EP1515826A1 - Parallelmanipulator mit spielfreien getrieben - Google Patents
Parallelmanipulator mit spielfreien getriebenInfo
- Publication number
- EP1515826A1 EP1515826A1 EP03724771A EP03724771A EP1515826A1 EP 1515826 A1 EP1515826 A1 EP 1515826A1 EP 03724771 A EP03724771 A EP 03724771A EP 03724771 A EP03724771 A EP 03724771A EP 1515826 A1 EP1515826 A1 EP 1515826A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- gear
- motor
- transmission
- gearing
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
- B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
- B23Q1/5456—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary rotating pair
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0258—Two-dimensional joints
- B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0045—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base
- B25J9/0051—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base with kinematics chains of the type rotary-universal-universal or rotary-spherical-spherical, e.g. Delta type manipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
- B25J9/103—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears with backlash-preventing means
Definitions
- the invention relates to a device for moving and positioning an object in space according to the preamble of claim 1. It is a device referred to in the technical field as a robot with parallel kinematics or delta robot.
- This delta robot has a base plate, on which first ends of three arms are arranged pivotably. Each arm is individually driven by a motor, the three motors being arranged in a plane defined by the base plate such that one of the motor axes runs along one side of an imaginary equilateral triangle.
- the second ends of the arms are articulated to a common support plate. Gripping means, for example a suction cup, are arranged on this support plate in order to grip and hold the object to be moved.
- a telescopic fourth axis, which of a fourth motor is driven, is articulated to the base plate and the support plate.
- a similar device is known from EP-A-1 '129' 829.
- the motors are arranged below the level of the base plate.
- the fourth axis passes through the base plate, being connected to the fourth motor above the base plate.
- delta robots have proven themselves in automated systems, particularly in the packaging industry. They have the advantage that they can move between two positions at high speed and yet precisely and that they can move to positions within a relatively large three-dimensional range.
- the drive motors are usually coupled to the individual arms via a gear. These motor / gear units should enable a high reproducible positioning accuracy of the gripping means even with fast start / stop processes.
- the gearbox should therefore be practically free of play, allow rapid acceleration and have the smallest possible volume.
- Another problem is the overall height of the suspension device itself, which prevents the use of the device or at least requires a lowering of the delta robot if the room height is correspondingly low. Such a lowering of the work area is not permitted if upstream or downstream work must be carried out manually.
- DE-A-4 '413' 872 also discloses a transmission with as little play as possible without torsionally elastic tensioning.
- This planetary gear transmission has gear stages which allow a radial displacement of the bearings of the circulating carrier and the two ring gears during assembly.
- the gear works the same in both directions of rotation. However, it exhibits negative vibration behavior.
- DE-A-197 '5V433 deals in more detail with the problems of the known motor / gear units for fast positioning tasks. In addition to the fundamental problem of zero backlash, the unavoidable wear of the gearbox must be taken into account.
- DE '433 is based on the knowledge that it is sufficient for a high positioning accuracy to minimize any play in the planetary gear in the area of the end positions. Game-related changes in position occurring in intermediate positions are accepted. Measures are therefore proposed, which can only be achieved through the Impact gearbox to transmitted torques. These measures consist in the presence of an additional gearwheel which cooperates with the planet gear and which rotates in the same axis and which has a smaller width than the planet gear.
- the additional gearwheel is tensioned in a torsionally elastic manner by a spring, the tensioning resulting in the planetary gear taking a defined position in the end positions.
- This freedom of play which is only available in the end positions, and the associated directional dependency, however, have a negative impact on smooth running and wear, gearbox rigidity and vibration behavior.
- a backlash-free gear for industrial robots is also known, in which the impact resulting from a change in the direction of rotation is avoided by a directionally separated torque transmission.
- This directionally separated torque transmission is achieved in that the axes of the planet gears are offset from the axis of the sun gear. The teeth of the planet gears thus mesh in one direction of rotation on one flank of the ring gear and in the opposite direction of rotation on the opposite side.
- the delta robot according to the invention has a gear mechanism, the at least one gear stage or its components of which is braced and the freedom from play is achieved in that individual gear components are connected to one another in a material and / or form-fitting manner in order to allow the gear mechanism to be free of play over the entire range of motion ,
- the material and / or form-fitting connection in combination with the bracing of the components of the gear stages leads to increased rigidity in both directions of movement and thus enables a correspondingly optimized control, which leads to a more rigid system behavior.
- the freedom of play available over the entire range of motion also optimizes the vibration behavior and the accuracy of the delta robot.
- the rigidity is identical in both directions of movement, so that the same control parameters can be used for both directions.
- at least one gear stage is clamped rotationally symmetrically. If the motor is connected coaxially to the gear unit, the motor / gear unit can be made very compact and thus relatively small.
- An exclusively cohesive connection has the advantage over a positive and cohesive or a purely positive connection that the manufacture of the transmission is simplified, that the individual components and the assembly are subject to lower requirements regarding dimensional accuracy, and that the transmission is smaller and can be made lighter.
