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Die Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung, mit einer Positioniereinheit zum Bereitstellen einer Positionierbewegung einer Endeffektorschnittstelle, wobei die Positioniereinheit einen über eine Handhabungsschnittstelle zur Anbringung an einer Handhabungseinheit verfügenden Grundkörper aufweist, wobei eine Schwenkeinheit um eine Schwenkachse relativ zum Grundkörper verschwenkbar angeordnet ist, wobei die Schwenkeinheit einen Grundkörper und eine Endeffektor-Kegelradeinheit mit der Endeffektorschnittstelle aufweist, wobei die Endeffektor-Kegelradeinheit um eine zur Schwenkachse senkrecht ausgerichtete Rotationsachse relativ zu dem Basiskörper drehbar ist, wobei an dem Grundkörper eine erste Antriebseinheit und eine von der ersten Antriebseinheit unabhängig ansteuerbare zweite Antriebseinheit angeordnet ist, wobei eine um die Schwenkachse relativ zum Grundkörper drehbare erste Antriebs-Kegelradeinheit durch die erste Antriebseinheit rotativ antreibbar und unverdrehbar festsetzbar ist, wobei die erste Antriebs-Kegelradeinheit mit der Endeffektor-Kegelradeinheit in einem Verzahnungseingriff steht.
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Eine aus der
JP 2017-226028 A bekannte Positioniereinheit für eine Handhabungseinrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem zwei Elektromotoren mit jeweils einem zwei Riemen aufweisenden Riemengetriebe angeordnet sind. Das erste Riemengetriebe dient zur Erzeugung einer Schwenkbewegung und das zweite Riemengetriebe dient zur Erzeugung einer Drehbewegung eines Endeffektors relativ zum Gehäuse. Durch die Aneinanderreihung der Riemen in den Riemengetrieben wird eine sehr wartungsanfällige Anordnung geschaffen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positioniereinrichtung zu schaffen, die mit einer Positioniereinheit ausgestattet ist, die wartungsarm ist und einen ausbalancierteren Kraftfluss aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass eine um die Schwenkachse relativ zum Grundkörper drehbare zweite Antriebs-Kegelradeinheit mit der Endeffektor-Kegelradeinheit in einem Verzahnungseingriff steht, wobei die erste Antriebs-Kegelradeinheit, die zweite Antriebs-Kegelradeinheit und die Endeffektor-Kegelradeinheit unter Ausbildung eines Kegelradgetriebes zusammenwirken, wobei die zweite Antriebs-Kegelradeinheit durch die zweite Antriebseinheit unabhängig von der ersten Antriebs-Kegelradeinheit rotativ antreibbar und unverdrehbar festsetzbar ist, sodass die Endeffektorschnittstelle zu der eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse und/oder eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse beinhaltenden Positionierbewegung antreibbar ist.
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Dadurch, dass sowohl die Schwenkbewegung als auch die Rotationsbewegung der Positionierbewegung durch das gemeinsame Kegelradgetriebe erzeugt werden, das durch die beiden Antriebs-Kegelradeinheiten und durch die Endeffektor-Kegelradeinheit symmetrisch aufgebaut ist, wird ein gleichmäßiger Kraftfluss durch die Positioniereinheit gewährleistet, sodass die Amplituden wechsellastbedingter Schwingungen geringer sind als bei einem unsymmetrischen Kraftfluss. Ferner sind Kegelradgetriebe zur Übertragung hoher Drehmomente geeignet und robust gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen wie beispielsweise hohen Temperaturschwankungen. Auf diese Weise kann eine Positioniereinrichtung mit der Positioniereinheit geschaffen werden, die wartungsarm und hinsichtlich des Kraftflusses ausbalancierter ist als die bekannte Positioniereinheit. Durch die vorteilhafte Verwendung eines Kegelradgetriebes kann die Rotationsbewegung und die Schwenkbewegung in einfacher Weise durch eine entsprechende Wahl des Drehsinns und der Drehgeschwindigkeit der Antriebs-Kegelradeinheiten angetrieben werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Vorteilhafterweise kann der Grundkörper eine sich in eine Querrichtung erstreckende Grundkörperbasis und zwei zueinander in der Querrichtung beabstandete, an der Grundkörperbasis angeordnete Schenkelabschnitte aufweisen, wobei sich die Schenkelabschnitte entlang einer quer zur Querrichtung ausgerichteten Schenkelrichtung erstrecken, sodass der Grundkörper eine U-förmige Struktur aufweist, wobei ein Zwischenraum zwischen den Schenkelabschnitten an dem Grundkörper ausgebildet ist. Die Querrichtung und die Schenkelrichtung sind insbesondere senkrecht zueinander ausgerichtet. Die Schenkelabschnitte weisen vorzugsweise freie, sich weg von der Grundkörperbasis erstreckende Enden auf. Insbesondere kann der Zwischenraum in Querrichtung mittig im Grundkörper ausgebildet sein. Weiter bevorzugt erstreckt sich die Schwenkachse durch den Zwischenraum hindurch. Insbesondere erstreckt sich die Schwenkachse von dem einen Schenkelabschnitt zu dem gegenüberliegenden Schenkelabschnitt und weist im Bereich jedes Schenkelabschnitts insbesondere den gleichen Abstand zur Grundkörperbasis auf. Der Zwischenraum kann zur Anordnung von weiteren Bauteilen der Positioniereinheit dienen, sodass eine kompakte Bauweise der Positioniereinheit gewährleistet werden kann.
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Vorzugsweise weist jede Antriebseinheit einen Motorabschnitt zum Antrieben der Antriebs-Kegelradeinheit auf, wobei der Motorabschnitt im Zwischenraum angeordnet ist, wobei der Schenkelabschnitt einen Getriebeabschnitt einer Antriebseinheit aufweist, wobei der Getriebeabschnitt mit dem Motorabschnitt verbunden ist. Insbesondere ist der Zwischenraum nicht vollständig durch die beiden Motorabschnitte ausgefüllt. Besonders bevorzugt sind die beiden Motorabschnitte im Bereich der Grundkörperbasis im Zwischenraum angeordnet, sodass ein Abschnitt des Zwischenraums im Bereich der freien Enden der Schenkelabschnitte keine Motorabschnitte aufweist. Durch die Unterteilung der Antriebseinheit in einen Motorabschnitt und einen Getriebeabschnitt kann zum einen eine modulare Bauweise der Antriebseinheiten erzeugt werden, die ein einfaches Montieren und Demontieren der Antriebseinheiten ermöglicht. Zum anderen ist eine platzsparende Funktionsverbindung herstellbar, sodass die Schenkelabschnitte auch Getriebeabschnitte sind. Grundsätzlich könnten die Motorabschnitte aber auch getriebelos direkt mit den beiden Antriebs-Kegelradabschnitten gekoppelt sein.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Positioniereinheit können die Motorabschnitte der beiden Antriebsabschnitte in einer Zwischenraumrichtung nebeneinander angeordnet sein, wobei die Zwischenraumrichtung senkrecht zur Querrichtung und senkrecht zur Schenkelrichtung ausgerichtet ist. Die Motorabschnitte sind in der Zwischenraumrichtung aneinandergereiht, wobei sie von sich in Querrichtung gegenüberliegenden Seiten der Schenkelabschnitte im Bereich der Grundkörperbasis in den Zwischenraum hineinragen. Vorzugsweise weisen die Motorabschnitte zueinander keine unmittelbare mechanische Verbindung innerhalb des Zwischenraums auf. Durch die zueinander entlang der Zwischenraumrichtung benachbarte Anordnung der Motorabschnitte kann der Zwischenraum im Bereich der Grundkörperbasis effizient ausgefüllt werden, indem sich die Motorabschnitte hinsichtlich der Raumfüllung im Wesentlichen ergänzen.
