DE102021108472A1

DE102021108472A1 - industrial robot

Info

Publication number: DE102021108472A1
Application number: DE102021108472.5A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Herbert Ilch
Original assignee: Autonox Holding GmbH
Current assignee: Autonox Holding GmbH
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-10-06

Abstract

Es wird ein Industrieroboter mit Parallelkinematik vorgeschlagen, welcher eine Roboterbasis (2, 92), einen Effektorträger (3, 53, 93), welcher einen Effektor aufnimmt, einen ersten Betätigungsarm (4, 54), einen zweiten Betätigungsarm (5, 55) und einen dritten Betätigungsarm (6, 96) aufweist, wobei jeder Betätigungsarm an einem Ende angetrieben und an der Roboterbasis (2, 92) aufgenommen ist und mit seinem anderen Ende mit dem Effektorträger (3, 53) beweglich verbunden ist. Die Betätigungsarme (4, 54, 5, 55, 6, 96) sind ausgebildet, den Effektorträger (3, 53, 93) relativ zu der Roboterbasis (2, 92) in drei Dimensionen im Raum translatorisch zu bewegen. Der erste Betätigungsarm (4, 54) und der zweite Betätigungsarm (5, 55) sind über Unterarm-Gelenke (14, 15, 24, 25, 64, 65, 74, 75) mit dem Effektorträger (3, 53, 93) verbunden. Alle Unterarm-Gelenke des ersten und zweiten Betätigungsarms liegen in einer Effektorträger-Ebene. Der Effektorträger (3, 53, 93) ist durch den dritten Betätigungsarm (6, 96) gegen eine Drehung um eine zu der Effektorträger-Ebene senkrechte z-Achse gesichert.An industrial robot with parallel kinematics is proposed, which has a robot base (2, 92), an effector carrier (3, 53, 93) which accommodates an effector, a first actuating arm (4, 54), a second actuating arm (5, 55) and a third actuating arm (6, 96), each actuating arm being driven at one end and received on the robot base (2, 92) and having its other end movably connected to the effector support (3, 53). The actuating arms (4, 54, 5, 55, 6, 96) are designed to translate the effector carrier (3, 53, 93) relative to the robot base (2, 92) in three dimensions in space. The first actuating arm (4, 54) and the second actuating arm (5, 55) are connected to the effector carrier (3, 53, 93) via forearm joints (14, 15, 24, 25, 64, 65, 74, 75). . All forearm joints of the first and second actuating arm lie in an effector carrier plane. The effector carrier (3, 53, 93) is secured by the third actuating arm (6, 96) against rotation about a z-axis perpendicular to the plane of the effector carrier.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Industrieroboter mit Parallelkinematik, welcher mit einer Roboterbasis, mit einem als Aufnahme für einen Effektor dienenden Effektorträger und mit mehreren Betätigungsarmen zum Bewegen des Effektorträgers ausgestattet ist.The invention is based on an industrial robot with parallel kinematics, which is equipped with a robot base, with an effector carrier serving as a receptacle for an effector, and with a plurality of actuating arms for moving the effector carrier.

Derartige Industrieroboter mit Parallelkinematik dienen zum Bewegen, Positionieren und/ oder Bearbeiten eines Gegenstands im Raum. Sie sind mit einer ortsfest oder auf einer beweglichen Plattform angeordneten Roboterbasis und einem beweglichen Effektorträger zur Aufnahme eines Effektors, wie beispielsweise eines Greifers, eines Werkzeugs, einer Kamera oder eines Maschinenelements ausgestattet. Mindestens zwei Betätigungsarme sind mit ihrem einen Ende mit der Roboterbasis und mit ihrem anderen Ende mit dem Effektorträger verbunden. Jeder Betätigungsarm wird über einen ihm zugeordneten und an der Roboterbasis angeordneten Antrieb bewegt. Eine Bewegung der Betätigungsarme führt zu einer Bewegung des Effektorträgers. Der Effektorträger kann auch als Werkzeugträger oder als Plattform bezeichnet werden. An dem Effektorträger kann als Effektor beispielsweise ein Greifer zum Aufnehmen eines Gegenstands oder ein Werkzeug zum Bearbeiten eines Gegenstands oder ein Maschinenelement, wie beispielsweise ein Lager oder ein Getriebe angeordnet sein. Der Effektorträger ist hierzu mit einer Aufnahme für einen Effektor ausgestattet. Durch die aufeinander abgestimmte Bewegung der angetriebenen Betätigungsarme kann ein an dem Effektorträger angeordneter Effektor gezielt in mehreren Dimensionen im Raum bewegt werden. Die Betätigungsarme bewirken eine räumliche Parallelogrammführung des Effektorträgers. Dabei tragen alle Betätigungsarme gleichzeitig und damit parallel zur Bewegung des Effektorträgers bei. Die daraus resultierende parallele Kinematik ermöglicht eine schnelle und präzise Bewegung des Effektorträgers und des daran angeordneten Effektors. Diese Bewegung ist eine translatorische Bewegung des Effektorträgers. Ist der Industrieroboter mit drei Betätigungsarmen ausgestattet, handelt es sich um eine translatorische Bewegung in drei Raumrichtungen. Die Bewegung hat drei Freiheitsgrade und kann in einem Koordinatensystem mit x-, y- und z-Achse beschrieben werden. Ist der Industrieroboter mit zwei Betätigungsarmen ausgestattet, handelt es sich um eine translatorische Bewegung in zwei Raumrichtungen. In diesem Fall hat die Bewegung zwei Freiheitsgrade und kann in einem Koordinatensystem mit x- und z-Achse beschrieben werden.Such industrial robots with parallel kinematics are used to move, position and/or process an object in space. They are equipped with a robot base that is stationary or arranged on a movable platform and a movable effector carrier for receiving an effector, such as a gripper, a tool, a camera or a machine element. At least two actuating arms are connected to the robot base at one end and to the effector support at the other end. Each actuating arm is moved via a drive which is assigned to it and is arranged on the robot base. A movement of the actuating arms leads to a movement of the effector carrier. The effector carrier can also be referred to as a tool carrier or as a platform. For example, a gripper for picking up an object or a tool for processing an object or a machine element such as a bearing or a gear can be arranged as an effector on the effector carrier. For this purpose, the effector carrier is equipped with a mount for an effector. Due to the coordinated movement of the driven actuating arms, an effector arranged on the effector carrier can be moved in a targeted manner in several dimensions in space. The actuating arms bring about a spatial parallelogram guidance of the effector carrier. All actuating arms contribute simultaneously and thus in parallel to the movement of the effector carrier. The resulting parallel kinematics enable the effector carrier and the effector arranged on it to move quickly and precisely. This movement is a translatory movement of the effector carrier. If the industrial robot is equipped with three actuating arms, it is a translatory movement in three spatial directions. The movement has three degrees of freedom and can be described in a coordinate system with x, y and z axes. If the industrial robot is equipped with two actuating arms, it is a translatory movement in two spatial directions. In this case, the movement has two degrees of freedom and can be described in a coordinate system with x and z axes.

Zu derartigen Robotern zählen beispielsweise Deltaroboter. Diese sind mit mindestens zwei Betätigungsarmen ausgestattet. Bevorzugt sind drei Betätigungsarme vorgesehen, welche identisch aufgebaut und typischerweise mit einem Winkelabstand von 120° an der Roboterbasis aufgenommen sind. Die Betätigungsarme weisen einen oberen und einen unteren Armabschnitt auf, welche beweglich miteinander verbunden sind. Der obere Armabschnitt wird auch als Oberarm bezeichnet. Der untere Armabschnitt wird auch als Unterarm bezeichnet. Jeder der oberen Armabschnitte wird durch einen Armantrieb, beispielsweise eine Motor-Getriebe-Einheit, angetrieben. Die Armantriebe sind an der Roboterbasis angeordnet. Die Bewegung der oberen Armabschnitte wird über die unteren Armabschnitte auf den Effektorträger übertragen. Der untere Armabschnitt weist meist zwei parallele, in Längsrichtung des Armabschnitts verlaufende Stangen oder Streben auf. Diese sind mit einem Ende beweglich mit dem zugehörigen oberen Armabschnitt und mit dem anderen Ende beweglich mit dem Effektorträger verbunden. Die beiden Streben eines Unterarms spannen ein Parallelogramm auf. Damit die Streben eine Bewegung des Effektorträgers in drei Dimensionen im Raum ermöglichen, sind sie um mehrere geometrische Achsen beweglich an dem Oberarm und an dem Effektorträger aufgenommen. Hierzu eignen sich insbesondere sphärische Gelenke oder Kardangelenke. Da jede Strebe mit zwei derartigen Gelenken ausgestattet ist, weist jeder Unterarm insgesamt vier sphärische Gelenke oder Kardangelenke auf. Bei drei Betätigungsarmen werden insgesamt 12 derartiger Gelenke für die Unterarme benötigt. Der Aufbau wird dadurch aufwändig und teuer. Hinzu kommt, dass die Bewegung des Effektorträgers in drei Dimensionen im Raum anhand der mit jeweils einem Parallelogramm aus zwei Streben aufgebauten drei Unterarme mit insgesamt 12 Gelenken mit mehreren Freiheitgraden überbestimmt ist. Zwei der Betätigungsarme sorgen für eine Bewegung in zwei Dimensionen, beispielsweise in Richtung einer x-Achse und einer y-Achse. Sie können jedoch nicht verhindern, dass sich der Effektorträger um eine z-Achse, welche orthogonal zur x-Achse und zu y-Achse steht, dreht. Der dritte Betätigungsarm sorgt zwar für eine derartige Stabilisierung des Effektorträgers und für eine Bewegung des Effektorträgers in Richtung der z-Achse. Jedoch ist er hierzu ebenfalls mit zwei Streben und insgesamt vier Gelenken an dem unteren Armabschnitt ausgestattet, obwohl eigentlich eine Strebe und zwei Gelenke ausreichend sein müssten. Die drei Betätigungsarme sind typischerweise so an der Roboterbasis angeordnet, dass die zugehörigen Unterarme mit jeweils gleichem Abstand an dem Effektorträger ansetzen, wobei jedem Betätigungsarm ein Winkelbereich von 120° zugeordnet ist. Dies führt dazu, dass der Arbeitsbereich nicht rechteckig sondern rund ist.Such robots include, for example, delta robots. These are equipped with at least two actuating arms. Three actuating arms are preferably provided, which are of identical construction and are typically accommodated on the robot base at an angular distance of 120°. The actuating arms have upper and lower arm sections which are movably connected to one another. The upper arm section is also referred to as the upper arm. The lower arm section is also known as the forearm. Each of the upper arm sections is driven by an arm driver such as a motor-gear unit. The arm drives are located on the robot base. The movement of the upper arm sections is transmitted to the effector carrier via the lower arm sections. The lower arm section usually has two parallel rods or struts running in the longitudinal direction of the arm section. One end of these is movably connected to the associated upper arm section and the other end is movably connected to the effector carrier. The two struts of a forearm span a parallelogram. So that the struts enable movement of the effector carrier in three dimensions in space, they are accommodated on the upper arm and on the effector carrier so that they can move about a number of geometric axes. Spherical joints or cardan joints are particularly suitable for this. Since each strut is equipped with two such joints, each forearm has a total of four spherical joints or cardan joints. With three actuating arms, a total of 12 such joints are required for the forearms. This makes construction complex and expensive. In addition, the movement of the effector carrier in three dimensions in space is overdetermined on the basis of the three forearms, each with a parallelogram made up of two struts, with a total of 12 joints with several degrees of freedom. Two of the actuating arms provide movement in two dimensions, for example in the direction of an x-axis and a y-axis. However, you cannot prevent the effector carrier from rotating about a z-axis, which is orthogonal to the x-axis and to the y-axis. The third actuating arm ensures such a stabilization of the effector carrier and a movement of the effector carrier in the direction of the z-axis. However, for this purpose it is also equipped with two struts and a total of four joints on the lower arm section, although one strut and two joints should actually be sufficient. The three actuating arms are typically arranged on the robot base in such a way that the associated lower arms are attached to the effector carrier at the same distance, with each actuating arm being assigned an angular range of 120°. This means that the working area is not rectangular but round.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Industrieroboter mit Parallelkinematik zur Verfügung zu stellen, der mit einer geringeren Anzahl an Gelenken für die Unterarme auskommt, der einen rechteckigen Arbeitsbereich ermöglicht und bei dem eine Bewegung des Effektorträgers in drei Dimensionen im Raum nicht überbestimmt ist.The invention has for its object to provide an industrial robot with parallel kinematics available with a smaller number of Joints for the forearms, which allows a rectangular working area and in which a movement of the effector carrier in three dimensions in space is not overdetermined.

