstück und Stab sowie mittels Formschluss zwischen Adhäsionsmittel und Klemmstück erhöht.
Vorzugsweise umfasst der Bereich eine stoffliche Veränderung des Klemmstücks in Form eines abweichenden, insbesondere zweiten, Materials, welches dazu eingerichtet ist, die Haftreibung zwischen dem Klemmstück du dem Stab zu erhöhen.
Unter einem „geometrischen Mittel“ wird eine spezifische Gestaltung eines Klemmstücks verstanden, wobei die Ausprägung der Gestalt einen physikalischen Wirkzusammenhang zu dem maximal übertragbaren Drehmoment zwischen dem das Klemmstück bei designierter Verwendung des Klemmstücks aufweisenden Klemmelement und dem zumindest einen bei designierter Verwendung des Klemmelements zu dem Klemmelement gekuppelten Stabs aufweist. Insbesondere unterscheidet sich ein geometrisches Mittel von der Geometrie eines Segmentes eines zylindrischen Hohlkörpers, wobei die innere und die äußere Mantelfläche des Segmentes des zylindrischen Hohlkörpers zylindrisch ausgestaltet sind. Insbesondere unterscheidet sich ein geometrisches Mittel von der Geometrie eines Segmentes eines Rohres.
Vorzugsweise wird unter einem geometrischen Mittel eine Versteifungsrippe des Klemmstücks verstanden.
Vorzugsweise wird unter einem geometrischen Mittel eine Vertiefung auf der bei designierter Verwendung des Klemmstücks einem Hohlraum zugewandten Seite des Klemmstücks verstanden.
Unter einem „stofflichen Mittel“ wird eine stoffliche Veränderung eines Klemmstücks verstanden, wobei die stoffliche Veränderung einen physikalischen Wirkzusammenhang zu dem maximal übertragbaren Drehmoment zwischen dem das Klemmstück bei designierter Verwendung des Klemmstücks aufweisenden Klemmelement und dem zumindest einen bei designierter Verwendung des Klemmelements zu dem Klemmelement gekuppelten Stabs aufweist.
Vorzugsweise weist das stoffliche Mittel eine ausgeprägte Dicke von mehr als 0,1 mm auf.
Vorzugsweise wird unter einem stofflichen Mittel die Verwendung eines zweiten Materials an der bei designierter Verwendung des Klemmstücks dem zumindest einen von dem Klemmelement gekuppelten Stab zugewandten Oberfläche des Klemmelements verstanden.
Unter einem „maximal übertragbaren Drehmoment“, insbesondere einem maximal zwischen einem bei designierter Verwendung des Klemmstücks zwischen einem von einem das Klemmstück aufweisenden Klemmelement und zumindest einem mit diesem Klemmelement gekuppelten Stab übertragbaren Drehmoment, wird das Drehmoment verstanden, welches von dem Klemmelement auf den Stab oder von dem Stab auf das Klemmelement übertragen werden kann, ohne dass dabei eine Gleitreibung oder ein Durchrutschen zwischen dem Klemmelement und dem Stab oder ein strukturelles Versagen des Klemmelements auftritt.
Mit anderen Worten ist das maximal übertragbare Drehmoment dasjenige Drehmoment, welches gerade eben noch übertragen werden kann, ohne dass das Klemmelement strukturell versagt oder eine Verschiebung zwischen dem Klemmelement oder dem zumindest einen Stab auftritt.
Der Stand der Technik sah bislang Manipulatorhandsysteme vor, welche einen Formschluss zwischen einem Stab und einem Knotenelement aufweisen, wobei das Knotenelement zur Verbindung mehrerer Stäbe oder einem Werkzeug mit einem Stab eingerichtet ist. Dieser Formschluss basiert vielfach auf der Verwendung von Profilrohren, insbesondere stranggepressten Profilrohren.
Nachteilig im Stand der Technik sind insbesondere ein Mangel an Flexibilität hinsichtlich der Wahlmöglichkeiten eines Positionswinkels zwischen Stab und Knotenelement und auch die damit nicht gegebene Einstellmöglichkeit ebendieses Positionswinkels. Bei Langzeitversuchen wurde zudem herausgefunden, dass der Formschluss zwischen Knotenelement und Stab nach einer entsprechenden Betriebszeit dazu neigt auszuschlagen, sodass ein toter Winkelgang zwischen dem Knotenelement und dem Stab möglich wird, wodurch das Manipulatorhandsystem seine Stabilität einbüßen kann.
Weiterhin weisen die im Stand der Technik bekannten Manipulatorhandsysteme kein optimiertes Verhältnis aus Systemsteifigkeit und Eigengewicht auf, da entweder kein konsequenter Leichtbau betrieben wird oder die Geometrie der Elemente eines Manipulatorhandsystems nicht entsprechend des sich aus der Geometrie ergebenden Verhältnisses von Steifigkeit zu Eigengewicht optimiert ist, sondern an abweichende Zielvorgaben angepasst ist.
So ist bekannt, dass Profilrohre gegenüber Rundrohren bei vergleichbaren Abmessungen eine geringere Torsionssteifigkeit und vielfach auch eine geringere Biegesteifigkeit aufweisen, insbesondere wegen der nicht radialsymmetrischen Gestaltung der Profilrohre. Gleichsam neigen Profilrohre, insbesondere Rohre deren Hauptträgheitsachsen nicht mit einem rechtwinkligen Koordinatensystem durch den Schwerpunkt des Profilrohres zusammenfallen, im Gegensatz zu Rundrohren nachteilig auch zum Biegedrillknicken, sodass eine Torsion letztlich zu einer Durchbiegung des Rohres, einem damit im Zusammenhang stehenden Einschnüren des Rohres und somit zu einem gekoppelten strukturellen Versagen des Rohres führen kann, wodurch die nutzbare Steifigkeit eines Profilrohres gegenüber einem Rundrohr geringer ausfällt.
Insbesondere bei der mechanisierten Produktion großer Werkstücke und/oder bei der mechanisierten Produktion von vergleichsweise elastischen Werkstücken kommt der Steifigkeit eines Manipulatorhandsystems eine hohe Bedeutung für die Reproduzierbarkeit des Produktionsprozesses zu.
Die Größe eines herzustellenden Werkstücks steht in einem Zusammenhang mit der Dimensionierung des hierfür benötigten Manipulatorhandsystems, wodurch auch das Eigengewicht des Manipulatorhandsystems in einem Zusammenhang zu der Größe des herzustellenden Werkstücks steht.
Da neben dem Werkstück auch das Manipulatorhandsystem von dem Manipulator für eine robuste und günstige Produktionsweise mit hoher Ortsgenauigkeit und hohen Geschwindigkeiten bewegt werden sollen, kommt dem Verhältnis von Steifigkeit des Manipulatorhandsystems zu dem Eigengewicht des Manipulatorhandsystems insbesondere bei Werkstücken mit einer vergleichsweise hohen Erstreckung eine besondere Bedeutung zu.
Bei Versuchen wurde unerwartet herausgefunden, dass die Systemsteifigkeit und/oder Stabilität eines Manipulatorhandsystems nicht nur durch eine optimale Geometrie der verwendeten Stäbe, sondern auch durch das von einem Stab auf ein Klemmelement maximal übertragbare Drehmoment signifikant beeinflusst werden kann.
Mit anderen Worten wurde in Versuchen herausgefunden, dass dem maximal zwischen einem Stab und einem Klemmelement übertragbaren Drehmoment eine Schlüsselrolle bei der Systemsteifigkeit des Manipulatorhandsystems und/oder der weiteren Optimierung des Gewichts eines Manipulatorhandsystems zukommt.
Hier wird nun ein Manipulatorhandsystem vorgeschlagen, welches zumindest einen Stab und ein mit dem Stab kuppelbares Klemmelement aufweist, wobei der Stab und das Klemmelement in einem beliebigen Positionswinkel zueinander kuppelbar sind, wobei das Klemmelement zumindest zwei Klemmstücke aufweist, wobei zumindest eines der Klemmstücke ein geometrisches und/oder stoffliches Mittel aufweist, welches zur Erhöhung des maximal übertragbaren Drehmoments zwischen Klemmelement und Stab eingerichtet ist.
Vorzugsweise weist das Manipulatorhandsystem eine Mehrzahl von Stäben auf, welche mit einem oder mehreren Klemmelementen miteinander zu einem Stabwerk verbunden werden können. Vorzugsweise kann ein derartiges Stabwerk in seiner Erstreckung eines individuellen Stabes oder mehrerer Stäbe und/oder die Auswahl eines besonders geeigneten Klemmelements an die designierten Erfordernisse des Manipulatorhandsystems individuell angepasst werden.
Das hier vorgeschlagene Manipulatorhandsystem weist ferner die Möglichkeit auf, mit einem Werkzeug verbunden zu werden. Mit anderen Worten ist das Manipulatorhandsystem dazu eingerichtet, dass ein Werkzeug an dem Manipulatorhandsystem angeordnet werden kann.
