WO2024028127A1 - Bauroboter mit wechselschnittstelle mit einer spule sowie werkzeug für den bauroboter - Google Patents

Bauroboter mit wechselschnittstelle mit einer spule sowie werkzeug für den bauroboter Download PDF

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WO2024028127A1
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tool
interface
construction robot
construction
coil
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PCT/EP2023/070294
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Florian Hurka
Rory Britz
Michael Nitzschner
Markus Hartmann
Georg Fürfanger
David Koscheck
Peter Brugger
Tobias Schmid
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Hilti Aktiengesellschaft
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages

Definitions

  • Construction robot with an interchangeable interface with a coil and tools for the construction robot
  • the invention relates to a construction robot to which a tool can be connected.
  • the construction robot can have a change interface.
  • the interchangeable interface should enable a stable arrangement of the tool with the construction robot.
  • the construction robot should, if necessary, supply the tool with the necessary operating energy.
  • the object of the present invention is therefore to offer a construction robot to which different tools can be securely connected, so that in particular operating energy can be safely transferred to the connected tool.
  • a tool that can be safely connected to such a construction robot will also be presented.
  • the task is solved by a construction robot, in particular for carrying out construction work in building construction, civil engineering and / or steel construction, comprising an interchangeable interface for a detachable connection to a tool, the interchangeable interface having at least one coil for the wireless transmission of operating energy to the tool.
  • Operating energy can be understood as energy that is required by the tool to carry out a main function of the tool.
  • the operating energy can in particular be transmitted with a higher power than that required for transmitting data or signals from the tool to the construction robot or vice versa.
  • the power with which the operating energy is transmitted and/or can be transmitted can, for example, be at least 100 W.
  • the tool can be a machine tool.
  • the tool in particular the machine tool, can also be set up for manual use by a user of the tool or the machine tool.
  • the tool can, for example, have a handle.
  • it can be a stone drilling machine tool, a stone chisel machine tool, a setting tool, in particular for setting nails, screws and / or dowels in a rock, a cutting machine tool, for example a stone saw machine tool, a grinding machine tool, for example a stone grinding machine tool, or a pressing machine tool.
  • the changeover interface can be set up to transmit a continuous power of at least 100 W, particularly preferably of at least 1 kW, and preferably of at most 7 kW, for example at most 6.6 kW.
  • the continuous power can correspond to an average power averaged over at least 1 minute, for example over 10 minutes. Services can therefore be transferred that enable the use of high-performance tools for processing rock, in particular concrete or reinforced concrete, and / or steel.
  • the alternating interface can generally be set up to transmit the operating energy in the form of an alternating electrical current.
  • it can be set up to transmit the operating energy at a transmission frequency of at least 1 kHz, in particular at least 100 kHz.
  • a transmission frequency of at least 1 kHz, in particular at least 100 kHz.
  • material requirements for the exchange interface can be minimized.
  • a core of the coil can be made smaller.
  • the power density of the coil can also be increased.
  • the change interface, especially the coil, can be made smaller.
  • the coil can preferably also have several cores.
  • the construction robot in particular the changeover interface, has at least one GaN switch, for example a gallium nitride-based transistor, switching can be carried out particularly quickly, so that high transmission frequencies can be used. For example, transmission frequencies of at least 10 kHz, in particular at least 100 kHz, can be achieved with GaN switches. This means you can build even smaller. Transmission losses can also be minimized.
  • GaN switch for example a gallium nitride-based transistor
  • the coil can be packaged in a waterproof and/or dustproof manner.
  • it can be cast into a potting material. It can correspond to at least one protection standard, which is usually referred to as IP44, in particular at least IP66.
  • the change interface can have a vibration damper which is designed to reduce vibrations of the tool arranged on the change interface towards the rest of the construction robot, in particular by at least 3 dB, i.e. at least half.
  • the vibration damper may have a layer of a vibration-damping material.
  • the vibration-damping material can be, at least substantially, elastically and/or plastically deformable.
  • the vibration damper can also be based on an electric and/or a magnetic field.
  • the coil can be set up to form the vibration damper or at least part of the vibration damper.
  • the changeover interface can be set up to operate the coil with a direct current component.
  • a direct current component can be understood to mean an electrical current component with a frequency significantly below a usual network frequency, for example at most 10 Hz, in particular at most 1 Hz.
  • the coil can therefore generate a constant or at least only slowly changing magnetic field. The magnetic field can then form part of the vibration damper.
  • the strength of the restoring force can be varied by changing the DC component.
  • a type of spring element can thus be formed with which a transfer function for vibrations of the core can be adapted. This means that vibrations transmitted to the rest of the construction robot can be minimized. In particular, extensive, in particular, at least essentially complete, extinction of transmitted vibrations is conceivable.
  • the coil can be used both to transmit the operating energy and as part of the vibration damper.
  • the alternating current component can have an alternating frequency, for example, of at least the usual network frequency, for example at least 50 Hz or at least 60 Hz. It can preferably also have a higher frequency, for example corresponding to the aforementioned transmission frequency, in particular of at least 10 kHz, for example at least 100 kHz.
  • the interchangeable interface can be set up to wirelessly transmit both the operating energy and data via the coil.
  • the transmission frequency can be amplitude and/or frequency modulated.
  • a non-sinusoidal signal can be added to the transmission frequency.
  • the data to be transmitted can, for example, relate to properties and/or operating parameters of the tool, for example a required service to be provided, a type of tool, a condition of the tool or the like. It is also conceivable that the data to be transmitted includes properties and/or operating parameters of the construction robot and/or properties of a construction task, for example a service that can be provided, a type of construction robot, a condition of the construction robot, a dimension, for example a depth or a diameter of a material to be drilled Borehole or a level of smoothing to be achieved of a surface to be ground, a condition of a construction task being carried out, for example a depth reached or a quality feature of the construction task being carried out.
  • the data can also include control signals for controlling the tool and/or the construction robot.
  • a permanent magnet is arranged on the interchangeable interface.
  • the permanent magnet can act as a counter magnet to the coil, especially if it is operated with a direct current component.
  • the permanent magnet can also be part of the vibration damper.
  • the construction robot can have a manipulator.
  • the manipulator can have a multi-axis arm, for example with at least three, preferably at least six degrees of freedom.
  • the construction robot can have a lifting device.
  • the changing interface can be located on an end effector of the manipulator.
  • the construction robot can be designed to carry out construction work on a building construction site, a civil engineering construction site and / or a steel construction construction site, for example an oil drilling platform.
  • It can be set up to carry out construction work on a ceiling, a wall and/or a floor. It can be designed for marking, drilling, cutting, chiselling, grinding and/or setting a component.