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Besonders bevorzugt ist eine Positioniereinrichtung mit einer Positioniereinheit, bei der die Handhabungsschnittstelle an der Grundkörperbasis ausgebildet ist, wobei die Grundkörperbasis insbesondere als separates Bauteil ausgebildet ist, das vorzugsweise traversenartig die beiden Antriebseinheiten miteinander verbindet. Solch eine Grundkörperbasis kann lösbar an den beiden Antriebseinheiten angebracht werden. Die Handhabungsschnittstelle kann auf einer den beiden Antriebseinheiten gegenüberliegenden Seite der Grundkörperbasis ausgebildet sein. Durch die modulare Bauweise des Grundkörpers der Positioniereinheit können Motorabschnitte der Arbeitseinheiten in platzsparender Weise bequem in dem Zwischenraum angeordnet werden. Trotz der sehr kompakten Bauweise weist die Positioniereinheit durch die modulare Bauweise eine für Reparatur- und Wartungseingriffe vorteilhafte und für einen Monteur leicht zu handhabende Struktur auf, da die Positioniereinheit modulweise montiert und demontiert werden kann.
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Der Basiskörper der Schwenkeinheit kann im Zwischenraum zwischen den beiden Antriebseinheiten schwenkbar angeordnet sein, wobei das der Schwenkeinheit zugeordnete Kegelradgetriebe an dem Basiskörper angeordnet ist. Insbesondere ist der Basiskörper der Schwenkeinheit im Zwischenraum zwischen den freien Enden der Schenkelabschnitte positioniert. Die Schwenkachse erstreckt sich vorzugsweise ausgehend von einem Schenkelabschnitt durch den Basiskörper der Schwenkeinheit zum gegenüberliegenden Schenkelabschnitt. Das Kegelradgetriebe ist vorzugsweise in dem Zwischenraum angeordnet. Hierdurch wird das robuste Kegelradgetriebe dem Basiskörper zugeordnet und ein bei der Positionierbewegung entstehender Kraftfluss wird in symmetrischer Weise ausgehend vom Zwischenraum über den Grundkörper vorteilhaft verteilt.
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Vorzugsweise ist das Kegelradgetriebe innerhalb des Basiskörpers angeordnet, wobei die Endeffektor-Kegelradeinheit auf einer Seite des Basiskörpers angeordnet sein kann, die ausgehend von der Schwenkachse von dem Grundkörper abgewandt ist, wobei die Endeffektorschnittstelle vorzugsweise an einer von dem Grundkörper abgewandten vorderen Stirnseite des Basiskörpers drehbar angeordnet ist, wobei sich die Rotationsachse insbesondere durch die vordere Stirnseite hindurch erstreckt, sodass die Endeffektorschnittstelle um die Rotationsachse drehbar ist. Insbesondere wird das Kegelradgetriebe während der Schwenkbewegung des Basiskörpers teilweise verschwenkt. Vorzugsweise wird die Endeffektor-Kegelradeinheit des Kegelradgetriebes während der Schwenkbewegung um die Schwenkachse zusammen mit der Rotationsachse verschwenkt. Die Endeffektorschnittstelle ist von außen an der vorderen Stirnseite zugänglich, sodass ein Endeffektor wie zum Beispiel ein Greifer sehr einfach an die Endeffektorschnittstelle angebracht werden kann.
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Bei einer Ausführungsform kann die Endeffektor-Kegelradeinheit eine sich entlang der Rotationsachse erstreckende Energie/Signal-Durchführung aufweisen, die sich von einem axialen Ende der Endeffektor-Kegelradeinheit bis zur Endeffektorschnittstelle erstreckt und an der Endeffektorschnittstelle ausmündet. Die Energie/Signal-Durchführung kann als durchgehender Kanal entlang einer Längsachse der Endeffektor-Kegelradeinheit beispielsweise durch eine Bohrung ausgebildet sein. Die Energie/Signal-Durchführung ermöglich die Übertragung von Energie von einer Energiequelle zum Endeffektor und beispielsweise von Signalen einer Signalquelle am Endeffektor zu einer Steuereinheit.
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Vorzugsweise kann sich wenigstens eine Leitung wie eine Druckluftleitung und/oder eine elektrische Leitung durch den Basiskörper und durch die Energie/Signal-Durchführung hindurch zur Endeffektorschnittstelle erstrecken. Hierbei kann solch eine Leitung von der Handhabungseinheit zur Positioniereinheit geführt werden, an der sie in den Basiskörper eintritt, um innerhalb des Basiskörpers durch die Energie/Signal-Durchführung zur Endeffektorschnittstelle geführt zu werden. Die Leitung kann mit einer Druckluftquelle, einer Spannungsquelle und/oder einer Signalquelle der Positioniereinrichtung verbunden sein, sodass der an die Leitung angeschlossene Endeffektor entsprechend mit Druckluft und/oder elektrischer Energie versorgt werden kann und/oder mit einer Steuereinrichtung mittels Signalen kommunizieren kann. Die Signalquelle kann eine Sensoreinrichtung an dem Endeffektor, an einem sonstigen Abschnitt der Positioniereinrichtung und/oder in einem Bereich der Umgebung der Positioniereinrichtung sein. Bei der Rotationsbewegung der Endeffektor-Kegelradeinheit wird die Energie/Signal-Durchführung mitrotiert.
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Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Energie/Signal-Durchführung einen basiskörper-seitigen und einen endeffektorschnittstellen-seitigen Energie/Signal-Anschluss aufweisen. An den basiskörper-seitigen Energie/Signal-Anschluss kann eine Leitung zur Energieübertragung und/oder Signalübertragung an die Energie/Signal-Durchführung innerhalb des Basiskörpers angeschlossen werden. An den endeffektorschnittstellen-seitigen Energie/Signal-Anschluss kann zur Energie- und/oder Signalübertragung ein Endeffektor angeschlossen werden. Der basiskörper-seitige Energie/Signal-Anschluss kann mittels eines elektrischen Schleifkontakts für elektrische Energie und/oder elektrische Signale und/oder mittels eines verdrehbaren Fluidanschlusses zur Fluidströmungsleitung ausgebildet sein. Hierdurch kann die Leitung relativ zum Basiskörper bei einer Rotation der Endeffektor-Kegelradeinheit stillstehen, da der elektrische Schleifkontakt und/oder der verdrehbare Fluidanschluss eine relative Drehung der Energie/Signal-Durchführung zu der Leitung ermöglichen.