Vorzugsweise kann ein Werkzeug mittels einem Klemmmittel an zumindest einem Stab des Manipulatorhandsystems angeordnet werden. Vorzugsweise kann ein Werkzeug gleichzeitig an einer Mehrzahl von Stäben des Manipulatorhandsystems angeordnet werden.
Weiterhin vorzugsweise kann ein Werkzeug mittels einer Werkzeugaufnahme lösbar mit einem Klemmelement des Manipulatorhandsystems verbunden werden oder ist einstückig mit einem Klemmstück eines Klemmelements verbunden.
Der hier vorgeschlagene rotatorische Freiheitsgrad zwischen dem Klemmelement und dem zumindest einen Stab kann vorteilhaft für die Justierung des Manipulatorhandsystems genutzt werden, sodass das Manipulatorhandsystem einfacher an bestehende Randbedingungen angepasst werden kann.
Vorteilhaft kann durch das hier vorgeschlagene Manipulatorhandsystem ein besonders leichtes, gleichzeitig steifes und variabel anpassbares Manipulatorhandsystem erreicht werden.
Weiterhin vorteilhaft kann ein Manipulatorhandsystem mit einem optimierten Verhältnis aus Systemsteifigkeit und Eigengewicht erreicht werden.
Insgesamt kann durch das hier vorgeschlagene Manipulatorhandsystem der Produktionsprozess von designiert von dem Manipulatorhandsystem zu manipulierenden Werkstücken beschleunigt werden und gleichzeitig auch günstiger werden, insbesondere da die Gesamtinvestitionskosten für eine Station umfassend einen Manipulator und ein Manipulatorhandsystem gesenkt werden können.
Vorzugsweise ist das Manipulatorhandsystem zum Anordnen von einem Werkzeug, insbesondere einem Unterdruckhaltewerkzeug, einem Klemmhaltewerkzeug, einer Zentriereinrichtung, einem Magnetgreifer, einem Nadelgreifer, einer Schneidzange, einem Montageelement, einer Hubeinheit, einem Sensor, einer Schweißvorrichtung, einer Clinchvorrichtung und/oder einer Nietvorrichtung, eingerichtet.
Optional wird hier unter anderem vorgeschlagen, dass das Manipulatorhandsystem zumindest einen Stab mit einer im Wesentlichen zylindrischen Mantelfläche aufweist, insbesondere einen Stab mit einer zylindrischen Mantelfläche. Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass ein Positionswinkel zwischen dem Klemmelement und dem Stab variabel und vollständig unabhängig von geometrischen Randbedingungen der äußeren Mantelfläche des Stabs beim Einrichten des Manipulatorhandsystems variiert werden kann.
Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Stab mit einem formmäßig an die Außenkontur des Stabs angepassten Klemmelement kuppelbar ist, insbesondere kraftschlüssig kuppelbar ist.
Entsprechend einer optionalen Ausführungsform ist ein Klemmstück mit einem Spritzgussverfahren hergestellt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter „Spritzgießen“ wird ein Urformverfahren verstanden, bei welchem der Ausgangswerkstoff verflüssigt (plastifiziert) und in eine Form, dem Spritzgießwerkzeug, unter Druck eingespritzt wird. Im formgebenden Spritzgießwerkzeug geht der Werkstoff durch Abkühlung oder eine Vernetzungsreaktion wieder in den festen Zustand über und kann nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs als Fertigteil entnommen werden.
Durch Herstellen eines Klemmstücks mittels einem Spritzgießverfahren kann ein Klemmstück besonders kostengünstig hergestellt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Klemmstück mittels einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „additiven Fertigungsverfahren“ wird ein Fertigungsverfahren verstanden, bei dem Material Schicht für Schicht aufgetragen und so ein dreidimensionales Werkstück erzeugt wird.
Vorzugsweise wird unter einem additiven Fertigungsverfahren ein Fertigungsverfahren verstanden, bei welchem räumliche Strukturen durch Sintern mit einem Laser aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff hergestellt werden.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass ein Klemmstück eine komplexe Geometrie aufweisen kann, ohne dass die Fertigungskosten in Folge der geometrischen Komplexität eines Klemmstücks signifikant ansteigen.
Auf diese Weise kann ein Klemmstück insbesondere mit einer geometrisch komplexen Versteifung, insbesondere einer geometrisch komplexen Versteifungsrippe, kostengünstig hergestellt werden.
Weiterhin kann mittels additiver Fertigung vorteilhaft kostengünstig auch ein Klemmstück auf Basis eines ersten Materials, insbesondere eines ersten Materials auf Basis von Polyamid-12, hergestellt werden, welches einen Geometriebereich aufweist, in welchen ein zweites Material, insbesondere ein zweites Material auf der Basis eines Polyurethans, zur Ausformung einer Oberflächenschicht aufgetragen werden kann, insbesondere aufgespritzt werden kann.
Mittels additiver Fertigung eines Klemmstücks kann vorteilhaft kostengünstig ein Klemmstück hergestellt werden, welches auf der designiert dem Hohlraum zugewandten Seite eine Vertiefung aufweist, insbesondere eine mäanderförmig verlaufende Vertiefung, insbesondere eine Vertiefung, welche mit zumindest einer Öffnung auf der Oberfläche auf der designiert dem Hohlraum abgewandten Seite des Klemmstücks in einer unmittelbaren Fluidkommunikation steht.
Bevorzugt weist das Manipulatorhandsystem zumindest zwei Stäbe auf, wobei die zumindest zwei Stäbe durch zumindest ein Klemmelement kuppelbar sind, insbesondere in unterschiedlichen Ebenen und/oder Winkeln miteinander kuppelbar sind.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem Klemmelement, welches dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Stäben, insbesondere zwei Stäbe, „in unterschiedlichen Ebenen miteinander kuppeln“ zu können, wird verstanden, dass das Klemmelement so gestaltet ist, dass die Erstreckungsachsen der zwei Stäbe in dem designierten Manipulatorhandsystem windschief zueinander und in zwei unterschiedlichen Ebenen verlaufen, welche parallel zueinander angeordnet werden können.
Unter einem Klemmelement, welches dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Stäben, insbesondere zwei Stäbe, „in unterschiedlichen Winkeln miteinander kuppeln“ zu können, wird verstanden, dass unterschiedliche Klemmelemente verfügbar sind, welche jeweils einen festen Winkel zwischen einer Mehrzahl von Stäben, insbesondere zwischen zwei Stäben, festlegen.
Vorzugsweise weist der Winkel zwischen zwei Stäben 180° auf. Weiterhin vorzugsweise weist der Winkel zwischen zwei Stäben 90° auf. Weiterhin vorzugsweise weist der Winkel zwischen zwei Stäben 45° auf. Weiterhin vorzugsweise weist der Winkel zwischen zwei Stäben 120° auf. Weiterhin vorzugsweise weist der Winkel zwischen zwei Stäben 135° auf.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Winkel zwischen zwei Stäben nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die denkbaren Möglichkeiten der hier vorgeschlagenen Klemmelemente zur Verbindung von zwei oder mehr Stäben mit unterschiedlichen Winkeln zwischen den Stäben liefern.
Weiterhin sei auch konkret an ein Klemmelement gedacht, welches dazu eingerichtet ist, dass der Winkel zwischen zwei sich windschief zueinander erstreckenden Stäben verstellbar ausgeführt ist.
Konkret ist auch denkbar, dass ein Klemmelement, welches dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Stäben in unterschiedlichen Winkeln miteinander kuppeln zu können, eine Verbindung von drei Stäben ermöglicht, wobei der Winkel zwischen einem ersten Paar von Stäben 90° aufweist und der Winkel zwischen einem zweiten Paar von Stäben ebenfalls 90° aufweist. Vorzugsweise liegen die Erstreckungsrichtungen des ersten Paares von Stäben in einer gemeinsamen Ebene. Weiterhin vorzugsweise liegen die Erstreckungsrichtungen aller von dem Klemmelement miteinander verbundenen Stäbe in einer gemeinsamen Ebene.
Weiterhin sei auch daran gedacht, dass ein Klemmelement, welches dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Stäben in unterschiedlichen Winkeln miteinander kuppeln zu können, eine Verbindung von zwei Stäben ermöglicht, welche sich parallel zueinander erstrecken.
Unter anderem wird hier ein Klemmelement vorgeschlagen, welches dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Stäben miteinander zu verbinden. Vorzugsweise können mittels einem Klemmelement, insbesondere mittels einem mehrstückigen Klemmelement, zwei Stäbe miteinander verbunden werden, vorzugsweise drei Stäbe, besonders bevorzugt vier Stäbe und weiterhin besonders bevorzugt mehr als vier Stäbe.
Es versteht sich, dass das hier vorgeschlagene Klemmelement zum Kuppeln von zumindest zwei Stäben zumindest zwei Klemmstücke aufweist, wobei die zumindest zwei Klemmstücke mittels zumindest einem Verbindungselement miteinander verbunden werden können, wobei die zumindest zwei Klemmstücke bei korrespondierender Anordnung zumindest einen Hohlraum ausbilden, wobei der zumindest eine Hohlraum zum Aufnehmen und Klemmen von zumindest einem Stab eingerichtet ist, wobei der Bereich zumindest ein geometrisches und/oder stoffliches Mittel aufweist, welches zur Erhöhung eines maximal übertragbaren Drehmoments zwischen einem Stab und dem ersten Klemmstück in Wirkverbindung mit einem zweiten Klemmstück eingerichtet ist.