- Figure 1 is a perspective view of a delta robot
- FIG 2 shows a detail of the delta robot according to FIG an engine / transmission unit according to the invention
- Figure 4 is an exploded view of the attachment of an arm to the motor / transmission unit.
- FIG. 1 shows a delta robot of a known type, as described, for example, in EP-A-0 '250' 470 and EP-A-1 '129' 829. For this reason, its structure and control are no longer discussed in detail.
- the delta robot essentially has a base element 1, at least three arms 2, a carrier element 3 with gripping means (not shown), for example a suction device, and a separate motor / gear unit for each arm 5 on.
- gripping means for example a suction device
- a separate motor / gear unit for each arm 5 on.
- the arms 2 are articulated via the associated motor / gear unit 5 on the base element 1, here plate-shaped, and via a lower joint 24 on the common carrier element 3, here likewise plate-shaped, the associated motor / gear units 5 are arranged in a common plane on the sides of an imaginary polygon.
- the polygon is designed as an equilateral triangle.
- each motor / gear unit 5 has a motor 50 and a gear 52 on.
- the motor 50 is connected to a controller (not shown) via motor connections 51.
- the motor can be a servo motor, an asynchronous motor, a three-phase motor or another motor suitable for the area of application.
- the motor 50 is coaxially connected to the transmission in order to obtain a compact design.
- the common axis lies on one side of the imaginary polygon mentioned above.
- the associated arm 2 is fixedly connected to the gear 52 via a gear-side connection flange 53, which is visible in FIG.
- the arm 2 therefore consists of an upper arm 21 which is fixedly connected to the gear 52 and a lower arm 23 which is connected to the upper arm 22 via an upper joint 22, for example a universal joint.
- the upper arm 21 is screwed to the transmission flange 53 via an arm flange 20.
- the fastening screws 25 are preferably covered with a cover cap 26 in order to prevent contamination or to facilitate cleaning.
- the gear 52 used in this arrangement has gear stages which can be adjusted relative to one another during assembly in order to compensate for gear tolerances caused by production.
- the gear stages are preferably braced rotationally symmetrically. Furthermore, it is designed to be practically free of play over the entire range of motion, in that individual gear components are connected in a form-fitting and / or integral manner. At least one of these gear stages preferably has axes of rotation on the input and output sides which run coaxially, the motor 50 likewise running coaxially with respect to this axis.
- the gear 52 can be designed in one or more stages. It is preferably a planetary gear transmission. Embodiments with combined spur gear and planetary gears or other combinatorial multistage gears are also possible. In the case of the combined spur gear and planetary gear, there is at least one gear stage, the rotational axis of the drive end of which is axially offset from the rotational axis of the driven end.
- the transmission is a planetary gear transmission as described in DE-A-100 '58' 192 and sold by the Wittenstein company under the type designation TPM 025.
- This gear has means for permanent play compensation for a desired play-free run.
- the gearbox is designed as a so-called harmony drive gearbox, namely with an elliptical disc with a central hub and elliptically deformable ball bearings, an elliptically deformable bushing with external teeth and a rigid cylindrical ring with internal teeth.
- the device according to the invention enables optimization of practically all aspects essential for the delta robot, in particular the increased rigidity, the more direct control behavior, the smaller space requirement, the higher speed and the improved positioning accuracy.
- Base element arm arm-side connection flange, upper arm, upper joint, lower arm, lower joint, fastening screws, cover cap, support element, fourth axis, motor / transmission unit, motor, motor connections, transmission, transmission-side connection flange
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
Ein Deltaroboter weist Motor/Getriebeeinheiten (5) auf, welche jeweils einem Arm (2) zugeordnet sind und welche je auf einer Seite eines Dreiecks angeordnet sind. Jede Motor/Getriebeeinheit (5) weist ein Getriebe (52) auf, dessen mindestens eine Getriebestufe rotationssymmetrisch verspannt ist. Das Getriebe (52) ist durch stoff- und/oder formschlüssige Verbindung von Getriebekomponenten über den gesamten Bewegungsbereich des Getriebes (52) spielfrei. Dieser Deltaroboter ermöglicht eine Optimierung praktisch aller für den Deltaroboter wesentlichen Aspekte, insbesondere die Steifigkeit, das Regelverhalten, den Platzbedarf, die Geschwindigkeit und die Positioniergenauigkeit.
Description
PARALLELMΆNIPULATOR MIT SPIELFREIEN GETRIEBEN
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen und Positionieren eines Gegenstandes im Raum gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei um eine in der Fach- weit als Roboter mit Parallelkinematik beziehungsweise Deltaroboter bezeichnete Vorrichtung.
