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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Industrie-Roboter, welcher einen
Manipulator und eine Kontrolleinrichtung umfasst, wobei der Manipulator eine
Anzahl von Armen aufweist, welche Gliederanordnungen umfasst, wobei
die Arme zusammen ein bewegbares Element lagern. Die vorliegende
Erfindung beabsichtigt, direkt oder indirekt ein Werkzeug zu lagern,
welches dazu verwendet werden kann, Gegenstände zu bewegen, messen, behandeln,
bearbeiten etc.. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen
Manipulator wie in der Einleitung von Anspruch 1 dargestellt. Ein
derartiger Manipulator ist aus der
WO-A 9958301 bekannt. Die Erfindung bezieht
sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen
Manipulators und auf ein Verfahren zum Verlagern eines Körpers im
Raum durch Verwendung eines solchen Manipulators.
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HINTERGRUND
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Ein
paralleler Roboter umfasst einen Manipulator und eine Kontrolleinrichtung,
wobei der Manipulator drei Arme umfasst, von denen jeder zur drehbaren
Lagerung zwischen einem ersten und einem zweiten Element verbunden
ist. Bei dem vorliegenden parallelen Roboter ist das erste Element
im Raum festgelegt. Das zweite Element besteht aus einer manipulierten
Plattform, welche ein Werkzeug oder ähnliches lagert. Bei dem parallelen
Roboter findet eine relative Verlagerung des zweiten Elements in
Verbindung mit dem ersten Element statt, wobei das zweite Element
seine Ausrichtung/Neigung beibehält.
Für gewöhnlich wird
ein Werkzeug verwendet, wenn der Roboter Gegenstände zwischen zwei Positionen/Orten
aufnehmen und bewegen soll. Zum Aufnehmen besteht für den Roboter
das übliche
Bedürfnis,
sich schnell bewegen zu können.
Ein weiteres Bedürfnis
ist für
gewöhnlich,
dass das bewegbare Element/Werkzeug während der Bewegung seine Ausrichtung
im Raum beibehält.
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Heutzutage
sind die am meisten verwendeten Roboter zum Bewegen und Drehen von
Gegenständen
ohne Änderung
der Neigung des Gegenstands diejenigen vom so genannten SCARA-Typ. Diese
Roboter werden für
die vier Freiheitsgrade x, y, z und die Rotation von Gegenständen um
die z-Achse hergestellt. Zwei serienmäßig gekoppelte Arme, die in
der xy-Ebene mit
Achsen im rechten Winkel zu der xy-Ebene arbeiten, werden zum Manipulieren des
Gegenstands in der xy-Ebene verwendet. Um eine Bewegung in der z-Richtung
zu erlangen, wird eine lineare Verlagerungsvorrichtung verwendet. Diese
Vorrichtung kann sowohl nach als auch vor den seriell gekoppelten
Armen in der kinematischen Serienkette des Roboters angeordnet sein.
In dem ersten Fall müssen
die seriell gekoppelten Arme die Antriebsmittel für die z-Bewegung
verlagern und in dem zweiten Fall muss die Antriebseinheit für die z-Bewegung
die seriell gekoppelten Arme verlagern. Die Antriebseinheit zum
Drehen von Gegenständen
um die z-Achse wird immer am Weitesten außen in der kinematischen Kette
des Roboters sitzen. Ein so genannter SCARA Roboter muss dazu in
der Lage sein, das Drehmoment aufzunehmen.
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Serielle
Koppelung der Arme des so genannten SCARA Roboters bedeutet, dass
der Roboter, wie ebenso andere Roboter mit seriell gekoppelten kinematischen
Gliedern, eine große
bewegbare Masse benötigt.
Zusätzlich
bedeut die serielle Koppelung, dass die Struktur des Roboters schwächer wird. Sogar
die Präzision
ist nachteilig beeinflusst und große Motor-Momente werden benötigt, um schnelle Verlagerungen
zu erlangen.
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Dokument
WO 9958301 zeigt einen Manipulator
für die
relative Verlagerung eines ersten und zweiten Elements. Der Manipulator
umfasst drei Glieder-Anordnungen A, B und C, die zwischen den beiden
Elementen verbunden sind. Die Glieder-Anordnungen A, B und C werden
durch drei Energiegerät-Anordnungen
3,
4 und
5 angetrieben.
Die Glieder-Anordnungen
umfassen Oberarm- und Unterarm-Komponenten. Die Unterarm-Komponenten
sind mit den Oberarm-Komponenten
6,
7 und
8 sowie
entsprechend mit dem zweiten Element mittels Anschlussanordnungen
bzw. Gelenkanordnungen verbunden. Die Drehachsen der Anschlussanordnungen schneiden
oder überschneiden
sich mit einer Symmetrieachse (
44) des zweiten Elements.
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Diese
Armstruktur wurde ermöglicht
durch die manipulierte Plattform, welche als eine Rahmenkonstruktion
in drei Dimensionen ausgestaltet ist, sowie dadurch, dass die Komponenten
aller drei, der bewegbaren Plattform am Nächsten liegenden Arme aus zwei
Gliedern zum Übertragen
von Zusammendrück-
oder Ziehspannungen der manipulierten Plattform bestehen.
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Dokument
WO 9733726 zeigt einen Industrieroboter,
welcher entsprechend dem obigen festgelegt ist, wobei die serielle
kinematische Struktur in dem Manipulator durch eine parallele kinematische Struktur
ersetzt ist. Drei Antriebsmechanismen sind mit sich überschneidenden
Drehmittelpunkten ausgestattet und jeder Drehmechanismus ist mit
einem bewegbaren Element in der Form einer zweidimensionalen Plattform
mittels Armen mit fünf Freiheitsgraden
angeschlossen bzw. verbunden. Die Komponenten der zu der bewegbaren
Plattform am Nächsten liegenden
Arme umfassen drei, zwei oder entsprechend ein Glied und diese Glieder
benötigen
nur die Übertragung
von Zusammendrück-
und Ziehspannungen, welche sie dazu bringt, sehr steif zu sein, auch
wenn sie mit kleinen Abmessungen und aus leichtgewichtigem Material
aisgebildet sind. Zusätzlich
unterliegen die Anschlüsse
nur einer normalen Kraft von den Gliedern und die Lagerungen können daher
leicht, steif und präzise
hergestellt werden. Alle Antriebsmechanismen sind an dem festgelegten
Element angebracht und da 2 oder 3 der Antriebsmechanismen eine
gemeinsame Mittelachse haben, kann sich die gesamte Roboterstruktur
auf dieselbe Art ringsherum schwenken wie mit einem SCARA-Roboter.
