DE60005748T2

DE60005748T2 - Handhabungsroboter und vorrichtung mit einem solchen roboter

Info

Publication number: DE60005748T2
Application number: DE60005748T
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre Solignac
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 2000-01-03
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2020-01-04
Also published as: US6676363B1; DE60005748D1; ES2209802T3; EP1062077B1; EP1062077A1; FR2788016B1; WO2000040376A1; ATE251528T1; FR2788016A1

Description

Die Erfindung hat zum Gegenstand einen Förderroboter besonders zur Handhabung und zum Transport eines Gegenstandes längs einer bestimmten Strecke.
Roboter zur Handhabung von Gegenständen sind bereits bekannt. Diese Roboter haben einen Manipulatorarm, der gemäß den drei Raumachsen beweglich ist. Im allgemeinen ist dieser Arm durch drei Antriebseinheiten angetrieben, die gemäß einer als sogenannte offene Kette bezeichneten kinematischen Konfiguration ausgebildet sind. Die erste dieser Einheiten sorgt für die Verschiebung des Handhabungsarms gemäß einer ersten horizontalen Achse, die zweite Einheit gemäß einer zweiten horizontalen Achse, die zur ersten normal ist, und die dritte gemäß einer vertikalen Achse. Die hauptsächlichen Nachteile dieser Einheiten liegen in ihren Komplexitäten und hohen Kosten.
Siehe beispielsweise FR 2 070 719 A und DE 2 341 133 A .
Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser oben erwähnten Nachteile, indem ein Handhabungsroboter mit einer ausgezeichneten Leistung bei dennoch vereinfachtem Aufbau und geringen Herstellungskosten geschaffen wird.
Zu diesem Zweck weist der erfindungsgemäße motorisierte Handhabungsroboter einen ersten Motor und einen Manipulatorarm auf, der vom ersten Motor verschiebbar ist, wobei der erste Motor von einer Steuer- und Kontrolleinheit gesteuert ist und der erste Motor und diese Einheit in einem auf Rollelementen montierten Gerüst installiert sind und der erste Motor mit einer drehbaren Abtriebswelle ausgerüstet ist, an der ein mechanisches Moment verfügbar ist. Dieser Roboter ist dadurch gekennzeichnet, daß

– der Manipulatorarm mit einem seiner Enden fest an einer Nabe sitzt, die mit einem axialen Innengewinde versehen ist, in das der Gewindeteil einer Antriebswelle eingeschraubt ist, die mit der drehbaren Abtriebswelle des ersten Motors gekoppelt ist,
– ein Bremsmechanismus ist mit der Nabe und der Antriebswelle verbunden, wobei dieser Bremsmechanismus die Nabe bezüglich der Antriebswelle feststellt, solange das auf den Arm oder die Nabe ausgeübte Widerstands-Moment kleiner als ein vorbestimmter Wert ist und die Drehung der einen bezüglich der anderen zuläßt, wenn dieses Widerstands-Moment gleich diesem Wert ist,
– der Roboter weist einen Drehblockierungsmechanismus auf, der durch die Steuer- und Kontrolleinheit aktivierbar ist, um die Drehung der Nabe und des Arms zu blockieren, wobei dieser Mechanismus wenn er aktiviert ist, auf die Nabe und/oder den Arm blockierend wirkt, wobei der Arm dann bezüglich des Chassis durch Aktivierung des ersten Motors verschoben werden kann.

Wie ersichtlich, ermöglicht diese Anordnung, den Einsatz eines dritten Motors für die Translationsverschiebung des Arms zu vermeiden. Der erste Motor sorgt für die Drehbewegung des Arms, wenn der Bremsmechanismus abgeschaltet ist, und seinen Verschiebungsantrieb, wenn dieser Mechanismus aktiviert, das heißt eingeschaltet ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

– ist das in der Nabe ausgebildete axiale Innengewinde durch eine glatte Bohrung axial verlängert,
– ist die Antriebswelle in der axialen Verlängerung ihres Gewindeabschnitts mit einem glatten Auflager versehen, das in die glatte Bohrung der Nabe eingesetzt ist,
– besteht der Bremsmechanismus aus einem Puffer aus Kunststoff, der in eine radiale Bohrung eingesetzt ist, die in der Nabe ausgebildet ist und in deren axialen Bohrung mündet, wobei der Puffer gegen das glatte Auflager der Antriebswelle angedrückt gehalten ist.

Die Erfindung hat auch zum Gegenstand eine Einrichtung, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß sie mit mindestens einem erfindungsgemäßen Roboter ausgerüstet ist.
Vorteilhafterweise weist die Einrichtung mindestens eine Station zur Verteilung von festen und/oder flüssigen Materialien in dosierten Mengen sowie mindestens eine Behandlungsstation auf, wobei diese verschiedenen Stationen aufeinanderfolgend gegenüber mindestens einer Strecke angeordnet sind, auf welcher der Roboter sich bewegt.