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Vorteilhafterweise weist die Endeffektor-Kegelradeinheit ein Abtriebskegelrad und einen die Endeffektorschnittstelle aufweisenden Abtriebsabschnitt auf und weisen die Antriebs-Kegelradeinheiten jeweils ein Antriebskegelrad und einen vorzugsweise wellenförmigen Antriebsabschnitt auf, wobei die Kegelräder miteinander innerhalb eines Getrieberaums des Basiskörpers in Verzahnungseingriff stehen und wobei die Antriebsabschnitte mit der jeweils zugehörigen Antriebseinheit zu einer Drehung antreibbar verbunden sind. Der Basiskörper ist vorzugsweise hohlzylinderförmig ausgebildet. Seine mit der Endeffektorschnittstelle ausgestattete vordere Stirnseite weist vorzugsweise eine kreisförmige Kontur auf. Der Abtriebsabschnitt, der die Endeffektorschnittstelle aufweist, ist insbesondere kreisscheibenförmig, wobei insbesondere auf einer vom Getrieberaum ausgehend nach außen gerichteten Fläche des Abtriebsabschnitts die Endeffektorschnittstelle angeordnet ist. Die Rotationsachse ist vorzugsweise koaxial zu einer Längsachse des Basiskörpers. Die Schwenkachse verläuft senkrecht zur Rotationsachse und vorzugsweise entlang eines Durchmessers des hohlzylinderförmigen Basiskörpers oder des Abtriebsabschnitts der Endeffektor-Kegelradeinheit, sodass die Rotationsachse und die Schwenkachse einen imaginären Schnittpunkt insbesondere innerhalb des Getrieberaums ausbilden. Die bevorzugt wellenförmigen Antriebsabschnitte und die zugehörigen Kegelräder der beiden Antriebs-Kegelradeinheiten sind koaxial zur Schwenkachse positioniert, sodass bei einer Schwenkbewegung um die Schwenkachse herum die zu den Antriebs-Kegelradeinheiten senkrecht ausgerichtete Endeffektor-Kegelradeinheit um die Antriebs-Kegelradeinheiten herum verschwenkt wird. Durch die Verwendung des Kegelradgetriebes wird eine besonders robuste Positioniereinheit geschaffen.
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Die Antriebs-Kegelradeinheiten sind bevorzugt koaxial zueinander entlang der Schwenkachse ausgerichtet, wobei die Antriebskegelräder mit bezüglich der Rotationsachse diametral gegenüberliegenden Bereichen des Abtriebskegelrads in Verzahnungseingriff stehen. Hierdurch sind die Antriebs-Kegelradeinheiten entlang der Schwenkachse zueinander beabstandet angeordnet, sodass sich zwischen den zugehörigen Kegelrädern ein Freiraum ausbildet. Insbesondere ist der imaginäre Schnittpunkt zwischen Schwenkachse und Rotationsachse innerhalb des Freiraums angeordnet. Vorzugsweise ist durch den Freiraum zwischen den Antriebs-Kegelradeinheiten die optionale Energie/Signal-Durchführung innerhalb des Getrieberaums zugänglich.
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Von Vorteil ist es, die erste und die zweite Antriebseinheit mit einer Steuereinheit zur voneinander unabhängigen Ansteuerung der Antriebseinheiten zu verbinden, sodass die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung der mit den Antriebseinheiten verbundenen Antriebs-Kegelradeinheiten unabhängig voneinander vorgebbar sind, wobei als Positionierbewegung eine reine Schwenkbewegung relativ zum Grundkörper des Basiskörpers erzeugbar ist, wenn sich die erste und die zweite Antriebseinheit mit der gleichen Drehgeschwindigkeit in die gleiche Drehrichtung um die Schwenkachse drehen, und als Positionierbewegung eine reine Rotationsbewegung der Endeffektorschnittstelle relativ zum Basiskörper erzeugbar ist, wenn sich die erste und die zweite Antriebseinheit mit der gleichen Drehgeschwindigkeit in entgegengesetzte Drehrichtungen um die Schwenkachse drehen. Eine Überlagerung der Rotationsbewegung mit der Schwenkbewegung kann erreicht werden, wenn der Betrag der Drehgeschwindigkeit der ersten und der zweiten Antriebs-Kegelradeinheit unterschiedlich ist, wobei die Drehrichtungen der beiden Antriebs-Kegelradeinheiten gleich oder entgegengesetzt sein können. Zusätzlich zur Positionierbewegung der Endeffektorschnittstelle kann eine Bewegung der gesamten Positioniereinheit mittels einer an der Handhabungsschnittstelle angebrachten Handhabungseinheit ausgeführt werden, sodass sich die Positionierbewegung der Endeffektorschnittstelle und die Bewegung der Handhabungseinheit zu einer Gesamtbewegung der Endeffektorschnittstelle überlagern. Durch solch eine Positioniereinrichtung können komplexe Gesamtbewegungen ausgeführt werden, die vorteilhaft für beispielsweise industrielle Fertigungsverfahren sind.
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Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die beiden Antriebs-Kegelradeinheiten jeweils mit einem Getriebe der Antriebseinheit kinematisch verbunden sind, wobei das Getriebe ein Zahnradgetriebe oder ein Riemengetriebe aufweist. Hierbei sind vorzugsweise die wellenförmigen Antriebsabschnitte der Antriebs-Kegelradeinheiten mit dem Getriebe verbunden. Das Getriebe ist insbesondere im Getriebeabschnitt des Schenkelabschnitts der Antriebseinheit angeordnet. So kann eine kompakte Bauweise der Positioniereinheit umgesetzt werden.
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Die Antriebseinheiten weisen jeweils ein Wangenteil auf, durch das ein Antriebsritzel des an dem Wangenteil angeordneten Motorabschnitts hindurchragt und mit dem Getriebe in Verzahnungseingriff steht. Das Wangenteil kann plattenförmig ausgebildet sein, und sich ausgehend von der Grundkörperbasis in Schenkelrichtung erstrecken. An dem Wangenteil ist vorzugsweise der Motorabschnitt und der Getriebeabschnitt angeordnet. Der Schenkelabschnitt beinhaltet das Wangenteil. Die Schwenkachse erstreckt sich vorzugsweise im Bereich der freien Enden der Schenkelabschnitte von einem Wangenteil zum gegenüberliegenden Wangenteil. Der Zwischenraum mit dem darin befindlichen Basiskörper der Schwenkeinheit ist insbesondere zwischen den beiden Wangenteilen angeordnet.
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Eine besonders robuste Ausführungsform kann erreicht werden, wenn Drehachsen der Antriebsritzel der Antriebseinheiten parallel zur Schwenkachse ausgerichtet sind. Hierdurch wird ein symmetrischer Kraftfluss erreicht. Vorzugsweise erstrecken sich die Drehachsen der Antriebsritzel und die Schwenkachse in Querrichtung des Grundkörpers der Positioniereinheit, wobei die Rotationsachse senkrecht zur Schwenkachse und den Drehachsen ausgerichtet ist.
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Ferner ist eine robuste Ausführungsform erreichbar, wenn die Drehachsen der Antriebsritzel zwischen der Schwenkachse und der Grundkörperbasis angeordnet sind. Die Drehachsen der Antriebsritzel sind vorzugsweise in der Zwischenraumrichtung zueinander versetzt angeordnet, wobei beide Drehachsen den gleichen Abstand zur Schwenkachse aufweisen können. Die beiden Drehachsen sind ausgehend von der Schwenkachse entlang der Schenkelrichtung insbesondere auf der gleichen Höhe angeordnet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert und in dieser zeigen
- 1 eine perspektivische Ansicht der Positioniereinheit mit einem um eine Schwenkachse verschwenkten Basiskörper einer Schwenkeinheit,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Schnitts II-II aus 1 entlang der Schwenkachse, wobei der Basiskörper eine entlang der Schnittebene ausgerichtete Rotationsachse aufweist,
- 3 eine Vorderansicht auf den Schnitt II-II aus 1,
- 4 eine Draufsicht gemäß Ansicht IV aus 1, und
- 5 eine Draufsicht eines Schnitts V-V aus 1 entlang einer Getriebedrehachse.