Diese Aufgabe wird durch einen Industrieroboter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Industrieroboter weist drei Betätigungsarme auf. Davon sind ein erster Betätigungsarm und ein zweiter Betätigungsarm identisch aufgebaut. Ein dritter Betätigungsarm weicht in seinem Aufbau von den beiden anderen Betätigungsarmen ab. Der erste Betätigungsarm weist einen an der Roboterbasis angeordneten ersten Armantrieb, einen an den ersten Armantrieb gekoppelten ersten Oberarm und einen ersten Unterarm auf, wobei der erste Unterarm über zwei erste Ellbogen-Gelenke mit dem ersten Oberarm und über zwei erste Unterarm-Gelenke mit dem Effektorträger beweglich verbunden ist. Entsprechendes gilt für den zweiten Betätigungsarm. Er weist einen zweiten Armantrieb, einen zweiten Oberarm, einen zweiten Unterarm, zweite Ellbogen-Gelenke und zweite Unterarm-Gelenke auf, die entsprechend zu dem ersten Betätigungsarm miteinander verbunden sind. Jedes der ersten und zweiten Ellbogen-Gelenke und jedes der ersten und zweiten Unterarm-Gelenke weist mehrere Freiheitsgrade auf. Dies bedeutet, dass sie eine um mehrere geometrische Achsen bewegliche Verbindung ermöglichen. Die beiden ersten Unterarm-Gelenke sind räumlich versetzt zueinander an dem Effektorträger angeordnet, so dass sie sich nicht gegenseitig beeinträchtigen. Entsprechendes gilt für die beiden zweiten Unterarm-Gelenke untereinander aber auch in Relation zu den ersten Unterarm-Gelenken. In bevorzugter Weise umfassen der erste und der zweite Unterarm jeweils zwei parallele Streben oder Stangen, die ein Parallelogramm aufspannen. Der erste Betätigungsarm und der zweite Betätigungsarm sind im wesentlich aufgebaut wie die Betätigungsarme eines typischen Deltaroboters.This problem is solved by an industrial robot with the features of claim 1. The industrial robot has three actuating arms. Of these, a first actuating arm and a second actuating arm are constructed identically. A third actuating arm differs in its structure from the other two actuating arms. The first actuating arm has a first arm drive arranged on the robot base, a first upper arm coupled to the first arm drive and a first lower arm, the first lower arm being connected to the first upper arm via two first elbow joints and to the effector carrier via two first forearm joints is movably connected. The same applies to the second actuating arm. It has a second arm driver, a second upper arm, a second forearm, second elbow joints and second forearm joints which are connected to each other corresponding to the first operating arm. Each of the first and second elbow joints and each of the first and second forearm joints has multiple degrees of freedom. This means that they allow a connection that can move around several geometric axes. The first two forearm joints are spatially offset from one another on the effector carrier, so that they do not impair one another. The same applies to the two second forearm joints among themselves but also in relation to the first forearm joints. In a preferred manner, the first and the second forearm each comprise two parallel struts or rods which form a parallelogram. The first actuating arm and the second actuating arm are constructed essentially like the actuating arms of a typical delta robot.

Im Unterschied dazu weist der dritte Betätigungsarm einen länglichen Armabschnitt auf, der an einem Ende unmittelbar oder mittelbar an einen dritten Armantrieb des dritten Betätigungsarms gekoppelt ist und der an seinem anderen Ende über genau ein drittes Unterarm-Gelenk mit dem Effektorträger verbunden ist. Dabei weist das dritte Unterarm-Gelenk genau zwei Freiheitsgrade auf. Es ermöglicht damit eine Bewegung des länglichen Armabschnitts relativ zu dem Effektorträger in genau zwei Dimensionen. Der dritte Armantrieb ist an der Roboterbasis aufgenommen. Der längliche Armabschnitt des dritten Betätigungsarms ist nicht wie der erste Betätigungsarm und der zweite Betätigungsarm mit vier Gelenken mit mehreren Freiheitsgraden ausgestattet sondern nur mit zwei, so dass die Gesamtzahl der Gelenke mit mehreren Freiheitsgraden gegenüber bekannten Industrierobotern mit Parallelkinematik und mit drei Betätigungsarmen reduziert ist.In contrast to this, the third actuating arm has an elongate arm section which is directly or indirectly coupled at one end to a third arm drive of the third actuating arm and which is connected at its other end to the effector carrier via exactly one third forearm joint. The third forearm joint has exactly two degrees of freedom. It thus enables a movement of the elongated arm section relative to the effector carrier in exactly two dimensions. The third arm drive is attached to the robot base. The elongated arm portion of the third operating arm is not equipped with four multi-degree-of-freedom joints like the first operating arm and the second operating arm, but only with two, so that the total number of multi-degree-of-freedom joints is reduced compared to known industrial robots with parallel kinematics and with three operating arms.

Das dritte Unterarm-Gelenk ist gegenüber den ersten und zweiten Unterarm-Gelenken versetzt am Effektorträger angeordnet. Da der dritte Betätigungsarm mit nur einem Unterarm-Gelenk mit dem Effektorträger verbunden ist, muss den drei Betätigungsarmen nicht wie bei bekannten Industrierobotern jeweils ein Winkelbereich von 120° zugeordnet werden, um den Effektorträger zu stabilisieren. Vielmehr können der erste Betätigungsarm und der zweite Betätigungsarm so mit dem Effektorträger verbunden werden, dass die insgesamt vier Gelenke, welche durch die ersten und zweiten Unterarm-Gelenke gebildet werden, gleichmäßig am Rand des Effektorträger verteilt angeordnet sein, während das dritte Unterarm-Gelenk von oben an dem Effektorträger angreift.The third forearm joint is offset from the first and second forearm joints on the effector carrier. Since the third actuating arm is connected to the effector carrier with only one forearm joint, the three actuating arms do not have to be assigned an angular range of 120° each, as is the case with known industrial robots, in order to stabilize the effector carrier. Rather, the first actuating arm and the second actuating arm can be connected to the effector carrier in such a way that the four joints, which are formed by the first and second forearm joints, are distributed evenly on the edge of the effector carrier, while the third forearm joint is attacks at the top of the effector carrier.

Eine erste Gerade verbindet die Zentren der beiden ersten Unterarm-Gelenke des ersten Betätigungsarms. Eine zweite Gerade verbindet die Zentren der beiden zweiten Unterarm-Gelenke des zweiten Betätigungsarms. Die erste Gerade und die zweite Gerade definieren eine Ebene, die als Effektorträger-Ebene bezeichnet wird, da sie sich durch den oder entlang des Effektorträgers erstreckt. Eine zur Effektorträger-Ebene senkrechte Achse wird als z-Achse definiert. In der Effektorträger-Ebene verlaufen eine zur z-Achse orthogonale x-Achse und eine zur z-Achse und zur x-Achse orthogonale y-Achse. Dabei ist die x-Achse senkrecht zu der ersten Geraden und die y-Achse senkrecht zu der zweiten Geraden.A first straight line connects the centers of the first two forearm joints of the first actuating arm. A second straight line connects the centers of the two second forearm joints of the second actuating arm. The first straight line and the second straight line define a plane which is referred to as the effector carrier plane because it extends through or along the effector carrier. An axis perpendicular to the plane of the effector carrier is defined as the z-axis. An x-axis orthogonal to the z-axis and a y-axis orthogonal to the z-axis and to the x-axis run in the effector carrier plane. The x-axis is perpendicular to the first straight line and the y-axis is perpendicular to the second straight line.

Die ersten und zweiten Unterarm-Gelenke können über Kreuz an dem Effektorträger angeordnet sein. Sie stabilisierten den Effektorträger derart, dass er nicht um die x-Achse und die y-Achse kippen kann und stets parallel zu einer vorgegebenen Ebene ausgerichtet bleibt. Diese Ebene kann insbesondere eine horizontale Ebene sein. Durch diese Anordnung der ersten und zweiten Unterarm-Gelenke am Effektorträger und die entsprechende Verbindung des ersten und zweiten Betätigungsarms mit dem Effektorträger wird eine Bewegung des Effektorträgers entlang der x-Achse und der y-Achse mittels des ersten und zweiten Betätigungsarms erzeugt. Der dritte Betätigungsarm ist über das dritte Unterarm-Gelenk mit dem Effektorträger verbunden. Das dritte Unterarm-Gelenk weist genau zwei Achsen auf, um die es drehbar ist. Diese beiden Achsen werden als Unterarm-Gelenk-Achsen bezeichnet. Da das dritte Unterarm-Gelenk genau zwei Unterarm-Gelenk-Achsen und damit genau zwei Freiheitsgrade aufweist, ermöglicht es dem länglichen Armabschnitt des dritten Betätigungsarms einer Bewegung des Effektorträgers in x-Richtung und y-Richtung zu folgen, welche durch den ersten Betätigungsarm und durch den zweiten Betätigungsarm ausgelöst wird. Da das dritte Unterarm-Gelenk keine weiteren Freiheitsgrade aufweist und das dritte Unterarm-Gelenk mit Ausnahme seiner beiden Unterarm-Gelenk-Achsen drehfest mit dem länglichen Armabschnitt des dritten Betätigungsarms und mit dem Effektorträger verbunden ist, wird eine Drehung des Effektorträgers um die zu der x-Achse und zu der y-Achse orthogonale z-Achse durch den dritten Betätigungsarm verhindert. Der Effektorträger ist durch den dritten Betätigungsarm gegen eine Drehung um eine zu der Effektorträger-Ebene senkrechte z-Achse gesichert. Er sorgt damit für eine Drehstefigkeit des Effektorträgers in Bezug auf die z-Achse.The first and second forearm joints can be arranged crosswise on the effector carrier. They stabilized the effector carrier in such a way that it cannot tilt around the x-axis and the y-axis and always remains aligned parallel to a given plane. In particular, this plane can be a horizontal plane. This arrangement of the first and second forearm joints on the effector carrier and the corresponding connection of the first and second actuating arm to the effector carrier causes a movement of the effector carrier along the x-axis and the y-axis by means of the first and second actuating arm. The third actuating arm is connected to the effector carrier via the third forearm joint. The third forearm joint has exactly two axes around which it can be rotated. These two axes are called the forearm joint axes. Since the third forearm joint has exactly two forearm joint axes and thus exactly two degrees of freedom, it enables the elongated arm section of the third actuating arm to follow a movement of the effector carrier in the x-direction and y-direction, which the first actuating arm and is triggered by the second actuating arm. Since the third forearm joint has no further degrees of freedom and the third forearm joint, with the exception of its two forearm joint axes, is non-rotatably connected to the elongated arm section of the third actuating arm and to the effector carrier, rotation of the effector carrier around the x -Axis and the z-axis orthogonal to the y-axis are prevented by the third actuating arm. The effector carrier is secured by the third actuating arm against rotation about a z-axis perpendicular to the plane of the effector carrier. It thus ensures torsional rigidity of the effector carrier in relation to the z-axis.