Weitere Vorteile der Erfindung werden erläutert durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, worin:
1 ist eine Ansicht im Profilschnitt des erfindungsgemäßen Roboters,
2 ist eine Ansicht im Schnitt der Vorderseite des Roboters als Teil einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
3 ist eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Roboters,
4 ist eine Ansicht von oben des erfindungsgemäßen Roboters,
5 ist eine Ansicht im Längsschnitt des Deckelverteilers einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
6 ist eine Ansicht von oben des Deckelverteilers der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Wie gezeigt, weist der erfindungsgemäße Handhabungsroboter 1 ein Chassis 2 auf, das auf Rollelementen 3, 4 montiert ist, um sich auf einer Bahn zu bewegen. Das Chassis besteht aus einer dreidimensionalen Struktur, die ein quaderförmiges Volumen definiert, das eine Schutzverkleidung aufnimmt, welche die obere horizontale Wand und die vertikalen Seitenwände vorn, hinten, rechts und links des Roboters bilden.
Der Roboter 1 weist einen horizontalen Handhabungsarm 5 auf, der in einer horizontalen Ebene drehbar ist durch einen ersten Elektromotor 6, der von einer Steuer- und Kontrolleinheit 7 gesteuert wird, die in dem von der Verkleidung definierten Volumen auf dem Chassis fest installiert ist. In diesem Volumen kann mindestens eine elektrische Batterie installiert sein, welche die Stromversorgung des ersten Elektromotors, der Steuer- und Kontrolleinheit 7 und allgemeiner aller den Roboter ausrüstenden elektrischen Komponenten besorgt. Die Stromversorgung kann auch außerhalb des Roboters vorgesehen sein, wobei in diesem Fall eine elektrische Leitung von bekanntem Typ vorgesehen ist, um die Stromversorgung elektrisch mit den elektrischen Komponenten des Roboters zu verbinden. Die Einheit 7 steuert und kontrolliert besonders die Verschiebungen des Arms 5.
Der Elektromotor 6 ist vom Typ mit einer drehbaren Antriebswelle 6a, an der ein Antriebs-Moment verfügbar ist. Die Antriebswelle dieses Motors kann in der einen oder anderen Richtung in Drehung versetzt werden, je nach der Richtung der an seine Anschlüsse angelegten elektrischen Spannung.
Die Versorgung mit elektrischer Energie und die Richtung der an den Eingangsklemmen des Motors 6 angelegten Spannung sind zwei Parameter, die von der Steuer- und Kontrolleinheit 7 gesteuert werden.
Der Elektromotor 6 ist mittels seines Gehäuses an der Innenseite der oberen horizontalen Wand befestigt. Diese Wand ist in axialer Ausrichtung mit der Antriebswelle des Elektromotors 6 mit einer zylindrischen Durchgangsbohrung versehen, in die der Kupplungsstutzen 8a einer vertikalen Antriebswelle 8 des Arms 6 eingreift. Dieser Kupplungsstutzen 8a ist an der Antriebswelle 6a des Elektromotors 6 durch Keilverbindung befestigt.
Die Antriebswelle 8 weist einen Gewindeabschnitt und einen in der Verlängerung des Gewindeabschnitts gebildeten glatten Abschnitt auf. Mit dieser Antriebswelle 8 ist eine Nabe 9 fest verbunden, die fest den Manipulatorarm 5 aufnimmt. Diese Nabe schmiegt sich einer zylindrischen Form an und weist am unteren Ende einen Flansch 9a mit kreisförmigem Umriß auf.
Die Nabe 9 ist mit einem axialen Innengewinde versehen, in das der Gewindeabschnitt der Antriebswelle 8 eingeschraubt ist. In der axialen Verlängerung des Innengewindes weist die Nabe 9 eine glatte Bohrung auf, die in der oberen Seite der Nabe mündet. In diese glatte Bohrung greift das glatte Auflager der Antriebswelle ein.
Zur Nabe 9 und der Antriebswelle 8 gehört ein Bremsmechanismus, der für die Feststellung der einen bezüglich der anderen sorgt, sobald das auf die Nabe 9 ausgeübte Widerstandsmoment kleiner als ein vorbestimmter Wert ist und die Drehung der einen bezüglich der anderen ermöglicht, wenn dieses Widerstandsmoment gleich diesem Wert ist. Außerdem ist ein Drehblockierungsmechanismus 10 vorgesehen, der durch die Steuer- und Kontrolleinheit 7 aktivierbar ist, um auf die Nabe 9 einzuwirken und deren Drehung und damit die des Armes 5 zu blockieren. Dieser Mechanismus 10 sorgt, wenn er aktiviert ist, für die Blockierung der Drehung des Arms 5 bezüglich des Chassis. Der Arm 5 kann dann bezüglich des Chassis durch Aktivierung des ersten Motors 6 verschoben werden. Wenn dieser Mechanismus deaktiviert und damit von der Nabe 9 freigesetzt ist, kann der Arm 5 durch den ersten Motor 6 drehend angetrieben werden.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der Bremsmechanismus in einer radialen Bohrung 11 untergebracht, die in der Nabe ausgebildet ist und in deren axialen Bohrung mündet. Dieser Bremsmechanismus besteht aus einem zylindrischen Stopfen 12 aus Kunststoff, der gegen den glatten Teil der Antriebswelle angepreßt ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der Stopfen gegen diese glatte Lagerfläche durch einen axialen Druck gehalten, der durch eine Schraube 13 ausgeübt wird, die in ein in der radialen Bohrung 11 ausgebildetes Innengewinde eingeschraubt ist.
