Die Erfindung betrifft einen Knickarmroboter entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 und dem in den 94 und 95 dargestellten Knickarmrobotern der WO 2006/039730 des Anmelders.The invention relates to a articulated robot according to the preamble of claim 1 and in the 94 and 95 illustrated articulated robots the WO 2006/039730 of the applicant.
Gattungsgemäße Knickarmroboter weisen eine Plattform auf, die um eine vertikale Achse drehbar ist. Auf der Plattform ist eine horizontale Achse, die Basisachse angeordnet, die einen ersten Armabschnitt trägt, an dessen anderem Ende parallel zur ersten Drehachse wiederum eine Drehachse, die Armachse, vorgesehen ist, an der ein zweiter Armabschnitt angreift. Am freien Ende dieses zweiten Armschnittes ist, im Falle eines Roboters das eigentliche Werkzeug, im Falle eines Manipulators, der oft ähnlich aufgebaut ist, ein Greiforgan angeordnet. Das Werkzeug oder Greiforgan kann zumeist noch bezüglich des zweiten Armabschnittes bewegt werden, insbesondere um die Längsachse des zweiten Armabschnittes verdreht werden, verschiedentlich aber auch noch andere Bewegungen vollführen.Generic articulated robots have a platform which is rotatable about a vertical axis. On the platform, a horizontal axis, the base axis is arranged, which carries a first arm portion, at the other end parallel to the first axis of rotation turn an axis of rotation, the arm axis is provided, on which a second arm portion engages. At the free end of this second arm cut, in the case of a robot, the actual tool, in the case of a manipulator, which is often similar, arranged a gripping member. The tool or gripping member can usually still be moved with respect to the second arm portion, in particular be rotated about the longitudinal axis of the second arm portion, but variously perform other movements.
Nachteilig bei solchen Knickarmrobotern ist die allen seriellen Mechaniken inhärente Notwendigkeit, dass jede Führung und jeder Antrieb sämtliche, von ihm aus gesehen weiter zum freien Ende liegenden, Führung und Antriebe mitschleppen, tragen, beschleunigen und bremsen zu muss. Es kommt daher zu extrem schlechten Verhältnissen zwischen Nutzlast und Totlast, es müssen wegen der großen Masse starke Motoren verwendet werden, die wiederum zur Erhöhung der Masse und des Energiebedarfes beitragen, es müssen massive Lager vorgesehen werden, um die auftretenden dynamischen Kräfte mit ausreichend Steifigkeit aufnehmen zu können und dgl. mehr.A disadvantage of such articulated robots is the inherent need all serial mechanisms need that every guide and every drive, all seen from him to the free end lying leadership and drives entrain, carry, accelerate and decelerate. It comes therefore to extremely poor conditions between payload and dead load, it must be used because of the large mass strong engines, which in turn contribute to increasing the mass and energy requirements, massive bearings must be provided to absorb the dynamic forces occurring with sufficient rigidity to be able to and the like more.
Dazu kommt noch, dass bei der als „seriell” bezeichneten Variante vorbekannter Knickarmroboter die Längsachsen des ersten Armabschnittes und des zweiten Armabschnittes im gestreckten Zustand nicht miteinander fluchten, sondern zueinander versetzt sind, wodurch Momente und Torsionsbeanspruchungen insbesondere im ersten, basisnahen, Knickarmabschnitt induziert werden, was eine weitere Verstärkung und Versteifung aller Bauteile notwendig macht.In addition, in the variant referred to as "serial" previously known articulated robot, the longitudinal axes of the first arm portion and the second arm portion are not aligned in the extended state, but are offset from one another, whereby moments and torsional stresses are induced in particular in the first, base close, Knickarmabschnitt, which makes a further reinforcement and stiffening of all components necessary.
Es gibt eine zweite Art vorbekannter Knickarmroboter, die so genannten „parallelen” Knickarmroboter, bei denen der Antrieb und das notwendige Getriebe an der Drehachse zwischen erstem und zweitem Armabschnitt (Armachse) vermieden wird, indem mittels eines Gelenkparallelogramms der Winkel zwischen dem zweiten und dem ersten Armabschnitt um die Achse bestimmt wird. Dadurch kommt der Stellmotor für diese Achse ebenfalls auf die drehbare Basis, und die gesamte Konstruktion wird wesentlich entlastet; darüber hinaus ist es möglich, die beiden Armachsen in eine gemeinsame Ebene zu legen, so dass deren Längsachsen bei entsprechender 180° Stellung der beiden Armabschnitte miteinander fluchten, wodurch auch die oben genannten schädlichen Biege- und Torsionsmomente weitestgehend vermieden werden.There is a second type of prior art articulated robot, the so-called "parallel" articulated robot, in which the drive and the necessary gear on the axis of rotation between the first and second arm portion (arm axis) is avoided by means of a Gelenkparallelogramms the angle between the second and the first Arm portion is determined about the axis. As a result, the actuator for this axis also comes on the rotatable base, and the entire construction is significantly relieved; In addition, it is possible to place the two arm axes in a common plane, so that their longitudinal axes are aligned with a corresponding 180 ° position of the two arm portions, whereby the above-mentioned harmful bending and torsional moments are largely avoided.
Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, dass die Beweglichkeit des freien Endes des zweiten Armabschnittes, somit des Tool-Center-Points, abgekürzt TCP, im Vergleich zum seriellen Knickarmroboter doch deutlich eingeschränkt ist. Insbesondere der Arbeitsbereich rund um die Vertikalachse geht verloren, auch der Bereich unterhalb der, Basisachse zwischen drehbarer Basis und erstem Armabschnitt ist wesentlich verringert.A disadvantage of this construction is that the mobility of the free end of the second arm portion, thus the tool center point, abbreviated TCP, is clearly limited in comparison to the serial articulated robot. In particular, the working area around the vertical axis is lost, even the area below the base axis between the rotatable base and the first arm portion is substantially reduced.
Es besteht somit ein Bedarf an einem Knickarmroboter, der mit reduzierter Eigenmasse, zumindest in einer Ausgestaltung mit kostengünstigen Bauteilen herstellbar, einen Arbeitsbereich besitzt, der dem der seriellen Knickarmroboter zumindest nahe kommt.Thus, there is a need for an articulated robot that has a reduced inherent mass, at least in one embodiment with cost-effective components, having a working range that at least comes close to that of the serial articulated arm robots.
Erfindungsgemäß geschieht dies durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angeführten Merkmale.According to the invention, this is done by the features stated in the characterizing part of claim 1.