Weiterhin sei daran gedacht, dass ein Klemmelement, welches dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Stäben miteinander zu verbinden, weiterhin dazu eingerichtet ist, dass die Mehrzahl von Stäben unterschiedliche oder gleiche Durchmesser aufweisen können.
Insbesondere sei an ein System aus Klemmstücken gedacht, wobei die einzelnen Klemmstücke eine Geometrie aufweisen, die eine Kombination unterschiedlicher Klemmstücke miteinander erlaubt, insbesondere unterschiedlicher Klemmstücke, die für unterschiedliche Durchmesser eines mit dem Klemmstück zumindest teilweise designiert in Kontakt befindlichen Stabes angepasst sind.
Dabei sei konkret auch an ein Klemmstück gedacht, welches an einer ersten designierten Kontaktfläche mit einem ersten Stab für einen ersten Durchmesser des ersten Stabes und an einer zweiten designierten Kontaktfläche mit einem zweiten Stab für einen zweiten Durchmesser des zweiten Stabes angepasst ist, insbesondere in Form einer Kreuzplatte, bei welcher die erste für den Kontakt mit einem designierten ersten Stab eingerichtete Kontaktfläche eine andere Erstreckungsrichtung aufweist, als die zweite für den Kontakt mit einem designierten zweiten Stab eingerichtete Kontaktfläche.
Vorzugsweise weist eine Kreuzplatte in unterschiedlichen Ebenen eine erste und eine zweite Kontaktfläche auf, die zum designierten Kontakt mit zwei Stäben eingerichtet sind, wobei der Winkel der designiert in Kontakt befindlichen Stäbe zueinander 90° aufweist.
Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Stäbe mit einem formmäßig an die Außenkontur der Stäbe angepassten Klemmelement kuppelbar sind, insbesondere kraftschlüssig kuppelbar sind.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform weist ein Klemmstück ein Wirkelement und/oder eine Werkzeugaufnahme auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Wirkelement“ wird eine Vorrichtung verstanden, die zum mittelbaren oder unmittelbaren Einwirken auf ein Werkstück eingerichtet ist.
Vorzugsweise ist ein Wirkelement ein Werkzeug, insbesondere eine Sauger-Einheit, ein Klemmgreifer, ein Greiffinger, ein Magnetgreifer, ein Nadelgreifer, eine Schneidezange, ein Innengreifer, ein Konturelement, ein Zentrierelement, ein Montageelement, eine Hubeinheit, ein Sensor, eine Schweißvorrichtung, eine Clinchvorrichtung und/oder eine Nietvorrichtung.
Unter einer „Werkzeugaufnahme“ wird eine Vorrichtung verstanden, welche zum Aufnehmen und Festhalten eines Werkzeugs eingerichtet ist. Vorzugsweise ist eine Werkzeugaufnahme als Spannvorrichtung ausgeführt, sodass ein Werkzeug schnell, sicher und genau aufgenommen und gehalten werden kann.
Vorzugsweise ist ein Klemmstück und ein Wirkelement und/oder eine Werkzeugaufnahme einteilig ausgeführt.
Vorteilhaft kann hierdurch eine Funktionsintegration von Werkzeug und/oder Werkzeugaufnahme und einem Klemmstück erreicht werden, wodurch Kosten eingespart werden können und die Verfügbarkeit des Manipulatorhandsystems erhöht werden kann.
Optional weist das zweite Klemmstück einen dem Hohlraum zugewandten Bereich auf, wobei der dem Hohlraum zugewandte Bereich des zweiten Klemmstücks zumindest ein geometrisches und/oder stoffliches Mittel aufweist, welches zur Erhöhung des maximal übertragbaren Drehmoments zwischen dem ersten Stab und dem zweiten Klemmstück eingerichtet ist.
Hier wird ein Klemmelement vorgeschlagen, bei welchem zwei Klemmstücke ein geometrisches und/oder stoffliches Mittel aufweisen, welches zur Erhöhung des maximal übertragbaren Drehmoments zwischen dem zumindest ersten Stab und dem Klemmelement eingerichtet ist.
Vorteilhaft kann hierdurch die Wirksamkeit des Klemmelements und damit zumindest mittelbar auch das maximal übertragbare Drehmoment zwischen dem Klemmelement und dem zumindest einen Stab erhöht werden.
Besonders bevorzugt weist das erste Klemmstück und/oder das zweite Klemmstück auf der dem Hohlraum abgewandten Seite des Bereichs als das geometrische und/oder stoffliche Mittel zumindest eine zumindest bereichsweise entlang dem Umfangswinkel des Klemmstücks verlaufende Versteifungsrippe auf, deren Steifigkeit mit einem zwischen dem Normalenvektor des Bereichs und dem Kraftvektor des zumindest einen Verbindungselements bestimmten betragsmäßig zunehmenden Umfangswinkel abnimmt, insbesondere im Bereich des Betrags des Umfangswinkels zwischen 10° und 70°, bevorzugt im Bereich zwischen 5° und 80° und besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0° und 85°.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter dem „Umfangswinkel“ wird derjenige Winkel ausgehend von einer designierten Erstreckungsachse eines designiert mit dem Klemmstück im Kontakt befindlichen Stabes verstanden, auf welchem das Klemmstück designiert an dem Stab anliegt.
Unter einer „Versteifungsrippe“ wird eine Materialerhebung des Klemmstücks auf der dem Hohlraum abgewandten Seite des Klemmstücks verstanden, welche dazu eingerichtet ist, das Klemmstück zu versteifen, insbesondere in radialer Richtung zu versteifen.
Unter einer „Steifigkeit“ wird der Widerstand eines Körpers gegen elastische Verformung durch eine Kraft oder ein Moment verstanden.
Hier wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Klemmstück mittels zumindest einer in Umfangsrichtung verlaufenden Versteifungsrippe derart versteift wird, dass das maximal übertragbare Drehmoment durch die spezifische Gestaltung der Versteifungsrippe erhöht werden kann.
Dem liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass das maximal übertragbare Drehmoment dann am größten ist, wenn die über den Umfangswinkel des Klemmstücks wirkende Flächenpressung zwischen dem Klemmstück und dem designierten Stab möglichst homogen ist, da hierdurch die mögliche Haftreibung über den Umfang des Klemmstücks optimal ausgenutzt werden kann.
Durch das Verbindungselement zwischen den zumindest zwei Klemmstücken ist die Vorspannkraft und die Richtung der Vorspannkraft zwischen den zumindest zwei Klemmstücken vorgegeben.
Durch die lokale Variation der Steifigkeit eines Klemmstücks kann auch die lokale Verformung eines Klemmstücks unter Last variiert werden.
Die Flächenpressung zwischen Klemmstück und designiertem Stab ergibt sich aus der in Normalenrichtung zu dem betrachteten Flächenabschnitt wirkenden Normalkraft im Verhältnis zu der in Normalenrichtung projizierten Größe der betrachteten Fläche.
Das hier vorgeschlagene Klemmstück weist eine Versteifungsrippe auf, die im Verlauf zu den Rändern des Klemmstückes oder mit anderen Worten im Verlauf zu den designierten Verbindungselementen hin abnimmt, sodass die Verformung des Klemmstücks unter Last und damit auch die Flächenpressung zwischen Klemmstück und designiertem Stab hier zunimmt.
Hierdurch kann vorteilhaft die wirkende Flächenpressung zwischen Klemmstück und designiertem Stab über den Umfangswinkel des Klemmstücks homogenisiert werden.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Umfangswinkel nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs des Umfangswinkels liefern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steifigkeit der Versteifungsrippe durch die radiale Erstreckung der Versteifungsrippe und/oder die axiale Erstreckung der Versteifungsrippe beeinflusst.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „radialen Erstreckung“ einer Versteifungsrippe wird verstanden, dass sich die Versteifungsrippe ausgehend von einer designierten Erstreckungsachse eines designiert mit dem Klemmstück im Kontakt befindlichen Stabes in radialer Richtung als Materialerhebung aus dem Klemmstück erstreckt.
Unter einer „axialen Erstreckung“ einer Versteifungsrippe wird verstanden, dass sich die Versteifungsrippe ausgehend von einer designierten Erstreckungsachse eines designiert mit dem Klemmstück im Kontakt befindlichen Stabes in axialer Richtung also parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des designierten Stabes als Materialerhebung aus dem Klemmstück erstreckt.
Insbesondere wird hier ein Klemmstück vorgeschlagen, welches von zumindest einer Versteifungsrippe versteift ist, wobei sich die Versteifungsrippe in radialer und/oder axialer Richtung erstreckt.
Vorteilhaft kann hierdurch ein besonders steifes und gleichzeitig leichtes Klemmstück erreicht werden.