  • the construction robot can also have a mobile platform.
  • the mobile platform can be a Wheeled chassis and / or a tracked chassis include.
  • the mobile platform can have at least two degrees of freedom. It can also be a flight platform.
  • the construction robot can have a total of at least ten degrees of freedom.
  • the construction robot can have a controller.
  • the control can be designed as a computer. It can have a processor, a memory chip and/or a program code that can be executed on the processor.
  • the processor may have one or more subprocessors.
  • the program code can be set up to operate a tool arranged on the change interface when executed on the control.
  • the alternating current component can be fed from different sources.
  • a supply from a mains supply by means of an AC/AC converter and/or a supply from a rechargeable DC voltage storage, for example an accumulator such as a cylindrical cell or a pouch cell, a supercapacitor and/or a capacitor, for example an electrolytic capacitor, by means of a DC/AC converter is conceivable.
  • a high-frequency network is already available elsewhere on site, this can also be used. It is also conceivable to combine different sources. It is therefore conceivable to use a network that a priori cannot provide sufficient short-term peak performance. In particular, it is conceivable to buffer a peak load using at least one accumulator.
  • the rechargeable DC voltage storage can be recharged in one or more subsequent low-load phases.
  • the rechargeable memory can be located in the tool and/or in the construction robot, for example in the area of the mobile platform and/or in the interchangeable interface.
  • the output side At low transmission frequencies, it is conceivable that the tool has an asynchronous machine. The asynchronous machine can then be operated directly with the alternating voltage received from the tool.
  • the received alternating voltage can be rectified very easily.
  • even small sieve capacities and/or inductive smoothing elements can be sufficient.
  • the vibration damper comprises a plurality of coils, a plurality of induction coils and/or a plurality of permanent magnets.
  • the coils, induction coils and/or permanent magnets can be arranged in a row, in particular evenly spaced apart, in the manner of a linear drive.
  • vibration damper is formed on the manipulator and/or between the connecting section and the rest of the tool.
  • the scope of the invention also includes a tool that has an induction coil, in particular for receiving operating energy from the coil of the tool interface of the construction robot.
  • energy in particular the operating energy required for operating the tool, and preferably also data can be transmitted wirelessly from the construction robot to the tool via the changeover interface.
  • a “tool” can be understood as an object that does not belong to the body of the construction robot, with the help of which the functions of the construction robot can be expanded in order to be able to carry out a construction task, for example a drilling task, a cutting task, a grinding task or the like.
  • a tool can also be understood to mean an electric machine tool such as machines for drilling, for example hammer drills, for cutting, for example saws or angle grinders, for grinding, for marking, for measuring or the like.
  • tools for processing rock, for example concrete, and for processing metals, for example steel can be included.
  • the induction coil can be provided with an induction coil core.
  • the induction coil core can have a hard ferritic material.
  • the tool may require operating energy corresponding to a power of at least 100 W, in particular at least 1 kW, for proper operation.
  • it can be a high performance tool.
  • it can be and/or comprise an electric machine tool, for example an electric hand-held machine tool.
  • the interchangeable interface can therefore be set up in particular for use with a high-performance tool, in particular a high-performance tool for processing rock such as reinforced concrete.
  • Wireless energy transmission allows the interchangeable interface and/or the tool to be completely encapsulated. In particular, there is no need for exposed plug contacts or the like. Reductions in performance due to inferior electrical connections, particularly due to contamination or the like, can be avoided.
  • FIG. 1 is a perspective view of a construction robot with an interchangeable interface and a tool arranged on it
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of the interchangeable interface with a connecting section of the tool arranged thereon and
  • Fig. 3 is a schematic representation of an alternative change interface with a vibration damper, on which an alternative connecting section of a tool is arranged.
  • FIG. 1 shows a construction robot 10 with a chassis 12 designed as a tracked chassis, a control room 16 formed in a housing 14 and a manipulator 18 arranged on the top of the housing 14.
  • the manipulator 18 comprises a lifting device 17 for vertical displacement and a multiaxially controllable arm 19.
  • a tool 24, in particular a rock drilling machine tool, with a dust extraction device 26, is detachably arranged on the interchangeable interface 21.
  • the tool 24 In order to detachably arrange the tool 24 on the changing interface 21, it has a connecting section 22.
  • the change interface 21 is designed for the detachable connection of the connecting section 22 and thus also of the tool 24.
  • the construction robot 10 is supplied with operating energy by a memory 28, in particular in the form of a rechargeable, lithium-based battery. It can therefore be used wirelessly.
  • the construction robot 10 has a supply magazine 100.
  • the supply magazine 100 has several storage spaces 102.
  • the tool 24 can be stored at free storage locations 102 for storage and, if necessary, later reuse. Additional elements, for example additional tools, can also be stored in the storage spaces 102 for later use.
  • the construction robot 10 has, preferably within the housing 14, a control 36 arranged in the control room 16.
  • the controller 36 includes a memory module 38 and a microprocessor 40.
  • the controller 36 is equipped with executable program code 42.
  • the program code 42 can be called up and is stored in the memory module 38 so that it can be executed on the microprocessor 40.
  • the controller 36 can contact a cloud-based computer system (not shown in FIG. 1) via a communication interface 44 and send data, for example Exchange data on the type of construction tasks to be carried out, associated position and/or attitude data and/or control commands.
  • the construction robot 10 is designed to carry out construction tasks, for example drilling work in ceilings and walls, on a construction site, in particular on a building construction site, a civil engineering construction site and / or on a steel construction construction site such as an oil platform.
  • the controller 36 can control the manipulator 18 in such a way that construction work on ceilings and walls can be carried out.
  • An example of such a construction task can be, for example, drilling a borehole, in particular with a specific drilling depth and/or a specific borehole diameter, in a concrete ceiling using the tool 24 designed as a rock drilling machine tool.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of the changing interface 21 of the previously described construction robot 10 (see Fig. 1) and the connecting section 22 of the tool 24 arranged thereon (see Fig. 1).
  • the change interface 21 has a coil 46 with a core 48.
  • the coil 46 is set up for wireless transmission of operating energy to the tool 24 and for data transmission between the construction robot 10 and the tool 24 and vice versa.
  • the interchangeable interface 21 can transmit operating energy with a continuous output of up to 6.6 kW.
  • the interchangeable interface 21 has a DC/AC converter 50.
  • the changeover interface 21 is set up to transmit the operating energy at a transmission frequency of 100 kHz.
  • the DC/AC converter 50 can be supplied with direct current through the memory 28 (see FIG. 1).
  • the coil 46 together with the core 48 is cast into a dust- and moisture-tight casting compound 54 and thus packaged in it.