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Dokument
US 4 976 582 zeigt einen
Manipulator für
eine relative Verlagerung eines ersten festgelegten und eines zweiten
manipulierten Elements, wobei das zweite Element während der
Verlagerung seine Ausrichtung im Raum beibehält. Der Manipulator umfasst
drei Arme, welche jeweils zum Schwenken mit zwei Elementen angeschlossen
sind. Jeder der Arme ist angeschlossen, um in dem ersten Element
in einachsigen Anschlüssen
zu schwenken. Jeder der Arme ist auch angeschlossen, um mit dem zweiten
Element mittels Gliedersystemen zu schwenken, die zwei parallele
Glieder umfassen, welche mit Elementen mit Anschlüssen mit
zumindest drei Freiheitsgraden angeschlossen sind. Somit sind insgesamt
alle sechs Glieder angeschlossen, um mit dem zweiten Element zu
schwenken. Die Zielsetzung ist, einen Roboter zu schaffen, bei welchem die
Arme derart angeordnet sind, dass das zweite Element immer seine
Ausrichtung im Raum beibehält und
bei welchem die Glieder dazu geeignet sind, das Drehmoment zu übertragen.
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Wenn
ein Roboter entsprechend dem obigen für gewisse Anwendungen, die
hohe Präzision
verlangen, verwendet wird, d.h. Messen oder Bearbeiten von Material,
muss die Plattform bzw. Drehscheibe mit großer Genauigkeit hergestellt
werden. Zusätzlich
müssen
die Anschlüsse
an der Plattform mit großer
Genauigkeit angebracht werden und zur gleichen Zeit müssen die
Ablenkwinkel der Anschlüsse groß gemacht
werden.
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Sowohl
der Manipulator mit einer zweidimensionalen Plattform als auch der
Manipulator mit einer dreidimensionalen Manipulator-Plattform bedingt
für die
Plattform das Bedürfnis,
mit großer
Genauigkeit hergestellt zu werden, da sechs Anschlüsse mit
jeweils 2 oder 3 Freiheitsgraden an der manipulierten Plattform
angebracht werden müssen.
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Im
Hinblick auf Materialbearbeitung und andere Anwendungen, bei denen
auf der Plattform große
Kräfte
einwirken, muss die Plattform auch steif bzw. starr hergestellt
werden und den Anschlüssen müssen in
der Manipulator-Plattform steife Anfügungen ohne gefährdende
Genauigkeit gegeben werden. Während
der Anwendung eines großen
externen Drehmoments auf der Plattform muss die Plattform zusätzlich so
groß hergestellt
werden, dass die Anschlusskräfte,
die auftreten, nicht zur Beschädigung
der Anschlussoberflächen
oder der Kugellager führen.
Somit besteht das Erfordernis für
einen Roboter, der Verspannung und Schwingungen in seiner Konstruktion
unterbindet. Weiterhin sollte der Roboter eine kleine bewegliche
Masse aufweisen, um den erwünschten
Zykluszeiten entgegenzukommen.
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Wenn
diese Faktoren zusammengezählt werden,
ergibt sich das Bedürfnis
nach einem Manipulator, der große
Genauigkeit während
des Betriebs zeigt, eine große
Steifigkeit aufweist und gleichzeitig günstig und leicht herzustellen
ist.
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Bei
der Herstellung und Verwendung von Industrierobotern der oben genannten
Art tritt somit das Bedürfnis
nach Plattformen auf, die eine vergleichsweise kleine Raumausdehnung
aufweisen, eine kleine bewegliche Masse und dennoch ausreichend Steifigkeit
und hohe Genauigkeit aufweisen. Sie sollten einen minimalen Aufbau
aufweisen, eine einfache und günstige
Anfügung
der Anschlüsse
und dennoch das Bedürfnis
nach Steifigkeit erfüllen.
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Die
manipulierten Plattformen in den oben genannten Druckschriften können diese
Bedürfnisse nicht
erfüllen.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, in einem wie oben beschriebenen
Manipulator eine manipulierte Plattform anzuordnen, die mit minimalem Aufbau
für die
manipulierte Plattform und mit einer einfachen Anfügung der
Anschlüsse
an die Plattform ausgestaltet ist. Ein weiteres Ziel ist es, einen
schnellen Roboter mit einer großen
Kraft zu ermöglichen, der
dazu geeignet ist, mit hoher Präzision
in einer großen
Anzahl von Anwendungsgebieten zu arbeiten. Ein weiteres Ziel der
Erfindung ist es, einen relativ günstigen Manipulator zu gestalten,
der einen günstigen
und leichtgewichtigen Roboter ermöglicht.
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Die
Lösung
gemäß der Erfindung
ist gekennzeichnet durch den in Anspruch 1 näher beschriebenen Manipulator
für die
relative Verlagerung eines Körpers
im Raum. Der Manipulator umfasst ein Element und zumindest drei
Arme, die dazu angeordnet sind, mit beibehaltener Ausrichtung/Neigung
gemeinsam ein Element im Raum zu verlagern. Zusätzlich umfasst der Manipulator
einen ersten Arm, der zwei parallele Glieder aufweist, welche an
das Element mit Anschlussanordnungen angefügt sind, die drei Freiheitsgrade gewähren. Weiterhin
umfasst der Manipulator einen zweiten Arm, der zwei parallele Glieder umfasst,
die an das Element mit Anschlussanordnungen angefügt sind,
welche drei Freiheitsgrade gewähren.
Die Anschlussanordnungen sind an einer gemeinsamen Symmetrielinie
des manipulierten Elements angeordnet.
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Der
Industrie-Roboter in dieser vorliegenden Erfindung umfasst einen
Manipulator mit Kontrolleinrichtung. Der Manipulator ist als ein
paralleler Roboter mit einer Anzahl von Armen gebildet, von denen jeder
angefügt
bzw. angeschlossen ist, um mit einem ersten und einem zweiten Element
zu schwenken. Bei dem vorliegenden parallelen Roboter ist das erste
Element im Raum fixiert und das zweite Element besteht aus einer
manipulierten Plattform. Die Arme sind zwischen den Elementen angeordnet,
so dass das zweite Element während
der Verlagerung seine Neigung/Ausrichtung im Raum beibehält. Die
Arme bestehen aus Verbindungs- bzw. Gliederanordnungen, umfassend
zumindest ein Glied bzw. eine Verbindung und Anschlüsse, in
denen die Kraftübertragung
durch reine Zusammendrück- und Ziehkräfte stattfindet.