Zweckmäßig weist zumindest ein Klemmstück ein erstes Material und ein von dem ersten Material abweichendes zweites Material auf, wobei der Bereich des ersten Klemmstücks und/oder der Bereich des zweiten Klemmstücks als das geometrische und/oder stoffliche Mittel auf der dem Hohlraum zugewandten Seite zumindest bereichsweise an seiner Oberfläche das zweite Material aufweist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „ersten Material“ wird das Grundmaterial des Klemmstücks verstanden, aus welchem das Klemmstück mittels einem generativen Fertigungsverfahren, insbesondere mittels selektivem Lasersintern, überwiegend aufgebaut ist oder aus welchem der überwiegende Anteil des Klemmstücks mittels einem Spritzgießprozess hergestellt ist.
Insbesondere ist das erste Material Polyamid-12.
Unter einem „zweiten Material“ wird ein von dem ersten Material hinsichtlich seiner Stoffeigenschaften abweichendes Material verstanden, welches zumindest bereichsweise auf das erste Material aufgetragen, insbesondere aufgespritzt ist.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgeschlagenen Aspekt der Erfindung eine Funktionstrennung zwischen den Bereichen des Klemmstücks aus dem ersten Material und den Bereichen des Klemmstücks aus dem zweiten Material erreicht werden.
So kann insbesondere das erste Material an die Erfordernisse einer hohen Steifigkeit und/oder einer hohen Robustheit und/oder einer hohen Kerbschlagzähigkeit und/oder einer hohen chemischen Beständigkeit des Klemmstücks angepasst werden, während das zweite Material so ausgewählt werden kann, dass das maximal von dem Klemmstück auf das designiert von dem das Klemmstück aufweisende Klemmelement auf den designierten Stab übertragbare Drehmoment erhöht werden kann.
Optional weist das zweite Material ein E-Modul auf, welches kleiner ist als das E-Modul des ersten Materials.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter dem „E-Modul“ wird ein Materialkennwert verstanden, der bei linear-elastischem Verhalten den proportionalen Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers beschreibt.
Hier wird ein Klemmstück vorgeschlagen, dessen zweites Material einen geringeren E-Modul als das erste Material aufweist, wodurch die Haftreibung zwischen dem Klemmstück und dem designiert mit dem das Klemmstück aufweisenden Klemmelement gekoppelten Stab erhöht werden kann, wodurch zumindest mittelbar auch das zwischen dem designiert mit dem Klemmelement gekoppelten Stab und dem Klemmelement übertragbare maximale Drehmoment erhöht werden kann.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform weist das zweite Material eine Härte auf, die geringer ist als die Härte des ersten Materials, insbesondere weist das zweite Material eine Shore-A Härte kleiner oder gleich 100 auf, bevorzugt weist das zweite Material eine Shore-A Härte kleiner oder gleich 85 auf, weiterhin bevorzugt weist das zweite Material eine Shore-A Härte kleiner oder gleich 65 auf, besonders bevorzugt weist das zweite Material eine Shore-A Härte kleiner oder gleich 50 auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „Härte“ wird der mechanische Widerstand verstanden, den ein Werkstoff der mechanischen Eindringung eines anderen Körpers entgegensetzt.
Unter einer „Shore-A Härte“ wird die Härte eines Werkstoffs verstanden, die entsprechend dem in den Normen DIN EN ISO 868, DIN ISO 7619-1 und ASTM D2240-00 festgelegten Verfahren bestimmt wird. Damit ist ein Wert einer Shore-A Härte abhängig von einem genormten Shore-A Prüfverfahren.
Wie in Versuchen herausgefunden wurde, ist die Haftreibung zwischen dem zweiten Material und dem designierten Stab höher, wenn die Shore-A Härte des zweiten Materials abnimmt.
Durch die Funktionstrennung zwischen erstem und zweitem Material kann damit ein Klemmstück erreicht werden, welches in Folge des ersten Materials leicht, robust und steif ist und zudem auch noch in Folge des zweiten Materials optimale Haftreibungsbeiwerte aufweist.
Insgesamt kann so vorteilhaft erreicht werden, dass das maximal übertragbare Drehmoment steigt, ohne auf andere vorteilhafte Charakteristiken des hier vorgeschlagenen Manipulatorhandsystems verzichten zu müssen.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Shore-A Härte des zweiten Materials nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs für die Shore-A Härte des zweiten Materials liefern.
Besonders bevorzugt ist das zweite Material ein thermoplastischer Elastomer, insbesondere ein Polyurethanelastomer.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Polyurethan“ wird ein Kunststoff oder ein Kunstharz verstanden, welches aus der Polyadditionsreaktion von Dialkoholen beziehungsweise Polyolen mit Polyisocyanaten entstanden ist. Charakteristisch für ein Polyurethan ist die Urethan-Gruppe.
Die Eigenschaften eines Polyurethans können in einem weiten Rahmen variiert werden. Je nach Vernetzungsgrad und/oder eingesetzter Isocyanat- oder OH-Komponente erhält man Duroplaste, Thermoplaste oder Elastomere.
Unter einem „thermoplastischen Elastomer“ wird ein Elastomer auf Basis eines eines Thermoplasten, insbesondere auf Basis eines Polyurethans, verstanden. Insbesondere ist ein thermoplastischer Elastomer ein Polyurethanelastomer.
Insbesondere können aus einem thermoplastischen Elastomer elastische bis hartelastische Materialschichten für das zweite Material erreicht werden.
Vorteilhaft kann durch Verwendung eines thermoplastischen Elastomers als zweites Material ein zweites Material mit einer besonders vorteilhafte Shore-A Härte und/oder einer besonders vorteilhaften Elastizität erreicht werden, sodass unmittelbar die Haftreibung zwischen dem zweiten Material und dem zumindest einen Stab verbessert werden kann. Hiermit kann mittelbar auch das zwischen dem Klemmelement und dem zumindest einen Stab übertragbare Drehmoment vergrößert werden, welches auftreten darf, bevor der zumindest eine Stab in dem Klemmelement durchrutscht.
Vorzugsweise ist ein thermoplastischer Elastomer sprühbar und kann daher als zweites Material eines Klemmstücks besonders einfach als eine separate Schicht, vorzugsweise bereichsweise separate Schicht, auf das erste Material aufgesprüht werden.
Hierdurch lassen sich auf sehr einfache Weise Funktionsoberflächen auf der Oberfläche eines Klemmstücks herstellen, welche vorzugsweise andere Materialeigenschaften als das erste Material aufweisen.
Insbesondere kann auf diese Weise eine Oberfläche des Klemmstücks erreicht werden, welche designiert in Kontakt mit dem zumindest einen Stab gelangt und welche es ermöglicht, dass das designiert maximal übertragbare Drehmoment zwischen einem Klemmelement aufweisend ein Klemmstück mit einer zumindest bereichsweisen Oberfläche aus einem thermoplastischen Elastomer, welche designiert mit dem zumindest einen Stab in eine Wirkverbindung gelangt, und dem zumindest einen Stab erhöht werden kann.
Vorzugsweise lassen sich mit einem thermoplastischen Elastomer besonders vorteilhaft Materialschichten mit einer besonders geringen Dicke erreichen. Insbesondere sind Materialschichten für das zweite Material von nur wenigen zehntel Millimetern Dicke denkbar, wodurch die Materialeffizienz und/oder die Gewichtseffizienz der Kombination aus erstem Material und zweitem Material eines Klemmstücks besonders vorteilhaft gestaltet werden kann.
Vorzugsweise weist die Dicke der zweiten Materialschicht einem Bereich zwischen 0,3 und 1,1 mm auf. Bevorzugt weist die Dicke der zweiten Materialschicht einem Bereich zwischen 0,45 und 0,95 mm auf. Weiterhin bevorzugt weist die Dicke der zweiten Materialschicht einem Bereich zwischen 0,6 und 0,8 mm auf. Besonders bevorzugt weist die Dicke der zweiten Materialschicht einem Bereich zwischen 0,65 und 0,75 mm auf.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Dicke nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs der Dicke des zweiten Materials liefern.
Gemäß einer optionalen Ausführungsform weist das erste Klemmstück und/oder das zweite Klemmstück auf der dem Hohlraum zugewandten Seite des Bereichs als das geometrische und/oder stoffliche Mittel einen an seiner Oberfläche eine Vertiefung auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „Vertiefung“ wird eine Ausnehmung in dem Klemmstück verstanden, insbesondere eine Ausnehmung auf der dem Hohlraum zugewandten Seite des Klemmstücks.
Vorzugsweise ist die Vertiefung mittels generativer Fertigung oder mittels einem Spritzgussverfahren direkt urgeformt worden, sodass das Klemmstück nicht anschließend spanabhebend zur Erzielung der Ausnehmung bearbeitet werden muss.
Das Verbindungselement kann eine definierte Vorspannkraft zwischen den zumindest zwei Klemmstücken eines Klemmelements bereitstellen. Sofern sich diese Vorspannkraft auf die gesamte dem Hohlraum zugewandte Fläche des Klemmstücks verteilt, resultiert eine vergleichsweise kleine Flächenpressung zwischen Klemmstück und Stab und damit ein vergleichsweise geringes maximal übertragbares Drehmoment.