Stand der Technik
Eine gattungsgemässe Vorrichtung zum Bewegen und Positionieren eines Gegenstandes im Raum ist in EP-A-0'250'470 beschrieben. Dieser Deltaroboter weist- eine Basisplatte auf, an welchem erste Enden dreier Arme schwenkbar angeordnet sind. Jeder Arm ist einzeln über einen Motor angetrieben, wobei die drei Motoren in einer durch die Basisplatte definierten Ebene so angeordnet sind, dass je eine der Motorenachsen entlang je einer Seite eines imaginären gleichseitigen Dreiecks verläuft. Die zweiten Enden der Arme sind mit einer gemeinsamen Tragplatte gelenkig verbunden. An dieser Tragplatte sind Greifmittel, beispielsweise ein Saugnapf, angeordnet, um den zu bewegenden Gegenstand zu ergreifen und zu halten. Eine teleskopartige vierte Achse, welche von
einem vierten Motor angetrieben ist, ist gelenkig mit der Basisplatte und der Tragplatte verbunden.
Eine ähnliche Vorrichtung ist aus EP-A-1 ' 129 ' 829 bekannt. Hier sind die Motoren unterhalb der Ebene der Basisplatte angeordnet. Ferner durchsetzt die vierte Achse die Basisplatte, wobei sie oberhalb der Basisplatte mit dem vierten Motor verbunden ist .
Diese Deltaroboter haben sich in automatisierten Anlagen, insbesondere in der Verpackungsindustrie, bewährt. Sie haben den Vorteil, dass sie sich mit hoher Geschwindigkeit und doch präzise zwischen zwei Positionen bewegen können und dass sie Positionen innerhalb eines relativ grossen dreidimensionalen Bereichs anfahren können.
Üblicherweise sind die Antriebsmotoren über ein Getriebe mit den einzelnen Armen gekoppelt . Diese Motor/Getriebeeinheiten sollten auch bei schnellen Start/Stop-Vorgängen eine hohe reproduzierbare Positioniergenauigkeit des Greifmittels ermöglichen. Das Getriebe sollte somit praktisch spielfrei sein, eine schnelle Beschleunigung erlauben und ein möglichst kleines Volumen aufweisen.
So sind aus WO 00/35640 und EP-A-1" 129 ' 829 Motor/Getriebeeinheiten bekannt, welche in diesen Deltarobotern eingesetzt werden. In WO 00/35640 (Fig. 1) wird ein hochbauendes zweistufiges Stirnradgetriebe verwendet; in EP-A-1 '129'829 (Fig. 5) erstreckt sich die Bauhöhe über die Basisplatte hinaus. Dies ist nachteilig, da sich das Eigenfrequenzverhalten der Aufhängevorrichtung, in welche der Deltaroboter montiert wird, bei zunehmender Bauhöhe in etwa
der zweiten Potenz verschlechtert . Dadurch wird bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten die geforderte Genauigkeit nicht mehr erreicht. Um dies zu vermeiden, muss der Deltaroboter eine grössere Masse aufweisen, was sich wiederum nachteilig auf die Statik auswirkt .
Ein weiteres Problem ist die Bauhöhe der Aufhängevorrichtung selber, welche bei entsprechend geringer Raumhöhe am Aufstellungsort den Einsatz der Vorrichtung verhindert oder wenigstens eine Absenkung des Deltaroboters erfordert. Eine solche Absenkung des Arbeitsbereiches ist nicht zulässig, wenn vor- oder nachgelagerte Arbeiten manuell ausgeführt werden müssen.
Ebenfalls ein möglichst spielarmes Getriebe ohne drehelastische Verspannungen offenbart DE-A-4 '413 ' 872. Dieses Planetenzahnradgetriebe weist Getriebestufen auf, welche bei der Montage eine radiale Verschiebung der Lager des Umlauf- trägers und der zwei Hohlräder erlauben. Das Getriebe wirkt zwar in beiden Drehrichtungen gleich. Es weist jedoch ein negatives Schwingungsverhalten auf .
DE-A-197' 5V433 geht detaillierter auf die Problematik der bekannten Motor/Getriebeeinheiten für schnelle Positionier- aufgaben ein. Zusätzlich zur grundsätzlichen Problematik der Spielfreiheit muss nämlich der nicht vermeidbare Ver- schleiss des Getriebes berücksichtigt werden. DE' 433 geht von der Erkenntnis aus, dass es für eine hohe Positioniergenauigkeit ausreicht, ein im Planetengetriebe vorhandenes Spiel im Bereich der Endpositionen zu minimieren. In Zwischenpositionen auftretende spielbedingte Lageveränderungen werden akzeptiert . Es werden deshalb Massnahmen vorgeschlagen, welche sich ausschliesslich bei kleineren durch das
Getriebe zu übertragenden Drehmomenten auswirken. Diese Massnahmen bestehen darin, dass ein mit dem Planetenrad zusammenwirkendes, achsgleich drehendes Zusatzzahnrad vorhanden ist, welches eine geringere Breite aufweist als das Planetenrad. Das Zusatzzahnrad ist mit einer Feder drehelastisch verspannt, wobei die Verspannung dazu führt, dass das Planetenrad in den Endpositionen eine definierte Position einnimmt. Diese lediglich in den Endpositionen vorhandene Spielfreiheit und die damit verbundene Richtungsabhän- gigkeit wirken sich jedoch negativ auf die Laufruhe und den Verschleiss, die Getriebesteifigkeit und das Schwingungs- verhalten aus.