Man erkennt also, daß die Übertragung des Antriebs-Moments und der Drehbewegung zwischen der Antriebswelle und der Nabe mittels des Bremsmechanismus erfolgt. Man erkennt auch, daß diese Drehbewegung nicht mehr übertragen wird, wenn das auf die Nabe ausgeübte Widerstandsmoment einen gewissen Wert erreicht, der direkt von den Druckkräften zwischen dem Stopfen 12 und der glatten Lagerfläche der Antriebswelle 8 abhängt. Durch Messen des Anziehdrehmoments der Schraube 13 kann man daher diesen Wert genau justieren. Wenn das Widerstandsmoment diesen Wert erreicht, wird die Drehbewegung auf die Nabe nicht mehr übertragen. Dagegen wird die Antriebswelle immer noch durch den Motor 6 angetrieben, und dadurch erfolgt in der Drehrichtung der Antriebswelle des Motors eine Ausschraub- oder Einschraubbewegung des Gewindeabschnitts der Welle 8 im Innengewinde der Nabe. Da eine Drehbewegung der Nabe blockiert ist, muß diese sich mit dem Arm 5 entweder nach oben (Ausschraubbewegung) oder nach unten (Einschraubbewegung) verschieben. Auf diese Weise kann der Arm in Bezug auf das Chassis angehoben und dann abgesenkt werden. Vorteilhafterweise ist das für den Stopfen 12 verwendete Kunststoffmaterial vom Typ „TEFLON" (Handelsmarke). Es können jedoch auch andere Materialien mit äquivalenten mechanischen Eigenschaften verwendet werden.
Dank der mechanischen Eigenschaften des verwendeten Materials sorgt der Stopfen 12 für eine wirksame Bremsung der Schraube 13 sowie dafür, daß die Stärke der Druck kräfte des Stopfens gegen die glatte Lagerfläche der Welle im Verlauf der Zeit konstant bleibt oder zumindest sich nur sehr wenig verändert.
Die lineare Wegstrecke des Arms wird gesteuert durch die Steuer- und Kontrolleinheit 7, welche dazu aufgrund von Informationen, die von einem mit der Antriebswelle 6 des Motors gekoppelten Inkrementzähler geliefert werden, die Anzahl Umdrehungen ermittelt, die von dieser Welle ausgeführt wurden. Jedoch weist die Antriebswelle 8 außerhalb der Nabe am freien Ende einen Anschlag 14 auf, der eine Schulter bildet, um alle Risiken des Ausfalls der Steuer- und Kontrolleinheit 7 zu beheben. In der unteren Position des Arms 5 und damit der Nabe 9 ist deren Oberseite vom Anschlag entfernt. Dieser Anschlag ist also geeignet, die lineare Verschiebungsstrecke des Arms 5 und besonders dessen aufsteigende Bewegung zu begrenzen.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform besteht der Drehblockierungsmechanismus 10 aus einem vorzugsweise vertikalen Blockierungsstift 15, der verschiebbar in einem mit dem Chassis fest verbundenen Führungslager 16 montiert ist, und aus einem Antriebselement 17 zur Betätigung des Stifts 15, das von der Steuer- und Kontrolleinheit 7 gesteuert wird. Genauer gesagt ist das Führungslager 16 fest in einer Öffnung, die in der oberen Wand der Verkleidung ausgebildet ist. Das Antriebselement 17 ist mit einer Abtriebswelle 18 versehen, die sich linear verschiebt und mit der der Blockierungsstift 15 fest verbunden ist. Wenn das Antriebselement 17 aktiviert ist, greift dieser Blockierungsstift in eine in der Nabe 9 ausgebildete Bohrung 22 ein, um eine Sperrverbindung herzustellen und deren Drehung zu blockieren. Genauer gesagt ist die Bohrung 22 in der Sitzfläche 9a der Nabe 9 ausgebildet.
Die Bohrung 22 legt materiell die einzige Winkelstellung des Arms fest, in der dieser verschoben werden kann. Es kann sich als nützlich erweisen, den Arm zu verschieben, wenn er eine andere Winkelstellung einnimmt. Aus diesem Grund kann die Nabe 9 mit mehreren Bohrungen 22 versehen sein, deren Position nach Bedarf gewählt ist.
Vorteilhafterweise besteht das Antriebselement 17 aus einem Elektromagneten.