Die Arme sind aus einem ersten und einem zweiten Armteil aufgebaut,
die angefügt
sind, um zu schwenken, und die einzelne Glieder aufweisen, zwei
oder mehr parallele Gliederarme oder nicht-parallele Multi-Gliederanordnungen.
Diese gewähren
Bewegungen zwischen einem Antriebsarm und einer manipulierten Plattform.
Das Wort „Glied" umfasst Anschlussverbindungen
an den entsprechenden Enden des Glieds.
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Der
Manipulator mit den eingefügten
Gliederanordnungen und Anschlussanordnungen gemäß der Erfindung ist in Übereinstimmung
mit den untergeordneten Ansprüchen
angeordnet. Die Arme sind derart angeordnet, dass alle Freiheitsgrade
des manipulierten Elements, abgesehen von dem Schwenken um die Symmetrieachse,
gesperrt werden können.
Die Worte „Sperren
eines Freiheitsgrades" sind, wie
folgt, definiert: Ein Körper
hat sechs Freiheitsgrade, drei für
Drehung und drei für Übersetzung,
und wenn ein Freiheitsgrad gesperrt ist, kann sich der Körper nicht
in diesem Freiheitsgrad bewegen. Der Manipulator gemäß der Erfindung
umfasst Arme in der Form eines ersten und eines zweiten Armteils, bestehend
aus Gliederanordnungen. Das Wort „Gliederanordnungen" ist als eine Anordnung
definiert, welche aus aneinander angeschlossenen Gliedern besteht,
wobei die Glieder mit Anschlüssen
miteinander verbunden sind. Das Miteinanderverbinden der Glieder
kann sowohl in Reihe als auch parallel sein.
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Die
Lösung
gemäß der Erfindung
schließt auch
ein, dass der Manipulator gemäß dem ersten unabhängigen Verfahrensanspruch 15 hergestellt
ist. Die Lösung
gemäß der Erfindung
umfasst sogar das Antreiben des Manipulators und Sperren von Freiheitsgraden
gemäß dem zweiten
unabhängigen
Verfahrensanspruch 21 und die Verwendung des Manipulators
in hoch präzisen
Anwendungen gemäß dem unabhängigen Verwendungsanspruch 23.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist jeder der eingefügten
Anschlüsse
drei Freiheitsgrade auf und nur fünf Glieder sind mit dem zweiten
Element mit Anschlüssen
angeschlossen, die auf dem zweiten Element derart angeordnet sind,
dass jede Schwenkachse mit der gemeinsamen Symmetrielinie zusammenfällt oder
diese schneidet. Auf diese Weise sind alle Freiheitsgrade, abgesehen
von dem Schwenken um die Achse, die durch die Symmetrielinie festgelegt
ist, gesperrt. Dies bedeutet, dass Werkzeuge, wie zum Beispiel ein
Messfühler,
beispielsweise immer eine vorgegebene mit einer konstanten Neigung
halten, während das
Schwenken um die Symmetrielinie unbestimmt ist.
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Ferner
ist in der Erfindung beinhaltet, dass ein Werkzeug symmetrisch um
die Symmetrieachse angeordnet ist und hierdurch immer seine Aufgabe mit
der gleichen Präzision
ausführt.
Die Erfindung umfasst auch, dass das Schwenken des Werkzeugs um
die Symmetrielinie durch einen Anschluss, dem nur zwei Freiheitsgrade
ermöglicht
sind, gesperrt ist.
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Es
ist Teil der Erfindung, dass die einzelnen Anschlüsse aus
Universal-/Kardan-Anschlussstücken, homokinetischen
Anschlussstücken
oder Kugelgelenken bestehen. Im letzteren Fall ist ein Freiheitsgrad
in der Form von Schwenkvermögen
des einzelnen Glieds um seine Längsachse
hinzugefügt. Für parallel
angeordnete Glieder bedeutet dieser zusätzliche Freiheitsgrad keine
weitere Bewegungsfreiheit für
das manipulierte Element in Verbindung mit dem fixierten Element,
wenn sich der Roboter in seinem montierten Zustand befindet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die eingefügten
Anschlussanordnungen derart gestaltet, dass sie in dem montierten
Zustand des Roboters relative Bewegung mit zumindest zwei Freiheitsgraden
gewähren.
Die Bewegung findet zwischen dem ersten Armteil und dem manipulierten
Element statt. Die Freiheitsgrade werden durch die Fähigkeit
eines zweiten Armteils, in alle Richtungen um zwei winkelförmige reale
oder imaginäre
Achsen, beide relativ zu dem entsprechenden ersten Armteil und dem
manipulierten Element, in alle Richtungen zu schwenken, ermöglicht.
Die einzelnen Anschlüsse
bestehen aus Universal-/Kardan-Anschlussstücken, homokinetischen Anschlussstücken oder
Kugelgelenken. Im letzteren Fall ist ein Freiheitsgrad in der Form
von Schwenkvermögen
des zweiten Armteils um seine Längsachse
hinzugefügt, welcher,
wie zuvor erwähnt,
einen weiteren Freiheitsgrad des manipulierten Elements in Verbindung
mit dem fixierten Element hinzufügt,
wenn sich der Roboter in seinem montierten Zustand befindet.
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Es
ist in der Erfindung beinhaltet, dass die Glieder der Gliederpaare,
die in den zweiten Armteilen eingefügt sind, die gleiche Länge aufweisen
und parallel sind. Dies bedeutet, dass die Neigung/Ausrichtung des
manipulierten Elements nicht von seiner Position abhängt.