Aus GB-A-2 '213 '555 ist ferner ein spielfreies Getriebe für Industrieroboter bekannt, bei welchem der bei Drehrichtungsänderung entstehende Schlag durch eine richtungsgetrennte Drehmomentübertragung vermieden wird. Diese richtungsgetrennte Drehmomentübertragung wird dadurch erreicht, dass die Achsen der Planetenräder im Vergleich zur Achse des Sonnenrads versetzt angeordnet sind. Die Zähne der Planetenräder kämmen somit in einer Drehrichtung an einer Flanke des Hohlrads und in gegengesetzter Drehrichtung an der gegenüberliegenden Seite.
DE-A-100'58' 192 beschreibt ein spielfreies Planetenzahnradgetriebe. Die Planetenräder, welche zwischen Sonnenrad und Hohlrad kämmen, sind jeweils um einen Planetenradbolzen drehbar gelagert und über diesen an einem Umlaufträger fixiert. Diese Planetenradbolzen sind ausschliesslich stoffschlüssig fest mit dem Umlaufträger verbunden. Vorzugsweise sind sie verschweisst .
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Deltaroboter der ein- gangs genannten Art zu schaffen, welcher eine in Bezug auf Spiel, Grosse, Schwingungsverhalten und Regelparameter optimierte Antriebseinheit aufweist.
Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Der erfindungsgemässe Deltaroboter weist ein Getriebe auf, dessen mindestens eine Getriebestufe, beziehungsweise deren Komponenten, verspannt ist und dessen Spielfreiheit dadurch erreicht ist, dass einzelne Getriebekomponenten stoff- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, um eine Spielfreiheit des Getriebes über den gesamten Bewegungsbereich zu ermöglichen.
Die Stoff- und/oder formschlüssige Verbindung in Kombination mit der Verspannung der Komponenten der Getriebestufen führt zu einer erhöhten Steifigkeit in beiden Bewegungs- richtungen und ermöglicht dadurch eine entsprechend optimierte Regelung, die zu einem steiferen Systemverhalten führt. Die über den gesamten Bewegungsbereich vorhandene Spielfreiheit optimiert zudem das Schwingverhalten und die Genauigkeit des Deltaroboters. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steifigkeit in beiden Bewegungsrichtungen identisch, so dass für beide Richtungen dieselben Regelpa- rameter angewendet werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Getriebestufe rotations- symmetrisch verspannt .
Ist der Motor koaxial mit der Getriebeeinheit verbunden, so lässt sich die Motor/Getriebeeinheit sehr kompakt und somit relativ klein ausgestalten. Dies vermindert das Gesamtgewicht und den Platzbedarf der Einheit insbesondere in Bezug auf die Bauhöhe, was sich wiederum vorteilhaft auf das Schwingungsverhalten der Aufhängevorrichtung auswirkt . Da bei Deltaroboter die Einheiten in einer Ebene und je auf einer Seite eines Vielecks, insbesondere eines Dreiecks, angeordnet sind, ist die Minimierung der Grosse der Einheit von zentraler Bedeutung.
Eine ausschliesslich Stoffschlüssige Verbindung hat gegenüber einer form- und stoffschlüssigen beziehungsweise einer rein formschlüssigen Verbindung den Vorteil, dass die Her- Stellung des Getriebes vereinfacht ist, dass an die einzelnen Komponenten und an die Montage geringere Anforderungen betreffend Masshaltigkeit gestellt werden, und dass das Getriebe kleiner und leichter ausgestaltet sein kann.
Weitere vorteilhafte Ausfuhrungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Deltaroboters ;
Figur 2 ein Detail des Deltaroboters gemäss Figur 1 mit
einer erfindungsgemässen Motor/Getriebeeinheit;
Figur 3 eine Motor/Getriebeeinheit gemäss Figur 2 und
Figur 4 eine Explosionsdarstellung der Befestigung eines Arms an der Motor/Getriebeeinheit .