Somit sorgt der erste Betätigungsarm für eine Bewegung des Effektorträgers in Richtung der x-Achse und verhindert eine Drehung des Effektorträgers um die x-Achse, da er den Effektorträger mit den beiden ersten Unterarm-Gelenken entlang der ersten Geraden hält, die senkrecht zu der x-Achse ist. Der zweite Betätigungsarm sorgt für eine Bewegung des Effektorträgers in Richtung der y-Achse und verhindert eine Drehung des Effektorträgers um die y-Achse, da er den Effektorträger mit den beiden zweiten Unterarm-Gelenken entlang der zweiten Geraden hält, die senkrecht zu der y-Achse ist. Der dritte Betätigungsarm sorgt für eine Bewegung des Effektorträgers in Richtung der z-Achse und verhindert eine Drehung des Effektorträgers um die z-Achse. Der Arbeitsbereich des Industrieroboters ist damit rechteckig oder quaderförmig. Die ebene Bewegung oder Kinematik des Effektorträgers ist aufgrund der besonderen Ausgestaltung des dritten Betätigungsarms nicht überbestimmt.The first actuating arm thus ensures that the effector carrier moves in the direction of the x-axis and prevents the effector carrier from rotating about the x-axis, since it holds the effector carrier with the two first forearm joints along the first straight line, which is perpendicular to the x -axis is. The second actuating arm causes the effector carrier to move in the direction of the y-axis and prevents the effector carrier from rotating about the y-axis, since it holds the effector carrier with the two second forearm joints along the second straight line, which is perpendicular to the y-axis. axis is. The third actuating arm causes the effector carrier to move in the direction of the z-axis and prevents the effector carrier from rotating about the z-axis. The working area of the industrial robot is thus rectangular or cuboid. The planar movement or kinematics of the effector carrier is not overdetermined due to the special design of the third actuating arm.