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Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 10 bezeichnete Positioniereinrichtung verfügt über eine Positioniereinheit 12, die zum Bereitstellen einer Positionierbewegung einer Endeffektorschnittstelle 13 der Positioniereinrichtung 10 ausgebildet ist. An die Endeffektorschnittstelle 13 kann ein Endeffektor 11 gemäß 3 angebracht werden, der beispielsweise ein Greifer sein kann. Die Positioniereinheit 12 weist gemäß 1 einen Grundkörper 14 auf, der eine Grundkörperbasis 16 aufweist, von der sich eine erste und eine zweite Antriebseinheit 18, 19 in eine Schenkelrichtung 21 erstrecken. Die Grundkörperbasis 16 erstreckt sich am Grundkörper 14 in einer zur Schenkelrichtung 21 senkrecht ausgerichteten Querrichtung 25. Die beiden Antriebseinheiten 18, 19 erstrecken sich ausgehend von der gleichen Seite der Grundkörperbasis 16 entlang der Schenkelrichtung 21. Die Grundkörperbasis 16 und die sich ausgehend von der Grundkörperbasis 16 in Schenkelrichtung 21 erstreckenden Antriebseinheiten 18, 19 bilden einen U-förmigen Grundkörper 14 aus. Auf einer den Antriebseinheiten 18, 19 gegenüberliegenden Seite der Grundkörperbasis 16 ist eine Handhabungsschnittstelle 20 ausgebildet, an die eine in 3 abgebildete Handhabungseinheit 22 angebracht werden kann.
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Beispielsweise ist die Grundkörperbasis 16 als bezüglich der Antriebseinheiten 18, 19 separates Bauteil ausgebildet. Die Antriebseinheiten 18, 19 sind vorzugsweise lösbar an der Grundkörperbasis 16 angebracht. Die Grundkörperbasis 16 ist insbesondere traversenartig ausgebildet und verbindet die beiden Antriebseinheiten 18, 19 miteinander. Besonders bevorzugt ist eine Grundkörperbasis 16, die eine plattenartige Struktur aufweist. An einer ersten Fläche der Grundkörperbasis 16 sind die beiden Antriebseinheiten 18, 19 angeordnet und an einer von der ersten Fläche unterschiedlichen zweiten Fläche der Grundkörperbasis 16 ist die Handhabungsschnittstelle 20 ausgebildet, wobei die zweite Fläche vorzugsweise zur ersten Fläche entgegengesetzt ausgerichtet ist.
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Der Grundkörper 14 weist zwei Schenkelabschnitte 24 auf. Die beiden Schenkelabschnitte 24 erstrecken sich in der Schenkelrichtung 21 auf der gleichen Seite der Grundkörperbasis 16. Die beiden Schenkelabschnitte 24 sind zueinander in einer Querrichtung 25 beabstandet, sodass ein Zwischenraum 26 zwischen den beiden Schenkelabschnitten 24 ausgebildet ist. Die beiden Schenkelabschnitte 24 sind an der Grundkörperbasis 16 angebracht und erstrecken sich weg von der Grundkörperbasis 16, sodass freie Enden 28 der Schenkelabschnitte 24 in Schenkelrichtung 21 von der Grundkörperbasis 16 weggerichtet sind. Vorzugsweise erstrecken sich die beiden Schenkelabschnitte 24 weg von der ersten Fläche der Grundkörperbasis 16, an der sie insbesondere angebracht sind. Die Grundkörperbasis 16 bildet mit den Schenkelabschnitten 24 eine U-förmige Struktur aus, die den Zwischenraum 26 umgibt, sodass der Grundkörper U-förmig ist. Der Zwischenraum 26 ist durch die Grundkörperbasis 16 und durch die beiden sich gegenüberliegenden an der Grundkörperbasis 16 angeordneten Schenkelabschnitte 24 begrenzt, wobei der Zwischenraum 26 auf zwei in einer zu der Querrichtung 25 senkrechten Zwischenraumrichtung 73 sich gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers 14 und im Bereich der freien Enden 28 der Schenkelabschnitte 24 offen ist.
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In dem Zwischenraum 26 sind im Bereich der Grundkörperbasis 16 Motorabschnitte 30 der Antriebseinheiten 18, 19 angeordnet. Die Motorabschnitte 30 erstrecken sich in Querrichtung 25 ausgehend von den Schenkelabschnitten 24 in den Zwischenraum 26. Hierbei kann jede Antriebseinheit 18, 19 einen Motorabschnitt 30 aufweisen, der sich von einer Seite des der ersten oder zweiten Antriebseinheit 18, 19 zugeordneten Schenkelabschnitts 24 in Querrichtung 25 in den Zwischenraum 26 erstreckt. Von den sich in der Querrichtung 25 gegenüberliegenden Seiten der Schenkelabschnitte 24 erstreckt sich jeweils ein Motorabschnitt 30 auf gleicher Höhe in Schenkelrichtung 21. Die beiden Motorabschnitte 30 sind in einer Zwischenraumrichtung 73 nebeneinander angeordnet, wobei die Zwischenraumrichtung 73 senkrecht zur Schenkelrichtung 21 und senkrecht zur Querrichtung 25 ausgerichtet ist.
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In dem Zwischenraum 26 ist im Bereich der freien Enden 28 der Schenkelabschnitte 24 ein Basiskörper 32 einer Schwenkeinheit 34 angeordnet. Der Basiskörper 32 kann um eine Schwenkachse 27 unter Ausführung einer Schwenkbewegung 23 verschwenkt werden. Die Schwenkachse 27 erstreckt sich im Bereich der freien Enden 28 von einem Schenkelabschnitt 24 durch den Zwischenraum 26 hindurch zum gegenüberliegenden Schenkelabschnitt 24. An einer vorderen Stirnseite 36 des Basiskörpers 32 ist die Endeffektorschnittstelle 13 an einem um eine Rotationsachse 29 drehbaren Abtriebsabschnitt 38 ausgebildet, wobei der Abtriebsabschnitt 38 durch eine zum Basiskörper 32 relative Rotationsbewegung 31 drehbar ist. Die vordere Stirnseite 36 des Basiskörpers 32 ist unabhängig davon, in welcher durch die Schwenkbewegung 23 eingenommenen Schwenklage sich der Basiskörper 32 befindet, vom Grundkörper 14 abgewandt. Der Abtriebsabschnitt 38 ist vorzugsweise kreisscheibenförmig ausgebildet und weist eine Fläche auf, die vom Grundkörper 14 abgewandt ist. An dieser Fläche des Abtriebsabschnitts 38 ist die Endeffektorschnittstelle 13 ausgebildet. Die vordere Stirnseite 36 weist eine kreisrunde und vorzugsweise zum Abtriebsabschnitt 38 komplementäre Struktur auf. Vorzugsweise erstreckt sich die Schwenkachse 27 parallel zu einem Durchmessers des Basiskörpers 32, wobei die Schwenkachse 27 insbesondere entlang eines Durchmesser des Basiskörpers 32 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Schwenkachse 27 parallel zu einem Durchmesser des Abtriebsabschnitts 38 und/oder der vorderen Stirnseite 36 ausgerichtet.