Um die Position des Blockierungsstiftes 15 festzustellen, sind zwei kapazitive Fühler (nicht gezeigt) jeweils gegenüber den Endstellungen des Stifts 15 längs seiner Ver- schiebungsstrecke angeordnet und elektrisch mit der Steuer- und Kontrolleinheit verbunden. Diese Fühler sind geeignet, eine Information, die für die abgesenkte oder angehobene Stellung des Blockierungsstifts 15 repräsentativ ist, und damit eine Information hinsichtlich der Blockierung der Drehung der Nabe 9 oder deren Freigabe zu liefern.
Um die Montage des Elektromagneten 17 sowie des Stifts 15 zu vereinfachen und dabei zu vermeiden, daß der eine bezüglich des anderen genau positioniert werden muß, sind die Abtriebswelle 18 des Elektromagneten 17 und der Blockierungsstift 15 miteinander durch eine halbstarre Verbindung verbunden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind die Welle 18 und der Blockierungsstift 15 axial zueinander verschoben und die halbstarre Verbindung besteht einerseits aus einer Gabelform, die in einer an einem unteren Teil des Blockierungsstifts 15 befestigten Scheibe 19 ausgebildet ist, und einer kreisförmigen Nut 20, die in einem eine zylindrische Lagerfläche bildenden Teil 21 ausgebildet ist, der an der Abtriebswelle 18 befestigt ist. Die Gabelform greift mit einem geringen Spiel in die Nut 20 ein. Eine solche Anordnung ist geeignet, alle Verklemmung zu vermeiden.
Die Nabe 9 ist mit mindestens einer Anfangsmarkierung 23 versehen, gegenüber deren Laufstrecke ein Detektor angeordnet ist, der elektrisch mit der Steuer- und Kontrolleinheit verbunden ist, wobei dieser Detektor ein Signal der Erfassung der Markierung 23 liefert, welches von der Steuer- und Kontrolleinheit 7 verwendet wird, um die ursprüngliche Winkelstellung des Arms anzugeben. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform besteht die Anfangsmarkierung 23 aus einer Umfangsüberdicke an der Nabe, die durch zwei radiale Endflächen begrenzt ist, die einander diametral gegenüberliegen. Diese Überdicke ist durch eine Schraube an der Sitzfläche 9a der Nabe 9 befestigt.
Immer noch bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Detektor vom Typ photoelektrischer Detektor. Vorzugsweise ist der Detektor in dem Volumen installiert, welches der Chassisaufbau definiert. Um den Durchgang der Markierung 23 zu erfassen, wird dann eine Lichtleitfaser verwendet, die mit einem ihrer Enden in einer Durchgangsbohrung sitzt, die in der oberen Wand gegenüber der Laufstrecke der Markierung 23 ausgebildet ist, und mit ihrem anderen Ende gegenüber der Photozelle des Detektors angeordnet ist.
Vorteilhafterweise sind Mittel zur Erfassung der Blockierung der Drehbewegung des Arms vorgesehen, die aktiviert sind, wenn der Drehblockierungsmechanismus deaktiviert ist. Diese Mittel bestehen im wesentlichen aus dem mit dem Motor 6 gekoppelten Inkrementkodierer und der Steuer- und Kontrolleinheit 7, welche zu jedem Zeitpunkt die tatsächliche Winkelstellung des Arms mit dessen theoretischer Stellung vergleicht, wobei diese Stellung durch eine Logik definiert wird. Im Fall, daß der Abstand zwischen diesen zwei Positionen größer als ein vorbestimmter Wert ist, deaktiviert die Steuer- und Kontrolleinheit 7 den Motor 6.
Das eine der Rollelemente ist mit einem zweiten Motor 24 gekoppelt, der von der Steuer- und Kontrolleinheit 7 geführt ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind drei Rollelemente vorgesehen, von denen das erste und zweite 3 auf der einen Seite des Chassis und das dritte 4 auf der anderen angeordnet sind. Das dritte Rollelement ist mit der Abtriebswelle des zweiten Antriebselements 24 gekuppelt.
Ein Inkrementalcodierer ist mit der Abtriebswelle des zweiten Antriebselements 24 gekuppelt. Dieser Inkrementcodierer ist elektrisch mit der Kontroll- und Steuereinheit 7 verbunden und liefert eine Information bezüglich der absoluten Stellung des Roboters. Wie für den Arm vergleicht die Zentraleinheit dauernd die tatsächliche Position des Roboters mit der theoretischen Position und unterbricht die Stromversorgung des Motors, wenn der Abstand der Position größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Gemäß einer ersten Ausführungsform besteht das dritte Rollelement 4 aus einem Zahnrad und ist bestimmt zum Kämmen mit einer Zahnstange 25, die auf einer Piste 26 gebildet ist, auf der sich der Roboter bewegen soll. Diese Piste kann geradlinig oder gebogen sein oder auch jedem gewünschten Profil folgen.