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Es
ist in der Erfindung beinhaltet, dass das zweite Element eine Gewindestange
umfasst, auf welche Anschlusskugeln, versehen mit Durchgangsbohrungen
und Abstandselementen in der Form von Rohren, aufgezogen und fixiert
sind. Die Präzision der
Herstellung der Kugeln ist durch die Rohrteile und nicht in dem
Passen der Stangen in die Kugelbohrungen bestimmt. Dies ermöglicht hohe
Präzision,
da die Einpassung nur von der Präzision
der Kugeln und der Abstandsrohre abhängt. Beide können mit
hoher Präzision
zu niedrigen Kosten durch beispielsweise die Verwendung von Kugellager-Kugeln
und Abstandsrohren mit oberflächigen
Endflächen
hergestellt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist Arm C mit seinem zweiten Armteil derart angeordnet,
dass ein in dem Armteil eingefügtes Glied
mit großer
Amplitude in alle Richtungen schwenken kann. Die Schwenkachsen der
Anschlussfunktion schneiden oder überschneiden sich mit der Symmetrieachse
des manipulierten Elements. Die Mitte eines einzelnen Kugelgelenks
liegt auf der Symmetrieachse des manipulierten Elements. Um den
richtigen Bearbeitungsbereich für
das mit dem Anschluss verbundene Glied zu erhalten, ist die Anfügung des
Kugelgelenks in der xy-Ebene in einer Richtung zu dem fixierten
Element des Roboters hin angeordnet. Auf diese Weise werden beide Schwenkachsen
des Anschlusses lotrecht zur Symmetrieachse sein. Somit wird ein
großer
Bearbeitungsbereich für
den Roboter erhalten, da die Anschlussfunktion einen großen Raum
zum Schwingen bzw. Schwenken um die Schwenkachsen erhält. Die Erfindung
beinhaltet auch, dass beide oben genannten Schwenkachsen die Symmetrieachse
schneiden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Anschlussanordnung mit Federn vorgespannte
Gelenklager, wobei Ziehfedern verwendet werden, um Gelenkpfannen
mit Gelenkkugeln zusammen zu halten. Das manipulierte Element ist
ausgebildet, um zwei Paaren Gelenkstangen zu gewähren, mit Paaren von gegenüberliegenden Gelenkpfannen
eingekoppelt zu werden. Entsprechende Gelenkkugeln sind auf dem
manipulierten Element mittels Stangen an der unteren, entsprechend
oberen Seite der Gelenkkugeln angeordnet, so dass die Gelenkpfannen
die Gelenkkugeln von der oberen, entsprechend unteren Seite frei
umschließen können. Die
Gelenkpfannen werden dann mit einer Ziehfeder gegen die entsprechende
Gelenkkugel gedrückt.
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Es
ist Teil der Erfindung, die Reihenfolge zwischen den Anschlüssen bzw.
Gelenken, die auf dem manipulierten Element angeordnet sind, zu ändern. Eine
Ausführungsform
mit einer bestimmten Reihenfolge zwischen den Anschlüssen resultiert
darin, dass die Kräfte
entlang des manipulierten Elements gleichmäßiger verteilt sind und somit
ein weniger steifes und entsprechend leichter manipuliertes Element,
verglichen mit einer anderen Ausführungsform mit einer alternativen
Reihenfolge zwischen den Anschlüssen,
ermöglicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Arm C einen zweiten Armteil auf, der angeschlossen
ist, um an jedem Ende mit einem Universal-/Kardan-Anschlussstück zu schwenken. Ein
Antriebsmechanismus mit der notwendigen Übertragung ist angeordnet,
um das Universal-/Kardan-Anschlussstück an dem zweiten Armteil zu schwenken.
Durch Schwenken des Universal-/Kardan-Anschlussstücks wird
das Schwenken des manipulierten Elements kontrolliert und der Drehwinkel
eines Werkzeugs wird manipuliert. In Verbindung mit zuvor beschriebenen
Ausführungsformen überschneiden
oder schneiden sich die Schwenkachsen aller Anschlüsse auf
dem manipulierten Element mit der Symmetrieachse.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Anschlüsse dreiachsige Anschlüsse, die
miteinander verbunden sind, um eine Gliederanordnung zu bilden.
Ein derartiger Anschluss weist eine einachsige Lagerung auf, die
mit der Schwenkachse in der z-Richtung
angeordnet ist. Eine weitere zweiachsige Lagerung ist auf jeder
Seite der ersten Lagerung mit einer gemeinsamen Schwenkachse lotgerecht
zu der Schwenkachse der ersten Lagerung angeordnet. Eine Ausführungsform der
Erfindung weist Anschlüsse
mit angeordneten dreiachsigen Lagerungen auf und Gliederpaare wurden
eingesetzt, um ein symmetrisches Belasten der Lagerungen zu erzielen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist der Roboter mit einem vierten Arm D angeordnet,
der einen ersten Armteil und einen zweiten Armteil, bestehend aus
Gliederanordnungen und einem vierten Antriebsmechanismus, um den
Drehwinkel des manipulierten Elements um die Symmetrieachse herum
zu kontrollieren.
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Das
Konzept der Erfindung beinhaltet, dass die Arme translatorisch funktionsfähige Armteile
aufweisen.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird das manipulierte Element relativ zu dem fixierten Element mit
3 oder 4 Freiheitsgraden manipuliert. Außerdem umfasst die Erfindung
die Verwendung der beschriebenen Anschlussanordnungen auf dem manipulierten
Element, um dieses relativ zu dem fixierten Element mit nur zwei
Freiheitsgraden zu manipulieren. In einer vorteilhaften Ausführungsform
hat der Roboter Arm C entweder mit Arm A oder Arm B bei den Armen „AC", alternativ „BC" verbunden, was den
Freiheitsgrad des manipulierten Elements sperrt, der in den oben
beschriebenen Ausführungsformen
durch die Gliederanordnung C manipuliert ist.
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Es
ist in der Erfindung beinhaltet, dass der tatsächliche Antrieb der beweglichen
Abschnitte relativ zu den ortsfesten Abschnitten an dem Antriebsmechanismus
mittels Übertragungen,
wie beispielsweise Getrieben, und ausgesparten Achsen, die in das fixierte
Element eingebaut sind, durchgeführt
wird. Es ist ebenfalls umfasst von der Erfindung, dass andere Ankoppelungen
zwischen dem Schwenkmechanismus durch unterschiedliche Übertragungsanordnungen
zwischen den Motoren und dem Schwenkmechanismus erlangt werden.
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Es
ist auch in der Erfindung enthalten, dass zwei der Antriebsmechanismen
entweder Schwenkachsen, die sich überschneiden, aufweisen oder nicht.
Es ist zu bevorzugen, dass zwei Antriebsmechanismen Schwenkachsen
aufweisne, die sich überschneiden,
da die Kinematik zum Herumschwenken des Roboters vereinfacht wird.