Die Form des Arbeitsbereichs hat den Vorteil, dass mehrere gleichartige Industrieroboter in unmittelbarer Nähe nebeneinander angeordnet werden können, ohne dass sie sich gegenseitig beeinträchtigen und ohne dass eine Kollision der Betätigungsarme benachbart angeordneter Industrieroboter durch eine entsprechende Steuerung verhindert werden muss. Dies ermöglicht es, mehrere erfindungsgemäße Industrieroboter an einer Transportstrecke auf einer kurzen Distanz anzuordnen.The shape of the work area has the advantage that several industrial robots of the same type can be arranged in close proximity to one another without affecting one another and without a collision of the actuating arms of industrial robots arranged adjacent to one another having to be prevented by an appropriate control system. This makes it possible to arrange several industrial robots according to the invention over a short distance on a transport route.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das der Roboterbasis zugewandte Ende des länglichen Armabschnitts des dritten Betätigungsarms mit einem Gelenk ausgestattet, das um genau zwei geometrische Achsen beweglich ist. Dadurch wird die Drehsteifigkeit des dritten Betätigungsarms in Bezug auf die z-Achse erhöht. Das Gelenk ist bevorzugt als Kardangelenk ausgebildet. Ist der dritte Armantrieb ortsfest und unbeweglich an der Roboterbasis angeordnet und der längliche Armabschnitt beweglich an eine Antriebsachse des dritten Armantriebs gekoppelt, so ist das Gelenk als drittes Ellbogen-Gelenk ausgebildet, das den länglichen Armabschnitt mit der Antriebsachse des dritten Armantriebs direkt oder über eine zusätzlichen dritten Oberarm verbindet. Ist der dritte Armantrieb als Linearantrieb ausgebildet, so kann dieser über das Gelenk beweglich an der Roboterbasis aufgenommen sein. In diesem Fall ist die Antriebsachse des Linearantriebs direkt mit dem länglichen Armabschnitt des dritten Betätigungsarms verbunden.According to an advantageous embodiment of the invention, that end of the elongated arm section of the third actuating arm which faces the robot base is equipped with a joint which can be moved about exactly two geometric axes. This increases the torsional rigidity of the third actuating arm with respect to the z-axis. The joint is preferably designed as a cardan joint. If the third arm drive is stationary and immovable on the robot base and the elongated arm section is movably coupled to a drive axis of the third arm drive, the joint is designed as a third elbow joint that connects the elongated arm section to the drive axis of the third arm drive directly or via an additional third upper arm connects. If the third arm drive is designed as a linear drive, it can be movably accommodated on the robot base via the joint. In this case the drive axle of the linear actuator is connected directly to the elongate arm portion of the third actuating arm.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine der beiden Unterarm-Gelenk-Achsen, um die das dritte Unterarm-Gelenk beweglich ist, senkrecht zu einer Längsachse des länglichen Armabschnitts des dritten Betätigungsarms. Die andere Unterarm-Gelenk-Achse ist parallel zu der Effektorträger-Ebene oder verläuft in dieser.According to a further advantageous embodiment of the invention, one of the two forearm joint axes about which the third forearm joint can move is perpendicular to a longitudinal axis of the elongated arm section of the third actuating arm. The other forearm joint axis is parallel to or runs in the plane of the effector beam.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Armantrieb und der zweite Armantrieb Rotationsantriebe. Dabei können eine erste Antriebsachse des ersten Armantriebs und eine zweite Antriebsachse des zweiten Armantriebs im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen. Diese Anordnung ist besonders geeignet, wenn die ersten Unterarm-Gelenke der ersten Betätigungsarms und die zweiten Unterarm-Gelenke des zweiten Betätigungsarms über Kreuz an dem Effektorträger angeordnet sind. Die erste Antriebsachse ist dabei diejenige von dem Armantrieb angetriebene Achse mit der der erste Oberarm drehfest verbunden ist und über die das Drehmoment des ersten Armantriebs auf den ersten Oberarm übertragen wird. Die Antriebsachse kann auch als Antriebsflansch ausgestaltet sein. Entsprechendes gilt für die zweite Antriebsachse in Bezug auf den zweiten Oberarm. Die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse drehen sich jeweils um eine geometrische Achse. Wenn die erste Antriebsachse senkrecht zu der zweiten Antriebsachse ist, stehen die beiden zugehörigen geometrischen Achsen senkrecht aufeinander.According to a further advantageous embodiment of the invention, the first arm drive and the second arm drive are rotary drives. A first drive axis of the first arm drive and a second drive axis of the second arm drive can run essentially perpendicular to one another. This arrangement is particularly suitable when the first forearm joints of the first actuating arm and the second forearm joints of the second actuating arm are arranged crosswise on the effector carrier. The first drive axle is the axle driven by the arm drive, to which the first upper arm is connected in a rotationally fixed manner and via which the torque of the first arm drive is transmitted to the first upper arm. The drive axle can also be configured as a drive flange. The same applies to the second drive axle in relation to the second upper arm. The first drive axle and the second drive axle each rotate about a geometric axis. When the first drive axis is perpendicular to the second drive axis, the two associated geometric axes are perpendicular to each other.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der dritte Armantrieb ein Rotationsantrieb. An den Rotationsantrieb ist ein Oberarm des dritten Betätigungsarms gekoppelt. Dieser Oberarm wird im folgenden als dritter Oberarm bezeichnet, da es der Oberarm des dritten Betätigungsarms ist. Der dritte Oberarm ist über ein drittes Ellbogen-Gelenk beweglich mit dem länglichen Armabschnitt des dritten Betätigungsarms verbunden. Über den Oberarm wird das Drehmoment des Rotationsantriebs in eine Translationsbewegung des länglichen Armabschnitts übertragen. Die Länge des Oberarms kann in einer besonderen Relation zu der Länge des länglichen Armabschnitts stehen. Bei einem langen Oberarm genügt ein kleiner Drehwinkel des dritten Armantriebs um einen großen z-Hub des Effektorträgers auszulösen. Mit z-Hub wird dabei eine Bewegung des Effektorträgers in Richtung der z-Achse bezeichnet. Bei einem kürzeren Oberarm ist für den gleichen z-Hub ein größerer Drehwinkel des dritten Armantriebs notwendig. Das dritte Ellbogen-Gelenk bewegt sich bei einer Drehung des dritten Oberarms auf einer Kreisbahn. Je länger der dritte Oberarm ist, umso größer ist der Radius dieser Kreisbahn. Die Länge des dritten Oberarms und die Länge des länglichen Armabschnitts des dritten Betätigungsarms werden vorteilhafterweise so gewählt, dass der dritte Oberarm und der längliche Armabschnitt im wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind, wenn sich der Effektorträger in der Mitte eines Arbeitsbereichs befindet, der durch den Bewegungsumfang des ersten Betätigungsarms, des zweiten Betätigungsarms und des dritten Betätigungsarms vorgegeben ist. Diese Position des Effektorträgers kann als Ausgangsposition bezeichnet werden. Ausgehend von dieser Ausgangsposition kann der dritte Oberarm durch den dritten Armantrieb um ca. 45° in die eine oder andere Richtung gedreht werden. Eine Drehung in diesem Winkelbereich ist für das dritte Ellbogen-Gelenk unproblematisch. Insbesondere Kardangelenke können einen derartigen Winkelbereich abdecken.According to a further advantageous embodiment of the invention, the third arm drive is a rotary drive. An upper arm of the third actuating arm is coupled to the rotary drive. This upper arm is hereinafter referred to as the third upper arm, since it is the upper arm of the third operating arm. The third upper arm is movably connected to the elongated arm portion of the third actuating arm at a third elbow joint. The torque of the rotary drive is transferred via the upper arm into a translational movement of the elongate arm section. The length of the upper arm may have a particular relationship to the length of the elongate arm portion. With a long upper arm, a small angle of rotation of the third arm drive by a large z-stroke is sufficient trigger the effector carrier. A movement of the effector carrier in the direction of the z-axis is referred to as z-stroke. With a shorter upper arm, a larger angle of rotation of the third arm drive is required for the same z-stroke. The third elbow joint moves in a circular path when the third upper arm rotates. The longer the third upper arm, the larger the radius of this circular path. The length of the third upper arm and the length of the elongate arm section of the third actuating arm are advantageously selected such that the third upper arm and the elongate arm section are aligned substantially perpendicular to one another when the effector carrier is in the middle of a work area defined by the range of motion of the first operating arm, the second operating arm and the third operating arm is predetermined. This position of the effector carrier can be referred to as the starting position. Starting from this initial position, the third upper arm can be turned by the third arm drive by approx. 45° in one direction or the other. A rotation in this angle range is unproblematic for the third elbow joint. Cardan joints in particular can cover such an angular range.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das dritte Ellbogen-Gelenk genau zwei Achsen und damit zwei Freiheitsgrade auf. Dadurch wird die Drehsteifigkeit des dritten Betätigungsarms in Bezug auf die z-Achse erhöht.According to a further advantageous embodiment of the invention, the third elbow joint has exactly two axes and thus two degrees of freedom. This increases the torsional rigidity of the third actuating arm with respect to the z-axis.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung spannen die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse eine Antriebsebene auf. Eine dritte Antriebsachse des dritten Armantriebs verläuft in dieser Antriebsebene.According to a further advantageous embodiment of the invention, the first drive axle and the second drive axle span a drive plane. A third drive axis of the third arm drive runs in this drive plane.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die dritte Antriebsachse senkrecht zu der ersten Antriebsachse oder senkrecht zu der zweiten Antriebsachse.According to a further advantageous embodiment of the invention, the third drive axis runs perpendicularly to the first drive axis or perpendicularly to the second drive axis.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der dritte Armantrieb ein Linearantrieb, dessen Antriebsache über ein um mehrere Achsen bewegliches Gelenk mit dem länglichen Armabschnitt des dritten Betätigungsarms verbunden ist. Eine Antriebsachse des Linearantriebs bewegt sich linear entlang einer geometrischen Bewegungsachse. Diese Linearbewegung der Antriebsachse wird auf den länglichen Armabschnitt des dritten Betätigungsarms und von dort auf den Effektorträger übertragen. Der Linearantrieb kann dabei ortsfest an der Roboterbasis angeordnet sein. In diesem Fall ist die Antriebsachse mit dem dritten Ellbogen-Gelenk des dritten Betätigungsarms verbunden. Antriebsachse und drittes Ellbogen-Gelenk bewegen sich relativ zu der Roboterbasis. Der Linearantrieb bewegt sich nicht relativ zu der Roboterbasis. Alternativ dazu kann der Linearantrieb über ein drittes Gelenk, welches bevorzugt als Kardangelenk ausgebildet ist, beweglich an der Roboterbasis aufgenommen sein. In diesem Fall bewegt sich der Linearantrieb relativ zu der Roboterbasis. Die Antriebsachse des Linearantriebs ist direkt mit dem länglichen Armabschnitt des dritten Betätigungsarms verbunden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the third arm drive is a linear drive, the drive shaft of which is connected to the elongate arm section of the third actuating arm via a joint that can move about several axes. A drive axis of the linear drive moves linearly along a geometric axis of movement. This linear movement of the drive axle is transmitted to the elongate arm section of the third actuating arm and from there to the effector carrier. The linear drive can be arranged in a stationary manner on the robot base. In this case the drive axle is connected to the third elbow joint of the third actuating arm. Drive axle and third elbow joint move relative to the robot base. The linear actuator does not move relative to the robot base. As an alternative to this, the linear drive can be movably accommodated on the robot base via a third joint, which is preferably designed as a cardan joint. In this case, the linear actuator moves relative to the robot base. The drive shaft of the linear actuator is connected directly to the elongated arm portion of the third actuator arm.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebsachse des Linearantriebs gegen eine Drehung um eine Achse gesichert, welche entlang des Verstellwegs des Linearantriebs verläuft. Dadurch wird die Drehsteifigkeit des dritten Betätigungsarme in Bezug auf die z-Achse erhöht.According to a further advantageous embodiment of the invention, the drive axis of the linear drive is secured against rotation about an axis which runs along the adjustment path of the linear drive. This increases the torsional rigidity of the third actuating arm with respect to the z-axis.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schneidet die Gerade, welche die Zentren der beiden ersten Unterarm-Gelenke miteinander verbindet, die zweite Gerade, welche die Zentren der beiden zweiten Unterarm-Gelenke miteinander verbindet, senkrecht. Der Schnittpunkt kann dabei am Rand des Effektorträgers liegen oder in der Mitte des Effektorträgers, beispielsweise oberhalb des Tool Center Points TCP. Liegt der Schnittpunkt am Rand des Effektorträgers, so können sich die Stangen oder Streben des ersten Unterarms und die Stangen oder Streben des zweiten Unterarms bei einer Bewegung des Effektorträgers nicht beeinträchtigen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the straight line which connects the centers of the first two forearm joints to one another perpendicularly intersects the second straight line which connects the centers of the two second forearm joints to one another. The point of intersection can be at the edge of the effector carrier or in the middle of the effector carrier, for example above the tool center point TCP. If the point of intersection is at the edge of the effector carrier, the rods or struts of the first forearm and the rods or struts of the second forearm cannot impair one another when the effector carrier moves.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schneidet eine dritte Gerade, welche senkrecht zu der Effektorträger-Ebene ist und durch ein Zentrum des dritten Unterarm-Gelenks verläuft, die zweite Gerade, welche die Zentren der beiden zweiten Unterarm-Gelenke miteinander verbindet. Der Schnittpunkt liegt vorteilhafterweise im Zentrum des Effektorträgers, beispielsweise oberhalb des TCP.According to a further advantageous embodiment of the invention, a third straight line, which is perpendicular to the effector carrier plane and runs through a center of the third forearm joint, intersects the second straight line, which connects the centers of the two second forearm joints. The point of intersection is advantageously in the center of the effector carrier, for example above the TCP.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schneiden sich die erste Gerade, die zweite Gerade und die dritte Gerade in einem Punkt. Dieser Punkt liegt bevorzugt im TCP oder oberhalb des TCP.According to a further advantageous embodiment of the invention, the first straight line, the second straight line and the third straight line intersect at one point. This point is preferably in the TCP or above the TCP.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das dritte Unterarm-Gelenk oberhalb der Effektorträger-Ebene angeordnet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the third forearm joint is arranged above the level of the effector carrier.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich ein Zentrum des dritten Unterarm-Gelenks in der Effektorträger-Ebene.According to a further advantageous embodiment of the invention, a center of the third forearm joint is in the plane of the effector carrier.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten Unterarm-Gelenke und die zweiten Unterarm-Gelenke seitlich an dem Effektorträger angeordnet. Das dritte Unterarm-Gelenk ist an der der Roboterbasis zugewandten Seite des Effektorträgers angeordnet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the first forearm joints and the second forearm joints are on the side Arranged effector carrier. The third forearm joint is arranged on the side of the effector carrier facing the robot base.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das dritte Unterarm-Gelenk ein Kardangelenk. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass es genau zwei Achsen aufweist, die bevorzugt zueinander senkrecht stehen. Das Zentrum des Kardangelenks entspricht dem Schnittpunkt der beiden Achsen. Kardangelenke werden auch als Kreuzgelenke bezeichnet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the third forearm joint is a cardan joint. This is characterized in that it has exactly two axes, which are preferably perpendicular to one another. The center of the universal joint corresponds to the intersection of the two axes. Cardan joints are also known as universal joints.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der längliche Armabschnitt des dritten Betätigungsarms an seinem dem Effektorträger abgewandten Ende mit einem Kardangelenk ausgestattet. Dieses Kardangelenk bildet das dritte Ellbogen-Gelenk des dritten Betätigungsarms.According to a further advantageous embodiment of the invention, the elongated arm section of the third actuating arm is equipped with a cardan joint at its end facing away from the effector carrier. This universal joint forms the third elbow joint of the third actuating arm.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der längliche Armabschnitt des dritten Betätigungsarms als länglicher Hohlkörper ausgebildet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the elongate arm section of the third actuating arm is designed as an elongate hollow body.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind in dem länglichen Armabschnitt Versorgungsleitungen eines an dem Effektorträger angeordneten Effektors aufgenommen. Die an dem länglichen Armabschnitt angeordneten Gelenke mit mehreren Freiheitsgraden können ebenfalls einen Hohlraum aufweisen, so dass ein durchgängiger Kanal für die Versorgungsleitungen bis zum Effektorträger gebildet ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, supply lines of an effector arranged on the effector carrier are accommodated in the elongated arm section. The joints with multiple degrees of freedom arranged on the elongated arm section can also have a cavity, so that a continuous channel is formed for the supply lines up to the effector carrier.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Industrieroboter eine Effektorantriebsachse auf, welche einen an dem Effektorträger angeordneten Effektor bewegt. Diese Achse wird auch als vierte Achse bezeichnet. Die Effektorantriebsachse umfasst einen Effektorantrieb, welcher an dem dritten Betätigungsarm angeordnet ist. Er kann beispielsweise an dem länglichen Armabschnitt oder an einem dritten Oberarm des dritten Betätigungsarms angeordnet sein.According to a further advantageous embodiment of the invention, the industrial robot has an effector drive axis which moves an effector arranged on the effector carrier. This axis is also known as the fourth axis. The effector drive axis includes an effector drive, which is arranged on the third actuating arm. It can be arranged, for example, on the elongate arm section or on a third upper arm of the third actuating arm.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Effektorantriebsachse zumindest abschnittsweise in dem länglichen Armabschnitt des dritten Betätigungsarms.According to a further advantageous embodiment of the invention, the effector drive axis runs at least in sections in the elongated arm section of the third actuating arm.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the invention can be found in the following description, the drawing and the claims.

Figurenlistecharacter list

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

1 erstes Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters in perspektivischer Ansicht,
2 Industrieroboter gemäß 1 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
3 Effektorträger des Industrieroboters gemäß 1 in perspektivischer Ansicht,
4 Industrieroboter gemäß 1 in einer Seitenansicht,
5 Industrieroboter gemäß 1 in einer weiteren Seitenansicht,
6 Industrieroboter gemäß 1 in einer weiteren Seitenansicht,
7 zweites Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters in perspektivischer Ansicht,
8 Industrieroboter gemäß 7 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
9 Industrieroboter gemäß 7 in einer Seitenansicht,
10 drittes Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters in perspektivischer Ansicht,
11 Industrieroboter gemäß 10 in einer Seitenansicht,
12 Effektortärger des Industrieroboters gemäß 10 in perspektivischer Ansicht,
13 viertes Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters in perspektivischer Ansicht,
14 fünftes Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters in perspektivischer Ansicht,
15 Industrieroboter gemäß 14 in einer Seitenansicht,
16 Seitenansicht einer Anordnung mehrerer Industrieroboter gemäß 7 in einer Reihe.