  • the interchangeable interface 21 fulfills a protection class according to IP66, for example according to DIN EN 60529.
  • the connecting section 22 sits in an indentation 55 of the interchangeable interface 21.
  • induction coil 56 with an induction coil core 58. Electrical energy induced in the induction coil 56 is converted into direct current via an AC/DC converter 60 to provide operating energy and is available to the remaining tool 24.
  • the induction coil 56, the induction coil core 58 and the AC/DC converter 60 are cast in a casting compound 62.
  • the potting compound 62 can consist of the same potting material as the potting compound 54 of the interchangeable interface 21.
  • the connecting section 22 therefore also fulfills the protection class according to IP66.
  • the DC/AC converter 50 is electrically connected to the controller 36 via a bidirectional data connection 64. It is set up to modulate the alternating current component it generates on the data connection 64 in accordance with incoming data, so that the changeover interface 21 can transmit both operating energy and data to the connection section 22. In addition, it is set up to extract incoming data from currents induced in the coil 46 so that these can be transmitted to the controller 36 via the data connection 64.
  • the AC/DC converter 60 is electrically connected to a tool control 68 of the tool 24 via a bidirectional data connection 66. In addition to the extraction of operating energy for the remaining tool 24, it is set up to extract modulated data from alternating current induced in the induction coil 56 and to transmit it to the tool control 68 via the data connection 66. In addition, it is set up to modulate data received from the tool control 68 into the alternating current, so that data from the tool 24 to the construction robot 10 can also be transmitted wirelessly, in particular inductively.
  • the core 48 and the induction coil core 58 adjoin one another when the tool 24 is arranged at the changing interface 21, as shown schematically in FIG.
  • Operating energy and data can thus be transmitted inductively from the changeover interface 21 via the coil 46 and the induction coil 56 to the connecting section 22 and thus to the tool 24 be transmitted wirelessly.
  • Wireless data transmission in the opposite direction is also possible.
  • Wireless, particularly inductive, transmission is possible even if there is dust, dirt and/or moisture in the indentation 55. Due to the casting compound 54, among other things, use of the interchangeable interface 21 is also conceivable even in highly corrosive environments.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of an alternative change interface 21 with a vibration damper 70.
  • a connecting section 22 of a tool is in turn arranged on the change interface 21.
  • the change interface 21 of this embodiment corresponds to the previously described embodiment of the change interface 21.
  • the tool, in particular its connecting section 22 corresponds to the tool 24 described above, in particular the connecting section 22 described above, unless otherwise described below.
  • This change interface 21 has a vibration damper 70.
  • the vibration damper 70 is set up to reduce vibrations of the tool arranged on the change interface 21, in particular its connecting section 22, towards the rest of the construction robot 10 (FIG. 1).
  • the coil 46 is hollow on the inside.
  • a piston-shaped section 72 of the induction coil core 58 projects into the interior of the coil 46.
  • the induction coil 56 is located on the outside of the piston-shaped section 72.
  • the alternating interface 21, in particular its DC/AC converter 50 (see also FIG. 2), is additionally set up to operate the coil 46 with a direct current component in addition to an alternating current component.
  • a constant magnetic field with adjustable field strength in particular depending on the strength of the Direct current component, in addition to an alternating field, is generated for the transmission of operating energy and / or data.
  • the constant magnetic field can generate a restoring force which forces the connecting section 22, in particular the piston-shaped section 72, into the center of the coil 46.
  • the restoring force can be adjusted by changing the direct current component.
  • the connecting section 22 projects into the indentation 55 with a certain amount of play, so that it can move axially within the coil 46, at least to a limited extent.
  • Vibrations of the connecting section 22 are therefore only transmitted to the interchangeable interface 21 to a reduced extent.
  • a permanent magnet 74 can also be provided, which can exert an additional attractive force on the piston-shaped section 72.
  • a further optional embodiment can provide suspensions 76 between the connecting section 22 and the remaining interchangeable interface 21.
  • the suspensions 76 can be formed from a resilient and/or from an at least partially resilient material.
  • the suspensions 76 can, for example, have a spiral spring and/or a foam material.
  • the suspensions 76 can be set up to generate a preload and/or a repulsion between the connecting section 22 and the changeover interface 21.
  • a zero position of the connecting section 22 relative to the interchangeable interface 21 can also be adjusted by means of the springs 76.
  • the permanent magnet 74 and/or the suspension 76 can be provided without a constant magnetic field being generated.
  • Such a design opens up further geometric designs; For example, geometries of the connecting section 22 and/or the interchangeable interface 21 are also conceivable in which the connecting section 22 does not protrude into the interior of the coil 46. Reference symbol list

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bauroboter (10), umfassend eine Wechselschnittstelle (21) zur lösbaren Verbindung mit einem Werkzeug (24). Um typischen Umgebungsbedingungen einer Baustelle Stand halten zu können, weist die Wechselschnittstelle (21) wenigstens eine Spule (46) zur drahtlosen Übertragung von Betriebsenergie an das Werkzeug (24) auf. Weiter betrifft die Erfindung auch ein Werkzeug (24), das mit einem solchen Bauroboter (10) verwendbar ist.

Description

Fürstentum Liechtenstein
Bauroboter mit Wechselschnittstelle mit einer Spule sowie Werkzeug für den Bauroboter
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Bauroboter, an den ein Werkzeug anschließbar ist.
Um die vom Bauroboter zu verwendenden Werkzeuge zu wechseln, kann der Bauroboter eine Wechselschnittstelle aufweisen. Die Wechselschnittstelle sollte eine stabile Anordnung des Werkzeugs mit dem Bauroboter ermöglichen.
Der Bauroboter sollte das Werkzeug gegebenenfalls mit notwendiger Betriebsenergie versorgen.
Bei im Bau verwendeten Werkzeugen ist im Betrieb häufig mit erheblichen Vibrationen zu rechnen. Trotz der Vibrationen sollte der Bauroboter in der Lage sein, das Werkzeug mit hinreichender Genauigkeit in einer jeweiligen Position und Lage zu halten. Es sollte verhindert werden, dass der Bauroboter durch die Vibrationen beschädigt wird. Zumindest sollten derartige Beschädigungen auf ein Minimum begrenzt sein.