Es wurde in Versuchen herausgefunden, dass mittels einer Vertiefung die Kontaktfläche zwischen Klemmstück und designiertem Stab verkleinert werden kann, wodurch bei gleicher verfügbarer Vorspannkraft des Verbindungselements die wirksame Flächenpressung erhöht werden kann. Insgesamt lässt sich hierdurch vorteilhaft das maximal übertragbare Drehmoment zwischen Klemmelement und Stab erhöhen.
Bevorzugt weist die Vertiefung einen Kanal auf, der sich zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung in dem Klemmstück erstreckt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Kanal“ wird eine Ausnehmung in einem Klemmstück verstanden, welche dazu eingerichtet ist, einen Stoffstrom und/oder einen Stoff aufzunehmen.
Vorteilhaft kann hierdurch in Kombination mit dem Adhäsionsmittel erreicht werden, dass eine möglichst große Kontaktfläche für das Adhäsionsmittel zwischen Klemmstück und designiertem Stab zur Verfügung gestellt werden kann.
Zweckmäßig verläuft der Kanal zumindest bereichsweise mäanderförmig.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „mäanderförmigen“ Verlauf wird verstanden, dass die Vertiefung in einer Mehrzahl von Schlingen verläuft.
Auf diese Weise kann in Kombination mit dem Adhäsionsmittel vorteilhaft erreicht werden, dass das Adhäsionsmittel an einer ersten Öffnung des Kanals eingebracht werden kann, es durch den mäanderförmigen Verlauf des Kanals eine große Fläche zwischen Klemmstück und designiertem Stab einnehmen kann und es bei einem Überschuss an eingebrachtem Adhäsionsmittel durch eine zweite Öffnung am Ende des Kanals wieder austreten kann.
Besonders bevorzugt steht der Kanal mit zumindest einer Öffnung auf der Oberfläche auf der dem Hohlraum abgewandten Seite des Klemmstücks in Fluidkommunikation, wobei die Vertiefung dazu eingerichtet ist, ein Adhäsionsmittel aufzunehmen, insbesondere ein Epoxidharz, wobei die zumindest eine Öffnung dazu eingerichtet ist, dass das Adhäsionsmittel durch die zumindest eine Öffnung in die Vertiefung eingebracht werden kann.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „Öffnung“ wird ein freies Ende des Kanals verstanden.
Unter eine „Fluidkommunikation“ wird verstanden, dass zwischen der Öffnung und dem Kanal ein Fluid ausgetauscht werden kann, insbesondere ohne nennenswerten Leckagen ausgetauscht werden kann.
Unter einem „Adhäsionsmittel“ wird ein Stoff verstanden, welches dazu eingerichtet ist, einen mechanischen Zusammenhalt zwischen zwei Körpern zu bewirken oder zu verstärken, insbesondere zwischen einem Klemmstück und einem Stab.
Unter einem „Epoxidharz“ wird ein härtbares Harz verstanden, welches besonders gute Adhäsionseigenschaften aufweist.
Weiterhin besonders bevorzugt, steht der Kanal mit zumindest einer Öffnung auf der Oberfläche auf der dem Hohlraum abgewandten Seite des Klemmstücks in unmittelbarer Fluidkommunikation.
Bevorzugt steht der Kanal mit zumindest zwei Öffnungen auf der Oberfläche auf der dem Hohlraum abgewandten Seite des Klemmstücks in unmittelbarer Fluidkommunikation.
Hier wird vorgeschlagen, dass der Kanal mittels zumindest einer Öffnung dazu eingerichtet ist ein Adhäsionsmittel aufzunehmen, wodurch vorteilhaft die mechanische Verbindung zwischen Klemmstück und designiertem Stab erhöht werden kann.
Insbesondere kann mittels einem Adhäsionsmittel nach der Montage und/oder Justierung des Manipulatorhandsystems das Manipulatorhandsystem gegen ein unbeabsichtigtes Verschieben und/oder ein unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert werden.
Weiterhin vorteilhaft kann das Adhäsionsmittel mittels der von dem Adhäsionsmittel ausgehenden mechanischen Verbindung neben der durch die Vertiefung bereits bewirkten erhöhten Flächenpressung dazu beitragen, das maximal übertragbare Drehmoment zu erhöhen.
Gemäß einer optionalen Ausführungsform weist der zumindest eine Stab eine Vertiefung auf der dem Hohlraum zugewandten Seite des zumindest ersten Stabes auf.
Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein nach der Montage und/oder Justierung des Manipulatorhandsystems eingebrachtes Adhäsionsmittel auch in eine Vertiefung des designierten ersten Stabes einströmen kann und so nach dem Härten des Adhäsionsmittels eine formschlüssige Verbindung zwischen Stab und Klemmelement entstehen kann, wodurch das maximal übertragbare Drehmoment weiter erhöht werden kann.
Weiterhin optional weist das Klemmelement ein Versteifungselement auf, wobei das Versteifungselement dazu eingerichtet ist, das Klemmelement zu versteifen.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Versteifungselement“ wird ein Bereich, ein Bauteil oder eine Baugruppe verstanden, die dazu eingerichtet ist, den Winkel zwischen zwei mit dem Klemmelement kuppelbaren Stäben zu versteifen.
Hierdurch kann das hier vorgeschlagene Manipulatorhandsystem, insbesondere ein Manipulatorhandsystem in Form eines Stabwerks, zusätzlich vorteilhaft versteift werden.
Zweckmäßig ist das Versteifungselement ein separates Bauteil, welches dazu eingerichtet ist, mit dem zumindest einem Verbindungselement mit zumindest einem der zumindest zwei Klemmstücke verbunden zu werden.
Hierdurch ergeben sich Vorteile bei der Montage des Versteifungselements in Verbindung mit der Montage des Klemmelements.
Besonders bevorzugt besteht das Versteifungselement aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend Glasfasern und/oder Kohlefasern und/oder Aramidfasern.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Faserverbundwerkstoff“ wird ein Verbundwerkstoff verstanden, welcher aus verstärkenden Fasern und einer die Fasern einbettenden Matrix besteht.
Hierdurch kann ein Versteifungselement mit einem besonders guten Verhältnis aus Steifigkeit und Eigengewicht erreicht werden, insbesondere einem besonders gutem besonders hohem Verhältnis.
Bevorzugt weist das erste Material eines Klemmstücks eine Dichte von weniger oder gleich 1,1 g/cm³ auf, bevorzugt eine Dichte von weniger oder gleich 1,0 g/cm³ und besonders bevorzugt eine Dichte von weniger oder gleich 0,95 g/cm³.
Bevorzugt weist das erste Material des Klemmstücks eine Dichte von mehr als 1,1 g/cm³ auf. Bevorzugt weist das erste Material des Klemmstücks eine Dichte von weniger oder gleich 1,05 g/cm³ auf. Bevorzugt weist das erste Material des Klemmstücks eine Dichte von weniger oder gleich 0,97 g/cm³ auf.
Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein Klammstück besonders leicht ausgeführt werden kann.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Dichte des ersten Materials nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs für die Dichte des ersten Materials liefern.
Weiter bevorzugt weist das erste Material eines Klemmstücks einen Schubmodul von mehr als 1.000 N/mm² auf, bevorzugt einen Schubmodul von mehr als 2.000 N/mm² und besonders bevorzugt einen Schubmodul von mehr als 2.500 N/mm².
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Schubmodul“ wird eine Materialkonstante verstanden, die Auskunft gibt über die linear-elastische Verformung eines Bauteils infolge einer Scherkraft oder Schubspannung gibt.
Bevorzugt weist das erste Material eines Klemmstücks einen Schubmodul von mehr als 1.500 N/mm² auf. Bevorzugt weist das erste Material eines Klemmstücks einen Schubmodul von mehr als 2.200 N/mm² auf. Bevorzugt weist das erste Material eines Klemmstücks einen Schubmodul von mehr als 2.800 N/mm² auf. Bevorzugt weist das erste Material eines Klemmstücks einen Schubmodul von mehr als 3.100 N/mm² auf. Bevorzugt weist das erste Material eines Klemmstücks einen Schubmodul von mehr als 3.500 N/mm² auf. Bevorzugt weist das erste Material eines Klemmstücks einen Schubmodul von mehr als 3.800 N/mm² auf.
Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein Klemmstück eine besonders voreilhaft hohe Schubsteifigkeit aufweisen kann.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Schubmodul des ersten Materials nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs für den Schubmodul des ersten Materials liefern.
Weiterhin bevorzugt weist das erste Material eines Klemmstücks eine Charpy-Kerbschlagzähigkeit von mehr oder gleich 4,5 kJ/m² aufweist, bevorzugt von mehr als 4,8 kJ/m² und besonders bevorzugt von mehr als 5,0 kJ/m².
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „Zähigkeit“ wird die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs gegen Bruch oder Rissausbreitung verstanden. Zähigkeit wird durch die Fähigkeit zur Absorption von Energie bei plastischer Verformung bestimmt.