In the drawing, exemplary embodiments of the subject of the invention are shown. Show it:

1 first embodiment of an industrial robot in a perspective view,
2 Industrial robots according to 1 in another perspective view,
3 According to effector carrier of the industrial robot 1 in perspective view,
4 Industrial robots according to 1 in a side view,
5 Industrial robots according to 1 in another side view,
6 Industrial robots according to 1 in another side view,
7 second embodiment of an industrial robot in a perspective view,
8th Industrial robots according to 7 in another perspective view,
9 Industrial robots according to 7 in a side view,
10 third embodiment of an industrial robot in a perspective view,
11 Industrial robots according to 10 in a side view,
12 Effector trigger of the industrial robot according to 10 in perspective view,
13 fourth embodiment of an industrial robot in a perspective view,
14 fifth embodiment of an industrial robot in a perspective view,
15 Industrial robots according to 14 in a side view,
16 Side view of an arrangement of several industrial robots according to 7 in a row.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In den 1 bis 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters 1 mit Parallelkinematik dargestellt. Der Industrieroboter 1 weist eine Roboterbasis 2, einen Effektorträger 3, einen ersten Betätigungsarm 4, einen zweiten Betätigungsarm 5 und einen dritten Betätigungsarm 6 auf. Der erste Betätigungsarm 4 umfasst einen ersten Armantrieb 7, einen mit einer Antriebsachse des ersten Armantriebs 7 verbundenen ersten Oberarm 8 und einen ersten Unterarm 9.In the 1 until 6 a first exemplary embodiment of an industrial robot 1 with parallel kinematics is shown. The industrial robot 1 has a robot base 2 , an effector carrier 3 , a first actuating arm 4 , a second actuating arm 5 and a third actuating arm 6 . The first actuating arm 4 comprises a first arm drive 7, a first upper arm 8 connected to a drive axle of the first arm drive 7, and a first lower arm 9.

Der erste Unterarm 9 weist zwei parallele Stangen 10, 11 auf. Jede der beiden Stangen 10, 11 ist an ihrem dem ersten Oberarm 8 zugewandten Ende über ein erstes Ellbogen-Gelenk 12, 13 mit dem ersten Oberarm 8 beweglich verbunden. Ferner ist jede der beiden Stangen 10, 11 an ihrem dem Effektorträger 3 zugewandten Ende über ein erstes Unterarm-Gelenk 14, 15 mit dem Effektorträger 3 verbunden. Die ersten Ellbogen-Gelenke 12, 13 und die ersten Unterarm-Gelenke 14, 15 sind als sphärische Gelenke ausgebildet. Sie haben mehrere Freiheitsgrade. Wenn der erste Armantrieb 7 eine Drehbewegung auf den ersten Oberarm 8 überträgt, wird diese Drehbewegung über die beiden Stangen 10, 11 des ersten Unterarms 9 auf den Effektorträger 3 übertragen.The first forearm 9 has two parallel rods 10,11. Each of the two rods 10, 11 is movably connected to the first upper arm 8 at its end facing the first upper arm 8 via a first elbow joint 12, 13. Furthermore, each of the two rods 10, 11 at their dem Effector carrier 3 end facing connected via a first forearm joint 14, 15 with the effector carrier 3. The first elbow joints 12, 13 and the first forearm joints 14, 15 are designed as spherical joints. You have several degrees of freedom. When the first arm drive 7 transmits a rotational movement to the first upper arm 8, this rotational movement is transmitted to the effector carrier 3 via the two rods 10, 11 of the first lower arm 9.

Der zweite Betätigungsarm 5 ist identisch aufgebaut wie der erste Betätigungsarm 4. Erweist einen zweiten Armantrieb 17, einen zweiten Oberarm 18, einen zweiten Unterarm 19 mit zwei Stangen 20, 21, zwei zweite Ellbogen-Gelenke 22, 23 und zwei zweite Unterarm-Gelenke 24, 25 auf. Eine Drehbewegung des zweiten Armantriebs 17 wird über den zweiten Oberarm 18 und den zweiten Unterarm 19 auf den Effektorträger 3 übertragen.The second actuating arm 5 is constructed identically to the first actuating arm 4. It has a second arm drive 17, a second upper arm 18, a second lower arm 19 with two rods 20, 21, two second elbow joints 22, 23 and two second lower arm joints 24 , 25 on. A rotational movement of the second arm drive 17 is transmitted to the effector carrier 3 via the second upper arm 18 and the second lower arm 19 .

Der erste Armantrieb 7 und der zweite Armantrieb 17 sind Rotationsantriebe. Eine erste Antriebsachse des ersten Armantriebs 7 wird um eine erste geometrische Achse 16 zur Rotation angetrieben. Eine zweite Antriebsachse des zweiten Armantriebs 17 wird um eine zweite geometrische Achse 26 zur Rotation antrieben. Dabei sind der erste Armantrieb 7 und der zweite Armantrieb 17 derart an der Roboterbasis angeordnet, dass sich die erste geometrische Achse 16 und die zweite geometrische Achse 26 senkrecht schneiden. Der erste Betätigungsarm 4 und der zweite Betätigungsarm 5 sorgen damit für eine translatorische Bewegung des Effektorträgers 3 in zwei Dimensionen, nämlich in Richtung einer x-Achse und in Richtung einer dazu orthogonalen y-Achse. Eine durch die x-Achse und die y-Achse aufgespannte xy-Ebene ist dabei parallel zu dem Effektorträger 3. Bei einer Bewegung des Effektorträgers 3 durch den ersten, zweiten und dritten Betätigungsarm 4, 5, 6 ändert der Effektorträger 3 seine Ausrichtung relativ zu der xy-Ebene nicht. Er bleibt stets parallel zu dieser.The first arm driver 7 and the second arm driver 17 are rotary drivers. A first drive axis of the first arm drive 7 is driven to rotate about a first geometric axis 16 . A second drive axis of the second arm drive 17 is driven to rotate about a second geometric axis 26 . The first arm drive 7 and the second arm drive 17 are arranged on the robot base in such a way that the first geometric axis 16 and the second geometric axis 26 intersect perpendicularly. The first actuating arm 4 and the second actuating arm 5 thus ensure a translatory movement of the effector carrier 3 in two dimensions, namely in the direction of an x-axis and in the direction of a y-axis orthogonal thereto. An xy plane spanned by the x-axis and the y-axis is parallel to the effector carrier 3. When the effector carrier 3 is moved by the first, second and third actuating arm 4, 5, 6, the effector carrier 3 changes its orientation relative to the xy plane does not. He always stays parallel to this one.

Der dritte Betätigungsarm 6 weicht in seinem Aufbau von dem ersten und dem zweiten Betätigungsarm 4, 5 ab. Der dritte Betätigungsarm 6 weist einen dritten Armantrieb 27 auf, der an der Roboterbasis 2 angeordnet ist. Es handelt sich hierbei ebenfalls um einen Rotationsantrieb. An eine Antriebsachse des dritten Armantriebs 27 ist ein dritter Oberarm 28 drehfest gekoppelt, so dass eine Drehbewegung des dritten Armantriebs 27 auf den dritten Oberarm 28 übertragen wird. Der dritte Oberarm 28 ist über ein drittes Ellbogen-Gelenk 32 mit einem länglichen Armabschnitt 29 verbunden, der einen Unterarm des dritten Betätigungsarms 6 bildet. Der längliche Armabschnitt 29 ist über ein drittes Unterarm-Gelenk 34 mit dem Effektorträger 3 verbunden. Das dritte Ellbogen-Gelenk 32 und das dritte Unterarm-Gelenk 34 sind als Kardangelenk ausgebildet. Dieses weist genau zwei Freiheitsgrade auf. Dabei ist das Kardangelenk derart mit dem Effektorträger 3 verbunden, dass sich der längliche Armabschnitt 29 in zwei Dimensionen, nämlich in x- und y-Richtung relativ zu dem Effektorträger verkippen kann. Dadurch kann der Effektorträger 3 und der an den Effektorträger 3 gekoppelte längliche Armabschnitt 29 einer Bewegung folgen, die durch den ersten Betätigungsarm 4 und den zweiten Betätigungsarm 5 ausgelöst wird. Eine Drehung des Effektorträgers 3 um eine zu der x-Achse und der y-Achse orthogonale z-Achse ist jedoch dank des als Kardangelenk ausgebildeten dritten Unterarm-Gelenks 34 ausgeschlossen. Die z-Achse steht senkrecht auf der xy-Ebene und verläuft damit senkrecht zu dem Effektorträger 3.The third actuating arm 6 differs from the first and the second actuating arm 4, 5 in its construction. The third actuating arm 6 has a third arm drive 27 which is arranged on the robot base 2 . This is also a rotary drive. A third upper arm 28 is coupled in a torque-proof manner to a drive axle of the third arm drive 27 , so that a rotational movement of the third arm drive 27 is transmitted to the third upper arm 28 . The third upper arm 28 is connected via a third elbow joint 32 to an elongate arm portion 29 which forms a lower arm of the third operating arm 6 . The elongated arm section 29 is connected to the effector carrier 3 via a third forearm joint 34 . The third elbow joint 32 and the third forearm joint 34 are designed as cardan joints. This has exactly two degrees of freedom. The cardan joint is connected to the effector carrier 3 in such a way that the elongated arm section 29 can tilt in two dimensions, namely in the x and y directions, relative to the effector carrier. As a result, the effector carrier 3 and the elongated arm section 29 coupled to the effector carrier 3 can follow a movement that is triggered by the first actuating arm 4 and the second actuating arm 5 . However, a rotation of the effector carrier 3 about a z-axis orthogonal to the x-axis and the y-axis is excluded thanks to the third forearm joint 34 designed as a cardan joint. The z-axis is perpendicular to the xy plane and thus runs perpendicular to the effector carrier 3.

Der dritte Armantrieb 27 ist ebenfalls ein Rotationsantrieb. Eine Antriebsachse des dritten Armantriebs 7, welche im folgenden als dritte Antriebsachse bezeichnet wird, wird um eine dritte geometrische Achse 36 zur Rotation angetrieben. Die erste geometrische Achse 16 der ersten Armantriebs 7, die zweite geometrische Achse 26 des zweiten Armantriebs 17 und die dritte geometrische Achse 36 des dritten Armantriebs 27 verlaufen alle in einer gemeinsamen Ebene. Dabei sind die erste geometrische Achse 16 und die dritte geometrische Achse 36 parallel zueinander. Die zweite geometrische Achse 26 verläuft senkrecht zu der ersten geometrischen Achse 16 und zu der dritten geometrischen Achse.The third arm drive 27 is also a rotary drive. A drive axle of the third arm drive 7, which is referred to below as the third drive axle, is driven to rotate about a third geometrical axis 36. The first geometrical axis 16 of the first arm drive 7, the second geometrical axis 26 of the second arm drive 17 and the third geometrical axis 36 of the third arm drive 27 all lie in a common plane. In this case, the first geometric axis 16 and the third geometric axis 36 are parallel to one another. The second geometric axis 26 runs perpendicular to the first geometric axis 16 and to the third geometric axis.