Die zwei ersten Rollelemente 3 können aus Rollen mit dreieckiger Nut bestehen und dazu bestimmt sein, auf einer Führungsschiene 27 mit dreieckigem Querschnitt zu laufen, die auf der Piste 26 gebildet ist.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist die Lauffläche des dritten Rollelements glatt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Antriebselement 24 fest mit einer Platine verbunden, die gemäß einer vertikalen Achse drehbar montiert ist, wobei die Platine gemäß dieser Achse mit der vertikalen Abtriebswelle eines dritten Antriebselements gekuppelt ist, das von der Steuer- und Kontrolleinheit geführt und gesteuert wird. Diese Anordnung gewährleistet die Richtfähigkeit des dritten Rollelements. So kann man durch Aktivieren des zweiten und dritten Antriebselements die Fortbewegung des Roboters steuern und kontrollieren und zwar nicht mehr auf Führungsschienen, welche eine unveränderbare Strecke bestimmen, sondern auf einer horizontalen Ebene gemäß einer beliebigen und veränderbaren Laufstrecke, jedoch durch Radio- oder Ultraschallwellen kontrolliert und gesteuert. Zu diesem Zweck wird der Roboter mit einem Empfänger für Hertzsche Wellen oder Ultraschallwellen ausgerüstet, der elektrisch mit der Steuer- und Kontrolleinheit 7 verbunden ist, und es wird eine in der Entfernung angeordnete Fernsteuerstation vorgesehen, die mit einem Sender für Hertzsche Wellen oder einem Ultraschallsender ausgerüstet ist, der durch einen Betriebsleiter und/oder einen Rechner gesteuert wird, wobei letzterer durch Fernsteuerung die Führung des Roboters im Raum, in dem er sich bewegen soll, gewährleistet, wobei dieser Raum ein Ort sein kann, der ein oder mehrere Etagen aufweist, deren Topographie und wo die Stellung der Möbel und anderer Gegenstände in ihnen bekannt und in den Registern des Speichers gespeichert sind. Die Fernsteuerstation wird mit einem Bildschirm ausgestattet, auf dem der Betriebsleiter den Plan des Ortes und die Position des Roboters an diesem Ort sehen kann, um ihn zu steuern. Um die Erfassung seiner Position zu gewährleisten, ist der Roboter mit einem Echo-Ortungssystem ausgerüstet, das elektrisch mit der Steuer- und Kontrolleinheit 7 verbunden ist, und mit einem Sender für Hertzsche- oder Ultraschallwellen, um der Fernsteuerstation seine Position anzuzeigen, wobei dieser Sender ebenfalls elektrisch mit der Steuer- und Kontrolleinheit 7 verbunden ist.
Im übrigen ist die Fernsteuerstation mit einem Empfänger für Hertzsche- oder Ultraschallwellen ausgerüstet, um die Position des Roboters zu empfangen. Dieser Roboter ist mit Hindernisdetektoren ausgerüstet, die überlegt an seinem Umfang angeordnet sind, und die beispielsweise aus Ultraschalldetektoren, Radardetektoren usw. bestehen. Diese Detektoren sind elektrisch mit der Steuer- und Kontrolleinheit 7 verbunden.
Sobald der Roboter bei seinem Lauf einem Hindernis begegnet, steuert die Steuer- und Kontrolleinheit 7 den Stop des zweiten Motors 24 und aktiviert das Echo-Ortungssystem und schickt der Fernsteuerstation eine Nachricht, welche für das Anhalten des Roboters und seine Position repräsentativ ist. Der Betriebsleiter und/oder Rechner kann dann eine andere Laufstrecke definieren.
Es sei bemerkt, daß die Art der Übertragung nicht auf die Verwendung von Hertzschen- oder Ultraschallwellen begrenzt ist, sondern jede andere Art von Welle verwendet werden kann, beispielsweise Infrarotwellen.
Der Arm 5 kann am freien Ende mit einer Greifklemme, einem Werkzeug, einem Lese- und/oder Schreibkopf, einer Hebegabel, einem Meßinstrument, einem Reinigungswerkzeug oder auch wie in 2 gezeigt mit zwei gegenüberliegenden Ausschnitten 28 versehen sein, mit deren Rändern er unter den Griffrand eines zu ergreifenden und zu transportierenden Gegenstandes greifen kann.
Der beschriebene Roboter ist zur Ausrüstung einer Einrichtung zur Verteilung von festen und/oder flüssigen und/oder pastenförmigen Stoffen bestimmt, wobei diese Einrichtung gegebenenfalls die Behandlung dieser Stoffe besorgen kann. Zu diesem Zweck weist die Einrichtung mindestens eine Station zur Verteilung von festen und/oder flüssigen und/oder pastenförmigen Stoffen in dosierten Mengen und gegebenenfalls eine oder mehrere Behandlungsstationen auf. Diese verschiedenen Stationen sind aufeinanderfolgend längs der Laufstrecke 26 angeordnet, die wie oben erläutert einerseits die Zahnstange 25 und andererseits die Führungsschiene 27 aufweist. Die Zahnstange und die Führungsschiene sind zueinander parallel, wobei die Rollelemente 3, 4 des Roboters dazu bestimmt sind, mit der Zahnstange und der Führungsschiene zusammenzuwirken.