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Eine Positionierbewegung der Endeffektorschnittstelle 13 kann eine reine Schwenkbewegung 23, eine reine Rotationsbewegung 31 oder eine Überlagerung der Schwenkbewegung 23 und der Rotationsbewegung 31 beinhalten. Zusätzlich kann die Handhabungseinheit 22 eine Bewegung erzeugen, die mit der Positionierbewegung der Positioniereinheit 12 zu einer Gesamtbewegung der Positioniereinrichtung 10 überlagert wird.
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Beispielsweise kann jeder Schenkelabschnitt 24 ein Wangenteil 40 aufweisen, an dem ein Getriebeabschnitt 42 der zugeordneten Antriebseinheit angeordnet ist. Die Antriebseinheit 18, 19 ist insbesondere durch das Wangenteil 40 an der Grundkörperbasis 16 gelagert, wobei das Wangenteil 40 an der Grundkörperbasis 16 durch beispielsweise eine Verschraubung und/oder Verstiftung angebracht ist. An dem Wangenteil 40 ist der Motorabschnitt 30 an einer Zwischenraumfläche 44 angebracht. Die Zwischenraumflächen 44 der beiden sich gegenüberliegenden Wangenteile 40 begrenzen den Zwischenraum 26 in Querrichtung 25, während die antriebsseitige erste Fläche der Grundkörperbasis 16 den Zwischenraum 26 in Schenkelrichtung 21 begrenzen kann. Auf einer der Zwischenraumfläche 44 gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Wangenteils 40 ist der Getriebeabschnitt 42 an dem Wangenteil 40 angebracht. Der Motorabschnitt 30 ist mit einem Getriebe 46 des Getriebeabschnitts 42 zur Übertragung von kinematischer Energie auf eine Antriebs-Kegelradeinheit 56, 57 verbunden. Insbesondere überträgt das Getriebe 46 die kinematische Energie des Motorabschnitts 30 auf einen Antriebsabschnitt 48, 49 der Schwenkeinheit 34.
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Durch den Motorabschnitt 30 wird das Getriebe 46 des Getriebeabschnitts 42 der Antriebseinheit 18, 19 angetrieben, wobei wenigstens ein Getriebeelement 71, 72 des Getriebes 46 um eine Getriebedrehachse 33 gedreht wird. Die Antriebsabschnitte 48, 49 der ersten Antriebseinheit 18 und der zweiten Antriebseinheit 19 können voneinander unabhängig hinsichtlich ihrer Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit angesteuert werden, sodass die beiden mit den Antriebsabschnitten 48, 49 kinematisch verbundenen Getriebe 46 voneinander unabhängig angetrieben werden können.
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Jede Antriebseinheit 18, 19 weist einen Antriebsabschnitt 48, 49 auf, wobei zwischen den Antriebsabschnitten 48, 49 der Basiskörper 32 angeordnet ist. Beide Antriebsabschnitte 48, 49 sind koaxial zur Schwenkachse 27 ausgerichtet. Die Antriebsabschnitte 48, 49 können in den Basiskörper 32 hineinragen.
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Der Basiskörper 32 ist in 1 exemplarisch als verschwenkt dargestellt, sodass die mit der Schwenkbewegung des Basiskörpers 32 mitschwenkende Rotationsachse 29 gegenüber der Schenkelrichtung 21 geneigt ist. Der Basiskörper 32 kann wenigstens um 180° verschwenkt werden, sodass die Rotationsachse 29 senkrecht zu einer durch die Schenkelrichtung 21 und die Querrichtung 25 vorgegebenen imaginären Ebene durch die Schwenkbewegung 27 ausgerichtet werden kann.
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In 2 ist die perspektivische Ansicht des Schnitts II-II aus 1 dargestellt. Der Basiskörper 32 ist in 2 um die Schwenkachse 27 derart ausgerichtet, dass die Rotationsachse 29 entlang der Schenkelrichtung 21 ausgerichtet ist. Der Schnitt II-II verläuft entlang der Getriebedrehachse 33, der Schwenkachse 27, der Rotationsachse 29 und zwischen die beiden Motorabschnitte 30, sodass lediglich ein Motorabschnitt 30 in 2 dargestellt ist.
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Der in dem Zwischenraum 26 angeordnete Basiskörper 32 ist vorzugsweise hohlzylinderförmig ausgebildet und weist auf einer der Grundkörperbasis 16 zugewandten hinteren Stirnseite ein deckelförmiges Abschlusselement 47 auf. Zwischen der vorderen Stirnseite 36 und dem Abschlusselement 47 ist ein Getrieberaum 50 ausgebildet, in welchem ein aus einem ersten Antriebskegelrad 51, einem zweiten Antriebskegelrad 52 und einem Abtriebskegelrad 53 durch einen Verzahnungseingriff gebildetes, der Schwenkeinheit 34 zugeordnetes Kegelradgetriebe 54 angeordnet ist.
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Das erste Antriebskegelrad 51 bildet zusammen mit einem ersten Antriebsabschnitt 48 eine erste Antriebs-Kegelradeinheit 56 aus. Das zweite Antriebskegelrad 52 bildet zusammen mit einem zweiten Antriebsabschnitt 49 eine zweite Antriebs-Kegelradeinheit 57 aus. Das Abtriebskegelrad 53 bildet mit dem Abtriebsabschnitt 38 eine Endeffektor-Kegelradeinheit 58 aus. Die erste und die zweite Antriebs-Kegelradeinheit 56, 57 sind koaxial zur Schwenkachse 27 ausgerichtet, sodass das erste und das zweite Antriebskegelrad 51, 52 ebenfalls koaxial zur Schwenkachse 27 ausgerichtet sind.
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Die Endeffektor-Kegelradeinheit 58 ist koaxial zur Rotationsachse 29 und diesbezüglich drehbar an dem Basiskörper 32 gelagert, wobei das Abtriebskegelrad 53 koaxial zur Rotationsachse 29 innerhalb des Getrieberaums 50 und der Abtriebsabschnitt 38 koaxial zur Rotationsachse 29 im Bereich der vorderen Stirnseite 36 des Basiskörpers 32 angeordnet ist.
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Insbesondere ist die Endeffektor-Kegelradeinheit 58 auf einer Innenumfangsfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Basiskörpers 32 im Bereich der vorderen Stirnseite 36 mittels eines Wälzlagers um die Rotationsachse 29 drehbar gelagert. Die erste und die zweite Antriebs-Kegelradeinheit 56, 57 sind vorzugsweise mit ihren Antriebsabschnitten 48, 49 um die Schwenkachse 27 drehbar an dem Basiskörper 32 und den Schenkelabschnitten 24 gelagert. Insbesondere ist der Antriebsabschnitt 48, 49 jeder Antriebs-Kegelradeinheit 56, 57 mittels eines Wälzlagers an einer in Querrichtung 25 ausgerichteten Seitenwand des Basiskörpers 32 und vorzugsweise mittels zwei Wälzlagern in dem Getriebeabschnitt 42 gelagert. Vorzugsweise ist die Lagerung des Antriebsabschnitts 48, 49 im Bereich des freien Endes 28 angeordnet.
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Das erste und das zweite Antriebskegelrad 51, 52 sind entlang der Schwenkachse 27 zueinander beabstandet. Das zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebskegelrad 51, 52 angeordnete Abtriebskegelrad 53 ist entlang der Rotationsachse 29 von der Schwenkachse 27 beabstandet, sodass zwischen den drei Kegelrädern 51, 52, 53 ein Freiraum 60 ausgebildet ist. Insbesondere bilden die Schwenkachse 27 und die Rotationsachse 29 einen in dem Freiraum 60 angeordneten imaginären Schnittpunkt aus.