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Figur 1 ist ein Deltaroboter bekannter Art dargestellt, wie er beispielsweise in EP-A-0 '250 '470 und EP-A-1 ' 129 ' 829 beschrieben ist . Es wird deshalb nicht mehr im Detail auf seinen Aufbau und seine Steuerung eingegangen. Der Deltaro- boter, dessen Bewegungen nach dem Prinzip der Parallelkinematik ausgeführt werden, weist im wesentlichen ein Basis- element 1, mindestens drei Arme 2, ein Trägerelement 3 mit nicht dargestellten Greifmitteln, beispielsweise ein Sauger, und zu jedem Arm eine eigene Motor/Getriebeeinheit 5 auf. Vorzugsweise ist ferner eine bezüglich der Anordnung der Arme 2 zentrisch angeordnete teleskopartige vierte Achse 4 vorhanden. Speziell am Deltaroboter ist, dass die Arme 2 über die zugehörige Motor/Getriebeeinheit 5 gelenkig am Basiselement 1, hier plattenförmig ausgebildet, und über ein unteres Gelenk 24 am gemeinsamen Trägerelement 3, hier ebenfalls plattenförmig ausgebildet, angeordnet sind, wobei die zugehörigen Motor/Getriebeeinheiten 5 in einer gemeinsamen Ebene auf den Seiten eines imaginären Vielecks angeordnet sind. Vorzugsweise sind drei Arme 2 vorhanden, und das Vieleck ist als gleichseitiges Dreieck ausgebildet.
Wie in Figur 2 ersichtlich ist, weist jede Motor/Getriebeeinheit 5 einen Motor 50 und ein Getriebe 52
auf. Der Motor 50 ist über Motoranschlüsse 51 mit einer nicht dargestellten Steuerung verbunden. Der Motor kann ein Servomotor, ein Asynchronmotor, ein Drehstrommotor oder ein anderer, für den Einsatzbereich geeigneter Motor sein. Wie in der Figur 2 dargestellt, ist der Motor 50 koaxial mit dem Getriebe verbunden, um eine kompakte Bauweise zu erhalten. Die gemeinsame Achse liegt dabei auf einer Seite des oben erwähnten imaginären Vielecks . Mit dem Getriebe 52 ist über einen, in Figur 3 sichtbaren, getriebeseitigen An- schlussflansch 53 der zugehörige Arm 2 fest verbunden. Der Arm 2 besteht deshalb aus einem mit dem Getriebe 52 fest verbundenen Oberarm 21 und einem mit diesem über ein oberes Gelenk 22, beispielsweise ein Kardangelenk, gelenkig verbundenen Unterarm 23.
Der Oberarm 21 ist, wie in Figur 4 sichtbar ist, über einen armseitigen Anschlussflansch 20 mit dem getriebeseitigen Anschlussflansch 53 verschraubt. Die Befestigungsschrauben 25 sind vorzugsweise mit einer Abdeckkappe 26 zugedeckt, um eine Verschmutzung zu verhindern, beziehungsweise eine Reinigung zu erleichtern.
Das in dieser Anordnung verwendete Getriebe 52 weist Getriebestufen auf, welche bei der Montage zueinander ein- stellbar sind, um fertigungsbedingte Getriebetoleranzen auszugleichen. Vorzugsweise sind die Getriebestufen rotationssymmetrisch verspannt . Ferner ist es über den gesamten Bewegungsbereich praktisch spielfrei ausgebildet, indem einzelne Getriebekomponenten form- und/oder stoffschlüssig verbunden sind. Vorzugsweise weist mindestens eine dieser Getriebestufen an- und abtriebsseitige Drehachsen auf, welche koaxial verlaufen, wobei der Motor 50 ebenfalls bezüglich dieser Achse koaxial verläuft. Das Getriebe 52 kann
ein- oder mehrstufig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist es ein Planetenzahnradgetriebe. Ausführungsformen mit kombinierten Stirnrad- und Planetengetrieben oder andere kombinatorischen Mehrstufengetriebe sind auch möglich. Im Falle des kombinierten Stirnrad- und Planetengetriebes ist wenigstens eine Getriebestufe vorhanden, deren antriebsseiti- ge Rotationsachse axial versetzt zu ihrer abtriebsseitigen Rotationsachse verläuft .
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Getriebe ein Planetenzahnradgetriebe, wie es in DE-A-100' 58 ' 192 beschrieben und von der Firma Wittenstein unter der Typenbezeichnung TPM 025 vertrieben wird. Dieses Getriebe weist Mittel zum dauerhaften Spielausgleich für einen gewünschten spielfreien Lauf auf .
In einer anderen Ausfuhrungsform ist es ein Planetenzahnradgetriebe, wie es in GB-A-2 '213 ' 555 beschrieben ist. Das Getriebe ist als sogenanntes Harmonie Drive-Getriebe ausge- bildet, nämlich mit einer elliptischen Scheibe mit zentrischer Nabe und elliptisch verformbaren Kugellagern, einer elliptisch verformbaren Buchse mit Aussenverzahnung und einem starren zylindrischen Ring mit Innenverzahnung.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht eine Optimierung praktisch aller für den Deltaroboter wesentlichen Aspekte, insbesondere die erhöhte Steifigkeit, das direktere Regelverhalten, den geringeren Platzbedarf, die höhere Geschwindigkeit und die verbesserte Positioniergenauigkeit .