Mit anderen Worten, es wird bei einem parallelen Knickarmroboter statt der festen Verbindung der einen Parallelogrammseite mit dem zweiten Armabschnitt eine Verbindung über ein Zwischenelement vorgesehen, das verschiedene Formen annehmen kann, insbesondere kann es eine Zahnradverbindung oder ein Stabwerk sein.In other words, it is provided in a parallel articulated robot instead of the fixed connection of a parallelogram side with the second arm portion a connection via an intermediate element which can take various forms, in particular it may be a gear connection or a framework.
Durch die an die jeweiligen Einsatzgebiete angepasste Ausbildung des Zwischenelementes ist es möglich, gänzlich unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen und dabei stets einen sehr leicht bauenden, somit einen mit leichten und kostengünstigen Motoren auskommenden Knickarmroboter zu erhalten. Bei Verwendung des Stabwerkes als Zwischenelement kommt noch der Verzicht auf hochgenaue und damit teuere Getriebe vorteilhaft dazu.By adapted to the particular application training of the intermediate element, it is possible to meet completely different requirements and always get a very easy to build, thus a coming out with light and inexpensive engines articulated robot. When using the framework as an intermediate element is still the waiver of highly accurate and therefore expensive gearbox advantageous.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt bzw. zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. It shows or show
die 1 einen seriellen Knickarmroboter gemäß dem Stand de Technik,the 1 a serial articulated robot according to the prior art,
die 2 einen parallelen Knickarmroboter gemäß dem Stand de Technik,the 2 a parallel articulated robot according to the prior art,
die 3 bis 8, rein schematisch, eine erste Ausführungsform der Erfindung,the 3 to 8th purely schematically, a first embodiment of the invention,
die 9 eine schematische Explosionsskizze der ersten Ausführungsform mit den wirkenden Kräften und Momenten, the 9 1 is a schematic exploded view of the first embodiment with the forces and moments acting,
die 10 eine Weiterbildung der Erfindung,the 10 a development of the invention,
die 11 eine schematische Explosionsskizze der Weiterbildung mit den wirkenden Kräften und Momenten,the 11 a schematic explosion sketch of the development with the forces and moments,
die 12 bis 17 eine Variante zur Weiterbildung,the 12 to 17 a variant for further education,
die 18 eine Ausgestaltung der Weiterbildung undthe 18 an embodiment of the development and
die 19 bis 23 eine durchkonstruierte Ausführungsform in verschiedenen Positionen in perspektivischer Ansicht.the 19 to 23 a durchkonstruierte embodiment in different positions in perspective view.
Die 1 zeigt einen seriellen Knickarmroboter gemäß dem Stand der Technik. Der Roboter 1 weist im Wesentlichen eine feste Basis 5 auf, auf der eine drehbare Basis 6 um eine Hochachse 2 drehbar befestigt ist. Dies drehbare Basis 6 trägt, um eine horizontale Basisachse 3 drehbar, einen Basisarm 7, an dessen anderen Ende um eine ebenfalls horizontal verlaufende und parallel zur Basisachse orientiert Armachse 4 ein Endarm 8 verdrehbar angeordnet ist, der an seinem freien Ende einen Werkzeugträger 9 aufweist. Weiters vorgesehen ist an der drehbaren Basis 6 eine Kompensationsvorrichtung 10, die die statischen Momentbelastungen zumindest teilweise kompensiert.The 1 shows a serial articulated robot according to the prior art. The robot 1 essentially has a solid basis 5 on, on a rotatable base 6 around a vertical axis 2 is rotatably mounted. This rotatable base 6 contributes to a horizontal base axis 3 rotatable, a base arm 7 , at the other end to a likewise horizontally extending and parallel to the base axis oriented arm axis 4 an end arm 8th is arranged rotatably, at its free end a tool carrier 9 having. Furthermore, it is provided on the rotatable base 6 a compensation device 10 that at least partially compensates the static moment loads.
Zur Bewerkstelligung der Drehung der einzelnen Teile um ihre Achsen sind Motoren vorgesehen, wobei insbesondere die Drehung des Endarmes 8 um die Armachse 4 von einem Motor mit Getriebe bewerkstelligt wird, der am Basisarm 7 im Bereich der Armachse 4 befestigt ist, so dass dieser Arm und seine Lagerung und sein Antriebsmotor stets den Motor bezüglich der Armachse 4 als tote Last mitbewegen muss.To accomplish the rotation of the individual parts about their axes, motors are provided, in particular the rotation of the end arm 8th around the arm axis 4 is accomplished by a motor with gear, the base arm 7 in the area of the arm axis 4 is fixed, so that this arm and its bearing and its drive motor always the engine with respect to the arm axis 4 as a dead load must move.
Aus 1 ist auch deutlich zu erkennen, dass der Basisarm 7 quasi „neben” dem Endarm 8 sitzt, so dass es zu der schon oben erwähnten Biege- und Torsionsbelastung, speziell des Basisarms 7, kommt.Out 1 is also clearly seen that the base arm 7 almost "beside" the end arm 8th sits, so that it to the above-mentioned bending and torsional load, especially the base arm 7 , comes.
Für die Erfindung nicht ausschlaggebend, aber nicht unerwähnt soll bleiben, dass der Werkzeugträger 9 seinerseits wiederum die unterschiedlichsten Bewegungen bezüglich des Endarmes 8 vollführen kann und dass, wenn die Vorrichtung nicht als Arbeitsroboter sondern als Manipulator eingesetzt wird, der Werkzeugträger 9 die Form eines Greifers, eines Magneten, eines Hakens oder einer sonstigen Vorrichtung haben kann, die die jeweilige beabsichtigte Manipulation auszuführen in der Lage ist.For the invention is not crucial, but not to mention that remain the tool holder 9 in turn, the most varied movements with respect to the end arm 8th can perform and that, if the device is not used as a working robot but as a manipulator, the tool carrier 9 may be in the form of a gripper, a magnet, a hook or other device capable of carrying out the respective intended manipulation.