Unter einer „Schlagzähigkeit“ oder einer „Kerbschlagzähigkeit“ wird die Fähigkeit eines Werkstoffs verstanden, die von einem Schlag und/oder Stoß ausgehende Energie zu absorbieren, ohne dabei zu zerbrechen. Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit werden mit unterschiedlichen Prüfkörpern ermittelt.
Unter einer „Charpy-Kerbschlagzähigkeit“ wird der Wert einer Kerbschlagzähigkeit eines Werkstoffs verstanden, die entsprechend den Normen DIN EN ISO 148-1 (für metallische Werkstoffe) bzw. DIN EN ISO 179-1 (für Kunststoffe) mittels einem Kerbschlagbiegeversuch bestimmt wird, wobei der Kerbschlagbiegeversuch gemäß einem spezifischen Prüfprozess nach Charpy durchgeführt wird.
Hierdurch kann erreicht werden, dass das Klemmstück eine vergleichsweise äußerst hohe Kerbschlagzähigkeit aufweist, sodass das Manipulatorhandsystem besonders robust ausgeführt werden kann.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Charpy-Kerbschlagzähigkeit des ersten Materials nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs für die Charpy-Kerbschlagzähigkeit des ersten Materials liefern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erste Material eines Klemmstücks und/oder das erste Material aller Klemmstücke eines Klemmelements Polyamid-12.
Bevorzugt ist ein das erste Material eines Klemmstücks und/oder das erste Material aller Klemmstücke eines Klemmelements mittels einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt, wobei als Ausgangswerkstoff für die additive Fertigung ein Feinpulver auf Basis von Polyamid-12 verwendet wird.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
„Polyamide“ sind lineare Polymere mit sich regelmäßig wiederholenden Amidbindungen entlang der Hauptkette. Vorteilhaft weist ein Polyamid eine hervorragende Festigkeit und Zähigkeit auf.
„Polyamid-12“ oder Polylauryllactam oder Poly-Laurylactam ist ein Polyamid, welches als Monomer ein makrocyclisches Lactam aufweist.
Durch die Verwendung von Polyamid-12 für das erste Material eines Klemmstücks und/oder das erste Material aller Klemmstücke eines Klemmelements können die besonders für ein Klemmelement eines Manipulatorhandsystem erstrebenswerten Materialeigenschaften von Polyamid-12 vorteilhaft genutzt werden. Insbesondere ist Polyamid-12 der leichteste aller derzeit bekannten Polyamidwerkstoffe.
Insbesondere ermöglicht die hohe Charpy-Kerbschlagzähigkeit von Polyamid-12 ein Klemmstück, welches besonders robust ist gegen etwaig auftretende Schläge durch etwaige Kollisionen eines Manipulatorhandsystems mit anderen Gegenständen.
Weiterhin weist Polyamid-12 eine vergleichsweise hohe Festigkeit in Verbindung mit einem hohen Schubmodul und einer niedrigen Dichte auf, wodurch vorteilhaft ein besonders leichtes Klemmstück ermöglicht wird.
Polyamid-12 weist eine besonders hohe chemische Beständigkeit auf, sodass sich aus Polyamid-12 aufgebaute oder bestehende Bauteile besonders für den Einsatz unter erschwerten chemischen Bedingungen eignen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn in der Umgebung der Bauteile, insbesondere der Klemmstücke aus Polyamid-12, chemische Reaktionen ablaufen.
Durch die Verwendung von Polyamid-12 für das erste Material eines Klemmstücks und/oder für das erste Material aller Klemmstücke eines Klemmelements kann ein besonders robustes und gleichzeitig besonders leichtes Manipulatorhandsystem erreicht werden.
Insbesondere kann ein leichtes Manipulatorhandsystem die Anforderungen an einen designiert mit einem Manipulatorhandsystem in Wirkverbindung stehenden Manipulator vorteilhaft reduzieren, wodurch Investitionskosten für den Manipulator reduziert werden können.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Manipulator aufweisend zumindest ein Manipulatorhandsystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile eines Manipulatorhandsystems nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf einen Manipulator aufweisend ein Manipulatorhandsystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des vorstehenden Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Sichern einer Verbindung zwischen einem Klemmelement und zumindest einem Stab eines Manipulatorhandsystems nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das Klemmelement zumindest zwei Klemmstücke aufweist, welche mittels zumindest eines Verbindungselements miteinander verbunden sind und den zumindest einen Stab zwischen sich fixieren, wobei zumindest eines der zumindest zwei Klemmstücke an seiner dem zumindest einen Stab zugewandten Oberfläche eine Vertiefung aufweist, welche mit zumindest einer Öffnung auf der dem Stab abgewandten Oberfläche des Klemmstücks in Fluidkommunikation steht, wobei ein Adhäsionsmittel durch die zumindest eine Öffnung in die an den zumindest einen Stab angrenzende Vertiefung eingebracht wird, dort aushärtet und die Verbindung zwischen dem Klemmelement und dem zumindest einen Stab sichert.
Hier wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem ein Klemmstück nach dem ersten Aspekt der Erfindung aufweisend eine Vertiefung in seiner designierten Anwendung beim Kuppeln zumindest eines designierten Stabes mit einem Adhäsionsmittel aufgefüllt wird, wobei das Adhäsionsmittel in der Vertiefung aushärtet. Dabei entsteht eine zumindest mittelbare mechanische Bindung zwischen dem zumindest einen Stab und dem zumindest einen mit dem Adhäsionsmittel befüllten Klemmstück, welche das Klemmelement und den zumindest einen Stab gegen ein Verrutschen oder Verdrehen sichert.
Die dabei entstehende mechanische Bindung ist additiv zu der zuvor bereits hergestellten Klemmwirkung zwischen dem Klemmelement und dem zumindest einen Stab und stärkt daher die Verbindung zwischen dem zumindest einen Stab und dem Klemmelement zusätzlich.
Es versteht sich, dass das Verfahren auch auf eine Mehrzahl von Stäben und Klemmstücken angewendet werden kann, insbesondere also auf zwei Stäbe, drei Stäbe oder mehr als drei Stäbe, welche mittels eines Klemmelements oder mehrerer Klemmelemente miteinander gekuppelt sind.
Bevorzugt wird die Verbindung zwischen dem Klemmelement und dem zumindest einen Stab des Manipulatorhandsystems kraftschlüssig gesichert.
Gemäß einer optionalen Ausführungsform weisen zumindest zwei Klemmstücke an ihrer dem zumindest einen Stab zugewandten Oberfläche eine Vertiefung auf, welche mit zumindest jeweils einer Öffnung auf der dem Stab abgewandten Oberfläche des Klemmstücks in Fluidkommunikation steht, wobei ein Adhäsionsmittel durch die zumindest jeweils eine Öffnung in die an den zumindest einen Stab angrenzende Vertiefung eingebracht wird, dort aushärtet und die Verbindung zwischen dem Klemmelement und dem zumindest einen Stab sichert.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:

1: schematisch eine Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
2: schematisch eine Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
3: schematisch eine Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
4: schematisch eine Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
5: schematisch eine Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
6: schematisch eine Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
7: schematisch eine Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
8: schematisch eine Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
9: schematisch eine Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
10: schematisch ein Klemmstück eines Klemmelements einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems;
11: schematisch ein Klemmstück eines Klemmelements einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems; und
12: schematisch eine Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems.

In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
Das Manipulatorhandsystem 10 in 1 besteht im Wesentlichen aus einer Mehrzahl von Stäben 30, welche mittels Klemmelementen 20 in unterschiedlichen Winkeln zueinander und in unterschiedlichen Ebenen miteinander gekuppelt sind. Weiterhin weist das Manipulatorhandsystem 10 eine Mehrzahl von Werkzeugen 40 auf, insbesondere eine Mehrzahl unterschiedlicher Werkzeuge 40.
Das Manipulatorhandsystem 10 in 2 entspricht dem Manipulatorhandsystem 10 in 1, ist jedoch aus einer anderen Perspektive dargestellt.
Das Manipulatorhandsystem 10 in 3 besteht im Wesentlichen aus einer Mehrzahl von Stäben 30, welche mittels Klemmelementen 20 in unterschiedlichen Winkeln zueinander und in unterschiedlichen Ebenen miteinander gekuppelt sind.
Das Manipulatorhandsystem 10 weist unterschiedliche Typen von Klemmelementen 20 und unterschiedliche Längen von Stäben 30 auf.
Insbesondere weist das Manipulatorhandsystem 10 in 3 ein T-förmiges Klemmelement (nicht spezifisch bezeichnet) auf, welches zumindest zwei oder drei Stäbe in einer gemeinsamen Ebene miteinander koppelt.
Weiterhin weist das Manipulatorhandsystem 10 in 3 Klemmelemente 20 auf, welche zwei oder drei Stäbe 30 in der jeweiligen Anzahl von Ebenen (nicht bezeichnet) miteinander kuppeln.
Ebenfalls weist das Manipulatorhandsystem 10 in 3 ein Klemmelement (nicht spezifisch bezeichnet) auf, welches zwei Stäbe in einem rechten Winkel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene miteinander kuppelt.