Die von den verschiedenen Stationen der Einrichtung abgegebenen Stoffe werden in zylindrischen Gefäßen 29 aufgefangen, die jedes einen Griffrand 30 längs der Mündung aufweisen. Jedes Gefäß wird durch den Handhabungsroboter von Station zu Station transportiert und nach dem Mischen der verschiedenen Bestandteile gemäß einem vorher festgelegten Programm gegebenenfalls zu einer Rühr- oder Schüttelstation und dann zu einer Evakuierungsstation transportiert.
Um das Verdampfen von flüssigen Produkten oder allgemein von flüssigen Bestandteilen der abgegebenen Stoffe zu vermeiden, kann jedes Gefäß 29 einen Deckel 31 erhalten. So ist die Einrichtung mit einem Verteiler 32 der Deckel 31 ausgerüstet. Dieser Verteiler weist ein Chassis auf, das ein Deckelmagazin stützt, in dem die Deckel gestapelt sind. Außerdem weist dieser Verteiler 32 ein Abnahmemittel und Verteilungsmittel auf, um den unteren Deckel vom Stapel abzunehmen und auf dem zuvor vom Roboter unter den Stapel positionierten Gefäß 29 abzulegen.
Jeder Deckel 29 weist eine kegelstumpfförmige Stopfenform auf, die durch Tiefziehen hergestellt ist, gerahmt von einem Griffkragen, wobei die Deckel im Magazin der eine auf den anderen nach ihrer Stopfenform gestapelt sind. Die Kragen der Deckel sind im gebildeten Stapel regelmäßig voneinander entfernt.
Das Deckelentnahmemittel besteht aus mindestens drei vertikalen Stangen 33, die voneinander entfernt sind und ein Stapelvolumen definieren, in dem der Stapel von Deckeln 29 gebildet ist. Die Stangen 33 sind drehbar montiert in oberen Lagern, die mit einer oberen horizontalen Platine 35 fest verbunden sind, und in unteren Lagern, die an einer unteren horizontalen Platine 37 befestigt sind. Diese Platine 37 ist mit einer kreisförmigen Durchgangsbohrung 38 für den Durchtritt der Deckel versehen. Jede Stange 33 ist unterhalb der unteren Platine 37 mit einem Gewindeansatz 39 versehen, in dessen Gewinde der Griffrand des Deckels 29 eingreift, wobei die Stangen gleichzeitig durch eine Motoreinheit 40 in der Richtung der Abgabe der Deckel gedreht werden.
Der Gewindeschritt jedes Gewindeansatzes 39 ist gleich oder ist ein Vielfaches des Intervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kragen.
Die Motoreinheit 40 besteht aus einem Elektromotor 41, der mit seinem Gehäuse an der oberen Platine 35 befestigt ist und an der Abtriebswelle ein Antriebsritzel 42 aufweist, das mit einem zweiten Ritzel 43 kämmt, das auf einer der Stangen aufgekeilt ist, wobei dieses zweite Kitzel mit einem Transmissionszahnrad 44 kämmt, mit dem zwei andere Ritzel 43 kämmen, die jeweils auf den zwei anderen Stangen 33 aufgekeilt sind.
Die verschiedenen Motore des Roboters und der Motor 41 des Deckelverteilers sind vorteilhafterweise vom gleichen Typ, was eine erhebliche Verringerung der Kosten der Einrichtung ermöglicht.
Außerdem sind diese Motoren mit einer elektrischen Energie mit einer Spannung deutlich unterhalb ihrer normalen Betriebsspannung gespeist, was die Erhöhung der Zuverlässigkeit und auch der Sicherheit der Einrichtung ermöglicht.
Die Erfindung kann selbstverständlich alle Verbesserungen und Varianten im Gebiet der technischen Äquivalente erfahren, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Motorisierter Handhabungsroboter (1) mit einem ersten Motor (6) und einem Manipulatorarm (5), der durch den ersten Motor (6) bewegbar ist, der durch eine Steuer- und Kontrolleinheit (7) geführt ist, wobei der erste Motor (6) und die Einheit (7) in einem auf Rollelementen (3), (4) montierten Gerüst (2) installiert sind und der erste Motor (6) mit einer drehbaren Antriebswelle (6a) ausgerüstet ist, an der ein mechanisches Moment verfügbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß – der Manipulatorarm (5) mit einem seiner Enden an einer Nabe (9) befestigt ist, die mit einem axialen Innengewinde versehen ist, in das der Gewindeabschnitt einer Antriebswelle (8) eingeschraubt ist, die mit der rotierenden Abtriebswelle des ersten Motors gekuppelt ist, – ein Bremsmechanismus mit der Nabe (9) und der Antriebswelle (8) verbunden ist, wobei dieser Bremsmechanismus die Festbremsung der Nabe (9) bezüglich der Antriebswelle (8) besorgt, sobald das auf die Nabe (9) ausgeübte Widerstandsmoment kleiner als ein vorbestimmter Wert ist und die Drehung der einen bezüglich der anderen zuläßt, wenn das Widerstandsmoment gleich diesem Wert ist, – der Roboter einen Drehblockierungsmechanismus (10) aufweist, der durch die Steuer- und Kontrolleinheit (7) aktivierbar ist, um die Drehung der Nabe (9) und des Manipulatorarms (5) zu blockieren, wobei dieser Mechanismus, wenn er aktiviert ist, blockierend auf die Nabe (9) und/oder den Arm einwirkt, wobei der Manipulatorarm (5) weiterhin bezüglich des Chassis durch Aktivierung des ersten Motors (6) verschoben werden kann.