Um nun die Belastung des Basisarms 7 zu verringern wurde im Stand der Technik, wie aus 2 ersichtlich ist, ein so genannter paralleler Knickarmroboter 1 entwickelt, der den im Folgenden näher erläuterten Aufbau hat, wobei vergleichbare Bauteile mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen sind:
Beim parallelen Knickarmroboter, wie die 2 ihn zeigt, ist auf einer festen Basis 5, um eine Hochachse 2 drehbar, eine drehbare Basis 6 angeordnet. Diese trägt, um eine Basisachse 3 verschwenkbar, den Basisarm 7, an dessen oberem bzw. freiem Ende eine Armachse 4 vorgesehen ist, auf der ein Endarm 8 verschwenkbar gelagert ist. Der Endarm 8 ist nun in dem Bereich, der dem Werkzeugträger 9 abgewandt ist, verlängert ausgebildet und weist ein Lager um eine Armlenkerachse 4' auf, an der ein Basislenker 17 drehbar gelagert ist, dessen anderes, nahe der Drehbasis 6 befindliches Ende, ein Lager um eine Basislenkerachse 3' aufweist, an dem ein Steuerlenker 18 angreift. Dieser Steuerlenker 18 ist in seiner Orientierung bezüglich des Basisarms 7 beweglich und bewirkt auf diese Weise über das als Gelenkparallelogramm ausgebildete Viereck, mit den die Eckpunkte bildenden, zueinander parallelen Achsen 3, 4, 4', 3' die kinematische Kette aus, durch die der Endarm 8 um die Armachse 4 verschwenkt wird. Dazu gehörige Motor befindet sich auf der drehbaren Basis 6, er belastet somit den Basisarm 7 weder durch sein Gewicht noch beim Beschleunigen durch seine Masse.Order now the burden of the base arm 7 In the state of the art, how to reduce 2 it can be seen, a so-called parallel articulated robot 1 developed, which has the structure explained in more detail below, wherein comparable components with the same reference numerals as in 1 are provided:
With the parallel articulated robot, like the 2 showing him is on a firm footing 5 to a vertical axis 2 rotatable, a rotatable base 6 arranged. This wears to a base axis 3 swiveling, the base arm 7 , at its upper or free end an arm axis 4 is provided on the one end arm 8th is pivotally mounted. The end arm 8th is now in the area that is the toolholder 9 turned away, formed extended and has a bearing about an Armlenkerachse 4 ' on, at the a base handlebar 17 is rotatably mounted, the other, near the rotating base 6 located end, a bearing around a base link axle 3 ' has, at which a control handlebar 18 attacks. This tax driver 18 is in his orientation with respect to the base arm 7 movable and causes in this way on the quadrilateral formed as Gelenkparallelogramm, with the corner points forming, mutually parallel axes 3 . 4 . 4 ' . 3 ' the kinematic chain through which the end arm 8th around the arm axis 4 is pivoted. Associated engine is located on the rotatable base 6 , he thus loaded the base arm 7 neither by its weight nor when accelerating by its mass.
Trotz dieser Vorteile haben sich wegen der deutlich größeren Reichweite die seriellen Knickarmroboter besser durchgesetzt, ein Vergleich der 1 mit der 2 zeigt, dass sowohl der zugängliche Winkelbereich des Basisarms 7 um die Basisachse 3 deutlich kleiner ist als beim seriellen Roboter, als auch der zugängliche Winkelbereich des Endarmes 8 um die Armachse 4. Speziell bei der Beweglichkeit nach oben und ganz besonders über den Zenit, somit über die verlängerte Hochachse hinaus, ist der parallele Knickarmroboter dem seriellen deutlich unterlegen.Despite these advantages, the serial articulated robots have become better established due to the significantly longer range, a comparison of the 1 with the 2 shows that both the accessible angular range of the base arm 7 around the base axis 3 significantly smaller than the serial robot, as well as the accessible angle range of the end arm 8th around the arm axis 4 , The parallel articulated robot is clearly inferior to the serial one, especially with regard to the mobility upwards and especially over the zenith, thus beyond the extended vertical axis.
Die 3 bis 8 zeigen nun, in rein schematischer Weise, die wichtigsten Elemente eines erfindungsgemäßen Knickarmroboters, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber, mit 5 begonnen werden soll: Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist auf die Darstellung der festen und der drehbaren Basis ebenso verzichtet worden, wie auf die Darstellung der unterschiedlichen Neigungen des Basisarms 7. Dieser ist in 3 bis 8 ausschließlich in vertikaler „Normallage” dargestellt und soll nur als Grundlage für die Erläuterung der Beweglichkeit des Endarmes 8 dienen. Dabei ist der Basisarm 7 als Trapez und der Endarm 8 als spitzwinkeliges Dreieck gezeigt, damit soll, aber ebenfalls noch rein schematisch, deren Umriss angedeutet werden.The 3 to 8th show now, in a purely schematic way, the most important elements of an articulated robot according to the invention, with the sake of clarity, with 5 To begin with: For the sake of clarity, the representation of the fixed and rotatable basis has also been omitted, as well as the representation of the different inclinations of the base arm 7 , This one is in 3 to 8th shown only in vertical "normal position" and is intended only as a basis for explaining the mobility of the end arm 8th serve. Here is the base arm 7 as a trapeze and the end arm 8th shown as an acute-angled triangle, so that, but also purely schematically, the outline will be indicated.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung dieser beiden, für die Erläuterung der Kinematik, als starr anzusehenden Bauteile über ein Basiszahnrad 11 und ein Armzahnrad 12. Das Basiszahnrad 11 ist fest und insbesondere drehfest mit dem Basisarm 7 verbunden, das Armzahnrad 12 fest und insbesondere drehfest mit dem Endarm 8. Durch entsprechende Lagerung in einem Verbindungselement 15 ist sichergestellt, dass die beiden Zahnräder stets im Eingriff miteinander bleiben, sodass der Mittelpunkt des Armzahnrads 12 einen Kreisbogen um den Mittelpunkt des Basiszahnrads 11 beschreibt. In der praktischen Ausführung ist selbstverständlich kein ganzes Zahnrad vorgesehen, es reicht, die benötigten Abschnitte passend ausgebildet auf den beiden Bauteilen vorzusehen, die Darstellung dient nur der Erläuterung der Kinematik. In the illustrated embodiment, the connection of these two, for the explanation of the kinematics, as rigid to be viewed components via a base gear 11 and an arm gear 12 , The base gear 11 is firm and in particular rotatable with the base arm 7 connected, the arm gear 12 firm and in particular non-rotatable with the end arm 8th , By appropriate storage in a connecting element 15 it is ensured that the two gears always remain in engagement with each other, so that the center of the arm gear 12 a circular arc around the center of the base gear 11 describes. In the practical embodiment, of course, not a whole gear is provided, it is sufficient to provide the required sections designed to fit the two components, the illustration is only the explanation of the kinematics.