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Der erste und der zweite Antriebsabschnitt 48, 49 ragen in den Getrieberaum 50 durch eine sich bezüglich des Getrieberaums 50 gegenüberliegende Abschnitte einer Wandung des Basiskörpers 32 hinein. An den in den Getrieberaum 50 ragenden Enden der Antriebsabschnitt 48, 49 sind die Antriebskegelräder 51, 52 angeordnet. In jedem Wangenteil 40 ist eine Ausnehmung ausgebildet, durch welche der erste und der zweite Antriebsabschnitt 48, 49 aus dem Zwischenraum 26 in den Getriebeabschnitt hineinragen.
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Bei einer Schwenkbewegung 23 wird der Basiskörper 32 zusammen mit der Rotationsachse 29 um die Schwenkachse 27 verschwenkt, wobei der erste und der zweite Antriebsabschnitt 48, 49 ihre zur Schwenkachse 27 koaxiale Lage beibehalten. Während der Schwenkbewegung 23 wird die Endeffektor-Kegelradeinheit 58 um die Schwenkachse 27 zusammen mit der Rotationsachse 29 und dem Basiskörper 32 verschwenkt.
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Die erste Antriebseinheit 18 hat ein erstes Getriebeelement 71 und die zweite Antriebseinheit 19 hat ein zweites Getriebeelement 72, wobei die Getriebeelemente 71, 72 um die Getriebedrehachse 33 mit einer Drehbewegung 35 drehbar sind. Das Getriebe 46 der ersten Antriebseinheit 18 weist das erste Getriebeelement 71 und eine kinematische Verbindung zum ersten Antriebsabschnitt 48 auf. Das Getriebe 46 der zweiten Antriebseinheit 18 weist das zweite Getriebeelement 72 und eine kinematische Verbindung zum zweiten Antriebsabschnitt 49 auf.
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Exemplarisch ist zwischen dem Wangenteil 40 und dem Getriebeabschnitt 42 jeder Antriebseinheit 18, 19 ein Riemenaufnahmeraum 62 für ein exemplarisches dem Getriebe zugeordnetes Riemengetriebe ausgebildet, wobei der Riemenraum 62 vorzugsweise aus einer Teilausnehmung in dem Wangenteil 40 und einer Teilausnehmung in dem Getriebeabschnitt 42 zusammengesetzt ist. Die beiden Antriebsabschnitte 48, 49 sind vorzugsweise als Antriebswellen ausgebildet, wobei in dem Riemenraum 62 jeweils ein Antriebszahnrad 64 an den Antriebsabschnitten 48, 49 unverdrehbar angebracht ist. In dem Riemenraum 62 ist zwischen dem Antriebszahnrad 64 und der Grundkörperbasis 16 ein Getriebezahnrad 66 angeordnet. Das Antriebszahnrad 64 und das Getriebezahnrad 66 sind miteinander durch einen im Riemenraum 62 angeordneten Riemen 68 kinematisch verbunden.
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Beispielsweise weist jede Antriebseinheit 18, 19 ein Getriebe 46 auf, bei welchem das Getriebezahnrad 66 unverdrehbar an einer um die Getriebedrehachse 33 drehbaren Getriebewand 69 angeordnet ist, wobei das Getriebezahnrad 66 koaxial zu der Getriebedrehachse 33 ausgerichtet ist. Die Getriebewand 69 ist insbesondere kreisscheibenförmig ausgebildet und an ihrem Umfang durch ein Wälzlager an dem Getriebeabschnitt 42 drehbar gelagert. Eine bezüglich der Querrichtung 25 nach außen gerichtete Außenseite der Getriebewand 69 ist vorzugsweise auf der Außenseite der Positioniereinheit 12 angeordnet. Auf einer bezüglich der Querrichtung 25 nach innen in die Positioniereinheit 12 gerichteten Seite der Getriebewand 69 ist in dem Getriebeabschnitt 42 ein innenverzahnter Zahnkranz 70 an der Getriebewand 69 unverdrehbar und koaxial zur Getriebedrehachse 33 angebracht. Der Zahnkranz 70 ist dem Getriebezahnrad 66 zugewandt. Die Getriebewand 69, der Zahnkranz 70 und das Getriebezahnrad 66 bilden exemplarisch das Getriebeelement 71, 72 aus, welches durch den Riemen 68 mit der Antriebs-Kegelradeinheit 56, 57 verbunden.
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Weiter exemplarisch ragt jeweils ein Antriebsritzel 76 eines Motorabschnitts 30 durch eine in dem Wangenteil 40 ausgebildete Ausnehmung in den Getriebeabschnitt 42 hinein. Das Antriebsritzel 76 ist exzentrisch zu dem Zahnkranz 70 ausgerichtet und steht an einer innenverzahnten Innenumfangsfläche des Zahnkranzes 70 mit dem Zahnkranz 70 in Verzahnungseingriff. Der Motorabschnitt 30 kann durch eine Drehung des Antriebsritzels 76 den Zahnkranz 70 in eine Drehbewegung 35 versetzen, welche die bezüglich des Getriebeabschnitts 42 um die Getriebedrehachse 33 drehbare Getriebewand 69 in eine Drehbewegung 35 versetzt. Das mit der Getriebewand 69 verbundene Getriebezahnrad 66 wird ebenfalls gedreht, sodass das durch den Riemen 68 mit dem Getriebezahnrad 66 verbundene Antriebszahnrad 64 gedreht wird. Hierdurch bewirkt schließlich eine Drehbewegung 84 des Antriebsritzels 76 eine Drehung der Antriebs-Kegelradeinheit 56, 57.
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Beispielsweise können das Getriebeelement 71, 72, der Riemen 68, das Antriebsritzel 76 und das Antriebszahnrad 64 das Getriebe 46 einer Antriebseinheit 18, 19 bilden. Exemplarisch kann die Schwenkeinheit 36 die Antriebs-Kegelradeinheiten 56, 57, den Basiskörper 32 und die Endeffektor- Kegelradeinheit 58 aufweisen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist das Riemengetriebe durch ein reines Zahnradgetriebe ersetzt. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist anstatt eines Getriebes ein Direktantrieb der Antriebs-Kegelradeinheiten 57, 56 ausgebildet, indem die Motorabschnitte 30 direkt an die Antriebsabschnitte 48, 49 angeordnet werden. Weiter alternativ kann ein mehrstufiges Getriebe vorgesehen werden.
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In der Endeffektor-Kegelradeinheit 58 ist zweckmäßigerweise eine Energie/Signal-Durchführung 74 entlang der Rotationsachse 29 ausgebildet. Die Energie/Signal-Durchführung 74 erstreckt sich von einem axialen Ende der Endeffektor-Kegelradeinheit 58 bis zur Endeffektorschnittstelle 13. Die Energie/Signal-Durchführung 74 mündet auf der Endeffektorschnittstelle 13 aus, sodass ein gemäß 3 an die Endeffektorschnittstelle 13 angebrachter Endeffektor 11 mit Energie in Form von Druckluft und/oder eines elektrischen Stroms versorgt werden kann und/oder mittels Signalen von Sensoreinheiten mit einer dem Endeffektor 11 zugeordneten Steuereinheit kommunizieren kann. Die Sensoreinheiten und die dem Endeffektor 11 zugeordnete Steuereinheit sind nicht in den Figuren illustriert.