Bezugszeichenliste
Basiselement Arm armseitiger Anschlussflansch Oberarm oberes Gelenk Unterarm unteres Gelenk Befestigungsschrauben Abdeckkappe Trägerelement Vierte Achse Motor/Getriebeeinheit Motor Motoranschlüsse Getriebe getriebeseitiger Anschlussflansch
Claims
1. Vorrichtung zum Bewegen und Positionieren eines Gegenstandes im Raum mit einem Basiselement (1) , mit mindes- tens drei am Basiselement (1) angeordneten Motor/Getriebeeinheiten (5) , mit mindestens drei Armen (2) , welche an einem ersten Ende je mit einer Motor/Getriebeeinheit (5) verbunden sind und welche an einem zweiten Ende gelenkig mit einem gemeinsamen Trag- element (3) verbunden sind, an welchem mindestens ein Greifmittel zum Greifen des Gegenstandes angeordnet ist, wobei die Motor/Getriebeeinheiten (5) in einer durch das Basiselement (1) definierten Ebene oder in einer parallel dazu verlaufenden Ebene so angeordnet sind, dass sie die Seiten eines imaginären Vielecks bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor/Getriebeeinheit (5) ein Getriebe (52) aufweist, dessen mindestens eine Getriebestufe verspannt ist, und dass das Getriebe (52) durch stoff- und/oder form- schlüssige Verbindung von Getriebekomponenten über den gesamten Bewegungsbereich des Getriebes (52) mindestens nahezu spielfrei ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass genau drei Arme (2) und genau drei Motor/Getriebeeinheiten (5) vorhanden sind und dass je eine Motor/Getriebeeinheit (5) auf je einer Seite eines imaginären Dreiecks angeordnet ist .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das imaginäre Dreieck gleichseitig ist .
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass eine teleskopartige vierte Achse (4) vorhanden ist, welche mit dem Trägerelement (3) verbunden ist .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor/Getriebeeinheit (5) mindestens eine Getriebestufe aufweist, wobei mindestens eine dieser Getriebestufen, vorzugsweise alle, an- triebsseitige und abtriebsseitige Drehachsen aufweisen, welche koaxial verlaufen, und dass die Motor/Getriebeeinheit (5) einen Motor (50) aufweist, welcher koaxial mit dieser mindestens einen Getriebestufe verbunden ist .
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (52) ein Planetenzahnradgetriebe ist und dass das Planetenzahnradgetriebe zwischen einem Sonnenrad und einem Hohlrad kämmende, jeweils über einen Planetenradbolzen an einem Umlauf- träger fixierte, um den jeweiligen Planetenradbolzen drehbar gelagerte Planetenräder aufweist .
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (52) ein Planeten- Zahnradgetriebe ist und dass das Planetenzahnradgetriebe zwischen einem Sonnenrad und einem Hohlrad kämmende Planetenräder aufweist, wobei die Achsen der Planetenräder im Vergleich zur Achse des Sonnenrads versetzt angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (52) ein- oder mehrstufig ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (52) ein kombiniertes Stirnrad- Planetengetriebe ist, wobei mindestens eine Getriebe- stufe vorhanden ist, deren antriebsseitige Achse axial versetzt zu ihrer abtriebsseitigen Achse verläuft.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine verspannte Ge- triebestufe rotationssymmetrisch verspannt ist.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20209440U DE20209440U1 (de) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | Vorrichtung zum Bewegen und Positionieren eines Gegenstandes im Raum |
DE20209440U | 2002-06-13 | ||
PCT/CH2003/000346 WO2003106114A1 (de) | 2002-06-13 | 2003-06-03 | Parallelmanipulator mit spielelfreien gestrieben |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1515826A1 true EP1515826A1 (de) | 2005-03-23 |
Family
ID=7972296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP03724771A Withdrawn EP1515826A1 (de) | 2002-06-13 | 2003-06-03 | Parallelmanipulator mit spielfreien getrieben |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20060182602A1 (de) |
EP (1) | EP1515826A1 (de) |
JP (1) | JP2005528993A (de) |
AU (1) | AU2003229238A1 (de) |
CA (1) | CA2489455A1 (de) |
DE (1) | DE20209440U1 (de) |
WO (1) | WO2003106114A1 (de) |