Die Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems 10 in 4 (4a stellt eine perspektivische Ansicht der Detailansicht eines Bereichs eines Manipulatorhandsystems 10 dar; 4b stellt einen Schnitt durch das Manipulatorhandsystem 10 aus 4a dar.) besteht im Wesentlichen aus einem Klemmelement 20, welches zwei Stäbe 30 in Form von Rundrohren miteinander im rechten Winkel zueinander und in unterschiedlichen Ebenen zueinander kuppelt.
Das Klemmelement 20 besteht im Wesentlichen aus einem oberen Klemmstück 22, einem Klemmstück in Form einer Kreuzplatte 24 und einem unteren Klemmstück 22. Dabei wird der obere Stab 30 mittels dem Klemmstück in Form der Kreuzplatte 24 und dem oberen Klemmstück 22 gekuppelt, während der untere Stab 30 mittels dem Klemmstück in Form der Kreuzplatte 24 und dem unteren Klemmstück 22 gekuppelt wird.
Zur Verbindung des Klemmstücks in Form einer Kreuzplatte 24 mit jeweils einem Klemmstück 22 weist das Klemmelement 20 auf der Oberseite und der Unterseite jeweils vier Verbindungselemente 26 auf, insbesondere vier Verbindungselemente 26 in Form je einer Zylinderkopfschraube.
Sowohl das obere als auch das untere Klemmstück 22 und das Klemmstück in Form der Kreuzplatte 24 weisen Vertiefungen 60 auf der dem Stab zugewandten Fläche auf, welche zur Aufnahme eines Adhäsionsmittels (nicht dargestellt) eingerichtet sind. Das Adhäsionsmittel kann über Öffnungen 62 in die Vertiefungen 60 eingebracht werden und sichert die Verbindungen zwischen Stab 30 und Klemmelement 20 gegen Verrutschen und/oder Verdrehen zueinander.
Der obere Stab 30 weist einen kleineren Durchmesser als der untere Stab 30 auf, wobei die jeweiligen Klemmstücke 22 auf die Durchmesser der Stäbe 30 angepasst sind. Das Klemmstück in Form der Kreuzplatte 24 ist auf seiner Oberseite für den kleineren Durchmesser des oberen Stabes 30 und auf ihrer Unterseite für den größeren Durchmesser des unteren Stabes 30 angepasst. Damit erlaubt das Klemmstück in Form der Kreuzplatte 24 das Verkuppeln von zwei Stäben 30 mit unterschiedlichen Durchmessern in einem 90°-Winkel zueinander, wobei sich die Stäbe 30 in unterschiedlichen Ebenen erstrecken.
Der obere Stab 30 weist eine Werkzeugaufnahme 42 auf, welche zum Kuppeln eines Werkzeugs (nicht dargestellt) eingerichtet ist.
Das obere und das untere Klemmstück 22 weisen jeweils eine sich axial erstreckende Versteifungsrippe 52 und eine Mehrzahl von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Versteifungsrippen 50 auf.
Die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Versteifungsrippen 50 sind derart gestaltet, dass sie mit zunehmendem Abstand von der sich axial erstreckenden Versteifungsrippe 52 an Steifigkeit abnehmen. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass die durch die Vorspannkraft der Verbindungselemente 26 aufgebaute Flächenpressung zwischen dem Klemmstück 22 und dem Stab 30 in Umfangsrichtung homogenisiert wird, wodurch ein größeres maximales Drehmoment zwischen dem Stab 30 und dem Klemmelement 20 übertragen werden kann.
Die Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems 10 in 5 (5a stellt eine perspektivische Ansicht der Detailansicht eines Bereichs eines Manipulatorhandsystems 10 dar; 5b stellt einen Schnitt durch das Manipulatorhandsystem 10 aus 5a dar.) ist der Ausführungsform aus 4 weitestgehend ähnlich, wobei das Klemmelement 20 zwei Stäbe 30 mit gleichem Durchmesser miteinander kuppelt und wobei keiner der Stäbe 30 eine Werkzeugaufnahme (nicht dargestellt) aufweist.
Die Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems 10 in 6 (6a stellt eine perspektivische Ansicht der Detailansicht eines Bereichs eines Manipulatorhandsystems 10 dar; 6b stellt einen Schnitt durch das Manipulatorhandsystem 10 aus 6a dar.) ist der Ausführungsform aus 5 weitestgehend ähnlich, wobei das Klemmelement 20 insgesamt drei Stäbe 30 mit jeweils gleichem Durchmesser in unterschiedlichen Ebenen miteinander kuppelt.
Hierzu weist das Klemmelement 20 insgesamt zwei Klemmstücke in Form von Kreuzplatten 24 und zwei weitere Klemmstücke 22 auf.
Die Klemmstücke 22, 24 sind mittels vier sich durch alle Klemmstücke 22, 24 erstreckende Verbindungselemente 26 in Form von Schrauben miteinander verspannt. Hierzu weisen alle Klemmstücke 22, 24 Durchgangsbohrungen auf.
Die Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems 10 in 7 (7a stellt eine perspektivische Ansicht der Detailansicht eines Bereichs eines Manipulatorhandsystems 10 dar; 7b stellt einen Schnitt durch das Manipulatorhandsystem 10 aus 7a dar.) besteht im Wesentlichen aus einem Klemmelement 20, aufweisend ein oberes Klemmstück 22 und ein unteres Klemmstück 22, wobei die Klemmstücke 22 mittels einer von den Verbindungselementen 26 aufgebrachten Vorspannkräften die drei Stäbe 30 miteinander in einer Ebene kuppeln.
Das Klemmelement 20 weist zwei Versteifungselemente 70 auf, welche zur Versteifung des Winkels zwischen jeweils zwei Stäben 30 eingerichtet sind.
In dieser Ausführungsform sind die Stäbe 30 in Form von Rundrohren aus einem Faserverbundmaterial ausgeführt.
Auch die Versteifungselemente 70 sind aus einem Faserverbundmaterial hergestellt.
Die Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems 10 in 8 (8a stellt eine perspektivische Ansicht der Detailansicht eines Bereichs eines Manipulatorhandsystems 10 dar; 8b stellt einen Schnitt durch das Manipulatorhandsystem 10 aus 8a dar.) ähnelt im Wesentlichen der Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems aus 7, wobei das Klemmelement 20 nur zwei Stäbe 30 miteinander in einer gemeinsamen Ebene unter einem Winkel von 90° zueinander kuppelt. Dementsprechend wird auch nur ein Versteifungselement 70 für das Klemmelement 20 benötigt.
Die Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems 10 in 9 entspricht einer Explosionsansicht der Ausführungsform des Manipulatorhandsystems 10 aus 5.
In der Explosionsansicht lassen sich eine Mehrzahl von Gewindeeinsätzen 28 erkennen, welche in dem Klemmstück in Form einer Kreuzplatte 24 angebracht sind und welche eine kraftschlüssige Verbindung zwischen einem Gewindeeinsatz und je einem Verbindungselement 26 ermöglichen.
Das Klemmstück 22 in 10 (10a stellt zwei perspektivische Ansichten von schräg oben und von schräg unten auf das Klemmstück 22 dar; 10b stellt eine Draufsicht auf das Klemmstück 22 dar und die 10c und 10d stellen jeweils unterschiedliche Seitenansichten des Klemmstücks 22 jeweils im Schnitt dar.) weist vier Durchgangsbohrungen 34, eine Versteifungsrippe in Axialrichtung 52, mehrere Versteifungsrippen in Umfangsrichtung 50 und mehrere Öffnungen 62 verbunden mit einer Vertiefung 60 auf. Das Klemmstück 22 formt einen Teil eines Hohlraums 32 aus, welcher zur Aufnehme eines designierten Stabes (nicht dargestellt) eingerichtet ist.
Das Klemmstück 22 weist weiterhin eine Oberfläche 70 aufweisend ein zweites Material auf, welche mit dem ersten Material (nicht bezeichnet) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, im Bereich der Oberfläche 70 des zweiten Materials das Drehmoment zwischen einem Klemmelement aufweisend das Klemmstück 22 und einem designierten Stab (nicht dargestellt) zu erhöhen.
Das Klemmstück in Form einer Kreuzplatte 24 in 11 (11a stellt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf das Klemmstück in Form einer Kreuzplatte 24 dar; 10b stellt eine Draufsicht auf das Klemmstück 24 dar und die 10c und 10d stellen jeweils unterschiedliche Seitenansichten des Klemmstücks 24 jeweils im Schnitt dar.) weist vier Durchgangsbohrungen 34 und mehrere Öffnungen 62 verbunden mit je einer Vertiefung 60 auf jeder Seite des Klemmstücks in Form einer Kreuzplatte 24 auf. Das Klemmstück in Form einer Kreuzplatte 24 formt jeweils einen Teil von zwei Hohlräumen 32 aus, welche zur Aufnahme von designierten Stäben (nicht dargestellt) eingerichtet sind.