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In 2 ist rein exemplarisch ein Ausschnitt einer Leitung 78 für Energie und/oder Signale durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Leitung 78 erstreckt sich wenigstens abschnittsweise entlang der Rotationsachse 29, wobei sich die Leitung 78 beispielsweise von der in 3 illustrierten Handhabungseinheit 22 zur Positioniereinheit 10 erstreckt und in den Basiskörper 32 beispielsweise durch eine Öffnung in dem deckelförmigen Abschlusselement 47 hineingeführt wird. In dem Getrieberaum 50 innerhalb des Basiskörpers 32 erstreckt sich die Leitung 78 durch den Freiraum 60 zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebskegelrad 51, 52 zum axialen Ende der Endeffektor-Kegelradeinheit 58. Am axialen Ende der Endeffektor-Kegelradeinheit 58 erstreckt sich die Leitung 78 in die Energie/Signal-Durchführung 74, durch die die Leitung 78 hindurchgeführt wird, sodass sie an der Endeffektorschnittstelle 13 austritt. Die Leitung 78 ist bei einer Rotationsbewegung 31 der Endeffektor-Kegelradeinheit 58 bezüglich des Basiskörpers 32 ortsfest, sodass sich die Energie/Signal-Durchführung 74 um die Leitung 78 bezüglich der Rotationsachse 29 herumdreht. Bei einer Schwenkbewegung 23 wird die Leitung 78 gebogen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Energie/Signal-Durchführung 74 einen basiskörper-seitigen und einen endeffektorschnittstellen-seitigen nicht illustrierten Energie/Signal-Anschluss aufweisen. An den basiskörper-seitigen Energie/Signal-Anschluss kann eine Leitung 78 zur Energie- und/oder Signalübertragung an die Energie/Signal-Durchführung innerhalb des Basiskörpers 32 angeschlossen werden. An den endeffektorschnittstellen-seitigen Energie/Signal-Anschluss kann zur Energie- und/oder Signalübertragung ein Endeffektor 11 angeschlossen werden. Der basiskörper-seitige Energie/Signal-Anschluss kann mittels eines elektrischen Schleifkontakts für elektrische Energie und/oder elektrische Signale und/oder mittels eines verdrehbaren Fluidanschlusses zur Fluidströmungsleitung ausgebildet sein. Hierdurch kann die Leitung 78 relativ zum Basiskörper 32 bei einer Rotation der Endeffektor-Kegelradeinheit 58 stillstehen, da der elektrische Schleifkontakt und/oder der verdrehbare Fluidanschluss eine relative Drehung der Energie/Signal-Durchführung 74 zu der Leitung 78 ermöglichen.
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In 3 ist der Schnitt II-II aus 2 in einer Vorderansicht dargestellt, wobei die Handhabungseinheit 22 an der Handhabungsschnittstelle 20 angebracht ist. Auf einer gegenüberliegenden Seite der Positioniereinheit 10 ist der Endeffektor 11 an der Endeffektorschnittstelle 13 angebracht. Der Endeffektor 11 kann exemplarisch als Greifer ausgebildet werden, der eine Öffnungs/Schließbewegung 79 vorzugsweise quer zur Rotationsachse 29 ausführen kann. Der an der Endeffektorschnittstelle 13 angebrachte Endeffektor 11 ist mit der Leitung 78 zur Energieversorgung und/oder zur Signalkommunikation verbunden. Die Leitung 78 kann mit einer Druckluftquelle und oder einer elektrischen Spannungsquelle verbunden sein, sodass Energie in Form einer fluidischen Strömung und/oder eines elektrischen Stroms des Endeffektors 11 zugeführt werden kann. Wenigstens eine Sensoreinheit kann an dem Endeffektor 11 angeordnet sein, die mit einer signalverarbeitenden Steuereinheit verbunden ist, sodass Signale von dem Endeffektor 11 über die Leitung 78 an die Steuereinheit übermittelt werden, die wiederrum beispielsweise eine Regelung der Öffnungs/Schließbewegung 79 des Endeffektors 11 zulassen. Die Leitung 78 erstreckt sich durch die Energie/Signal-Durchführung 74.
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Die erste Antriebs-Kegelradeinheit 56 ist von der zweiten Antriebs-Kegelradeinheit 57 unabhängig durch die Getriebe 46 der ersten und der zweiten Antriebseinheiten 18, 19 antreibbar, wodurch die aus der Schwenkbewegung 23 und der Rotationsbewegung 31 zusammengesetzte Positionierbewegung der Positioniereinheit 12 erzeugt wird.
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Eine reine Schwenkbewegung 23 des Basiskörpers 32 wird erzeugt, wenn sich die erste Antriebs-Kegelradeinheit 56 und die zweite Antriebs-Kegelradeinheit 57 in die gleichen Drehrichtung und mit der gleichen Drehgeschwindigkeit um die Schwenkachse 27 drehen. Bei einer reinen Schwenkbewegung 23 führt die Endeffektor-Kegelradeinheit 58 keine Rotationsbewegung 31 um die Rotationsachse 29 aus. Bei der Schwenkbewegung 23 wird der Basiskörper 32 um die Schwenkachse 27 verschwenkt, sodass ein Abschnitt des Basiskörpers 32 verschwenkt wird, der ausgehend von der Schwenkachse 27 von dem Grundkörper 14 abgewandt ist. Dieser vom Grundkörper 14 abgewandte Abschnitt des Basiskörpers 32 ist zwischen der Schwenkachse 27 und der die Endeffektorschnittstelle 13 aufweisenden vorderen Stirnseite 36 des Basiskörpers 32 angeordnet. Die Rotationsachse 29 erstreckt sich durch diesen vom Grundkörper 14 abgewandten Abschnitt des Basiskörpers 32, in dem die Endeffektor-Kegelradeinheit 58 angeordnet ist.
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Das Abtriebskegelrad 53 der Endeffektor-Kegelradeinheit 58 steht im Verzahnungseingriff mit den zur Schwenkachse 27 koaxial ausgerichteten Antriebskegelrädern 51, 52 und ist in Schenkelrichtung 21 von der Schwenkachse 27 beabstandet. Das Abtriebskegelrad 53 wird zusammen mit dem vom Grundkörper 14 abgewandten Abschnitt des Basiskörpers 32 während der Schwenkbewegung 23 verschwenkt. Drehen sich die beiden Antriebskegelräder 51, 52 in die gleiche Richtung mit der gleichen Drehgeschwindigkeit, neutralisieren sich die auf das Abtriebskegelrad 53 und um die Rotationsachse 29 wirkenden Drehmomente der Antriebskegelräder 51, 52, sodass ein um die Schwenkachse 27 wirkendes Drehmoment die Schwenkbewegung 23 des Basiskörpers 32 mit der Endeffektor-Kegelradeinheit 58 bewirkt. Durch den Verzahnungseingriff der Antriebskegelräder 51, 52 mit dem Abtriebskegelrad 53 wird das Abtriebskegelrad 53 entsprechend der Drehrichtung und der Drehgeschwindigkeit der Antriebs-Kegelradeinheiten 56, 57 während der Schwenkbewegung 23 mitgenommen. Das Abtriebskegelrad 53, welches starr mit dem Abtriebsabschnitt 38 verbunden ist, wird während der Schwenkbewegung 23 ebenfalls um die Schwenkachse 27 verschwenkt, wobei der Abtriebsabschnitt 38 den Basiskörper 32 durch seine Lagerung im Bereich der vorderen Stirnseite 36 während der Schwenkbewegung 23 mitnimmt.