Typischerweise ist auf Baustellen auch mit erheblichen Aufkommen an Staub, Schmutz, Feuchtigkeit oder dergleichen zu rechnen. Es besteht die Gefahr, dass diese in den Bereich der Wechselschnittstelle gelangen. Dies kann die Übertragung der Betriebsenergie über die Wechselschnittstelle behindern oder gar gänzlich unterbrechen. Bei Eindringen von Feuchtigkeit besteht beispielsweise die Gefahr eines Kurzschlusses und / oder von Funkenschlag.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bauroboter anzubieten, an den unterschiedliche Werkzeuge sicher anschließbar sind, sodass insbesondere Betriebsenergie sicher zum angeschlossenen Werkzeug übertragen werden kann. Auch soll ein sicher an einen solchen Bauroboter anschließbares Werkzeug vorgestellt werden. Gelöst wird die Aufgabe durch einen Bauroboter, insbesondere zur Ausführung von Bauarbeiten im Hochbau, Tiefbau und / oder Stahlbau, umfassend eine Wechselschnittstelle zur lösbaren Verbindung mit einem Werkzeug, wobei die Wechselschnittstelle wenigstens eine Spule zur drahtlosen Übertragung von Betriebsenergie an das Werkzeug aufweist.
Unter Betriebsenergie kann dabei Energie verstanden werden, die zur Ausführung einer Hauptfunktion des Werkzeugs vom Werkzeug benötigt wird. Die Betriebsenergie kann insbesondere mit einer höheren Leistung übertragen werden als die für eine Übertragung von Daten oder Signalen vom Werkzeug zum Bauroboter oder umgekehrt erforderlich ist. Die Leistung, mit der die Betriebsenergie übertragen wird und / oder übertragbar ist, kann beispielsweise mindestens 100 W betragen.
Bei dem Werkzeug kann es sich um eine Werkzeugmaschine handeln. Das Werkzeug, insbesondere die Werkzeugmaschine, kann auch für eine manuelle Verwendung durch einen Benutzer des Werkzeugs bzw. der Werkzeugmaschine eingerichtet sein. Das Werkzeug kann beispielsweise einen Handgriff aufweisen. Beispielsweise kann es sich um eine Steinbohrwerkzeugmaschine, eine Steinmeißelwerkzeugmaschine, ein Setzgerät, insbesondere zum Setzen von Nägeln, Schrauben und / oder Dübeln in ein Gestein, einer Trennwerkzeugmaschine, beispielsweise einer Steinsägewerkzeugmaschine, einer Schleifwerkzeugmaschine, beispielsweise einer Steinschleifwerkzeugmaschine, oder eine Presswerkzeugmaschine handeln.
Die Wechselschnittstelle kann zur Übertragung einer Dauerleistung von mindestens 100 W, besonders bevorzugt von mindestens 1 kW, und vorzugsweise von höchstens 7 kW, beispielsweise höchstens 6,6 kW, eingerichtet sein. Die Dauerleistung kann einer durchschnittlichen Leistung gemittelt über mindestens 1 Minute, beispielsweise über 10 Minuten, entsprechen. Somit können Leistungen übertragbar sein, die einen Einsatz von Hochleistungswerkzeugen zur Bearbeitung von Gestein, insbesondere Beton oder Stahlbeton, und / oder Stahl, ermöglichen. Die Wechselschnittstelle kann allgemein eingerichtet sein, die Betriebsenergie in Form eines elektrischen Wechselstroms zu übertragen.
Insbesondere kann sie zur Übertragung der Betriebsenergie bei einer Übertragungsfrequenz von mindestens 1 kHz, insbesondere von mindestens 100 kHz, eingerichtet sein. Durch Nutzung einer höheren Übertragungsfrequenz können Materialanforderungen an die Wechselschnittstelle minimiert werden. Beispielsweise kann bei induktiver Übertragung der Betriebsenergie mit steigender Übertragungsfrequenz ein Kern der Spule kleiner dimensionierbar sein. Auch lässt sich die Leistungsdichte der Spule erhöhen. Die Wechselschnittstelle, insbesondere die Spule, können kleiner ausgelegt werden. Vorzugsweise kann die Spule auch mehrere Kerne aufweisen.
Weist der Bauroboter, insbesondere die Wechselschnittstelle, wenigstens einen GaN-Schalter, beispielsweise einen Galliumnitrid-basierten Transistor, auf, so kann besonders schnell geschaltet werden, sodass hohe Übertragungsfrequenzen verwendet werden können. Beispielsweise lassen sich mit GaN-Schaltern Übertragungsfrequenzen von mindestens 10 kHz, insbesondere von mindestens 100 kHz, erreichen. Somit kann noch kleiner gebaut werden. Auch lassen sich Übertragungsverluste minimieren.
Bei besonders robusten Ausführungsbeispielen kann die Spule wasser- und / oder staubdicht verpackt sein. Sie kann beispielsweise in ein Vergussmaterial eingegossen sein. Sie kann mindestens einem Schutzstandard entsprechen, wie er üblicherweise mit IP44, insbesondere mindestens mit IP66, bezeichnet wird.
Die Wechselschnittstelle kann einen Vibrationsdämpfer aufweisen, der eingerichtet ist, Vibrationen des an der Wechselschnittstelle angeordneten Werkzeugs zum übrigen Bauroboter hin, insbesondere um mindestens 3 dB, also mindestens auf die Hälfte, zu reduzieren. Der Vibrationsdämpfer kann eine Schicht eines vibrationsdämpfendes Materials aufweisen. Das vibrationsdämpfende Material kann, zumindest im Wesentlichen, elastisch und / oder plastisch verformbar sein. Alternativ oder ergänzend kann der Vibrationsdämpfer auch auf einem elektrischen und / oder einem magnetischen Feld basieren.
Die Spule kann eingerichtet sein, den Vibrationsdämpfer oder zumindest einen Teil des Vibrationsdämpfers zu bilden. Insbesondere kann die Wechselschnittstelle eingerichtet sein, die Spule mit einer Gleichstromkomponente zu betreiben. Unter einer Gleichstromkomponente kann eine elektrische Stromkomponente mit einer Frequenz erheblich unterhalb einer üblichen Netzfrequenz, beispielsweise höchstens von 10 Hz, insbesondere höchstens von 1 Hz, verstanden werden. Somit kann die Spule ein konstantes oder zumindest nur langsam veränderliches Magnetfeld erzeugen. Das Magnetfeld kann dann einen Teil des Vibrationsdämpfers bilden.
Wird die Gleichstromkomponente an die Spule angelegt, so kann dies eine Rückstellkraft erzeugen, welche die Tendenz zeigt, einen ferromagnetischen und / oder permanentmagnetischen Kern in die Mitte der Spule zu ziehen. Diese Rückstellkraft kann somit einer Verschiebung aus einer Mittenposition entgegenwirken. Eine initiale Ruheposition kann auch außerhalb eines Kraft-Nullpunkts liegen. So ist auch eine Verschiebung und / oder Vorspannung denkbar.
Die Stärke der Rückstellkraft kann durch Ändern der Gleichstromkomponente variiert werden.