Am Verbindungselement 15 greift im Abstand der beiden Zahnradachsen eine Stellvorrichtung an, die dem Parallelogramm des parallelen Knickarmroboters, wie er in 2 dargestellt ist, gleicht, daher werden auch hier die glichen Bezugszeichen verwendet:
Der Basisarm 7, der entsprechende Abschnitt des Verbindungselementes 15, der Basislenker 17 und der Steuerlenker 18 bilden ein Gelenkparallelogramm, dessen Winkellage von einem (nicht dargestellten) Motor im Bereich der Basisachse 3 bestimmt wird. Zufolge der Winkeländerung dieses Gelenkparallelogramms, wie durch einen Vergleich zwischen der 3 und 8 leicht ersichtlich ist, kommt es zu einer wesentlich größeren Winkeländerung des Endarmes 8 bezüglich des Basisarms 7.On the connecting element 15 engages at the distance of the two gear axes to an adjusting device, which the parallelogram of the parallel articulated robot, as in 2 is the same, therefore, the same reference numerals are used here:
The base arm 7 , the corresponding section of the connecting element 15 , the basic driver 17 and the driver 18 form a Gelenkparallelogramm whose angular position of a (not shown) engine in the region of the base axis 3 is determined. Due to the change in angle of this articulated parallelogram, as by a comparison between the 3 and 8th is easily apparent, there is a much larger change in angle of the end arm 8th with respect to the base arm 7 ,
Es ist nun ohne Weiters einsichtig, dass durch entsprechende Wahl der einzelnen Winkel bei einer willkürlich als Ausgangsstellung angenommenen Lage der einzelnen Bauteile und durch entsprechende Auswahl der Durchmesserverhältnisse der Zahnräder eine gute Beeinflussungsmöglichkeit des für den Endarm 8 bezüglich des Basisarms 7 erreichbaren Winkelbereiches um die Armachse 4 erzielt werden kann. Es soll in diesem Zusammenhang aber speziell darauf hingewiesen werden, dass der Endarm 8 bei der erfindungsgemäßen Konstruktion keine reine Schwenkbewegung um die Armachse 4 vollführt, da sich das mit ihm verbundene Armzahnrad 12 am Basiszahnrad 11 abwälzt.It is now readily apparent that by appropriate choice of the individual angles at an arbitrarily assumed as starting position position of the individual components and by appropriate selection of the diameter ratios of the gears a good possibility of influencing the for the end arm 8th with respect to the base arm 7 achievable angle range around the arm axis 4 can be achieved. It should be noted in this context, however, that the end arm 8th in the construction according to the invention no pure pivoting movement about the arm axis 4 performs, as the associated with him arm gear 12 on the base gear 11 rolls.
Aus 9 sind die auf die einzelnen Bauteile wirkenden Kräfte ersichtlich. Diese Darstellung wird hier gegeben, um eine interessante Eigenschaft der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher zu erläutern:
Bei der Darstellung werden weder die durch Gewichte der einzelnen Bauteile bewirkten Kräfte berücksichtigt, noch Trägheitskräfte beim Beschleunigen oder Abbremsen, es wird nur die Ableitung der am TCP wirkenden Kraft F in die nachfolgenden Bauteile dargelegt. Am Endarm 8 wird dieser Kraft durch die im Lager des Armzahnrads 12 nach oben, entgegen der Kraft F wirkende Kraft F (hier wird stets nur vom Betrag gesprochen, die Orientierung ist aus der Zeichnung ersichtlich) das Gleichgewicht gehalten. Das zugehörige Moment von F um die Achse des Armzahnrads 12 wird durch das Gegenmoment der beiden am Armzahnrad 12 wirkenden Fz ausgeglichen.Out 9 the forces acting on the individual components are evident. This representation is given here in order to explain an interesting feature of the device according to the invention in more detail:
In the illustration neither the forces caused by weights of the individual components are taken into account nor inertial forces when accelerating or decelerating, it is only the derivation of the forces acting on the TCP force F in the following components set forth. At the end arm 8th This force is due to the in the bearing of the arm gear 12 upwards, against the force F acting force F (here is always spoken only of the amount, the orientation is evident from the drawing) held the balance. The associated moment of F about the axis of the arm gear 12 is due to the counter-torque of the two on the arm gear 12 balanced Fz balanced.
Das Verbindungselement 15 unterliegt wiederum den Kräften F und Fz im Lager der Endachse 16, der Stangenkraft Fs, die stets in Richtung des Basislenkers 17 verlaufen muss und sich schlussendlich ergibt, der im Lager im Armlenkerachse 4' wirkenden vertikalen Kräfte F + Fs, und der die Kraft Fz austarierenden gleich großen Gegenkraft.The connecting element 15 in turn is subject to the forces F and Fz in the bearing of the end axis 16 , the rod force Fs, always in the direction of the base handlebar 17 must run and ultimately results in the camp in the Armlenkerachse 4 ' acting vertical forces F + Fs, and the force Fz balancing equal drag.
Der Basisarm 7 steht somit unter der vertikalen Wirkung der Kraft F + Fs und dem über das Basiszahnrad 11 wirkenden Moment Fz:Fz, während an seinem Lager um die Basisachse 3 nur die Gegenkraft F + Fs wirkt. Dies führt zu der überraschenden Folgerung, dass die auf die Vorrichtung 1 (im Ganzen gesehen) ein Drehmoment im Uhrzeigersinn (im dargestellten Beispiel) ausübende Kraft F im TCP auf den Basisarm 7 ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn zufolge des Kräftepaares Fz:Fz ausübt. Das von der beweglichen Plattform bzw. vom Antrieb des Basisarms 7 ausgeübte Moment MArm hält dem Kräftepaar das Gleichgewicht.The base arm 7 is thus under the vertical effect of the force F + Fs and that on the base gear 11 acting moment Fz: Fz, while at its camp around the base axis 3 only the counterforce F + Fs works. This leads to the surprising conclusion that the force F exerted on the device 1 (as a whole) in a clockwise direction (in the example shown) in the TCP on the base arm 7 a counterclockwise torque due to the couple Fz: Fz exerts. That of the movable platform or the drive of the base arm 7 exerted torque MArm keeps the balance of forces.