Families Citing this family (50)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE60314424T2 (de) * | 2003-11-05 | 2008-02-21 | Sener, Ingenieria y Sistemas, S.A., Las Arenas | Mechanismus zum eindeutigen Verbinden einer verschiebbaren und ausrichtbaren Plattform mit einer Tragkonstruktion unter Verwendung von Gelenkarmen |
US7971505B2 (en) * | 2004-03-11 | 2011-07-05 | Ntn Corporation | Link actuating device |
US20080141813A1 (en) * | 2005-03-18 | 2008-06-19 | Matthias Ehrat | Device for Moving and Positioning an Object in Space |
WO2008059659A1 (fr) * | 2006-11-15 | 2008-05-22 | Murata Machinery, Ltd. | Mécanisme parallèle |
DE102007004166A1 (de) | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Bewegen und Positionieren eines Gegenstandes im Raum |
DE102007004379A1 (de) * | 2007-01-29 | 2008-07-31 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Bewegen und Positionieren eines Gegenstandes im Raum |
FR2912944B1 (fr) * | 2007-02-28 | 2009-04-24 | Jean Marie Chenu | Robot manipulateur compact |
WO2009046761A1 (en) * | 2007-10-09 | 2009-04-16 | Abb Technology Ab | An industrial robot device, an industrial robot and a method for manipulating objects |
JP4850863B2 (ja) | 2008-04-10 | 2012-01-11 | 村田機械株式会社 | パラレルメカニズム |
JP4420959B2 (ja) * | 2008-04-10 | 2010-02-24 | 村田機械株式会社 | パラレルメカニズム |
JP4674915B2 (ja) * | 2008-04-14 | 2011-04-20 | 村田機械株式会社 | パラレルメカニズム |
DE102008001314A1 (de) * | 2008-04-22 | 2009-10-29 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Bewegen und Positionieren eines Gegenstandes im Raum |
JP4964190B2 (ja) * | 2008-06-10 | 2012-06-27 | 村田機械株式会社 | パラレルメカニズム |
KR101343892B1 (ko) * | 2008-06-10 | 2013-12-20 | 무라다기카이가부시끼가이샤 | 패러렐 메카니즘 |
US8227768B2 (en) * | 2008-06-25 | 2012-07-24 | Axcelis Technologies, Inc. | Low-inertia multi-axis multi-directional mechanically scanned ion implantation system |
US8931240B2 (en) | 2008-10-27 | 2015-01-13 | Formax, Inc. | Shuttle system and method for moving food products into packaging |
DE102008063869A1 (de) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Elau Gmbh | Deltaroboter mit besonderer Anordnung der Kugelgelenke |
DE102008062958A1 (de) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | Multivac Sepp Haggenmüller Gmbh & Co. Kg | Roboter, insbesondere einer Verpackungsmaschine zugeordneter Roboter |
CN101708611B (zh) * | 2009-11-09 | 2011-07-27 | 天津大学 | 一种具有三维平动一维转动的并联机构 |
CN102059696B (zh) * | 2009-11-18 | 2013-11-20 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 并联机构 |
JP5488037B2 (ja) * | 2010-02-23 | 2014-05-14 | 村田機械株式会社 | 移載装置及びワーク載置装置 |
CN102259338B (zh) * | 2010-05-28 | 2014-03-26 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 机器人 |
CA2734318C (en) * | 2011-03-17 | 2017-08-08 | Crosswing Inc. | Delta robot with omni treaded wheelbase |
CN102211333A (zh) * | 2011-06-15 | 2011-10-12 | 天津职业技术师范大学 | 可实现一维转动和一维移动的两自由度空间并联机构 |
CN102248533A (zh) * | 2011-06-15 | 2011-11-23 | 天津职业技术师范大学 | 用于实现一维转动和一维移动的两自由度空间并联机构 |
JP5833869B2 (ja) * | 2011-09-06 | 2015-12-16 | 川崎重工業株式会社 | デルタ型パラレルロボット |
JP5205504B2 (ja) * | 2011-12-06 | 2013-06-05 | 村田機械株式会社 | パラレルメカニズム |
CN102514003B (zh) * | 2011-12-19 | 2014-09-24 | 天津大学 | 二自由度空间并联机器人 |
CN102615642B (zh) * | 2012-03-27 | 2014-04-30 | 天津大学 | 可实现五坐标加工能力的并联机械手 |
CN102615643B (zh) * | 2012-03-29 | 2014-04-02 | 天津大学 | 一种具有四自由度的并联机械手 |
JP5674734B2 (ja) * | 2012-08-31 | 2015-02-25 | ファナック株式会社 | ボールジョイントにより接続されたパラレルリンクロボット |
DE102012024413B4 (de) * | 2012-12-14 | 2014-07-10 | Krohne Messtechnik Gmbh | Positioniervorrichtung und Messgerät |
MX341585B (es) * | 2013-02-14 | 2016-08-25 | Automatische Technik México S A De C V * | Robot industrial tipo delta. |
NL2010312C2 (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-18 | Oldin Beheer B V | Load handling robot with three single degree of freedom actuators. |
CN104029218A (zh) * | 2013-03-05 | 2014-09-10 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 机械手臂 |
USD737870S1 (en) * | 2014-01-21 | 2015-09-01 | Robert Kevin Houston | Three dimensional motion platform |
CN104390755B (zh) * | 2014-09-26 | 2017-03-29 | 燕山大学 | 高低频复合驱动并联三自由度运动台 |
CN104308841A (zh) * | 2014-10-21 | 2015-01-28 | 泉州市微柏工业机器人研究院有限公司 | 一种重载型并联机械手 |