Handhabungsroboter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – das in der Nabe (9) ausgebildete axiale Innengewinde axial durch eine glatte Bohrung verlängert ist, – die Antriebswelle in der axialen Verlängerung ihres Gewindeabschnitts mit einer glatten Lagerfläche versehen ist, die in der glatten Bohrung der Nabe (9) sitzt, – der Bremsmechanismus aus einem Puffer (12) aus Kunststoff besteht, der in einer radialen Bohrung (11) sitzt, die in der Nabe (9) ausgebildet ist und in deren axialer Bohrung mündet, wobei der Puffer (12) gegen die glatte Lagerfläche der Antriebswelle (8) angedrückt gehalten wird.
Handhabungsroboter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer (12) gegen die Antriebswelle (8) durch den axialen Druck gehalten wird, der durch eine Schraube (13) ausgeübt wird, die in ein in der radialen Bohrung (11) ausgebildetes Innengewinde eingeschraubt ist.
Handhabungsroboter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (8) außerhalb der Nabe (9) am freien Ende einen Anschlag (14) aufweist, der eine Schulter bildet, um die lineare Laufstrecke des Arms (5) zu begrenzen.
Handhabungsroboter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehblockierungsmechanismus (10) aus einem Blockierungsstift (15) besteht, der in einem mit dem Gerüst fest verbundenen Lager (16) verschiebbar gehalten ist, und einem Antriebselement (17) für die Betätigung des Stifts, das von der Steuer- und Kontrolleinheit (7) geführt ist, wobei dieses Antriebselement (17) eine Abtriebswelle mit linearer Verschiebung aufweist, die fest mit dem Blockierungsstift (15) verbunden ist, wobei der Blockierungsstift (15), wenn das Antriebselement (17) aktiviert ist, in eine in der Nabe (9) ausgebildete Bohrung (22) eingreift, um eine Sperrverbindung herzustellen und die Drehung der Nabe zu blockieren.
Handhabungsroboter (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die linear verschiebbare Abtriebswelle des Antriebselements (17) und der Blockierungsstift (15) durch eine halbstarre Verbindung miteinander verbunden sind.
Handhabungsroboter (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die linear verschiebbare Welle des Antriebselements und der Blockierungsfinger axial zu einander versetzt sind und daß die halbstarre Verbindung einerseits aus einer Gabelform besteht, die in einer am unteren Teil des Blockierungsstifts (15) befestigten Scheibe (19) ausgebildet ist, und einer Kreisnut (20), die in einem zylindrischen Ansatzstück (21) vertieft ist, das an der Abtriebswelle des Antriebselements (17) befestigt ist, wobei die Gabelform in die Nut (20) des Ansatzstücks (21) eingreift.
Handhabungsroboter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Detektormittel zum Erfassen der Drehblockierung des Manipulatorarms (5) die aktiviert sind, wenn der Drehblockierungsmechanismus (10) entaktiviert ist.
Handhabungsroboter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Rollelemente (4) mit einem zweiten Antriebselement (24) gekuppelt ist, das von der Steuer- und Kontrolleinheit (7) geführt ist.
Handhabungsroboter (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß drei Rollelemente (3), (4) vorgesehen sind, von denen das erste und zweite (3) auf der einen Seite des Chassis und das dritte (4) auf der anderen angeordnet sind.
Handhabungsroboter (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Rollelement (4) mit der Abtriebswelle des zweiten Antriebselements (24) gekuppelt ist.
Handhabungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch einen Inkrementkodierer, der mit der Abtriebswelle des zweiten Antriebselements (24) gekuppelt ist.
Handhabungsroboter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Rollelement (4) aus einem formgezahnten Rad besteht und bestimmt ist zum kämmenden Zusammenwirken mit einer Zahnstange (25), die an einer Piste (26) ausgebildet ist, auf der der Roboter (1) sich entlang bewegen soll.
Handhabungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Rollelement (3) aus Rollen mit dreieckiger Rille bestehen und zum Einsetzen auf eine Führungsschiene (27) mit dreieckigem Querschnitt bestimmt sind, die auf einer Piste (26) gebildet ist, auf der sich der Roboter hin- und herbewegen soll.
Handhabungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Antriebselement (24) fest mit einer Platine verbunden ist, die um eine vertikale Achse drehbar montiert ist, wobei die Platine längs dieser Achse mit der vertikalen Abtriebswelle eines dritten Motors gekuppelt ist.