Somit kann eine Art eines Federelements ausbildbar sein, mit welchem eine Übertragungsfunktion für Vibrationen des Kerns adaptiert werden kann. Somit können auf den übrigen Bauroboter übertragene Vibrationen minimiert werden. Insbesondere ist eine weitgehende, insbesondere, zumindest im Wesentlichen, vollständige, Auslöschung von übertragenen Vibrationen denkbar.
Ist die Wechselschnittstelle eingerichtet, die Spule gleichzeitig mit einer Gleichstromkomponente und einer Wechselstromkomponente zu betreiben, so kann die Spule sowohl zur Übertragung der Betriebsenergie als auch als Teil des Vibrationsdämpfers nutzbar sein. Die Wechselstromkomponente kann dabei eine Wechselfrequenz beispielsweise von mindestens der üblichen Netzfrequenz, beispielsweise mindestens 50 Hz oder mindestens 60 Hz, aufweisen. Bevorzugt kann sie auch eine höhere Frequenz, beispielsweise entsprechend der vorangehend genannten Übertragungsfrequenz, insbesondere von mindestens 10 kHz, beispielsweise mindestens 100 kHz, aufweisen.
Die Wechselschnittstelle kann eingerichtet ist, über die Spule drahtlos sowohl die Betriebsenergie als auch Daten zu übertragen. Dazu kann die Übertragungsfrequenz amplituden- und / oder frequenzmoduliert werden. Alternativ oder ergänzend kann zur Datenübertragung ein nicht-sinusoidales Signal zu der Übertragungsfrequenz hinzugefügt werden.
Die zu übertragenden Daten können beispielsweise Eigenschaften und / oder Betriebsparameter des Werkzeugs, beispielsweise eine erforderliche, bereitzustellende Leistung, eine Art des Werkzeugs, einen Zustand des Werkzeugs oder dergleichen, betreffen. Denkbar ist auch, dass die zu übertragenden Daten Eigenschaften und / oder Betriebsparameter des Bauroboters und / oder Eigenschaften einer Bauaufgabe, beispielsweise eine bereitstellbare Leistung, eine Art des Bauroboters, einen Zustand des Bauroboters, ein Maß, beispielsweise eine Tiefe oder ein Durchmesser eines zu bohrenden Bohrlochs oder ein zu erreichender Glättungsgrad einer zu schleifenden Oberfläche, einen Zustand einer ausgeführten Bauaufgabe, beispielsweise eine erreichte Tiefe oder ein Qualitätsmerkmal der ausgeführten Bauaufgabe, betreffen. Die Daten können auch Steuersignale zur Steuerung des Werkzeugs und / oder des Bauroboters umfassen.
Auch ist denkbar, dass an der Wechselschnittstelle ein Permanentmagnet angeordnet ist. Der Permanentmagnet kann als Gegenmagnet zur Spule, insbesondere, wenn diese mit einer Gleichstromkomponente betrieben wird, fungieren. Auch der Permanentmagnet kann ein Teil des Vibrationsdämpfers sein.
Der Bauroboter kann einen Manipulator aufweisen. Der Manipulator kann einen mehrachsigen Arm, beispielsweise mit wenigstens drei, vorzugsweise wenigstens sechs Freiheitsgraden, aufweisen. Zur Vergrößerung der Reichweite kann der Bauroboter eine Hubvorrichtung aufweisen.
An einem Endeffektor des Manipulators kann sich die Wechselschnittstelle befinden.
Der Bauroboter kann zur Ausführung von Bauarbeiten auf einer Hochbau-Baustelle, einer Tiefbau-Baustelle und / oder einer Stahlbau-Baustelle, beispielsweise einer Ölbohrplattform, ausgebildet sein.
Er kann zur Ausführung von Bauarbeiten an einer Decke, einer Wand und / oder einem Boden eingerichtet sein. Er kann zum Markieren, Bohren, Trennen, Meißeln, Schleifen und / oder Setzen eines Bauelements ausgebildet sein.
Der Bauroboter kann auch eine mobile Plattform aufweisen. Die mobile Plattform kann ein Räderfahrwerk und / oder ein Kettenfahrwerk umfassen. Die mobile Plattform kann wenigstens zwei Freiheitsgrade aufweisen. Es kann sich auch um eine Flugplattform handeln. Der Bauroboter kann insgesamt wenigstens zehn Freiheitsgrade aufweisen.
Der Bauroboter kann eine Steuerung aufweisen. Die Steuerung kann als Computer ausgebildet sein. Sie kann einen Prozessor, einen Speicherbaustein und / oder einen auf dem Prozessor ausführbaren Programmcode aufweisen. Der Prozessor kann ein oder mehrere Unterprozessoren aufweisen. Der Programmcode kann eingerichtet sein, bei Ausführung auf der Steuerung ein an der Wechselschnittstelle angeordnetes Werkzeug zu betreiben.
Die Wechselstromkomponente kann aus unterschiedlichen Quellen gespeist werden. So ist z.B. eine Speisung aus einer Netzversorgung mittels eines AC/AC-Wandlers und / oder eine Speisung aus einem wiederaufladbaren Gleichspannungsspeicher, beispielsweise einem Akkumulator wie einer zylindrischen Zelle oder einer Pouchzelle, einem Superkondensator und / oder einem Kondensator, beispielsweise einem Elektrolytkondensator, mittels eines DC/AC- Wandlers denkbar. Falls ein Hochfrequenznetz bereits anderweitig vor Ort verfügbar ist, kann auch dieses verwendet werden. Denkbar ist, auch verschiedene Quellen zu kombinieren. So ist es denkbar, ein Netz zu nutzen, das a priori keine ausreichende, kurzzeitige Spitzenleistung bereitstellen kann. Insbesondere ist denkbar, eine Spitzenlast durch wenigstens einen Akkumulator zu puffern. Der wiederaufladbare Gleichspannungsspeicher kann in einer oder mehreren nachfolgenden Schwachlastphasen wieder aufgeladen werden. Der wiederaufladbare Speicher kann sich im Werkzeug und / oder im Bauroboter, beispielsweise im Bereich der mobilen Plattform und / oder in der Wechselschnittstelle, befinden.
Ausgangsseitig sind ebenfalls verschiedene Nutzfälle denkbar. Bei niedrigen Übertragungsfrequenzen ist denkbar, dass das Werkzeug eine Asynchronmaschine aufweist. Die Asynchronmaschine kann dann direkt mit der vom Werkzeug empfangenen Wechselspannung betrieben werden.