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Ebenfalls
ist in der Erfindung enthalten, dass sich das Werkzeug mittels einer
externen Kraftquelle mit Halterungen dreht.
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Es
ist in der Erfindung enthalten, dass die Anne nicht auf einem Rahmen
sitzen, sondern stattdessen jeder auf seiner eigenen fixierten Stelle
im Raum, in einem Abstand zueinander, sitzt. Ebenfalls ist in der
Erfindung enthalten, dass die Arme unterschiedliche Neigungen auf
den Drehachsen aufweisen, jedoch eine gemeinsame Schwenkkomponente aufweisen.
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Diese
Beschreibung soll nicht als eine Einschränkung der Erfindung gesehen
werden, sondern lediglich als Orientierungshilfe für das vollständige Verstehen
der Erfindung. Es muss somit in Betracht gezogen werden, dass der
Manipulator auf einem Fußboden,
einer Wand oder Gebäudedecke
angebracht sein kann. Die Begriffe horizontal bzw. waagrecht, über, unter,
etc. beziehen sich auf unterschiedliche Positionen, die davon abhängen, wie
der Manipulator angebracht ist und über kann somit zu unter werden
und so weiter. Eine Anpassung an Manipulatoren, die andere aktive
Teile beinhalten, sowie der Austausch von Teilen und Details, die
für einen
Fachmann offensichtlich sind, kann selbstverständlich innerhalb des Konzepts
der Erfindung vorgenommen werden.
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BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 zeigt
einen Manipulator, der drei parallele Arme aufweist, die gemäß der Erfindung
mit einem ersten und einem zweiten Element verbunden sind,
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2a zeigt
eine erste alternative Ausführungsform
der manipulierten Plattform gemäß der Erfindung,
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2b zeigt
ein Kugelgelenk gemäß 2a,
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3 zeigt
eine zweite alternative Ausführungsform
der manipulierten Plattform und eine angeschlossene Anschlussanordnung
gemäß der Erfindung,
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4 zeigt
eine dritte alternative Ausführungsform
der manipulierten Plattform und eine angeschlossene Anschlussanordnung
gemäß der Erfindung,
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5a zeigt
eine vierte alternative Ausführungsform
der manipulierten Plattform und eine angeschlossene Anschlussanordnung
gemäß der Erfindung,
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5b zeigt
ein Kugelgelenk gemäß 5a,
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6 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Anschlüsse,
die gemäß der Erfindung
in der manipulierten Plattform eingefügt sind,
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7 zeigt
eine erste alternative Ausführungsform
des Manipulators gemäß der Erfindung, die
mit einer Anschlussanordnung gemäß 6 angeordnet
ist,
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8 zeigt
eine zweite alternative Ausführungsform
des Manipulators gemäß der Erfindung,
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9 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der zwei der Arme gemäß 1 zusammen
gefügt
sind,
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10 zeigt
eine zweite alternative Ausführungsform
mit zwei Armen, die gemäß 1 zusammen
gefügt
sind.
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BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein
Industrie-Roboter umfasst einen Manipulator (1) für eine relative
Verlagerung eines ersten Elements 1 und eines zweiten manipulierten
Elements 2. Der Manipulator umfasst drei Arme A, B und C,
die parallel angeordnet waren und sind und die das erste 1 und zweite
2 Element zusammen fügen. In
dieser Ausführungsform
ist das erste Element 1 fest an einen Rahmen angefügt. Das
zweite Element 2 kann als eine Plattform 2 angesehen
werden, die in dieser Ausführungsform
aus einem stangenähnlichen
Element besteht. Jeder der Arme A, B und C umfasst entsprechend
teilweise einen ersten Armteil 6a, 7a bzw. 8a und
teilweise einen zweiten Armteil 6b, 7b bzw. 8b.
Der zweite Armteil 6b besteht aus zwei parallelen Gliedern 14 und 15,
der zweite Armteil 7b besteht aus zwei parallelen Gliedern 16 und 17 und
der zweite Armteil 8b besteht aus einem Glied 18.
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Die
parallelen Glieder 14 und 15 bzw. 16 und 17 haben
die gleiche Länge
und sind derart parallel, dass die Neigung des zweiten Elements 2 nicht
von seiner Position abhängt.
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Die
Glieder 14 bzw. 15, die in dem Arm A eingefügt sind,
sind angeschlossen, um mit dem ersten Armteil 6a an den
Anschlüssen 20 bzw. 21 und
mit der Plattform 2 an den Anschlüssen 22 bzw. 23 zu schwenken.
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Die
Glieder 16 bzw. 17, die in dem Arm B eingefügt sind,
sind angeschlossen, um mit dem ersten Armteil 7a an den
Anschlüssen 24 bzw. 25 und
mit der Plattform 2 an den Anschlüssen 26 bzw. 27 zu schwenken.
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Das
Glied 18 des Arms C ist angeschlossen, um mit dem ersten
Armteil 8a an dem Anschluss 28 und mit der Plattform 2 an
dem Anschluss 30 zu schwenken.
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Hier
besteht die manipulierte Plattform 2 aus einem stangenähnlichen
Element 2, welches eine Symmetrielinie 44 aufweist.
Die Anschlüsse 22, 23, 26, 27 und 30 sind
auf dem stangenähnlichen
Element angeordnet. Die Anschlüsse 22, 23, 26, 27 und 30,
welche drei Freiheitsgrade aufweisen, sind mit jeder Schwenkachse
angeordnet, um sich mit der gemeinsamen Symmetrielinie 44 zu überschneiden oder
diese zu schneiden. Dies bedeutet, dass ein Werkzeug, wie ein Messfühler 36,
zum Beispiel immer eine vorgegebene Position mit einer konstanten Neigung
erhält,
während
sein Schwenken um die Symmetrielinie 44 unbestimmt ist.
Der Messfühler 36 ist
symmetrisch um die Symmetrielinie 44 eingepasst. 3 zeigt,
dass sogar das Schwenken des Werkzeugs 36 um die Symmetrielinie 44 gesperrt werden
kann, wenn dem Anschluss 30 nur zwei Freiheitsgrade gegeben
werden.
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Antriebsmechanismen 3, 4 und 5 sind
angeordnet, um entsprechende Arme A, B und C in Bewegung zu bringen
und um auf diese Weise eine relative Verlagerung der Plattform 2 in
x-, y- und z-Richtungen in Bezug auf das erste Element 1 zu
erlangen.