Aus der Kraft- und Momentenanalyse der 9 lässt sich in einer Ausgestaltung der Erfindung eine Konstruktion ableiten, durch die die Momentenverteilung optimiert wird, wodurch es gelingt, die Getriebemomente weiter zu verringern und so mit kleineren leichteren und daher kostengünstigeren Antrieben das Auslangen zu finden, die darüber hinaus im Betrieb weniger Energie benötigen, was gegenwärtig, zu Zeiten in denen auch Produktionshallen klimatisiert sind, noch dazu beiträgt, den Kühlbedarf abzusenken. Eine derartige Weiterbildung ist in 10 rein schematisch und anhand eines Beispiels mit einer Riemenübersetzung näher erläutert:
Am Basisarm 7 ist, mit dem Steuerlenker 18 drehfest verbunden, ein Steuerkettenrad, kurz nur Steuerrad 19 genannt, gelagert. Über ein Verbindungselement, dargestellt ist ein Riemen bzw. eine Kette 21, steht das Steuerrad 19 in Wirkverbindung mit einem Antriebsrad 20, das wiederum drehfest mit dem Getriebe und Antrieb in Verbindung steht, wobei dessen Gegenseite nicht mit dem Basisarm 7, sondern mit der (nicht dargestellten) drehbaren Basis 6 verbunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Antriebsrad 20 halben Durchmesser vom Steuerrad 19 auf, sodass eine Übersetzung ins Langsame von 1:2 vorliegt.From the force and moment analysis of 9 can be derived in one embodiment of the invention, a construction by which the torque distribution is optimized, which manages to reduce the transmission torque further and thus to find the Auslangen with smaller lighter and therefore more cost-effective drives, which also require less energy during operation, At the present time, at times when production halls are also air-conditioned, it helps to reduce the need for cooling. Such a development is in 10 purely schematically and with reference to an example with a belt ratio explained in more detail:
At the base arm 7 is with the taxpayer 18 rotatably connected, a timing sprocket, in short only steering wheel 19 called, stored. About a connecting element, shown is a belt or a chain 21 , stands the steering wheel 19 in operative connection with a drive wheel 20 , which in turn rotatably connected to the transmission and drive is in communication with its opposite side not with the base arm 7 but with the (not shown) rotatable base 6 connected is. In the illustrated embodiment, the drive wheel 20 half the diameter of the steering wheel 19 on, so that a translation to the slow of 1: 2 is present.
Auf diese Weise wird das Antriebsmoment für die Bewegung des Endarmes 8 halbiert und darüber hinaus auf den Basisarm 7 eine Kraft übertragen, durch die ein Moment induziert wird, welches dem Moment aus der Zahnflankenberührung des Zahnrades 11 entgegen wirkt und dieses auch aufhebt. Man kommt unter diesen Umständen zu einer Momentenableitung in die Getriebe bzw. Antriebe, wie bei Robotern gemäß dem Stand der Technik in paralleler Ausführung, hat jedoch den Vorteil, dass der Endarm 8 eine Beweglichkeit aufweist, die den seriellen Robotern zumindest nahe kommt.In this way, the driving torque for the movement of the end arm 8th halved and above out onto the base arm 7 transmit a force that induces a moment, which is the moment from the tooth flank contact of the gear 11 counteracts and also reverses this. It comes under these circumstances to a torque derivative in the gear or drives, as in robots according to the prior art in parallel design, but has the advantage that the end arm 8th has a mobility that at least comes close to the serial robots.
Die Kraft- und Momentenverhältnisse der in 10 dargestellten Kinematik sind in 11 analog zur Darstellung der 9 dargelegt: Die Verhältnisse im oberen Teil der Darstellung entsprechen denen der 9, die Induktion des Momentes durch den Normalabstand zwischen der Basisachse 3 und der Lenkerachse 23, mit R2 angegeben; ebenso ersichtlich ist das sich aus den Zahnkräften ergebende Moment im Bereich der Armachse 4 mit dem Wirkarm R1.The force and moment ratios of in 10 shown kinematics are in 11 analogous to the representation of 9 The ratios in the upper part of the illustration correspond to those of 9 , the induction of the moment by the normal distance between the base axis 3 and the handlebar axle 23 , indicated by R2; also visible is the moment resulting from the tooth forces in the area of the arm axis 4 with the action arm R1.
In Kenntnis diese Zusammenhänge ist es nun in weiteren Ausgestaltungen der Erfindung möglich, den Kraftverlauf bzw. den Momentenverlauf an das jeweilige Einsatzgebiet anzupassen oder, was zumeist angestrebt wird, so auszulegen, dass insbesondere die Spitzen der Belastung minimal werden. Dies ermöglicht es, den Leistungsbedarf und damit die Masse und die Kosten der Antriebe bestmöglich zu minimieren.With knowledge of these relationships, it is now possible in further embodiments of the invention to adapt the force curve or the torque curve to the respective application or, as is usually the case, be designed so that in particular the peaks of the load are minimal. This makes it possible to minimize the power requirement and thus the mass and the costs of the drives as best as possible.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht auch darin, die Maximalbelastungen für den Antrieb um die Basisachse 3 und den Antrieb um die Armachse 4 so aufeinander abzustimmen, dass sie gleich groß werden, sodass es möglich ist, für beide Antriebe baugleiche Motoren-Getriebe-Einheiten zu verwenden, was für die Planung, die Lagerhaltung und auch die Herstellungskosten vorteilhaft ist. Dazu ist es einerseits möglich, die Übersetzung der Kettenräder an dieses Ziel anzupassen oder die Position ihrer Achsen zu verändern.An advantageous embodiment is also the maximum loads for the drive to the base axis 3 and the drive around the arm axis 4 coordinated so that they are the same size, so that it is possible to use identical motor-gear units for both drives, which is advantageous for the planning, storage and also the manufacturing cost. On the one hand it is possible to adapt the translation of the sprockets to this goal or to change the position of their axles.
Dies ist bezüglich des Steuerrads 19, das mit dem Steuerlenker 18 drehfest verbunden ist, somit bezüglich der Lenkerachse 23 leicht möglich, wenn damit auch aus dem Gelenksparallelogramm ein allgemeines Gelenksviereck wird, dies ist regelungstechnisch leicht beherrschbar. Anders ist dies allerdings bezüglich der Achse des Antriebsrads 20, die immer die Achse 3 sein muss, weil sich bei jeder anderen Positionierung dieser Achse die Relativlage bei einer Bewegung des Basisarms 7 ändern würde, was einerseits Probleme mit der Achsdurchführung macht, andererseits aber, und dies ist noch wesentlicher, den kinematischen Zusammenhang bei einer gleichzeitigen Bewegung des Basisarms 7 und des Endarms 8 empfindlich trifft.This is regarding the steering wheel 19 that with the tax driver 18 rotatably connected, thus with respect to the handlebar axis 23 easily possible, if this also from the Gelenkgleichallelogramm a general four-bar linkage, this is control technology easily manageable. However, this is different with respect to the axis of the drive wheel 20 that are always the axis 3 must be because with every other positioning of this axis, the relative position during a movement of the base arm 7 which, on the one hand, makes problems with the axle feedthrough, on the other hand, and more importantly, the kinematic relationship with a simultaneous movement of the base arm 7 and the end arm 8th sensitive.