Eine Bewegung des dritten Armantriebs 27 führt dazu, dass der dritte Oberarm 28 um die dritte geometrische Achse 36 gedreht wird. Diese Bewegung wird über das dritte Ellbogen-Gelenk 32, den länglichen Armabschnitt 29 und das dritte Unterarm-Gelenk 34 auf den Effektorträger 3 übertragen. Sie führt zu einer translatorischen Bewegung des Effektorträgers 3 in Richtung der z-Achse. A movement of the third arm drive 27 results in the third upper arm 28 being rotated about the third geometric axis 36 . This movement is transmitted to the effector carrier 3 via the third elbow joint 32 , the elongated arm section 29 and the third forearm joint 34 . It leads to a translatory movement of the effector carrier 3 in the direction of the z-axis.

3 zeigt den Effektorträger mit den ersten Unterarm-Gelenken 14, 15, den zweiten Unterarm-Gelenken 24, 25 und dem dritten Unterarm-Gelenk 34. Die beiden ersten Unterarm-Gelenke 15, 16 des ersten Betätigungsarms 4 sind mit dem Effektorträger 3 im seitlichen Randbereich verbunden. Sie sitzen dabei an zwei Ecken des rechteckigen Effektorträgers 3. Eine erste Gerade 37 verläuft durch das Zentrum des ersten Unterarm-Gelenks 14 und durch das Zentrum des Unterarm-Gelenks 15. Diese erste Gerade 37 ist parallel zu einer Seite des rechteckigen Effektorträgers 3. Sie ist parallel zur y-Achse und senkrecht zur x-Achse. Die beiden zweiten Unterarm-Gelenke 24, 25 des zweiten Betätigungsarms 5 sind ebenfalls am seitlichen Rand mit dem Effektorträger 3 verbunden. Im Unterschied zu den ersten Unterarm-Gelenken 14, 15 sitzen die zweiten Unterarm-Gelenke 24, 25 jedoch nicht an zwei Ecken des Effektorträgers 3, sondern an den Seitenmitten. Eine zweite Gerade 38 verläuft durch das Zentrum des zweiten Unterarm-Gelenks 24 und durch das Zentrum des zweiten Unterarm-Gelenks 25. Die zweite Gerade 38 ist parallel zu einer Seite des rechteckigen Effektorträgers 3. Sie ist parallel zur x-Achse und senkrecht zur y-Achse. Die erste Gerade 37 schneidet die zweite Gerade 38 senkrecht. Der Schnittpunkt der beiden Geraden 37, 38 liegt in dem zweiten Unterarm-Gelenk 24. Die erste und die zweite Gerade 37, 38 spannen eine Ebene auf, die zu der xy-Ebene und zu dem Effektorträger 3 parallel ist. Sie wird als Effektorträger-Ebene bezeichnet. Das dritte Unterarm-Gelenk 34 ist ein Kardangelenk mit zwei sich kreuzenden Achsen, die als Unterarm-Gelenk-Achsen bezeichnet sind. Sie sind in 3 erkennbar. Eine erste dieser beiden Unterarm-Gelenk-Achsen ist um eine geometrische Achse 33 drehbar, welche senkrecht zu einer Längsachse des länglichen Armabschnitts 29 des dritten Betätigungsarms ist. Eine zweite dieser beiden Unterarm-Gelenk-Achsen ist um eine geometrische Achse 35 drehbar, die parallel zu der Effektorträger-Ebene ist. Das Zentrum des dritten Unterarm-Gelenks entspricht dem Schnittpunkt der beiden geometrischen Achsen 33 und 35. Eine dritte Gerade 39, welche senkrecht zu der Effektorträger-Ebene ist und durch das Zentrum des dritten Unterarm-Gelenks 34 verläuft, schneidet die zweite Gerade 38 senkrecht. Die dritte Gerade ist parallel zur z-Achse. Die zweite Gerade 38 und die dritte Gerade 39 schneiden sich im Zentrum des Effektorträgers 3. Dieses Zentrum liegt oberhalb des TCP. Die erste Gerade 37 verläuft nicht durch dieses Zentrum, weil die ersten Unterarm-Gelenke 14, 15 nicht in der Mitte der Seiten des Effektorträgers 3 angeordnet sind, sondern an den Ecken. Diese Anordnung sorgt dafür, dass die beiden Stangen 10, 11 des ersten Betätigungsarms 4 nicht mit den beiden Stangen 20, 21 des zweiten Betätigungsarms 5 kollidieren, wenn der Effektorträger 3 bewegt wird. 3 shows the effector carrier with the first forearm joints 14, 15, the second forearm joints 24, 25 and the third forearm joint 34. The two first forearm joints 15, 16 of the first actuating arm 4 are with the effector carrier 3 in the lateral edge area tied together. They sit at two corners of the rectangular effector carrier 3. A first straight line 37 runs through the center of the first forearm joint 14 and through the center of the forearm joint 15. This first straight line 37 is parallel to one side of the rectangular effector carrier 3. You is parallel to the y-axis and perpendicular to the x-axis. The two second forearm joints 24, 25 of the second actuating arm 5 are also connected to the effector carrier 3 at the lateral edge. In contrast to the first forearm joints 14, 15 sit second forearm joints 24, 25 but not at two corners of the effector 3, but at the center of the page. A second straight line 38 runs through the center of the second forearm joint 24 and through the center of the second forearm joint 25. The second straight line 38 is parallel to one side of the rectangular effector support 3. It is parallel to the x-axis and perpendicular to the y -Axis. The first straight line 37 intersects the second straight line 38 perpendicularly. The point of intersection of the two straight lines 37, 38 lies in the second forearm joint 24. The first and second straight lines 37, 38 span a plane which is parallel to the xy plane and to the effector carrier 3. It is called the effector carrier level. The third forearm joint 34 is a universal joint having two intersecting axes, referred to as forearm joint axes. They are in 3 recognizable. A first of these two forearm pivot axes is rotatable about a geometric axis 33 which is perpendicular to a longitudinal axis of the elongate arm portion 29 of the third actuating arm. A second of these two forearm joint axes can be rotated about a geometric axis 35 which is parallel to the plane of the effector carrier. The center of the third forearm joint corresponds to the intersection of the two geometric axes 33 and 35. A third straight line 39, which is perpendicular to the effector carrier plane and runs through the center of the third forearm joint 34, intersects the second straight line 38 perpendicularly. The third straight line is parallel to the z-axis. The second straight line 38 and the third straight line 39 intersect in the center of the effector carrier 3. This center lies above the TCP. The first straight line 37 does not run through this center because the first forearm joints 14, 15 are not arranged in the middle of the sides of the effector carrier 3, but at the corners. This arrangement ensures that the two rods 10, 11 of the first actuating arm 4 do not collide with the two rods 20, 21 of the second actuating arm 5 when the effector carrier 3 is moved.

Die erste Gerade 37 ist parallel zu der ersten geometrischen Achse 16 des ersten Armantriebs 7. Die zweite Gerade 38 ist parallel zu der zweiten geometrischen Achse 26 des zweiten Armantriebs 17. Die dritte Gerade 39 ist senkrecht zu der dritten geometrischen Achse 36 des dritten Armantriebs.The first straight line 37 is parallel to the first geometric axis 16 of the first arm drive 7. The second straight line 38 is parallel to the second geometric axis 26 of the second arm drive 17. The third straight line 39 is perpendicular to the third geometric axis 36 of the third arm drive.

In den 7 bis 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters 40 dargestellt. Der Industrieroboter 40 stimmt im wesentlichen mit dem Industrieroboter 1 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1 bis 6 überein, weshalb die gleichen Bezugszahlen für übereinstimmende Teile verwendet sind. Der Industrieroboter 40 weist zusätzlich zwei Effektorantriebsachsen für einen an dem Effektorträger 3 angeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Effektor auf. Hierzu ist an dem dritten Oberarm 28 des dritten Betätigungsarms 6 ein erster Effektorantrieb 41 angeordnet. Er ist Teil einer ersten Effektorantriebsachse. Das Drehmoment des ersten Effektorantriebs 41 wird über eine Welle bis zum Effektorträger 3 übertragen, die in dem länglichen Armabschnitt 29 des dritten Betätigungsarms 6 verläuft. Sie ist daher in der Zeichnung nicht erkennbar. Eine zweite Effektorantriebsachse umfasst einen zweiten Effektorantrieb 42, der an der Roboterbasis 2 angeordnet ist. Das Drehmoment des zweiten Effektorantriebs 42 wird über eine Welle 43 bis zum Effektorträger 3 übertragen, die nicht in dem länglichen Armabschnitt 29 des dritten Betätigungsarms 6 angeordnet ist. Sie verläuft frei von der Roboterbasis 2 bis zum Effektorträger 3. Sie ist als Teleskopwelle ausgebildet, damit sie der Bewegung des Effektorträgers 3 folgen kann.In the 7 until 9 a second exemplary embodiment of an industrial robot 40 is shown. The industrial robot 40 is essentially the same as the industrial robot 1 of the first exemplary embodiment 1 until 6 correspond, therefore the same reference numbers are used for corresponding parts. The industrial robot 40 additionally has two effector drive axles for an effector which is arranged on the effector carrier 3 and is not shown in the drawing. For this purpose, a first effector drive 41 is arranged on the third upper arm 28 of the third actuating arm 6 . It is part of a first effector drive axis. The torque of the first effector drive 41 is transmitted to the effector carrier 3 via a shaft, which runs in the elongated arm section 29 of the third actuating arm 6 . It is therefore not visible in the drawing. A second effector drive axis includes a second effector drive 42 which is arranged on the robot base 2 . The torque of the second effector drive 42 is transmitted to the effector carrier 3 via a shaft 43 which is not arranged in the elongated arm section 29 of the third actuating arm 6 . It runs freely from the robot base 2 to the effector carrier 3. It is designed as a telescopic shaft so that it can follow the movement of the effector carrier 3.