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Die
Antriebsmechanismen 3, 4 und entsprechend 5 sind
mit einem ortsfesten Abschnitt 3a, 4a, entsprechend 5a,
angeordnet sowie mit einem Abschnitt 3b, 4b, entsprechend 5b,
der in Bezug auf diesen bewegbar ist. Die Antriebsmechanismen sind als
Schwenkmechanismen ausgebildet, d.h. ihre beweglichen Teile 3b, 4b,
entsprechend 5b, können schwenken
oder sich drehen. Die Antriebsmechanismen 3 und 4 haben
ihre ortsfesten Abschnitte 3a, 4a fest an dem
ersten Element 1 angefügt.
In 1 ist der fixierte Abschnitt 5a des Antriebsmechanismus 5 fest
an dem schwenkbaren Teil 4b des Antriebsmechanismus 4 angefügt. Es ist
dadurch möglich,
die Roboterstruktur insgesamt um einen ständerförmigen Teil 1a des
fixierten Elements 1 zu schwenken.
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Der
montierte Zustand des Manipulators lässt eine relative Bewegung
mit höchstens
zwei Freiheitsgraden zwischen dem ersten Armteil 6a, 7a, entsprechend 8a,
und dem zweiten Element 2 zu. Für Arm A werden die Freiheitsgrade
zum Drehen bzw. Schwenken in alle Richtungen von den Gliedern 14 und 15 um
zwei winkelförmig
angeordnete tatsächliche
oder imaginäre
Achsen herum, beide relativ zu dem ersten Armteil 6a und
dem zweiten Element 2, erhalten. Die Anschlüsse 20, 21, 22 und 23 bestehen aus
Kugelgelenken, welche einen Freiheitsgrad in Form von Schwenkfähigkeit
an den einzelnen Gliedern 14 und 15 um ihre Längsachsen
geben. Eine Folge der parallel angeordneten Glieder 14, 15 ist, dass
dieser zusätzliche
Freiheitsgrad keinerlei zusätzliche
Bewegungsfreiheit an dem zweiten Element 2 in Verbindung
zu dem ersten Element 1 gibt, wenn sich der Roboter in
seinem montierten Zustand befindet.
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Die
gleichen Bedingungen bezüglich
der Kugellager gelten für
Arm 2. Zwei Freiheitsgrade für Arm B werden von der Schwenkfähigkeit
der Glieder 16 und 17 in alle Richtungen um zwei
winkelförmig angeordnete
tatsächliche
oder imaginäre
Achsen herum, beide relativ zu dem ersten Armteil 7a und
dem zweiten Element 2, gegeben. Die Anschlüsse 24, 25, 26 und 27 bestehen
aus Kugellagern, die einen Freiheitsgrad in der Form von Schwenkfähigkeit
an den einzelnen Gliedern 16 und 17 um deren Längsachsen
geben. Eine Folge der parallel angeordneten Glieder 16, 17 ist,
dass dieser zusätzliche
Freiheitsgrad keinerlei zusätzliche
Bewegungsfreiheit an dem zweiten Element 2 in Verbindung
zu dem ersten Element 1 gibt, wenn sich der Roboter in
seinem montierten Zustand befindet.
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Für Arm C
geben Kugellager 28 und/oder 30 einen weiteren
Freiheitsgrad an dem ersten Armteil 8a relativ zu dem zweiten
Element 2, nämlich Schwenkfähigkeit
um die Symmetrielinie 44 der Plattform 2. Arm
C erfordert, dass das Glied 18 mit dem ersten Armteil 8a mittels
Kugellager 28 angeschlossen wird und mit Hilfe des Kugellagers 30 an
das zweite Element 2 angeschlossen. Diese Anschlussanordnungen
sind derart ausgebildet, dass sie in dem montierten Zustand des
Roboters zwischen dem ersten Armteil 8a und dem zweiten
Element 2 relative Bewegung mit drei Freiheitsgraden zulässt. Diese Freiheitsgrade
sowie ein Freiheitsgrad in der Form von Schwenkfähigkeit des Glieds 18 um
seine Längsachse
werden durch die Schwenkfähigkeit
des Glieds 18 um zwei winkelförmig angeordnete tatsächliche
oder imaginäre
Achsen, beide relativ zu dem ersten Armteil 8a und dem
zweiten Element 2, gegeben.
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Der
Antriebsmechanismus 4 hat seinen beweglichen Teil 4b an
den ersten Armteil 7a auf Arm B angeschlossen, so dass
der Antriebsmechanismus 4 dazu imstande ist, an den ersten
Armteil 7a eine Schwenkbewegung in der xy-Ebene abzugeben.
In einer entsprechenden Weise hat der Antriebsmechanismus 3 seinen
beweglichen Teil 3b an den ersten Armteil 6a an
Arm A angeschlossen, so dass der Antriebsmechanismus 3 dazu
imstande ist, an den ersten Armteil 7a eine Schwenkbewegung
in der xy-Ebene abzugeben. Beide Antriebsmechanismen 3 und 4 weisen,
wie in 1 gezeigt, Schwenkachsen auf, die sich überschneiden.
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Die
Hauptaufgabe des Antriebsmechanismus 5 besteht darin, dem
zweiten Element 2 eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung
zu geben und die Schwenkachse für
den Antriebsmechanismus 5 liegt somit quer zu den Schwenkachsen
für die
Antriebsmechanismen 3 und 4. Damit der Roboter
dazu in der Lage ist, ringsherum zu schwenken, ist das fixierte Teil 5a auf
dem Antriebsmechanismus 5 derart angebracht, dass die Schwenkachse
des Antriebsmechanismus 5 das Schwenken jedes der ersten
Armteile 6a oder 7a begleitet oder an beide erste
Armteile 6a und 7b mittels einer Übertragung
gekoppelt ist, so dass der erste Armteil 8a sich immer
in der Mitte zwischen den ersten Armteilen 6a und 7a befindet.
In 1 ist der fixierte Teil 5a des Antriebsmechanismus 5 fest
an den bewegbaren Teil 4b des Antriebsmechanismus 4 angefügt.
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Der
kritische Aspekt in der Ausgestaltung des Roboters gemäß 1 ist,
eine Anschlussanordnung für
die Anschlüsse 22, 23, 26, 27 und 30 zu erlangen,
so dass alle Freiheitsgrade des zweiten Elements 2 mit
Ausnahme des Schwenkens um die Symmetrieachse 44 durch
die Glieder 14, 15, 16, 17 und 18 gesperrt
sind. In der Figur sind die Anschlüsse in der folgenden Reihenfolge
von oben nach unten angeordnet: 30, 22, 26, 23 und 27.