Es ist anhand der bisherigen Ausführungen für den Fachmann klar ersichtlich, dass statt der Zahnräder bzw. Kettenräder samt Riemen bzw. Kette andere Übersetzungen mit linearem Zusammenhang vorgesehen werden können, beispielsweise Zahnradabfolgen, dass dabei auf die Einhaltung der korrekten Drehrichtung zu achten ist, versteht sich von selbst. Es wurde anhand der bisherigen Beschreibung das erfindungsgemäße Prinzip erläutert, ein Verbindungselement 15 zwischen dem Basislenker 17 und dem Endarm 8 vorzusehen, um die Nachteile zu beseitigen, die den parallelen Knickarmrobotern des Standes der Technik anhaften. Dabei wurde wegen der leichten Darstellbarkeit und der nur geringfügigen Änderung der Kinematik zwischen Basisarm 7 und Endarm 8 die Lösung mit der Verzahnung gezeigt.It is clearly apparent to those skilled in the art that instead of the gears or sprockets, including belts or chain other translations can be provided with linear relationship, such as gear sequences that is to ensure compliance with the correct direction of rotation, of course By itself. Based on the previous description, the principle according to the invention has been explained, a connecting element 15 between the base handlebar 17 and the end arm 8th to overcome the disadvantages inherent in prior art parallel articulated robot robots. Due to the ease of presentation and the only minor change in the kinematics between the base arm 7 and endarm 8th the solution with the teeth shown.
Riemen- bzw. Kettengetriebe gelten als „weich” und damit für Roboter und auch Manipulatoren nur bedingt geeignet, Zahnräder, insbesondere wenn sie hoch belastbar und dabei doch hoch genau sein sollen, sind kostspielig, es ist daher angezeigt, andere Verbindungselemente zu wählen, eines davon ist in den 12 bis 17 dargestellt, nämlich ein Zwischenarm 25 zwischen dem Basisarm 7 und dem Endarm 8: Die in den 12 bis 17 schematisch dargestellte Kinematik eines Knickarmroboters weist im Wesentlichen wiederum einen Basisarm 7 auf, der auf der nicht dargstellten Basis 6 um seine Basisachse 3 schwenkbar montiert ist und ein Gelenkparallelogramm, bestehend aus den um die entsprechenden Achsen verschwenkbaren Steuerlenker 18, Basislenker 17 und den einen Schenkel des Verbindungselements 15. Ein dritter Anlenkpunkt am Verbindungselement 15 ist über eine Verbindungsachse 22 schwenkbar mit dem Endarm 8 verbunden, und ein die Zahnräder 11, 12 der 3 bis 8 ersetzende Zwischenarm 25 ist mit seinem einen Ende mittels einer Zwischenachse 24 am Endarm 8 angelenkt, mit seinem anderen Ende mittels einer Verbindungsachse 22 am Basisarm 7. Die hervorragende Beweglichkeit, die man durch eine solche Anordnung erzielt, ist aus der Zusammenschau der 12 bis 17 leicht zu erkennen. Dazu kommt, dass die Verbindungselemente allesamt kostengünstige und genau herstellbare, darüber hinaus auch entsprechend leichte (massearme) Stäbe sind, die Lager sind Standardware und ebenfalls entsprechen leicht, hoch belastbar und doch kostengünstig. In Kenntnis der Erfindung ist die für das vorgesehene Anwendungsgebiet bestmögliche Positionierung der Achsen, insbesondere der Steuerachse 26, der Verbindungsachse 22 und der Zwischenachse 24, sowie die Wahl der Länge des Zwischenarms 25 für den Fachmann auf dem Gebiet der ebenen Kinematik leicht möglich. Darüber hinaus kann durch die Abstimmung dieser Elemente die benötigte Leistung der Motoren und Getriebe auf die gewünschte Weise optimiert werden.Belt or chain transmission are considered "soft" and thus only partially suitable for robots and manipulators, gears, especially if they are to be highly resilient and yet highly accurate, are costly, it is therefore advisable to choose other fasteners, one it is in the 12 to 17 represented, namely an intermediate arm 25 between the base arm 7 and the end arm 8th : The in the 12 to 17 schematically illustrated kinematics of an articulated robot has substantially in turn a base arm 7 up on the base not shown 6 around its base axis 3 is pivotally mounted and a Gelenkparallelogramm, consisting of the pivotable about the respective axes control arm 18 , Base handlebar 17 and the one leg of the connecting element 15 , A third point of articulation on the connecting element 15 is via a connection axis 22 swiveling with the end arm 8th connected, and one the gears 11 . 12 of the 3 to 8th replacing intermediate arm 25 is with its one end by means of an intermediate axis 24 on the end arm 8th hinged, with its other end by means of a connecting axis 22 on the base arm 7 , The excellent mobility that can be achieved by such an arrangement is from the synopsis of 12 to 17 easy to recognize. In addition, the fasteners are all cost-effective and precisely producible, beyond also correspondingly lightweight (low-mass) rods, the bearings are standard and also correspond to light, heavy duty and yet cost-effective. In the knowledge of the invention is the best possible for the intended application area positioning of the axes, in particular the control axis 26 , the connection axis 22 and the intermediate axis 24 , as well as the choice of the length of the intermediate arm 25 for the skilled person in the field of planar kinematics easily possible. In addition, by tuning these elements, the required power of the engines and transmissions can be optimized in the desired manner.
Dazu soll noch angemerkt werden, dass ein Gesamtschwenkwinkel des Endarms 8 von etwa 240° eine Änderung der Stablast um den Faktor 2 mit sich bringt, eine Vergrößerung des Gesamtschwenkwinkels auf 280° schon um den Faktor 3, sodass ein weiter darüber hinaus Gehen nur in Ausnahmefällen sinnvoll erscheint. It should also be noted that a total swing angle of the end arm 8th of about 240 ° brings about a change in the bar load by a factor of 2, an increase in the total swing angle to 280 ° already by a factor of 3, so that further goes beyond only makes sense in exceptional cases.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die sich insbesondere mit dem Antrieb des Steuerlenkers 18 beschäftigt, wird zu dessen Antrieb statt des aus 10 ersichtlichen linearen Untersetzungsgetriebes ein Gelenkviereck vorgeschlagen, das den Vorteil aufweist, aus leichten, kostengünstigen, stabilen und doch präzisen Bauteilen zu bestehen. Ein solches Getriebe ist in 18 beispielhaft und rein schematisch dargestellt. Der Steuerlenker 18 ist am Basisarm 7 um eine Lenkachse 23 schwenkbar angelnkt, an der Basislenkerachse 3' greift nicht nur der Basislenker 17 an, sondern auch eine Treibstange 27, die mittels einer Koppelstange 28, die an der Basisachse 3 gelenkig befestigt ist, sich zu einem Gelenkviereck schließt, als Basis (des Gelenkviereckes, nicht der „drehbaren Basis”) kann der am Basisarm 7 gegebene Abstand zwischen der Lenkerachse 23 und der Basisachse 3 angesehen werden.In a further embodiment of the invention, in particular with the drive of the control link 18 busy, becomes its drive instead of off 10 apparent linear reduction gear proposed a four-bar linkage, which has the advantage of being made of lightweight, inexpensive, stable and yet precise components. Such a transmission is in 18 exemplified and shown purely schematically. The driver 18 is at the base arm 7 around a steering axle 23 hinged hinged, at the base link axle 3 ' not only the base driver grabs 17 on, but also a drive rod 27 , which by means of a coupling rod 28 at the base axis 3 is articulated, closes to a four-bar linkage, as a base (the four-bar linkage, not the "rotatable base") that can be attached to the base arm 7 given distance between the handlebar axle 23 and the base axis 3 be considered.