In den 10 bis 12 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters 50 dargestellt. Er gleicht im wesentlichen dem Industrieroboter 40 gemäß 7 bis 9 und weist ebenfalls einen ersten und einen zweiten Effektorantrieb 41, 42 auf. Übereinstimmende Teile weisen daher die gleichen Bezugszahlen auf. Der dritte Betätigungsarm 6 stimmt mit dem dritten Betätigungsarm des Industrieroboters 1 gemäß 1 bis 6 überein. Der Unterschied zu dem Industrieroboter 1 und dem Industrieroboter 40 besteht darin, dass die ersten Unterarm-Gelenke 64, 65 des ersten Betätigungsarms 54 nicht an den Ecken des Effektorträgers 53 angeordnet sind sondern in der Mitte der Seiten des Effektorträgers 53 genau wie die zweiten Unterarm-Gelenke 74, 75 des zweiten Betätigungsarms 55. 12 zeigt den Effektorträger 53 des Industrieroboters 50 mit den ersten Unterarm-Gelenken 64, 65, den zweiten Unterarm-Gelenken 74, 75 und dem dritten Unterarm-Gelenk 34. Zur besseren Übersichtlichkeit ist in 12 die Welle 43 des zweiten Effektorantriebs 42 nicht dargestellt. Die Unterarm-Gelenke 64, 65, 74, 75 sind über Kreuz an dem Effektorträger 53 angeordnet. Dies führt dazu, dass sich eine erste Gerade 77, welche durch die Zentren der beiden ersten Unterarm-Gelenke 64, 65 verläuft, und eine zweite Gerade 78, welche durch die Zentren der beiden zweiten Unterarm-Gelenke 74, 75 verläuft, in der Mitte des Effektorträgers 53 schneiden. Der Schnittpunkt befindet sich unmittelbar in oder an dem dritten Unterarm-Gelenk 34. Die erste Gerade 77 und die zweite Gerade 78 spannen eine Ebene auf, die als Effektorträger-Ebene bezeichnet ist. Die erste Gerade 77 ist senkrecht zur x-Achse und parallel zu y-Achse. Die zweite Gerade 78 ist parallel zur x-Achse und senkrecht zur y-Achse. Das dritte Unterarm-Gelenk 34 weist in Übereinstimmung zu 3 zwei sich kreuzende Unterarm-Gelenk-Achsen auf, die um zwei geometrische Achsen 33, 35 drehbar sind. Das Zentrum des dritten Unterarm-Gelenks 34 entspricht dem Schnittpunkt der geometrischen Achsen 33 und 35. Eine dritte Gerade 79 ist senkrecht zu der Effektorträger-Ebene der ersten Gerade 77 und der zweiten Gerade 78 und verläuft durch das Zentrum des dritten Unterarm-Gelenks 34. Die dritte Gerade 79 schneidet die erste Gerade 77 und die zweite Gerade 78. Alle drei Geraden 77, 78, 79 schneiden sich in einem Punkt. Dieser Punkt befindet sich oberhalb des TCP. Um zu verhindern, dass die Stangen 60, 61 des ersten Betätigungsarms 54 mit den Stangen 70, 71 des zweiten Betätigungsarms 55 kollidieren, sind die Stangen 70, 71 des zweiten Betätigungsarms 55 mit größerem Abstand an dem zweiten Oberarm 68 angeordnet als die Stangen 60, 61 des ersten Betätigungsarms 54 an dem ersten Oberarm 58.In the 10 until 12 a third exemplary embodiment of an industrial robot 50 is shown. It is essentially the same as the industrial robot 40 according to 7 until 9 and also has a first and a second effector drive 41,42. Corresponding parts therefore have the same reference numbers. The third operating arm 6 corresponds to the third operating arm of the industrial robot 1 1 until 6 match. The difference from the industrial robot 1 and the industrial robot 40 is that the first forearm joints 64, 65 of the first actuating arm 54 are not arranged at the corners of the effector carrier 53 but in the middle of the sides of the effector carrier 53 just like the second forearm Joints 74, 75 of the second actuating arm 55. 12 shows the effector carrier 53 of the industrial robot 50 with the first forearm joints 64, 65, the second forearm joints 74, 75 and the third forearm joint 34. For the sake of clarity, FIG 12 the shaft 43 of the second effector drive 42 is not shown. The forearm joints 64, 65, 74, 75 are arranged crosswise on the effector carrier 53. This results in a first straight line 77, which runs through the centers of the two first forearm joints 64, 65, and a second straight line 78, which runs through the centers of the two second forearm joints 74, 75, in the middle of the effector carrier 53 cut. The point of intersection is located directly in or on the third forearm joint 34. The first straight line 77 and the second straight line 78 span a plane which is referred to as the effector carrier plane. The first straight line 77 is perpendicular to the x-axis and parallel to the y-axis. The second straight line 78 is parallel to the x-axis and perpendicular to the y-axis. The third forearm joint 34 assigns in accordance 3 two intersecting forearm joint axes, which are rotatable about two geometric axes 33, 35. The center of the third forearm joint 34 corresponds to the intersection of the geometric axes 33 and 35. A third Straight line 79 is perpendicular to the effector carrier plane of the first straight line 77 and the second straight line 78 and runs through the center of the third forearm joint 34. The third straight line 79 intersects the first straight line 77 and the second straight line 78. All three straight lines 77, 78, 79 intersect at a point. This point is above the TCP. In order to prevent the rods 60, 61 of the first actuating arm 54 from colliding with the rods 70, 71 of the second actuating arm 55, the rods 70, 71 of the second actuating arm 55 are arranged at a greater distance on the second upper arm 68 than the rods 60, 61 of the first actuating arm 54 on the first upper arm 58.

13 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters 80, welcher im wesentlichen dem Industrieroboter 1 gemäß 1 bis 5 entspricht. Für übereinstimmende Teile wurden dieselben Bezugszahlen verwendet. Der Industrieroboter 80 unterscheidet sich von dem Industrieroboter 1 dadurch, dass zwei Effektorantriebe 81, 82 an dem länglichen Armabschnitt 29 des dritten Betätigungsarms 6 angeordnet sind. Die beiden Effektorantriebe 81, 82 sind dabei seitlich an dem länglichen Armabschnitt 29 befestigt. Über zwei Wellen 83, 84 ist das Drehmoment der Effektorantriebe 81, 82 bis zu dem Effektorträger 3 geführt. Ein an dem Effektorträger 3 angeordneter Effektor kann dort mit den beiden Wellen 83, 84 verbunden werden. Der Effektor ist nicht in der Zeichnung dargestellt. 13 shows a fourth embodiment of an industrial robot 80, which according to the industrial robot 1 substantially 1 until 5 is equivalent to. The same reference numbers have been used for corresponding parts. The industrial robot 80 differs from the industrial robot 1 in that two effector drives 81 , 82 are arranged on the elongated arm section 29 of the third actuating arm 6 . The two effector drives 81, 82 are fastened laterally to the elongated arm section 29. The torque of the effector drives 81 , 82 is carried to the effector carrier 3 via two shafts 83 , 84 . An effector arranged on the effector carrier 3 can be connected to the two shafts 83, 84 there. The effector is not shown in the drawing.

In den 14 und 15 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Industrieroboters 90 dargestellt. Der erste Betätigungsarm 4 und der zweite Betätigungsarm 5 des Industrieroboters 90 sowie die Anordnung der ersten Unterarm-Gelenke, der zweiten Unterarm-Gelenke und des dritten Unterarm-Gelenks 34 stimmen mit dem Industrieroboter 1 gemäß 1 bis 6 überein. In 14 ist lediglich das erste Unterarm-Gelenk und das zweite Unterarm-Gelenk 25 erkennbar. Für die übereinstimmenden Teile wurden die gleichen Bezugszahlen verwendet. Der Industrieroboter 90 unterscheidet sich von dem Industrieroboter 1 hinsichtlich des dritten Betätigungsarms 96. Der dritte Armantrieb 97 des dritten Betätigungsarms 96 ist ein Linearantrieb. Der dritte Armantrieb 97 ist an der Roboterbasis 92 angeordnet. Eine Antriebsachse des Linearantriebs wird entlang der geometrischen Bewegungsachse 106 bewegt. Die lineare Bewegung der Antriebsachse wird über ein drittes Ellbogen-Gelenk 102 auf den länglichen Armabschnitt 99 des dritten Betätigungsarms 96 und von dort auf den Effektorträger 93 übertragen. Dies führt zu einer linearen Bewegung des Effektorträgers 93 in Richtung der z-Achse. Das dritte Ellbogen-Gelenk 102 ist als Kardangelenk ausgebildet. In Übereinstimmung mit den Industrierobotern 1, 40, 50 und 80 ist der dritte Betätigungsarm 96 über ein als Kardangelenk ausgebildetes drittes Unterarm-Gelenk 34 mit dem Effektorträger 93 verbunden. Der gesamte dritte Betätigungsarm 96 ist gegen eine Drehung um die z-Achse gesichert. Dies gilt für den als Linearantrieb ausgebildeten dritten Armantrieb 97, das dritte Ellbogen-Gelenk 102, den länglichen Armabschnitt 99, das dritte Unterarm-Gelenk 34 und Befestigung des dritten Unterarm-Gelenks 34 am Effektorträger 53. Eine Drehung des Effektorträgers 93 um die z-Achse ist damit ausgeschlossen. Die geometrische Bewegungsachse 106 steht senkrecht auf der Ebene, welche durch die erste geometrische Achse 16 des ersten Armantriebs 7 des ersten Betätigungsarms 4 und durch die zweite geometrische Achse 26 des zweiten Armantriebs 17 des zweiten Betätigungsarms 5 aufgespannt ist. Der erste Armantrieb 7 und der zweite Armantrieb 17 sind in Übereinstimmung mit den Industrierobotern 1, 40, 50 und 80 als Rotationsantriebe ausgebildet. Wie der Industrieroboter 80 in 13 weist der Industrieroboter 90 zwei Effektorantriebsachsen auf. Hierzu sind zwei Effektorantriebe 111, 112 an dem länglichen Armabschnitt 99 des dritten Betätigungsarms 96 angeordnet sind. Die beiden Effektorantriebe 111, 112 sind dabei seitlich an dem länglichen Armabschnitt 99 befestigt. Über zwei Wellen 113, 114 ist das Drehmoment der Effektorantriebe 111, 112 bis zu dem Effektorträger 93 geführt. Ein an dem Effektorträger 93 angeordneter Effektor kann dort mit den beiden Wellen 113, 114 verbunden werden. Der Effektor ist nicht in der Zeichnung dargestellt.In the 14 and 15 a fifth exemplary embodiment of an industrial robot 90 is shown. The first operating arm 4 and the second operating arm 5 of the industrial robot 90 and the arrangement of the first forearm joints, the second forearm joints and the third forearm joint 34 agree with the industrial robot 1 according to 1 until 6 match. In 14 only the first forearm joint and the second forearm joint 25 can be seen. The same reference numbers have been used for the corresponding parts. The industrial robot 90 differs from the industrial robot 1 with regard to the third actuating arm 96. The third arm drive 97 of the third actuating arm 96 is a linear drive. The third arm driver 97 is arranged on the robot base 92 . A drive axis of the linear drive is moved along the geometric axis of movement 106 . The linear movement of the drive axle is transmitted via a third elbow joint 102 to the elongate arm section 99 of the third actuating arm 96 and from there to the effector carrier 93 . This leads to a linear movement of the effector carrier 93 in the direction of the z-axis. The third elbow joint 102 is designed as a cardan joint. In accordance with the industrial robots 1, 40, 50 and 80, the third actuating arm 96 is connected to the effector carrier 93 via a third forearm joint 34 designed as a cardan joint. The entire third actuating arm 96 is secured against rotation about the z-axis. This applies to the third arm drive 97 designed as a linear drive, the third elbow joint 102, the elongated arm section 99, the third forearm joint 34 and attachment of the third forearm joint 34 to the effector carrier 53. A rotation of the effector carrier 93 about the z This excludes the axis. The geometric movement axis 106 is perpendicular to the plane which is spanned by the first geometric axis 16 of the first arm drive 7 of the first actuating arm 4 and by the second geometric axis 26 of the second arm drive 17 of the second actuating arm 5 . The first arm drive 7 and the second arm drive 17 are designed in accordance with the industrial robots 1, 40, 50 and 80 as rotary drives. Like the industrial robot 80 in 13 the industrial robot 90 has two effector drive axes. For this purpose, two effector drives 111, 112 are arranged on the elongated arm section 99 of the third actuating arm 96. The two effector drives 111, 112 are fastened laterally to the elongated arm section 99. The torque of the effector drives 111 , 112 is guided to the effector carrier 93 via two shafts 113 , 114 . An effector arranged on the effector carrier 93 can be connected to the two shafts 113, 114 there. The effector is not shown in the drawing.

