DE202017004834U1

DE202017004834U1 - T-förmige Robotergelenkeinheit mit mindestens zwei oder mehr Andockstellen zur flexiblen Gestaltung und Umrüstung von Roboterarmen

Info

Publication number: DE202017004834U1
Application number: DE202017004834.5U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-16
Filing date: 2017-09-16
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2027-09-17

Abstract

Robotergelenkeinheit mit mindestens zwei oder mehr Andockstellen zum Verbinden von gleichartigen oder gleichförmigen Gelenken, Distanzstücken, Aufbauten oder dergleichen, wobei eine Andockstelle (A), (B) oder (C), vorzugsweise (A), die Aufgabe eines drehbaren Gelenkflansches übernimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstellen (A) und (C) im 90° Winkel zur Andockstelle (B) liegen, wobei sich die Zentralachsen der Andockstellen, wie zum Beispiel die des Gelenkflansches in einem Punkt schneiden und auf einer Ebene liegen. Die Anordnung der Andockstellen gleicht demnach dem T-Buchstaben, wobei sich die Andockstellen (A), (B) und (C) jeweils an einem Ende der T-Form befinden. Andockstelle (A) liegt demnach Andockstelle (B) gegenüber.

Description

Zusammenfassung:
Im Service- und Industriebereich werden zur Manipulierung von Objekten Sechsachsknickarmroboter aus L-förmigen Robotergelenkeinheiten mit zwei Andockstellen eingesetzt, welche für die Realisierung von Parallelschwingenrobotern ungeeignet sind. Eine flexible Umrüstung von einem Sechsachsroboter in einen Parallelschwingenroboter mit L-förmigen Robotergelenkeinheiten ist daher ausgeschlossen. Die Erfindung betrifft eine Robotergelenkeinheit, welche drei Andockstellen aufweist, an denen sich gleichartige Robotergelenkeinheiten miteinander verbinden können. Die Anordnung der Andockstellen gleicht dem T-Buchstaben, wobei eine drehgelagerte Andockstelle einer festen Andockstelle gegenüber liegt. Die Erfindung ermöglicht es neben modular aufgebauten Sechsachsknickarmrobotern auch Palettierroboter mit Haupt- und Nebenschwingen, die parallel angeordnet sind, zu realisieren. Hierzu wird nur eine Art von Robotergelenkeinheit benötigt. Beide Roboterarten lassen sich so flexibel als Roboterbaukastensysthem nutzen. Somit können flexible Lösungen für Anwendungen im Service- und Industriebereich realisiert werden, ohne eine komplizierte und teure Neukonstruktion des Roboters zu tätigen.
Die Erfindung betrifft den Bereich Service- und Industrieroboter und findet Anwendung zur Realisierung von Knickarmrobotern und Parallelschwingenrobotern mit Haupt- und Nebenschwingen. Dabei können mit der Erfindung nicht nur Knickarmroboter durch Robotergelenkeinheiten, sondern auch Palettierroboter realisiert werden. Die Erfindung ermöglicht eine flexible Umrüstung von Knickarmrobotern zu Parallelschwingenrobotern und umgekehrt.
Zum Manipulieren von Objekten werden zum Beispiel in der Autoindustrie Roboterarme benutzt. Am häufigsten werden für Aufgaben in der Industrie Sechsachsknickarmroboter oder Palettierroboter, welche meist als Parallelschwingenroboter mit Haupt- und Nebenschwingen ausgeführt sind, eingesetzt. Knickarmroboter und Parallelschwingenroboter werden mit Motoren, Getrieben und Schwingen realisiert. Eine Schwinge ist dabei ein Element, welches einen Abstand zwischen zwei Drehachsen schafft. Im Servicebereich werden auch immer öfter Knickarmroboter mit L-förmigen Robotergelenkeinheiten gebaut, nicht jedoch Palettierroboter. Das liegt daran, dass sich eine L-förmige Robotergelenkeinheit zur Realisierung eines Parallelschwingenroboters nicht eignet. Palettierroboter lassen sich demnach nicht mit L-förmigen Gelenkeinheiten realisieren. Im Service- und Industriebereich sind jedoch flexible Umrüstungen und schnelle Anpassungen an neue Aufgaben und Anforderungen notwendig.