Bei höheren Übertragungsfrequenzen lässt sich die empfangene Wechselspannung sehr einfach gleichrichten. Insbesondere können bereits kleine Siebkapazitäten und / oder induktive Glättungsglieder ausreichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Vibrationsdämpfer mehrere Spulen, durch mehrere Induktionsspulen und / oder durch mehrere Permanentmagnete umfasst. Die Spulen, Induktionsspulen und / oder Permanentmagnete können nach Art eines Linearantriebs in einer Reihe, insbesondere gleichmäßig voneinander beabstandet, angeordnet sein.
Denkbar ist ferner, dass der Vibrationsdämpfer am Manipulator und / oder zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem übrigen Werkzeug ausgebildet ist.
In den Rahmen der Erfindung fällt auch ein Werkzeug, das eine Induktionsspule, insbesondere zum Empfang von Betriebsenergie von der Spule der Werkzeugschnittstelle des Bauroboters, aufweist. Somit lassen sich auf einfache Weise drahtlos Energie, insbesondere auch eine für den Betrieb des Werkzeugs erforderliche Betriebsenergie, und bevorzugt auch Daten vom Bauroboter über die Wechselschnittstelle zum Werkzeug hin übertragen.
Unter „Werkzeug“ kann ein nicht zu dem Körper des Bauroboter gehörendes Objekt verstanden werden, mit dessen Hilfe die Funktionen des Bauroboters erweitert werden, um auf diese Weise eine Bauaufgabe, beispielsweise eine Bohraufgabe, eine Trennaufgabe, eine Schleifaufgabe oder dergleichen, ausführen zu können. So kann auch unter einem Werkzeug eine elektrische Werkzeugmaschinen wie beispielsweise Maschinen zum Bohren, beispielsweise Bohrhämmer, zum Trennen, beispielsweise Sägen oder Winkelschleifer, zum Schleifen zum Markieren, zum Messen oder dergleichen verstanden werden. Insbesondere können Werkzeuge zur Bearbeitung von Gestein, beispielsweise Beton, und zur Bearbeitung von Metallen, beispielsweise von Stahl, umfasst sein.
Die Induktionsspule kann mit einem Induktionsspulenkern versehen sein. Der Induktionsspulenkern kann ein hartferritisches Material aufweisen.
Das Werkzeug kann eine Betriebsenergie entsprechend einer Leistung von mindestens 100 W, insbesondere von mindestens 1 kW, für einen ordnungsgemäßen Betrieb benötigen. Mit anderen Worten kann es sich um ein Hochleistungswerkzeug handeln. Es kann insbesondere eine elektrische Werkzeugmaschine, beispielsweise eine elektrische Handwerkzeugmaschine, sein und / oder umfassen.
Die Wechselschnittstelle kann somit insbesondere zur Nutzung mit einem Hochleistungswerkzeug, insbesondere einem Hochleistungswerkzeug zur Bearbeitung von Gestein wie beispielsweise Stahlbeton, eingerichtet sein. Durch die drahtlose Energieübertragung können die Wechselschnittstelle und / oder das Werkzeug vollständig gekapselt sein. Insbesondere bedarf es keiner freiliegenden Steckkontakte oder dergleichen. Leistungsminderungen durch minderwertige elektrische Verbindungen, insbesondere aufgrund von Verschmutzungen oder dergleichen, können vermieden werden.
Auch können Brandrisiken aufgrund von in Steckkontakten befindlichen Fremdkörpern und durch unerwünschtes Erhitzen dieser minimiert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Bauroboters mit einer Wechselschnittstelle und einem daran angeordneten Werkzeug,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht der Wechselschnittstelle mit einem daran angeordneten Verbindungsabschnitt des Werkzeugs und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer alternativen Wechselschnittstelle mit einem Vibrationsdämpfer, an der ein alternativer Verbindungsabschnitt eines Werkzeugs angeordnet ist.
In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung für gleiche oder sich funktional entsprechende Elemente jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet. Fig. 1 zeigt einen Bauroboter 10 mit einem als Kettenfahrwerk ausgebildeten Fahrwerk 12, einem in einem Gehäuse 14 ausgebildeten Steuerraum 16 und einem oberseitig des Gehäuses 14 angeordneten Manipulator 18. Der Manipulator 18 umfasst eine Hubvorrichtung 17 zur vertikalen Verlagerung und einen multiaxial steuerbaren Arm 19.
Am freien Ende des Arms 19 befindet sich ein Endeffektor 20 mit einer Wechselschnittstelle 21.
An der Wechselschnittstelle 21 ist ein Werkzeug 24, insbesondere eine Gesteinsbohrwerkzeugmaschine, mit einer Staubabsaugungsvorrichtung 26, lösbar angeordnet.
Um das Werkzeug 24 an der Wechselschnittstelle 21 lösbar anzuordnen, weist es einen Verbindungsabschnitt 22 auf.
Die Wechselschnittstelle 21 ist zur lösbaren Verbindung des Verbindungsabschnitts 22 und damit auch des Werkzeugs 24 ausgebildet.
Der Bauroboter 10 wird durch einen Speicher 28, insbesondere in Form eines wiederaufladbaren, Lithium-basierten Akkumulators, mit Betriebsenergie versorgt. Er ist somit kabellos nutzbar.
Ferner weist der Bauroboter 10 ein Vorratsmagazin 100 auf. Das Vorratsmagazin 100 weist mehrere Ablageplätze 102 auf. An freien Ablageplätzen 102 kann das Werkzeug 24 zur Aufbewahrung und gegebenenfalls späteren Wiederverwendung abgelegt werden. Auch können weitere Elemente, beispielsweise weitere Werkzeuge, in den Ablageplätzen 102 zur späteren Verwendung aufbewahrt werden.
Der Bauroboter 10 weist, vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 14, eine im Steuerraum 16 angeordnete Steuerung 36 auf. Die Steuerung 36 umfasst einen Speicherbaustein 38 und einen Mikroprozessor 40.
Die Steuerung 36 ist mit ausführbarem Programmcode 42 ausgestattet. Der Programmcode 42 ist abrufbar und auf dem Mikroprozessor 40 ausführbar in dem Speicherbaustein 38 gespeichert. Über eine Kommunikationsschnittstelle 44 kann die Steuerung 36 ein Cloud- basiertes Rechnersystem (in Fig. 1 nicht dargestellt) kontaktieren und Daten, beispielsweise Daten zur Art auszuführender Bauaufgaben, zugehörige Positions- und / oder Lagedaten und / oder Steuerbefehle, austauschen.