Auf diese Weise erreicht man ein durch die Längenverhältnisse in weiten Grenzen zu beeinflussendes Getriebe zur Bewegung des Basislenkers 17, damit des Verbindungselements 15 und letztlich des Endarmes 8. All dies bei gleichzeitiger Schaffung eines Momentes auf den Basisarm 7, das dem Moment auf den Basisarm, das durch die Kräfte, die vom Zwischenarm 25 her auf ihn wirken, entgegengesetzt ist und bei passender Wahl der Abstände und der Anordnung der Achsen vollständig aufgehoben werden kann. Ob eine solche vollständige Aufhebung gewünscht ist oder ob man sich mit einer Abschwächung der Wirkung begnügt, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab und ist für den Fachmann auf dem Gebiete der Knickarmroboter in Kenntnis des Anwendungsgebietes leicht zu treffen.In this way one achieves a by the aspect ratios within wide limits to be influenced transmission for movement of the base link 17 , so that the connecting element 15 and ultimately the end arm 8th , All this while creating a moment on the base arm 7 that is the moment on the base arm, by the forces coming from the inter-arm 25 act on him, is opposite and can be completely canceled by a suitable choice of the distances and the arrangement of the axles. Whether such a complete cancellation is desired or whether one is content with a weakening of the effect depends on the particular application and is easy for the expert in the field of articulated robots knowing the field of application to make.
Die 19 bis 23 zeigen einen durchkonstruierten Knickarmroboter, der im Wesentlichen dem der 12 bis 17 entspricht, aber noch eine weitere Besonderheit aufweist.The 19 to 23 show a durchkonstruierten articulated robot, which is essentially the 12 to 17 corresponds, but still has another special feature.
Die 19 zeigt einen solchen Knickarmroboter mit einer festen Basis 5 und einer darauf um eine Hochachse drehbaren Basis 6, die eine Basisachse 3 aufweist um die ein Basisarm 7 verschwenkbar ist. Im Bereich des anderen Endes des Basisarms 7 ist eine Armachse 4 angeordnet, um die ein Verbindungselement 15 schwenkbar gelagert ist. Das Verbindungsgelenk 15 hat im Wesentlichen die Form eines gestreckten Dreieckes, die Armachse 4 ist dabei im Bereich des stumpfen Winkels vorgesehen. An einem der spitzen Winkel ist eine Verbindungsachse 22 vorgesehen, um die der Endarm 8 schwenkbar beweglich ist.The 19 shows such a articulated arm robot with a solid base 5 and a base rotatable about a vertical axis 6 that is a base axis 3 around which a base arm 7 is pivotable. In the area of the other end of the base arm 7 is an arm axis 4 arranged around the a connecting element 15 is pivotally mounted. The connecting joint 15 has essentially the shape of an elongated triangle, the arm axis 4 is provided in the area of the obtuse angle. At one of the acute angles is a connection axis 22 provided to the the end arm 8th is pivotally movable.
Am Basisarm 7 ist im Bereich seines freien Armes eine Steuerachse 26 angeordnet, an der der Zwischenarm 25 gelenkig angreift. Dieser ist an seinem anderen Ende über eine Zwischenachse 24 mit dem Endarm 8 gelenkig verbunden. Es ist somit das Verbindungselement 15 zwischen dem Basisarm und dem Endarm 8 angeordnet, sodass die oben anhand der schematischen Darstellung erläuterte hohe Beweglichkeit zustande kommt.At the base arm 7 is a control axis in the area of his free arm 26 arranged at the the intermediate arm 25 hinged attacks. This is at its other end on an intermediate axis 24 with the end arm 8th articulated. It is thus the connecting element 15 between the base arm and the end arm 8th arranged so that the above described with reference to the schematic representation high mobility is achieved.
Zur Vervollständigung der Kinematik weist das Verbindungselement 15 im Bereich seines zweiten spitzen Winkels eine Armlenkerachse 4' auf, an der das die Bewegung des Endarms 8 um den Basisarm 7 bewerkstelligende Gelenkviereck, das hier in geringem Ausmaß von der Form eines Gelenkparallelogramms abweicht. Zur Vervollständigung dieses Gelenkviereckes dient der Steuerlenker 18. Der Angriffspunkt für den Antrieb für die Bewegung der beiden Armabschnitte zueinander ist nun, so wie in 18 gezeigt, aufgebaut, die Treibstange 27, aus Symmetriegründen zweigeteilt, greift am Gelenk der Basislenkerachse 3' an. Die Koppelstange 28, die zum Endarmantrieb 29 führt, ist wiederum insbesondere in 19 gut zu erkennen.To complete the kinematics, the connecting element 15 in the region of its second acute angle, an arm-link axle 4 ' on, at which the movement of the end arm 8th around the base arm 7 accomplishing quadrilateral, which deviates here to a small extent from the shape of a Gelenkparallelogramms. To complete this four-bar linkage serves the control handlebar 18 , The point of attack for the drive for the movement of the two arm sections to each other is now, as in 18 shown, built, the drive rod 27 , divided in two for reasons of symmetry, engages the joint of the base link axle 3 ' at. The coupling rod 28 leading to the endodontic 29 leads, in turn, is particular in 19 clearly visible.
Die Zusammenschau der 19 bis 23 zeigt die außergewöhnliche Reichweite des TCP, die durch die erfindungsgemäße Anordnung erreicht werden kann, dazu ist noch darauf zu verweisen, dass die verwendeten Lenker, Hebeln, Stangen, etc. nicht nur äußerst kostengünstig sondern auch ausreichend steif für die Verwendung mit Knickarmrobotern sind. Dazu kommt schließlich noch, dass nicht nur wegen der enormen Masseersparnis sondern auch wegen der speziellen Kinematik die Kraft- und Drehmomentverläufe über die einzelnen Positionen deutlich ausgeglichener und insgesamt merklich niedriger sind als im Stand der Technik, sodass die oben genannten Vorteile voll zur Geltung kommen.The synopsis of 19 to 23 shows the exceptional range of the TCP, which can be achieved by the arrangement according to the invention, it should also be pointed out that the handlebars, levers, rods, etc. used are not only extremely inexpensive but also sufficiently rigid for use with articulated robots. In addition, not only because of the enormous mass savings but also because of the special kinematics, the force and torque curves over the individual positions are significantly more balanced and overall noticeably lower than in the prior art, so that the advantages mentioned above come into their own.