Durch ( DE000008310067U1 ), ( DE20 2007 019 624U1 ) und ( DE20 2014 101 342U1 ) sind solche Robotergelenkeinheiten bekannt gemacht worden. Sechsachsknickarmroboter im Servicebereich, die aus solchen Gelenkeinheiten bestehen, weisen eine L-förmige Anordnung von Andockstellen zum Verbinden von gleichartigen oder gleichförmigen Gelenken, Distanzstücken, Aufbauten oder dergleichen auf. Die Andockstellen einer solchen Robotergelenkeinheit sind im Winkel von 90° zueinander angeordnet, wobei mindestens eine Andockstelle die Aufgabe eines drehbaren Gelenkflansches und die andere die eines unbeweglichen Festflansches übernimmt oder übernehmen kann.
Sollen Sechsachsknickarmroboter und Palettierroboter im Servicebereich mit den beschriebenen L-förmigen Robotergelenkeinheiten realisiert werden, so ist dies beim Palettierroboter nicht möglich. Um beide Roboterarten mit nur einer Art von Robotergelenk zu realisieren, ist ein T-förmiges Robotergelenk mit drei Andockstellen nötig.
Der in Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass zwei Andockstellen, unter Berücksichtigung das mindestens eine Andockstelle eine Drehbewegungen ausführt, nur zur Realisierung von Knickarmrobotern, vorzugsweise Sechsachsknickarmroboter, nicht aber zur Realisierung von Palettierrobotern genügen. Das bedeutet, dass eine flexible Umrüstung, Umgestaltung oder Überführung von einem Funktionsprinzip des Roboterarms in ein anderes nur mit einer weiteren Andockstelle an der Robotergelenkeinheit möglich wird.
Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Erfindung ermöglicht es, dass die Robotergelenkeinheiten sich zusätzlich an einer dritten Andockstelle miteinander verbinden können. So kann ein Drehflansch für eine andere Aufgabe, wie beispielsweise die Bewegung der Nebenschwingen, genutzt werden. Dieses Merkmal ist der Hauptunterschied zu herkömmlichen L-förmigen Robotergelenkeinheiten. Demnach lässt sich die Erfindung sowohl als L-förmige als auch T-förmige Robotergelenkeinheit verwenden. Des Weiteren kann die Erfindung auch Knickarmroboter mit ungerader Achsanzahl ermöglichen, ohne dabei ungenutzte Drehantriebsflansche zu verschwenden. Dies reduziert Kosten und erhöht die Flexibilität und Dynamik des Baukastensystems für Roboterarme. Zudem wirkt sich ein überwiegend zylindrisch geformtes Gehäuse positiv auf dynamische und wirtschaftliche Aspekte der Robotergelenkeinheit aus. Die Vorteile, die sich aus dieser Gehäuseform ergeben, sind die besonders effiziente Raumausnutzung, da Standardelemente für Antriebe häufig eine zylindrische Form aufweisen, der daraus resultierenden kompakten Anordnung der Antriebselemente und des daraus folgenden geringeren Volumens. Ebenfalls können abnehmbare Schutzkappen Beschädigungen oder Staubbefall der inneren Funktionselemente, an den Andockstellen der Robotergelenkeinheit, verhindern oder vorbeugen. Bei vorteilhafter Ausgestaltung einer solchen Schutzkappe kann diese wechselnd, je nach Anwendungsfall, an den festgelagerten Andockstellen angebracht werden.
Ein detailliertes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den 1 bis 3 erläutert.
Es zeigen:
1 die Vorderansicht der Robotergelenkeinheit mit drehgelagerter Andockstelle,
2 die Seitenansicht von links der Robotergelenkeinheit mit allen Andockstellen, sowie der mehrteiligen Wartungskappe,
3 die geschnittene Seitenansicht von links der Robotergelenkeinheit (Schnitt A-A) mit den Schutzkappen, sowie der Antriebseinrichtung und deren Lagerung.
In den Figuren wird das Gehäuse (1) mit seinen Andockstellen (A), (B) und (C) gezeigt, wobei die drehgelagerte Andockstelle (A) zapfenförmig ausgeführt ist. Dabei kann diese sich mit der zapfenförmigen Vertiefung an den Andockstellen (B) und (C) verbinden, wenn die Schutzkappen (3) und (4) von diesen entfernt werden. Ein wechselndes Anbringen der Schutzkappen (3) und (4) ist sowohl an der mehrteiligen Wartungskappe (2) als auch an den Andockstellen (B) und (C) möglich. Die Wartungskappe (2) besteht aus Ober- und Unterteil (2a und 2b). Die Antriebseinrichtung (5) für Andockstelle (A) ist mit der Drehflanschbuchse (8) verbunden und wird über die Rillenkugellager (6) und (7) gelagert.
Bezugszeichenliste