Der Bauroboter 10 ist zur Ausführung von Bauaufgaben, beispielsweise von Bohrarbeiten in Decken und Wänden, auf einer Baustelle, insbesondere auf einer Hochbau-Baustelle, einer Tiefbau-Baustelle und / oder auf einer Stahlbau-Baustelle wie beispielsweise einer Ölplattform, ausgebildet. Insbesondere kann die Steuerung 36 den Manipulator 18 derart steuern, dass Bauarbeiten an Decken und Wänden ausführbar sind. Ein Beispiel einer solchen Bauaufgabe kann beispielsweise das Bohren eines Bohrlochs, insbesondere mit einer bestimmten Bohrtiefe und / oder einem bestimmten Bohrlochdurchmesser, in eine Betondecke mit dem als Gesteinsbohrwerkzeugmaschine ausgebildeten Werkzeug 24 sein.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht der Wechselschnittstelle 21 des vorangehend beschriebenen Bauroboters 10 (siehe Fig. 1) und den daran angeordneten Verbindungsabschnitt 22 des Werkzeugs 24 (siehe Fig. 1).
Die Wechselschnittstelle 21 weist eine Spule 46 mit einem Kern 48 auf. Die Spule 46 ist zur drahtlosen Übertragung von Betriebsenergie an das Werkzeug 24 sowie zur Datenübertragung zwischen dem Bauroboter 10 und dem Werkzeug 24 und umgekehrt eingerichtet. Insbesondere kann die Wechselschnittstelle 21 Betriebsenergie mit einer Dauerleistung von bis zu 6,6 kW übertragen.
Dazu weist die Wechselschnittstelle 21 einen DC/AC - Wandler 50 auf. Mit Hilfe mehrerer GaN- Schalter, von denen beispielhaft ein GaN-Schalter 52 in Form eines GaN-Leistungstransistors in Fig. 2 abgebildet ist und die derart in Verbindung mit weiteren passiven und aktiven Bauteilen verschaltet sind, dass eine Wechselspannung mit 100 kHz Wechselfrequenz erzeugt wird, ist die Wechselschnittstelle 21 zur Übertragung der Betriebsenergie bei einer Übertragungsfrequenz von 100 kHz eingerichtet.
Der DC/AC-Wandler 50 kann durch den Speicher 28 (siehe Fig. 1) mit Gleichstrom gespeist werden.
Die Spule 46 mitsamt dem Kern 48 ist in eine staub- und feuchtigkeitsdichte Vergussmasse 54 eingegossen und somit in diese verpackt. Insgesamt erfüllt die Wechselschnittstelle 21 eine Schutzart gemäß IP66, beispielsweise gemäß DIN EN 60529. Der Verbindungsabschnitt 22 sitzt in einer Einbuchtung 55 der Wechselschnittstelle 21 .
Er weist eine Induktionsspule 56 mit einem Induktionsspulenkern 58 auf. In der Induktionsspule 56 induzierte elektrische Energie wird über einen AC/DC-Wandler 60 zur Bereitstellung von Betriebsenergie in Form von Gleichstrom gewandelt und steht dem übrigen Werkzeug 24 zur Verfügung.
Die Induktionsspule 56, der Induktionsspulenkern 58 sowie der AC/DC-Wandler 60 sind in eine Vergussmasse 62 eingegossen. Die Vergussmasse 62 kann aus demselben Vergussmaterial bestehen wie die Vergussmasse 54 der Wechselschnittstelle 21. Auch der Verbindungsabschnitt 22 erfüllt somit die Schutzart gemäß IP66.
Der DC/AC-Wandler 50 ist über eine bidirektionale Datenverbindung 64 mit der Steuerung 36 elektrisch verbunden. Er ist eingerichtet, die von ihm erzeugte Wechselstromkomponente auf der Datenverbindung 64 ankommenden Daten entsprechend zu modulieren, sodass die Wechselschnittstelle 21 sowohl Betriebsenergie als auch Daten zum Verbindungsabschnitt 22 übertragen kann. Zudem ist er eingerichtet, aus in der Spule 46 induzierten Strömen ankommende Daten zu extrahieren, sodass diese an die Steuerung 36 über die Datenverbindung 64 übertragen werden können.
Der AC/DC-Wandler 60 ist über eine bidirektionale Datenverbindung 66 mit einer Werkzeugsteuerung 68 des Werkzeugs 24 elektrisch verbunden. Er ist über die Extraktion von Betriebsenergie für das übrige Werkzeug 24 hinaus eingerichtet, aus in der Induktionsspule 56 induzierten Wechselstrom in diesen modulierte Daten zu extrahieren und über die Datenverbindung 66 an die Werkzeugsteuerung 68 zu übertragen. Zudem ist er eingerichtet, von der Werkzeugsteuerung 68 empfangene Daten in den Wechselstrom zu modulieren, sodass auch Daten vom Werkzeug 24 zum Bauroboter 10 drahtlos, insbesondere induktiv, übertragbar sind.
Der Kern 48 und der Induktionsspulenkern 58 grenzen aneinander an, wenn das Werkzeug 24, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, an der Wechselschnittstelle 21 angeordnet ist.
Somit können Betriebsenergie und Daten induktiv von der Wechselschnittstelle 21 über die Spule 46 und die Induktionsspule 56 zum Verbindungsabschnitt 22 und damit zum Werkzeug 24 drahtlos übertragen werden. Auch ist eine drahtlose Datenübertragung in umgekehrter Richtung möglich.
Die drahtlose, insbesondere induktive, Übertragung ist dabei selbst dann möglich, wenn sich in der Einbuchtung 55 Staub, Schmutz und / oder Feuchtigkeit befindet. Unter anderem durch die Vergussmasse 54 ist auch eine Verwendung der Wechselschnittstelle 21 selbst in stark korrosiven Umgebungen denkbar.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Wechselschnittstelle 21 mit einem Vibrationsdämpfer 70. An der Wechselschnittstelle 21 ist wiederum ein Verbindungsabschnitt 22 eines Werkzeugs angeordnet.
Soweit im Folgenden nicht anderweitig beschrieben, entsprechen die Wechselschnittstelle 21 dieser Ausführungsform der vorangehend beschriebenen Ausführungsform der Wechselschnittstelle 21 . Ebenso entspricht das Werkzeug, insbesondere sein Verbindungsabschnitt 22, dem vorangehend beschriebenen Werkzeug 24, insbesondere dem vorangehend beschriebenen Verbindungsabschnitt 22, soweit im Folgenden nicht anders beschrieben.
Diese Wechselschnittstelle 21 weist einen Vibrationsdämpfer 70 auf. Der Vibrationsdämpfer 70 ist eingerichtet, Vibrationen des an der Wechselschnittstelle 21 angeordneten Werkzeugs, insbesondere seines Verbindungsabschnitts 22, zum übrigen Bauroboter 10 (Fig. 1) hin, zu reduzieren.