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2a zeigt
eine Ausführungsform,
bei welcher die Anschlüsse
in dem Manipulator gemäß 1 gemäß einer
alternativen Reihenfolge auf dem zweiten Element 2 angeordnet
sind, nämlich 30, 26, 22, 23 und 27.
Alle Anschlüsse
bestehen aus Kugelgelenken, bei welchen die entsprechenden Kugelgelenke 30a, 26a, 22a, 23a und 27a durch
eine Gewindestange 2g mit einer Mutter 2f angebracht
sind, die die Kugelgelenke und die Abstandsrohre 2a, 2b, 2c, 2d und 2e,
die zwischen ihnen liegen, zusammenzieht. An einem ihrer Enden ist
die Stange 2g an das Kugelgelenk 30a angefügt und tritt
frei durch ein Loch 44a hindurch, das in den anderen Kugelgelenken
gemacht wurde. Das Werkzeug 32 ist an dem unteren Ende
der Stange 2g auf einer zusätzlichen Plattform, welche
sogar eine externe Antriebsquelle zum Drehen des Werkzeugs lagert,
angebracht.
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Die
Anschlussfunktion kann durch eine Anzahl von Wegen erreicht werden
und 2b zeigt ein Beispiel mit einer Gelenkpfanne 55 und
einem Halter 56. In 2 wird
das Kugelgelenk 26a von oben gesehen und in dieser Perspektive
befindet sich in der Mitte des Kugelgelenks das Loch 44a für die Stange 2g.
Die Anschlussfunktion wird durch eine Gelenkpfanne 55 erreicht,
welche an mindestens drei Punkten an das Gelenk 26a grenzt
und welche fest gegen das Gelenk gepresst wird mittels einem Halter 56,
der an das Gelenk an zumindest einem Punkt grenzt. Die Gelenkpfanne
und der Halter sind auf Glied 16 mit Hilfe des Halters 57 angebracht,
der gefedert ist, um eine vordefinierte Kraft zwischen dem Halter
und der Gelenkpfanne zu erlangen. Der Anschluss gemäß 2b wird
auch für
die Anschlüsse 22a, 23a und 27a verwendet.
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Glied 16 kann
mit großer
Weite in alle Richtungen schwenken und dies wird durch die Anschlussfunktion
in 2b möglich
gemacht, welche einen großen
Raum zum Schwenken um die Drehachsen 58 und 2g erlangt.
Um den richtigen Arbeitsbereich für Glied 18 zu erlangen,
ist die Anfügung
des Kugelgelenks 30a in der xy-Ebene in einer Richtung zu
dem fixierten Element 1 des Roboters hin angeordnet, wodurch
beide Schwenkachsen des Anschlusses lotrecht zu der Symmetrieachse 44 werden.
Für die
beste Funktion des Roboters schneiden diese Schwenkachsen die Symmetrieachse.
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3 zeigt
eine Anschlussanordnung mit vorgespannten gefederten Kugelgelenken,
bei welcher Ziehfedern 40, 41 verwendet werden,
um Kugelpfannen und Kugelgelenke zusammen zu halten, die für die Verbindung
zwischen den Armen A, entsprechend B, und dem Element 2 ausgebildet
sind. Das zweite Element 2 ist ausgestaltet, um die Verbindung der
Glieder-Stangenpaare 14, 15, entsprechend 16, 17,
mit gegenüberliegenden
Paaren von Gelenkpfannen 22b, 23b, entsprechend 26b, 27b,
zu gewähren. Die
Kugelgelenke 22a und 23a sind gegen das Element 2 mittels
Stangen an den oberen, entsprechend unteren, Seiten derart angeordnet,
dass die Gelenkpfannen 22b, entsprechend 23b,
die Kugelgelenke 22a und 22b von den oberen, entsprechend
unteren, Seiten frei umgeben können.
Die Gelenkpfannen werden dann mit der Ziehfeder 41 gegen
das entsprechende Kugelgelenk gedrückt. Die entsprechende Anordnung
wird für
die Glieder-Stangen 16 und 17 gemacht, bei welchen
die Gelenkpfannen 26b, entsprechend 27b, mit Hilfe
der Feder 40 gegen die Kugelgelenke 26a, entsprechend 27a,
drücken.
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Um
für das
aufwändig
ausgebildete zweite Element 2 eine klar abgegrenzte Ausrichtung
um seine Symmetrie-/Drehachse 44 zu erhalten, wird das Kugelgelenk 30 in 1a durch ein Universal-/Kardan-Anschlussstück 42,
welches es dem Element 2 nicht gewährt, sich zu drehen, ausgetauscht.
Das Universal-/Kardan-Anschlussstück 42 besteht aus dem
Kreuz 42a, welches das Paar von Lagerungen 42a, 42b mit
einem Paar von Lagerungen 42c, 42d, die im rechten
Winkel zu diesen angebracht sind, verbindet. Glied 18 ist
mittels einer oberen Gabel an ein Paar von Lagerungen 42c, 42d gekoppelt
und das zweite Element 2 ist an ein Paar von Lagerungen 42a, 42b mittels
einer unteren Gabel gekoppelt.
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4 zeigt
eine alternative Anschlussanordnung. Der einzige Unterschied zu
der in 3 gezeigten Anordnung besteht darin, dass die
Anschlüsse
an die Glieder-Paare 14, 15 und 16, 17 eine
andere Reihenfolge entlang der Drehachse 44 aufweisen, nämlich die
Reihenfolge, die in 1a verwendet wurde. Als solche
kommen die Anschlüsse
nun in der Reihenfolge 22, 26, 23 und 27 in
der Richtung zu dem Werkzeug hin.
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5a zeigt
eine alternative Anschlussanordnung, bei welcher mehrere Glieder-Stangen
sich dasselbe Kugelgelenk teilen. Die Anschlüsse 22, 26 und 30 in 1 teilen
sich ein erstes gemeinsames, relativ größeres Kugelgelenk 45 in 5a und
die Anschlüsse 23 und 27 teilen
sich ein zweites gemeinsames, relativ größeres Kugelgelenk 46.