1: T-förmiges Gehäuse
2: Wartungskappe a. Oberteil (Bestandteil von Wartungskappe) b. Unterteil (Bestandteil von Wartungskappe)
3: Schutzkappe 1
4: Schutzkappe 2
5: Antriebseinrichtung (zum Teil unkenntlich gemacht)
6: Rillenkugellager (groß)
7: Rillenkugellager (klein)
8: Drehflanschbuchse
A: Andockstelle (Drehflansch)
B: Andockstelle (Festflansch)
C: Andockstelle (Festflansch)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 000008310067 U1 [0004]
DE 202007019624 U1 [0004]
DE 202014101342 U1 [0004]

Claims

Robotergelenkeinheit mit mindestens zwei oder mehr Andockstellen zum Verbinden von gleichartigen oder gleichförmigen Gelenken, Distanzstücken, Aufbauten oder dergleichen, wobei eine Andockstelle (A), (B) oder (C), vorzugsweise (A), die Aufgabe eines drehbaren Gelenkflansches übernimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstellen (A) und (C) im 90° Winkel zur Andockstelle (B) liegen, wobei sich die Zentralachsen der Andockstellen, wie zum Beispiel die des Gelenkflansches in einem Punkt schneiden und auf einer Ebene liegen. Die Anordnung der Andockstellen gleicht demnach dem T-Buchstaben, wobei sich die Andockstellen (A), (B) und (C) jeweils an einem Ende der T-Form befinden. Andockstelle (A) liegt demnach Andockstelle (B) gegenüber.
Robotergelenkeinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Robotergelenkeinheit sowohl als L-förmige als auch T-förmige Robotergelenkeinheit, je nach Anwendungsfall, verwenden lässt.
Robotergelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine vorteilhafte Ausgestaltung des Gehäuses (1) vorsieht, dass es im Wesentlichen zylindrisch geformt ist und einen orthogonalen zylindrischen Flansch zum Hauptzylinder aufweist. Die Form ähnelt dabei zwei rechtwinklig zueinander gesteckten Rohren, die sich überschneiden ähnlich dem T-Buchstaben und kann dabei Abflachungen im Bereich der Andockstellen und des Wartungsbereichs aufweisen.
Robotergelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung eine Wartungskappe (2), aus vorzugsweisem Kunststoff, vorsieht, welche die Wartung zu den Antriebskomponenten ermöglichen soll, ohne das gesamte Robotergelenk zerlegen zu müssen. Dabei sorgt die Ausgestaltung der Wartungskappe dafür, dass ein großer Teil an unerwünschter Masse des Gehäuses entfallen kann.
Robotergelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wartungskappe (2) der Erfindung so ausgestaltet ist, dass sie in mehrere Teile zerleget werden kann Oberteil (2a), Unterteil (2b), und ebenfalls eine Schutzkappe (3) oder (4) an dieser Wartungskappe angebracht werden kann.
Robotergelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappen (3) oder (4) zur Verdeckung der Andockstellen (B) und (C) dienen sollen, um Beschädigungen der inneren Antriebskomponenten oder Staubbefall dieser zu verhindern, wenn sich dort auf Grund der Anwendung kein Anschlusselement befindet.
Robotergelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappen (3) oder (4) je nach Anwendungsfall entfernt werden können, um Andockstelle (B) oder (C) freizugeben.
Robotergelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schutzkappen (3) und (4) vorsieht, dass diese wechselnd an Andockstelle (B) oder (C) angebracht werden können. Dies erleichtert eine kostengünstige Herstellung und Montage.
Robotergelenkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine vorteilhafte hohlwellige Ausgestaltung der Andockstellen (A) (B) (C) und die Anordnung der inneren hohlwelligen Antriebskomponenten ermöglicht, elektrische Leitungen für Antriebskomponenten, Messeinrichtungen, Steuereinrichtungen und Sicherheitskomponenten im Inneren der Robotergelenkeinheit zu führen. Mit dieser Ausgestaltung wird das Risiko äußerer Kabelbeschädigungen des Umfelds am Roboter minimiert und die flexible Energieverteilung im Roboterbaukastensystem garantiert.