Handhabungsroboter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (9) mit mindestens einer Markierung (23) ausgerüstet ist und gegenüber deren Laufstrecke ein Detektor angeordnet ist, der elektrisch mit der Steuer- und Kontrolleinheit (7) verbunden ist, wobei dieser Detektor ein Signal der Detektion der Markierung (23) liefert und dieses Signal von der Steuer- und Kontrolleinheit (7) benutzt wird, um die ursprüngliche Winkelposition des Arms (5) zu erfassen.
Handhabungsroboter (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Initialisierungs-Markierung (23) aus einer Überdicke am Umfang der Nabe (9) besteht, die von zwei radialen Endflächen begrenzt ist.
Handhabungsroboter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulatorarm (5) an seinem freien Ende mit zwei gegenüberliegenden Ausnehmungen (28) versehen ist, durch deren Ränder er unter die Griffkante eines zu ergreifenden und zu transportierenden Gegenstandes eingreifen kann.
Handhabungsroboter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Empfänger für Hertzsche Wellen oder für Ultraschallwellen ausgerüstet ist, der elektrisch mit der Steuer- und Kontrolleinheit verbunden ist, um Fernsteuersignale einer entfernt angeordneten Fernsteuerstation zu empfangen, wobei diese Station mit einem Sender für Hertzsche Wellen oder Ultraschallwellen ausgerüstet ist, der von einem Betriebsleiter und/oder einem Rechner geführt wird, der so durch Fernsteuerung den Roboter führt.
Handhabungsroboter (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Echo-Ortungssystem ausgerüstet ist, das elektrisch mit der Steuer- und Kontrol leinheit (7) verbunden ist, und mit einem Sender, um der Fernsteuerungsstation seine Position anzuzeigen, wobei dieser Sender auch elektrisch mit der Steuer- und Kontrolleinheit (7) verbunden ist.
Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit mindestens einem Roboter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgerüstet ist.
Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Abgabestation für feste und/oder flüssige und/oder pastenförmige Stoffe in dosierten Mengen aufweist, wobei diese verschiedenen Stationen die eine auf die anderen folgend gegenüber mindestens einer Piste (26) angeordnet sind, auf der sich der Roboter (1) hin- und herbewegt.
Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Piste einerseits eine Zahnstange (25) und andererseits eine Führungsschiene (27) aufweist, wobei die Zahnstange (25) und die Führungsschiene (27) zueinander parallel sind und wobei die Rollelemente (3), (4) des Roboters (1) zum Zusammenwirken mit der Zahnstange (25) und der Führungsschiene (27) bestimmt sind.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Produkte in zylindrischen Behältern (29) angeordnet sind, die jeder einen Griffrand (30) längs ihrer Füllöffnung aufweisen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Verteiler (32) für Deckel (31) mit einem Chassis ausgerüstet ist, das ein Deckelmagazin trägt, in dem die Deckel gestapelt sind, wobei der Verteiler eine Abnahme- und Verteilvorrichtung aufweist, um den unteren Deckel des Stapels abzunehmen und ihn auf dem Behälter (29) abzulegen, der zuvor vom Roboter (1) unter dem Stapel positioniert wurde.
Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Deckel (31) eine kegelstumpfförmige Stopfenform aufweist, die durch Tiefziehen hergestellt wurde und von einem Griffrand umgeben ist, wobei die Deckel im Magazin einer im anderen entsprechend ihrer Stopfenform gestapelt sind.
Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragen der Deckel in dem gebildeten Stapel regelmäßige Abstände voneinander haben.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Abnahme und Abgabe des Deckels aus mindestens drei vertikalen Stangen (33) besteht, die voneinander entfernt sind und ein Stapelvolumen definieren, in dem der Stapel von Deckeln gebildet ist, wobei die Stangen drehbar montiert sind in oberen Lagern, die mit einer oberen horizontalen Platine (35) fest verbunden sind, und in unteren Lagern, die an einer unteren horizontalen Platine (37) befestigt sind, die mit einer kreisförmigen Durchgangsbohrung (38) für den Durchtritt der Deckel (31) versehen ist, wobei jede Stange (33) unterhalb der unteren Platine (37) mit einem mit Gewinde versehenen Ansatzstück (39) versehen ist, in deren Gewinde der Griffrand des Dekkels (31) eingreift, wobei die Stangen (33) gleichzeitig durch ein Antriebsaggregat (40, 41) im Sinn der Abgabe des Deckels gedreht werden.
Einrichtung nach Anspruch 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeschritt jedes Gewindeansatzes (39) gleich dem Intervall oder einem Mehrfachen des Intervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Griffkragen ist.
Einrichtung nach Anspruch 28 oder Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (40) aus einem Elektromotor (41) besteht, der mit seinem Gehäuse an der oberen Platine (35) befestigt ist, an seiner Abtriebswelle ein Antriebsritzel (42) trägt, das mit einem zweiten Ritzel (43) kämmt, das auf eine der Stangen (33) aufgekeilt ist, wobei dieses zweite Ritzel (43) mit einem Übertragungszahnrad (44) kämmt, mit dem zwei andere Ritzel (43) kämmen, die jeweils auf den zwei anderen Stangen (33) aufgekeilt sind.