16 zeigt vier Industrieroboter 40 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel in einer Anordnung nebeneinander. Der Abstand zwischen je zwei benachbarten Industrierobotern 40 ist jeweils gleich. Im Bereich der Effektorträger sind die rechteckigen Arbeitsbereiche 120 der Industrieroboter 40 durch gestrichelte Rechtecke dargestellt. Der erste und der zweite Industrieroboter von links sind mit ihren Effektorträgern so eingestellt, dass sich beide Effektorträger am Rand des ihnen zugeordneten Arbeitsbereichs in unmittelbarer Nachbarschaft befinden. Dennoch kollidieren die Betätigungsarme und die Effektorträger der beiden Industrieroboter nicht. Die Darstellung zeigt, dass die Industrieroboter sehr nah nebeneinander oder hintereinander angeordnet werden können, ohne dass sich die Arbeitsbereiche der Betätigungsarme überschneiden. Eine Kollision kann damit ausgeschlossen werden, ohne dass hierzu eine besondere Steuerung benötigt wird. 16 shows four industrial robots 40 according to the second exemplary embodiment in an arrangement next to one another. The distance between each two adjacent industrial robots 40 is the same in each case. In the area of the effector carrier, the rectangular working areas 120 of the industrial robots 40 are represented by dashed rectangles. The first and second industrial robots from the left are adjusted with their effector carriers in such a way that both effector carriers are in the immediate vicinity at the edge of the work area assigned to them. Nevertheless, the actuating arms and the effector carriers of the two industrial robots do not collide. The illustration shows that the industrial robots can be arranged very close to each other or one behind the other without the working areas of the actuating arms overlapping. A collision can thus be ruled out without the need for a special controller.

Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features of the invention can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

BezugszeichenlisteReference List

11: Industrieroboterindustrial robot
22: Roboterbasisrobot base
33: Effektorträgereffector carrier
44: Erster BetätigungsarmFirst operating arm
55: Zweiter BetätigungsarmSecond operating arm
66: Dritter BetätigungsarmThird operating arm
77: Erster ArmantriebFirst arm drive
88th: Erster OberarmFirst upper arm
99: Erster UnterarmFirst forearm
1010: Stangepole
1111: Stangepole
1212: Erstes Ellbogen-GelenkFirst elbow joint
1313: Erstes Ellbogen-GelenkFirst elbow joint
1414: Erstes Unterarm-GelenkFirst forearm joint
1515: Erstes Unterarm-GelenkFirst forearm joint
1616: Erste geometrische AchseFirst geometric axis
1717: zweiter Armantriebsecond arm drive
1818: zweiter Oberarmsecond upper arm
1919: zweiter Unterarmsecond forearm
2020: Stangepole
2121: Stangepole
2222: zweites Ellbogen-Gelenksecond elbow joint
2323: zweites Ellbogen-Gelenksecond elbow joint
2424: zweites Unterarm-Gelenksecond forearm joint
2525: zweites Unterarm-Gelenksecond forearm joint
2626: zweite geometrische Achsesecond geometric axis
2727: dritter Armantriebthird arm drive
2828: dritter Oberarmthird upper arm
2929: länglicher Armabschnittelongated arm section
3232: drittes Ellbogen-Gelenkthird elbow joint
3333: geometrische Achse der ersten Unterarm-Gelenk-Achsegeometric axis of the first forearm joint axis
3434: drittes Unterarm-Gelenkthird forearm joint
3535: geometrische Achse der zweiten Unterarm-Gelenk-Achsegeometric axis of the second forearm joint axis
3636: dritte geometrische Achsethird geometric axis
3737: erste Geradefirst straight
3838: zweite Geradesecond straight
3939: dritte Geradethird straight
4040: Industrieroboterindustrial robot
4141: Erster EffektorantriebFirst effector drive
4242: Zweiter EffektorantriebSecond effector drive
4343: WelleWave
5050: Industrieroboterindustrial robot
5353: Effektorträgereffector carrier
5454: erster Betätigungsarmfirst operating arm
5555: zweiter Betätigungsarmsecond operating arm
5858: erster Oberarmfirst upper arm
5959: erster Unterarmfirst forearm
6060: Stangepole
6161: Stangepole
6464: erstes Unterarm-Gelenkfirst forearm joint
6565: erstes Unterarm-Gelenkfirst forearm joint
6868: zweiter Oberarmsecond upper arm
6969: zweiter Unterarmsecond forearm
7070: Stangepole
7171: Stangepole
7474: zweites Unterarm-Gelenksecond forearm joint
7575: zweites Unterarm-Gelenksecond forearm joint
7777: erste Geradefirst straight
7878: zweite Geradesecond straight
7979: dritte Geradethird straight
8080: Industrieroboterindustrial robot
8181: Effektorantriebeffector drive
8282: Effektorantriebeffector drive
8383: WelleWave
8484: WelleWave
9090: Industrieroboterindustrial robot
9292: Roboterbasisrobot base
9393: Effektorträgereffector carrier
9696: dritter Betätigungsarmthird operating arm
9797: dritter Armantriebthird arm drive
9999: länglicher Armabschnittelongated arm section
102102: drittes Ellbogen-Gelenkthird elbow joint
106106: geometrische Bewegungsachsegeometric axis of motion
111111: Effektorantriebeffector drive
112112: Effektorantriebeffector drive
113113: WelleWave
114114: WelleWave
120120: ArbeitsbereichWorkspace

Claims

Industrial robots with parallel kinematics with a robot base (2, 92), with an effector carrier (3, 53, 93) which accommodates an effector, with a first actuating arm (4, 54), a second actuating arm (5, 55) and a third actuating arm (6, 96), each actuating arm at one end is driven and accommodated on the robot base (2, 92) and is movably connected at its other end to the effector carrier (3, 53), the actuating arms (4, 54, 5, 55, 6, 96) being formed, the effector carrier (3, 53, 93) relative to the robot base (2, 92) in translation in three dimensions in space, the first actuating arm (4, 54) having a first arm drive (7) arranged on the robot base (2, 92), a first upper arm (8, 58) coupled to the first arm drive (7) and a first lower arm (9, 59), and the first lower arm (9, 59) is connected to the first upper arm via two first elbow joints (12, 13). (8, 58) and two first forearm joints (14, 15, 64, 65) with the effector carrier (3, 53, 93) by several geometrical he axes is movably connected, the first forearm joints (14, 15, 64, 65) at two spatially offset positions with the effector (3, 53, 93) are connected, the second actuating arm (5, 55) at a the second arm drive (17) arranged on the robot base (2, 92), a second upper arm (18, 68) coupled to the second arm drive (17) and a second lower arm (19, 69), and the second lower arm (19, 69) via two second elbow joints (22, 23) with the second upper arm (18, 68) and via two second forearm joints (24, 25, 74, 75) with the effector carrier (3, 53, 93) movable about a number of geometric axes is connected, the second forearm joints (24, 25, 74, 75) being connected to the effector carrier (3, 53, 93) at two spatially offset positions, the third actuating arm (6, 96) having an elongate arm section (29 , 99) which, at one end, is connected directly or indirectly to a third arm drive (27, 97) of the third actuating arm ms (6, 96) and which is connected at its other end to the effector carrier (3, 53, 93) via exactly a third forearm joint (34) so that it can move about exactly two forearm joint axes, with a first straight line (37, 77) connecting the centers of the first forearm joints (14, 15, 64, 65), and a second straight line (38, 78) connecting the centers of the second forearm joints (24, 25, 74 , 75) connects to each other, span an effector carrier level and the effector carrier (3, 53, 93) is secured by the third actuating arm (6, 96) against rotation about a z-axis perpendicular to the effector carrier plane.

industrial robots claim 1 , characterized in that one of the two forearm joint axes about which the third forearm joint (34) is movable is perpendicular to a longitudinal axis of the elongate arm portion (29, 99) of the third operating arm (6, 96), and that the other forearm joint axis of the third forearm joint (34) is parallel to the effector carrier plane or runs in this plane.

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that the first arm drive (7) and the second arm drive (17) are rotary drives, that a first drive axis of the first arm drive and a second drive axis of the second arm drive run essentially perpendicular to one another.

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that the third arm drive (27) is a rotary drive, that a third upper arm (28) is coupled to the rotary drive and the third upper arm (28) via a third elbow joint (32). is connected to the elongate arm portion (29) of the third actuating arm (6) so that it can move exactly two axes.

industrial robots claim 3 and claim 4 , characterized in that the first drive axis and the second drive axis span a drive plane, and that a third drive axis of the third arm drive runs in the drive plane.

industrial robots claim 5 , characterized in that the third drive axis is perpendicular to the first drive axis or perpendicular to the second drive axis.

Industrial robot according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the third arm drive (97) is a linear drive, the drive axis of which is connected to the elongated arm section (99) of the third actuating arm (96) via a third elbow joint (102) movable about exactly two axes.

Industrial robot according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the third arm drive is a linear drive which is movably received on the robot base via a universal joint designed as a joint, and in that the elongate arm portion of the third actuating arm is coupled to a linearly moved drive axis of the linear drive.

industrial robots claim 7 or 8th , characterized in that the drive axis of the linear drive is secured against rotation about an axis which is linear along a geometric axis of movement of the linear drive runs.

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that the first straight line (37, 77) which connects the centers of the two first forearm joints (14, 15, 64, 65) to one another, the second straight line (38, 78), perpendicularly intersects the centers of the two second forearm joints (24, 25, 74, 75).

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that a third straight line (39, 79), which is perpendicular to the effector carrier plane and runs through a center of the third forearm joint (34), the second straight line (38, 78) ), which connects the centers of the two second forearm joints (24, 25, 74, 75), intersects.

industrial robots claim 11 , characterized in that the first straight line (77), the second straight line (78) and the third straight line (79) intersect at one point.

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that the third forearm joint (34) is arranged above the plane of the effector carrier.

Industrial robot according to one of the Claims 1 until 12 , characterized in that there is a center of the third forearm joint (34) in the effector carrier plane.

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that the first forearm joints (14, 15, 64, 65) and the second forearm joints (24, 25, 74, 75) are arranged laterally on the effector carrier (3, 53). and that the third forearm joint (34) is arranged on the side of the effector carrier (3, 53, 93) facing the robot base (2).

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that the third forearm joint (34) is a cardan joint.

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that the elongate arm section (29, 99) of the third actuating arm (6, 96) is equipped with a cardan joint (32) at its end remote from the effector carrier (3, 53, 93).

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that the elongate arm section (29, 99) of the third actuating arm (6, 96) is designed as an elongate hollow body.

industrial robots Claim 18 , characterized in that supply lines of an effector arranged on the effector carrier (3, 53, 93) are accommodated in the elongate arm section (29, 99).

Industrial robot according to one of the preceding claims, characterized in that it has an effector drive axis which moves an effector arranged on the effector carrier (3, 53, 93), that the effector drive axis has an effector drive (41, 81, 82, 111, 112), which is arranged on the third actuating arm (6, 96).

industrial robots Claim 18 and claim 20 , characterized in that the effector drive axis runs at least in sections in the elongated arm section (29) of the third actuating arm (6).