Dazu ist die Spule 46 innen hohl ausgebildet.
Ein kolbenförmiger Abschnitt 72 des Induktionsspulenkerns 58 ragt in das Innere der Spule 46 hinein.
Die Induktionsspule 56 befindet sich außenseitig des kolbenförmigen Abschnitts 72.
Die Wechselschnittstelle 21 , insbesondere ihr DC/AC-Wandler 50 (siehe auch Fig. 2), ist zusätzlich eingerichtet, die Spule 46 neben einer Wechselstromkomponente auch mit einer Gleichstromkomponente zu betreiben. Somit kann im Inneren der Spule 46 ein Konstantmagnetfeld mit einstellbarer Feldstärke, insbesondere abhängig von der Stärke der Gleichstromkomponente, zusätzlich zu einem Wechselfeld zur Übertragung von Betriebsenergie und / oder Daten erzeugt werden.
Durch das Konstantmagnetfeld kann eine Rückstellkraft erzeugt werden, welche den Verbindungsabschnitt 22, insbesondere den kolbenförmigen Abschnitt 72, in die Mitte der Spule 46 drängt. Die Rückstellkraft kann durch Veränderung der Gleichstromkomponente eingestellt werden.
Der Verbindungsabschnitt 22 ragt mit einem gewissen Spiel in die Einbuchtung 55, sodass dieser sich, zumindest in begrenztem Maße, axial innerhalb der Spule 46 bewegen kann.
Vibrationen des Verbindungsabschnitts 22 übertragen sich somit nur in reduziertem Umfang auf die Wechselschnittstelle 21.
Optional kann auch ein Permanentmagnet 74 vorgesehen sein, der eine zusätzliche Anziehungskraft auf den kolbenförmigen Abschnitt 72 ausüben kann.
Eine weitere optionale Ausgestaltung kann Federungen 76 zwischen dem Verbindungsabschnitt 22 und der übrigen Wechselschnittstelle 21 vorsehen. Die Federungen 76 können aus einem federelastischen und / oder aus einem zumindest teilweise federelastischen Material ausgebildet sein. Die Federungen 76 können beispielsweise eine Spiralfeder und / oder ein Schaummaterial aufweisen. Die Federungen 76 können eingerichtet sein, eine Vorspannung und / oder eine Abstoßung zwischen dem Verbindungsabschnitt 22 und der Wechselschnittstelle 21 zu erzeugen. Auch durch die Federungen 76 kann eine Nulllage des Verbindungsabschnitts 22 relativ zur Wechselschnittstelle 21 einstellbar sein.
Bei einer weiteren Ausgestaltung können der Permanentmagnet 74 und / oder die Federung 76 vorgesehen sein, ohne dass ein Konstantmagnetfeld erzeugt wird. Eine solche Ausgestaltung eröffnet weitere geometrische Gestaltungen; so sind beispielsweise auch Geometrien des Verbindungsabschnitts 22 und / oder der Wechselschnittstelle 21 denkbar, bei denen der Verbindungsabschnitt 22 nicht in das Innere der Spule 46 hineinragt. Bezugszeichenliste
10 Bauroboter
12 Fahrwerk
14 Gehäuse
16 Steuerraum
17 Hubvorrichtung
18 Manipulator
19 Arm
20 Endeffektor
21 Wechselschnittstelle
22 Verbindungsabschnitt
24 Werkzeug
26 Staubabsaugungsvorrichtung
28 Speicher
36 Steuerung
38 Speicherbaustein
40 Mikroprozessor
42 Programmcode
44 Kommunikationsschnittstelle
46 Spule
48 Kern
50 DC/AC-Wandler
52 GaN-Schalter
54 Vergussmasse
55 Einbuchtung
56 Induktionsspule
58 Induktionsspulenkern
60 AC/DC-Wandler
62 Vergussmasse
64 Datenverbindung
66 Datenverbindung
68 Werkzeugsteuerung
70 Vibrationsdämpfer
72 kolbenförmiger Abschnitt Permanentmagnet Federung Vorratsmagazin Ablageplatz

Claims

Patentansprüche Bauroboter (10), insbesondere zur Ausführung von Bauarbeiten im Hochbau, Tiefbau und / oder Stahlbau, umfassend eine Wechselschnittstelle (21) zur lösbaren Verbindung mit einem Werkzeug (24), beispielsweise einer Steinbohrwerkzeugmaschine, einer Steinmeißelwerkzeugmaschine, einem Setzgerät, insbesondere zum Setzen von Nägeln, Schrauben und / oder Dübeln in ein Gestein, einer Trennwerkzeugmaschine, beispielsweise einer Steinsägewerkzeugmaschine, einer Steinschleifwerkzeugmaschine, oder einem Greifwerkzeug, wobei die Wechselschnittstelle (21) wenigstens eine Spule (46) zur drahtlosen Übertragung von Betriebsenergie an das Werkzeug (24) aufweist. Bauroboter (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselschnittstelle (21) zur Übertragung einer Dauerleistung von mindestens 100 W, besonders bevorzugt von mindestens 1 kW, und vorzugsweise von höchstens 7 kW, eingerichtet ist. Bauroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselschnittstelle (21) zur Übertragung der Betriebsenergie bei einer Übertragungsfrequenz von mindestens 1 kHz, insbesondere von mindestens 100 kHz, eingerichtet ist. Bauroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauroboter (10), insbesondere die Wechselschnittstelle (21), wenigstens einen GaN-Schalter (52) aufweist. Bauroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (46) wasser- und / oder staubdicht verpackt ist. Bauroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselschnittstelle (21) einen Vibrationsdämpfer (70) aufweist, der eingerichtet ist, Vibrationen des an der Wechselschnittstelle (21) angeordneten Werkzeugs (24) zum übrigen Bauroboter (10) hin, insbesondere um mindestens 3 dB, zu reduzieren. Bauroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselschnittstelle (21) eingerichtet ist, die Spule (46) mit einer Gleichstromkomponente zu betreiben. Bauroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselschnittstelle (21) eingerichtet ist, die Spule (46) gleichzeitig mit einer Gleichstromkomponente und einer Wechselstromkomponente zu betreiben. Bauroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselschnittstelle (21) eingerichtet ist, über die Spule (46) drahtlos sowohl die Betriebsenergie als auch Daten zu übertragen. Bauroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Wechselschnittstelle (21) ein Permanentmagnet (74) angeordnet ist. Werkzeug (24) für einen Bauroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (24) eine Induktionsspule (56), insbesondere zum Empfang von Betriebsenergie von der Spule (46) der Werkzeugschnittstelle (21) des Bauroboters (10), aufweist.
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