Die Detailansicht eines Bereichs einer Ausführungsform eines Manipulatorhandsystems 10 in 12 besteht im Wesentlichen aus zwei Stäben 30, welche von einem Klemmelement 20 miteinander in einer Ebene und parallel zueinander gekuppelt sind.
Das Klemmelement 20 weist zwei Klemmstücke 22 auf, wobei das untere Klemmstück 22 ein Wirkelement 44 in Form einer Mehrzahl von Vakuumsaugern 46 aufweist.
Bezugszeichenliste

10: Manipulatorhandsystem
20: Klemmelement
22: Klemmstück
24: Klemmstück/Kreuzplatte
26: Verbindungselement
28: Gewindeeinsatz
30: Stab
32: Hohlraum
34: Durchgangsbohrung
40: Werkzeug
42: Werkzeugaufnahme
44: Wirkelement
46: Vakuumsauger
50: Versteifungsrippe in Umfangsrichtung
52: Versteifungsrippe in Axialrichtung
60: Vertiefung
62: Öffnung
70: Oberfläche aufweisend zweites Material

Claims

Manipulatorhandsystem (10) eingerichtet zur Verwendung mit einem Manipulator, - wobei das Manipulatorhandsystem (10) zum Anordnen von einem Werkzeug (40) eingerichtet ist, - wobei das Manipulatorhandsystem (10) zumindest einen Stab (30) aufweist, - wobei der zumindest eine Stab (30) mit einem Klemmelement (20) kuppelbar ist, - wobei das zumindest eine Klemmelement (20) zumindest zwei Klemmstücke (22, 24) aufweist, - wobei die zumindest zwei Klemmstücke (22, 24) mittels zumindest einem Verbindungselement (26) miteinander verbunden werden können, - wobei die zumindest zwei Klemmstücke (22, 24) bei korrespondierender Anordnung einen Hohlraum (32) ausbilden, wobei der Hohlraum (32) zum Aufnehmen und Klemmen des zumindest einen Stabes (30) eingerichtet ist, - wobei zumindest ein erstes Klemmstück (22, 24) einen dem Hohlraum (32) zugewandten Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Hohlraum (32) zugewandte Bereich des zumindest ersten Klemmstücks (22, 24) zumindest ein geometrisches und/oder stoffliches Mittel aufweist, welches zur Erhöhung eines maximal übertragbaren Drehmoments zwischen dem zumindest einen Stab (30) und dem ersten Klemmstück (22, 24) in Wirkverbindung mit einem zweiten Klemmstück (22, 24) eingerichtet ist.
Manipulatorhandsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Manipulatorhandsystem (10) zumindest zwei Stäbe aufweist, wobei die zumindest zwei Stäbe durch zumindest ein Klemmelement (20) kuppelbar sind, insbesondere in unterschiedlichen Ebenen und/oder Winkeln miteinander kuppelbar sind.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmstück (22, 24) ein Wirkelement (44) und/oder eine Werkzeugaufnahme (42) aufweist.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Klemmstücks (22, 24) einen dem Hohlraum (32) zugewandten Bereich aufweist, wobei der dem Hohlraum (32) zugewandte Bereich des zweiten Klemmstück (22, 24) zumindest ein geometrisches und/oder stoffliches Mittel aufweist, welches zur Erhöhung des maximal übertragbaren Drehmoments zwischen dem ersten Stab (30) und dem zweiten Klemmstück (22, 24) eingerichtet ist.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klemmstück (22, 24) und/oder das zweite Klemmstück (22, 24) auf der dem Hohlraum (32) abgewandten Seite des Bereichs als das geometrische und/oder stoffliche Mittel zumindest eine zumindest bereichsweise entlang dem Umfangswinkel des Klemmstücks (22, 24) verlaufende Versteifungsrippe (50) aufweist, deren Steifigkeit mit einem zwischen dem Normalenvektor des Bereichs und dem Kraftvektor des zumindest einen Verbindungselements (26) bestimmten betragsmäßig zunehmenden Umfangswinkel abnimmt, insbesondere im Bereich des Betrags des Umfangswinkels zwischen 10° und 70°, bevorzugt im Bereich zwischen 5° und 80° und besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0° und 85°.
Manipulatorhandsystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit der Versteifungsrippe (50, 52) durch die radiale Erstreckung der Versteifungsrippe (50, 52) und/oder die axiale Erstreckung der Versteifungsrippe (50, 52) beeinflusst ist.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Klemmstück (22, 24) ein erstes Material und ein von dem ersten Material abweichendes zweites Material aufweist, wobei der Bereich des ersten Klemmstücks (22, 24) und/oder der Bereich des zweiten Klemmstücks (22, 24) als das geometrische und/oder stoffliche Mittel auf der dem Hohlraum (32) zugewandten Seite zumindest bereichsweise an seiner Oberfläche das zweite Material aufweist.
Manipulatorhandsystem (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein E-Modul aufweist, welches kleiner ist als das E-Modul des ersten Materials.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material eine Härte aufweist, die geringer ist als die Härte des ersten Materials, insbesondere weist das zweite Material eine Shore-A Härte kleiner oder gleich 100 auf, bevorzugt weist das zweite Material eine Shore-A Härte kleiner oder gleich 85 auf, weiterhin bevorzugt weist das zweite Material eine Shore-A Härte kleiner oder gleich 65 auf, besonders bevorzugt weist das zweite Material eine Shore-A Härte kleiner oder gleich 50 auf.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein thermoplastischer Elastomer ist, insbesondere ein Polyurethanelastomer.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Klemmstück (22, 24) und/oder das zweite Klemmstück (22, 24) auf der dem Hohlraum (32) zugewandten Seite des Bereichs als das geometrische und/oder stoffliche Mittel einen an seiner Oberfläche eine Vertiefung (60) aufweist.
Manipulatorhandsystem (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (60) einen Kanal aufweist, der sich zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung in dem Klemmstück (22, 24) erstreckt.
Manipulatorhandsystem (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal zumindest bereichsweise mäanderförmig verläuft.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal mit zumindest einer Öffnung (62) auf der Oberfläche auf der dem Hohlraum (32) abgewandten Seite des Klemmstücks (22, 24) in Fluidkommunikation steht, wobei die Vertiefung (60) dazu eingerichtet ist, ein Adhäsionsmittel aufzunehmen, insbesondere ein Epoxidharz, wobei die zumindest eine Öffnung (62) dazu eingerichtet ist, dass das Adhäsionsmittel durch die zumindest eine Öffnung (62) in die Vertiefung (60) eingebracht werden kann.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Stab (30) eine Vertiefung (60) auf der dem Hohlraum (32) zugewandten Seite des zumindest ersten Stabes (30) aufweist.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (20) ein Versteifungselement (70) aufweist, wobei das Versteifungselement (70) dazu eingerichtet ist, das Klemmelement (20) zu versteifen.
Manipulatorhandsystem (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (70) ein separates Bauteil ist, welches dazu eingerichtet ist, mit dem zumindest einem Verbindungselement (26) mit zumindest einem der zumindest zwei Klemmstücke (22, 24) verbunden zu werden.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (70) aus einem Faserverbundwerkstoff besteht, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend Glasfasern und/oder Kohlefasern und/oder Aramidfasern.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material eines Klemmstücks (22, 24) eine Dichte von weniger oder gleich 1,1 g/cm³ aufweist, bevorzugt eine Dichte von weniger oder gleich 1,0 g/cm³ und besonders bevorzugt eine Dichte von weniger oder gleich 0,95 g/cm³.
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material eines Klemmstücks (22, 24) einen Schubmodul von mehr als 1.000 N/mm² aufweist, bevorzugt einen Schubmodul von mehr als 2.000 N/mm² und besonders bevorzugt einen Schubmodul von mehr als 2.500 N/mm².
Manipulatorhandsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material eines Klemmstücks (22, 24) eine Charpy-Kerbschlagzähigkeit von mehr oder gleich 4,5 kJ/m² aufweist, bevorzugt von mehr als 4,8 kJ/m² und besonders bevorzugt von mehr als 5,0 kJ/m².
Manipulator, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator zumindest ein Manipulatorhandsystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 aufweist.
Verfahren zum Sichern einer Verbindung zwischen einem Klemmelement (20) und zumindest einem Stab (30) eines Manipulatorhandsystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das Klemmelement (20) zumindest zwei Klemmstücke (22, 24) aufweist, welche mittels zumindest eines Verbindungselements (26) miteinander verbunden sind und den zumindest einen Stab (30) zwischen sich fixieren, wobei zumindest eines der zumindest zwei Klemmstücke (22, 24) an seiner dem zumindest einen Stab (30) zugewandten Oberfläche eine Vertiefung (60) aufweist, welche mit zumindest einer Öffnung (62) auf der dem Stab (30) abgewandten Oberfläche des Klemmstücks (22, 24) in Fluidkommunikation steht, wobei ein Adhäsionsmittel durch die zumindest eine Öffnung (62) in die an den zumindest einen Stab (30) angrenzende Vertiefung (60) eingebracht wird, dort aushärtet und die Verbindung zwischen dem Klemmelement (20) und dem zumindest einen Stab (30) sichert.