In den 19 bis 23 ist noch eine Ausgestaltung dargestellt, die in den schematischen Darstellungen der vorangehenden Figuren nicht enthalten war, nämlich ein Antrieb für den Basisarm 7, der ähnliche Vorteile mit sich bringt wie der Antrieb des Endarmes 8:
Der Basisarmantrieb 30 ist fest an der drehbaren Basis 6, aber fluchtend mit der Basisachse 3, vorgesehen. Der Basisarmantrieb 30 wirkt auf eine Basiskoppel 31, die in 22 gut zu sehen ist. Am freien Ende der Basiskoppel 31 greift gelenkig eine Basistreibstange 32 an, die am Basisarm 7 im Abstand von der Basisachse 3 und im Abstand von der Armachse 4 gelenkig angreift. Es bildet somit dieser Antrieb ein Gelenkviereck aus, dessen Eckpunkte die Basisachse 3, die Achse des Motors 30, die Gelenkachse zwischen der Basiskoppel 31 und der Basistreibstange 32 und die Achse des Angriff der Basistreibstange 32 am Basisarm 7 sind.In the 19 to 23 Yet another embodiment is shown, which was not included in the schematic representations of the preceding figures, namely a drive for the base arm 7 , which brings about similar benefits as the drive of the terminal arm 8th :
The base arm drive 30 is fixed to the rotatable base 6 but in alignment with the base axis 3 , intended. The base arm drive 30 acts on a base pad 31 , in the 22 good to see. At the free end of the base pad 31 articulates a base drive rod 32 at the base arm 7 at a distance from the base axis 3 and at a distance from the arm axis 4 hinged attacks. It thus forms this drive from a four-bar linkage whose vertices base axis 3 , the axis of the engine 30 , the hinge axis between the base coupling 31 and the base drive rod 32 and the axis of attack of the base drive rod 32 on the base arm 7 are.
Durch die Wahl passender Abstände dieser Achsen voneinander ist nun möglich die unterschiedliche Belastung des Basisarmantriebs 30, je nach Stellung des Basisarms 7 zumindest wesentlich zu kompensieren und so zu deutlich gleichmäßigeren und insbesondere in ihrer Spitze stark reduzierten Belastungen zu kommen. Um diese unterschiedlichen Belastungen des Basisarmantriebs 30 zu verdeutlichen wird auf die Stellung der 21 verwiesen, wo die Belastung nur gering ist, während beispielsweise bei den beiden extremen Stellungen der 19 und der 23 eine große Momentenbelastung auftritt, wenn bei dieser Betrachtung nur die Masse des Knickarmroboters betrachtet wird oder eine am TCP mit ihrem Gewicht wirkende Masse. In Kenntnis des Arbeitseinsatzes, somit wenn nicht an eine universelle Verwendbarkeit gedacht ist, kann durch die passende Wahl der Abstände der vier genannten Achsen eine sehr wesentliche Reduzierung des gesamten Masse- und Energieaufwands erreicht werden.By choosing suitable distances of these axes from each other is now possible, the different load of the Basisarmantriebs 30 , depending on the position of the base arm 7 to compensate at least substantially and so come to much more uniform and especially in their peak greatly reduced loads. To these different loads of the base arm drive 30 to clarify the position of the 21 referenced, where the load is low, while, for example, in the two extreme positions of the 19 and the 23 a large moment load occurs when only the mass of the articulated robot is considered in this consideration or a mass acting on the TCP with its weight. In the knowledge of the labor input, thus if not intended for a universal usability, can be achieved by the appropriate choice of the distances of the four axes mentioned a very substantial reduction of the total mass and energy expenditure.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So können die einzelnen Antriebsarten praktisch frei miteinander kombiniert werden, es kann die Form und Ausbildung der Armabschnitte anders als im dargestellten Ausführungsbeispiel vorgenommen werden, es kann insbesondere das erfindungsgemäß vorgesehene Verbindungselement 15 die unterschiedlichsten Formen aufweisen, bei der in den 19 bis 23 dargestellten Ausführungsbeispiel verbindet es eine hohe Steifigkeit in seiner Längsrichtung mit einer insbesondere bei Arbeitsrobotern auch verlangten hohen Steifigkeit in Querrichtung, es kann in speziellen Fällen die asymmetrische Bewegung des Basisarms 7 durch den anhand der 19 bis 23 erläuterten Antrieb, der ja asymmetrisch auf den Basisarm wirkt, durch eine Verdoppelung bei entsprechender Verkleinerung der einzelnen Elemente vermieden werden, wobei dann allerdings auf der Seite des Endarmantriebs 29 auch ein zweiter Antrieb vorzusehen wäre. Die asymmetrische Krafteinleitung auf den Basisarm 7 stellt ein wesentlich kleineres und vor allem vollständig beherrschbares Problem im Vergleich zum erzielten Vorteil der Vergleichmäßigung der Momentenbelastung dar.The invention is not limited to the illustrated and described embodiments, but can be modified variously. Thus, the individual types of drive can be practically combined freely with each other, it can be made differently than in the illustrated embodiment, the shape and design of the arm portions, it can in particular the inventively provided connection element 15 have the most varied forms in which in the 19 to 23 It connects a high rigidity in its longitudinal direction with a particularly in working robots also required high rigidity in the transverse direction, it can in special cases, the asymmetric movement of the base arm 7 by the basis of the 19 to 23 explained drive, which acts asymmetrically on the base arm, are avoided by a doubling with a corresponding reduction of the individual elements, in which case, however, on the side of the Endarmantriebs 29 Also a second drive would provide. The asymmetric force on the base arm 7 represents a much smaller and above all completely manageable problem in comparison to the advantage obtained equalizing the moment load.
Die verwendeten Materialien sind dem Fachmann auf dem Gebiete der Knickarmroboter seit langem bekannt und bedürfen hier keiner Erläuterung. Die Auslegung der Bauelemente, der Getriebe und der Antriebe ist für den Fachmann auf diesem technischen Gebiet in Kenntnis der Erfindung ebenfalls ohne Probleme vorzunehmen.The materials used have long been known to those skilled in the art of articulated robots and require no explanation here. The design of the components, the transmission and the drives is to make the expert in the art with knowledge of the invention also without problems.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
WO 2006/039730 [0001] WO 2006/039730 [0001]