Dies bedeutet, dass die Anschlussachsen für die Glieder 14, 16 und 18 sich
an einem gemeinsamen Punkt gegenseitig schneiden, der an der Symmetrieachse 44 des zweiten
Elements 2 liegt. In entsprechender Weise schneiden sich
die Anschlussachsen für
die Glieder 15 und 17 an einem gemeinsamen Punkt,
der ebenfalls an der Symmetrielinie 44 liegt. Kugelgelenke 45, 46 und
das Werkzeug 36 sind unter Verwendung von Abstandsgehäusen 2a und 2b und
einem Gewindestab in derselben Weise wie zuvor in 2a gezeigt
angeordnet.
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Die
Anschlussfunktion gemäß der Anschlüsse 45,
entsprechend 46, wird in 5b gezeigt.
Ein Magnet 35 hält
die Endoberfläche
des Glieds 16 fest gegen das Kugelgelenk 45. Ebenso
sind Glieder 14 und 18 auf Kugelgelenken 45 angeordnet
und Glieder 15 und 17 sind auf Kugelgelenken 46 angeordnet.
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6 zeigt,
wie einachsige Lagerungen zusammen gekoppelt werden können, um
den zweiten Armteil 7b zu bilden. Die Anschlussanordnungen 24 und 25,
die den ersten Armteil 7a mit den Gliedern 16 und 17 verbinden,
bestehen aus 3 einachsigen Lagerungen 24a, 24b, 24c,
entsprechend 25a, 25b, 25c. Die Lagerungen 24c und 25c weisen
eine Schwenkachse in der z-Richtung auf und sind auf dem Teil des ersten
Armteils 7a, der sich in der z-Richtung erstreckt, angebracht.
Auf beiden Seiten der Lagerungen 24c und 25c sind
Lagerungen 24d, 24e, 25d, 25e mit
Paaren von gemeinsamen Schwenkachsen quer zu den Schwenkachsen für Lagerungen 24c, entsprechend 25c,
angeordnet. Dieselbe Lager-Konfiguration wird verwendet, um die
Glieder 16 und 17 mit dem zweiten Element 2 mit
den Verbindungen 26 und 27 zu verbinden. Um eine
symmetrische Beanspruchung der Lagerungen zu erlangen, wurden Glieder-Paare 16a, 16b und 17a, 17b eingesetzt.
Auf dieselbe Weise wie in 3 und 4 wird
ein Universal-/Kardan-Anschlussstück verwendet, um Glied 18 an
Element 2 anzuschließen.
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Mit
der in 6 gezeigten Lagerungsanordnung für den zweiten
Armteil kann ein Roboter gemäß 7 aufgebaut
werden. Die Fig. zeigt, wie beide Armteile 8a, entsprechend 6a,
mit der Anschlussanordnung gemäß 6 angeordnet
sind.
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Um
den Drehwinkel des zweiten Elements 2 um seine Symmetrieachse 44 zu
steuern, ist ein zusätzlicher
Arm D angeschlossen, um mit dem ersten Element in einem einachsigen
Anschluss in der Form eines Antriebsmechanismus 46 zu schwenken.
Der Arm D umfasst einen ersten Armteil 47, das parallele Glied 49 und
den Arm 51. Das Glied 49 ist angeschlossen, um
mit dem ersten Armteil 47 mittels dem Anschluss 48 und
mit dem Arm 51 mittels Anschluss 50 zu schwenken.
Die Anschlüsse 48 und 50 sind derart
ausgebildet, dass das Glied 49 in alle Richtungen relativ
zum Arm 47 schwenken kann und gleichermaßen relativ
zum Arm 51 schwenken kann, was bedeutet, dass die Anschlüsse 48 und 50 zumindest 2
Freiheitsgrade aufweisen. In 7 wird der
gleiche Typ von Anschlussanordnung für die Anschlüsse 48 und 50 verwendet,
der für
die Anschlüsse 24, 25, 26, 27, 20, 21, 22 und 23 in 6 verwendet
wird. Dieser Typ von Anschlussanordnung arbeitet für den Arm
D so lange, wie die Arme 47 und 51 in derselben
Ebene schwenken.
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Die
Anschlüsse 28,
entsprechend 30, verbinden Glied 18 mit dem ersten
Armteil 8a, entsprechend einem Teil 52 des zweiten
Elements 2, und sind als Universal-/Kardan-Anschlussstücke ausgeführt. Damit
Arm D dazu fähig
ist, das zweite Element 2 um die Symmetrieachse 44 zu
schwenken, ist zumindest eines der Universal-/Kardan- Anschlussstücke mit
einer Lagerung 53 derart ergänzt, dass das zweite Element 2 relativ
zu dem ersten Armteil 8a schwenken kann.
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In 1–7 ist
das zweite Element 2 relativ zu dem ersten Element 1 mit
drei oder vier Freiheitsgraden manipuliert. Es ist jedoch auch möglich, diese
Manipulation 2 relativ zu dem ersten Element 1 mit
nur zwei Freiheitsgraden auszuführen,
wie in 8 gezeigt.
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Hier
ist Arm C mit Arm B zusammengebaut. Der Arm A ist unverändert. B
wurde mit dem ergänzt. Das
Glied 18 von dem Arm C ist in dem Glieder-System des zweiten
Armteils 7b zwischen den parallelen Gliedern 16 und 17 angeordnet.
Das Glied 18 ist diagonal zwischen dem ersten Armteil 7a und
dem zweiten Element 2 mittels der Anschlüsse 28 und 30 angeordnet,
um das Freiheitsgrad des zweiten Elements 2, das mittels
dem Arm C in 1 manipuliert ist, zu sperren.
Die Länge
des Glieds 18 zwischen den Anschlüssen 28 und 30 ist
mit einer eingebauten Anpassungsvorrichtung 28a angepasst.
Auf diese Weise kann die Neigung des zweiten Elements 2 getrennt
von den Armen A und B gesteuert werden.
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In 9 wurde
der Schwenkmechanismus 5 und damit die Anfügung für den Arm
C bewegt und mit dem ersten Armteil 7a verbunden. Der zweite Armteil 8a besteht
aus einem einzelnen Glied 18, welches angeschlossen ist,
um mit dem zweiten Element 2 in dem dreiachsigen Anschluss 30 zu schwenken. 10 zeigt
einen Manipulator gemäß 9,
wobei das einzelne Glied 18 durch die parallelen Glieder 18c und 18d ersetzt
wird. Die Manipulatoren 9 und 10 geben eine Manipulation
des zweiten Elements in nur drei Freiheitsgraden.