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Eine reine Rotationsbewegung 31 um die Rotationsachse 29 der Endeffektor-Kegelradeinheit 58 wird erzeugt, wenn die Drehgeschwindigkeiten der Antriebs-Kegelradeinheiten 56, 57 gleich groß sind, jedoch die Drehrichtungen der Antriebs-Kegelradeinheiten 56, 57 in entgegengesetzte Richtungen um die Schwenkachse 27 herum ausgerichtet sind. Dadurch heben sich die Drehmomente um die Schwenkachse 27 gegenseitig auf und es kommt zu keiner Schwenkbewegung 23. Jedoch bleiben die an dem Abtriebskegelrad 53 wirkenden Drehmomente um die Rotationsachse 29 aufgrund der gegensätzlichen Drehrichtungen bestehen und resultieren in einer Rotationsbewegung 31 um die Rotationsachse 29 des mit den Antriebskegelrädern 51, 52 in Verzahnungseingriff stehenden Abtriebskegelrads 53.
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Eine Überlagerung der Schwenkbewegung 23 mit der Rotationsbewegung 31 wird erreicht, indem die Drehgeschwindigkeiten der beiden Antriebs-Kegelradeinheiten 56, 57 unterschiedlich gewählt werden. Hierbei können die Drehrichtungen der Antriebs-Kegelradeinheiten 56, 57 entweder in eine gemeinsame Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen um die Schwenkachse 27 ausgerichtet sein. Durch die zueinander unterschiedlich gro-ßen Drehgeschwindigkeiten der beiden Antriebs-Kegelradeinheiten 56, 57 entsteht ein an dem Abtriebskegelrad 53 anliegendes Drehmoment um die Rotationsachse 29 und die Schwenkachse 27, sodass es zu einer Überlagerung der Schwenkbewegung 23 und der Rotationsbewegung 31 kommt. Bei einem Sonderfall einer Überlagerung der Schwenkbewegung 23 mit der Rotationsbewegung 31 kann die Drehgeschwindigkeit einer der beiden Antriebs-Kegelradeinheiten 56, 57 Null betragen, während die Drehgeschwindigkeit der anderen Antriebs-Kegelradeinheit 57, 56 größer als Null ist, sodass nur eine Antriebs-Kegelradeinheit 57, 56 eine Drehrichtung aufweist.
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In 4 ist die Positioniereinheit 12 in der Ansicht IV aus 1 dargestellt. Die Grundkörperbasis 16 mit der Handhabungsschnittstelle 20 ist durch gestrichelte Linien dargestellt. Die vorzugsweise plattenartige Grundkörperbasis 16 ist rechteckig ausgebildet, wobei die Handhabungsschnittstelle 20 insbesondere gewindebehaftete Löcher zur Anbringung der Handhabungseinheit 22 aufweist. Die Motorabschnitte 30 sind in der Zwischenraumrichtung 73 nebeneinander angeordnet. In Schenkelrichtung 21 sind die Motorabschnitte 30 im gleichen Abstand zur Grundkörperbasis 16 im Zwischenraum 26 angeordnet. Die Motorabschnitte 30 haben zueinander keine unmittelbare mechanische Verbindung innerhalb des Zwischenraums 26. Jeder Motorabschnitt 30 erstreckt sich von dem zugeordneten Schenkelabschnitt 24 in Querrichtung 25 in den Zwischenraum 26, wobei der Motorabschnitt 30 den gegenüberliegenden Schenkelabschnitt 24 vorzugsweise nicht berührt. Die Motorabschnitte 30 sind in Zwischenraumrichtung 73 zueinander beabstandet. Die Getriebedrehachse 33 und die Schwenkachse 27 liegen in einer gemeinsamen imaginären Ebene, die sich in Richtung der Schenkelrichtung 21 und der Querrichtung 25 erstreckt. Die Getriebedrehachse 33 ist parallel zur Schwenkachse 27 ausgerichtet.
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Die Motorabschnitte 30 können Elektromotoren sein, die mit einer vorzugsweise gemeinsamen Steuereinheit 80 elektrisch verbunden sind. Die Steuereinheit 80 kann Teil einer Hauptsteuereinheit der Positioniereinrichtung 10 sein. Eine Steuereinheit des Endeffektors 11 und die Steuereinheit 80 der Motorabschnitte 30 können in der Hauptsteuereinheit vereint sein. Alternativ kann die Steuereinheit 80 der Motorabschnitte 30 dezentral vorzugsweise an der Positioniereinheit 12 angeordnet sein. Durch die Steuereinheit 80 werden die Motorabschnitte 30 angesteuert, sodass exemplarisch mit den Motorabschnitten 30 in kinematischer Verbindung stehende Getriebeelemente 71, 72 angesteuert werden können.
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In 5 ist der Schnitt V-V aus 1 dargestellt, wobei der Schnitt V-V entlang der Getriebedrehachse 33 und der Drehachsen 82 beider Antriebsritzel 76 verläuft. Sind die Motorabschnitte 30 als Elektromotoren ausgeführt, dann ist die Drehachse 82 des jeweiligen Antriebsritzels 76 auch die Drehachse eines nicht illustrierten Rotors des Elektromotors. Jedes Antriebsritzel 76 ist auf einem Abtrieb eines Motorabschnitts 30 angeordnet. Die Motorabschnitte 30 sind in Zwischenraumrichtung 73 auf unterschiedlichen Seiten zur Getriebedrehachse 33 im Zwischenraum 26 an den Antriebseinheiten 18, 19 versetzt angeordnet. Entsprechend sind die Drehachsen 82 der Antriebsritzel 76 auf unterschiedlichen Seiten in Zwischenraumrichtung 1 der Getriebedrehachse 33 angeordnet. Die Drehachsen 82 der Antriebsritzel 76 sind parallel zur Getriebedrehachse 33 ausgerichtet. Vorzugsweise weisen die Drehachsen 82 der Antriebsritzel 76 und die Getriebedrehachse 33 den gleichen Abstand zur Grundkörperbasis 16 auf. Anstatt Elektromotoren könne in gleicher Weise pneumatische oder hydraulische Motoren zum Einsatz in der Positioniereinheit 10 kommen.
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Das durch das Wangenteil 40 hindurchragende Antriebsritzel 76 ragt in den innenverzahnten Zahnkranz 70 hinein. Die Drehachse 82 des Antriebsritzels 76 ist innerhalb des Zahnkranzes 70 exzentrisch zur Getriebedrehachse 33 angeordnet und steht in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 70.
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Drehbewegungen 84 der Antriebsritzel 76 um die den Antriebsritzeln 76 zugeordneten Drehachsen 82 werden durch die unabhängig voneinander ansteuerbaren Motorabschnitte 30 erzeugt. Die Drehbewegungen 84 der Antriebsritzel 76 können hinsichtlich ihrer Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung unabhängig voneinander gewählt werden. Durch den exzentrischen Verzahnungseingriff der Antriebsritzel 76 in die innenverzahnten Zahnkränze 70 werden die Getriebeelemente 71, 72 unabhängig voneinander gedreht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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