US10357857B2 (en) * | 2015-08-18 | 2019-07-23 | Printspace 3D | Parallel arm fabrication apparatus and system for facilitating three dimensional motion of an object |
USD813918S1 (en) * | 2016-01-28 | 2018-03-27 | Autodesk, Inc. | Three dimensional (3D) delta printer |
EP3481598B1 (de) * | 2016-07-07 | 2020-09-02 | ABB Schweiz AG | Fundament für einen parallelkinematikroboter |
CN106477320A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-03-08 | 无锡市创恒机械有限公司 | 一种三角机械手装置 |
CN106429195A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-02-22 | 南宁学院 | 一种滑移并联式传送带校正装置 |
JP6698719B2 (ja) * | 2018-02-14 | 2020-05-27 | ファナック株式会社 | パラレルリンクロボット |
CN110732883A (zh) * | 2018-07-18 | 2020-01-31 | 厦门万久科技股份有限公司 | 复合式并联机构设备 |
FR3102697B1 (fr) * | 2019-11-05 | 2024-03-08 | Pollen Robotics | Articulation à trois degrés de liberté pour un robot et procédé de commande correspondant |
GB201916151D0 (en) * | 2019-11-06 | 2019-12-18 | Rolls Royce Plc | Control system for a machining operation |
DE102019134209A1 (de) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | Synapticon GmbH | Verbesserter Delta-Roboter |
JP7462437B2 (ja) * | 2020-03-09 | 2024-04-05 | 株式会社東芝 | ロボットシステム、パラレルリンク機構、制御方法、制御装置、プログラム、及び記憶媒体 |
USD992000S1 (en) * | 2021-12-10 | 2023-07-11 | Kuka Robotics Guangdong Co., Ltd. | Industrial robot |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2558093A1 (de) * | 1975-12-19 | 1977-06-23 | Mannesmann Ag | Planetengetriebe |
FR2544043B1 (fr) * | 1983-04-07 | 1987-01-09 | Henry Andre | Dispositif de rattrapage de jeu angulaire pour reducteurs a trains planetaires et reducteur le comprenant |
JPH01108447A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-25 | Takashi Takahashi | 制御用変速装置 |
US4944195A (en) * | 1986-09-12 | 1990-07-31 | Takashi Takahashi | Controlling transmission |
DE4105995C2 (de) * | 1991-02-26 | 1997-03-27 | Wilhelm Vogel Gmbh | Zahnradgetriebe |
US5240462A (en) * | 1991-03-19 | 1993-08-31 | Isel Co., Ltd. | Planetary reduction gear |
JP3387935B2 (ja) * | 1991-07-08 | 2003-03-17 | 株式会社東芝 | 遊星歯車装置 |
US5333514A (en) * | 1992-04-24 | 1994-08-02 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Parallel robot |
US5459925A (en) * | 1993-02-24 | 1995-10-24 | Fanuc Robotics North America, Inc. | Planetary type speed reducer having compound planets and method of constructing such planets |
JP4632560B2 (ja) * | 2000-03-01 | 2011-02-16 | シーグ パック システムズ アクチェンゲゼルシャフト | 三次元空間内で製品を操作するロボット |
EP1129829A1 (de) * | 2000-03-01 | 2001-09-05 | SIG Pack Systems AG | Roboter zur Handhabung von Produkten im dreidimensionalen Raum |
DE10058192A1 (de) * | 2000-11-23 | 2002-05-29 | Alpha Getriebebau Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines insbesondere spielfreien Planetenzahnradgetriebes |
-
2002
- 2002-06-13 DE DE20209440U patent/DE20209440U1/de not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-06-03 CA CA002489455A patent/CA2489455A1/en not_active Abandoned
- 2003-06-03 JP JP2004512984A patent/JP2005528993A/ja active Pending
- 2003-06-03 US US10/517,531 patent/US20060182602A1/en not_active Abandoned
- 2003-06-03 AU AU2003229238A patent/AU2003229238A1/en not_active Abandoned
- 2003-06-03 WO PCT/CH2003/000346 patent/WO2003106114A1/de active Application Filing
- 2003-06-03 EP EP03724771A patent/EP1515826A1/de not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See references of WO03106114A1 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2003229238A1 (en) | 2003-12-31 |
US20060182602A1 (en) | 2006-08-17 |
JP2005528993A (ja) | 2005-09-29 |
DE20209440U1 (de) | 2002-08-29 |
CA2489455A1 (en) | 2003-12-24 |
WO2003106114A1 (de) | 2003-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2003106114A1 (de) | Parallelmanipulator mit spielelfreien gestrieben | |
DE3890561C2 (de) | Gelenkroboter | |
DE69317574T2 (de) | Gelenkroboter | |
EP0041136B1 (de) | Schwenkantrieb für schwenkbar gelagerte Maschinenteile, insbesondere bei Manipulatoren | |
WO2013060433A1 (de) | Mehrgelenkskurbeltrieb einer brennkraftmaschine sowie verfahren zum betreiben eines mehrgelenkskurbeltriebs | |
DE3939836A1 (de) | Industrieroboter | |
WO2006097485A1 (de) | Vorrichtung zum bewegen und positionieren eines gegenstandes im raum | |
WO2003027538A1 (de) | Getriebe | |
WO2007104446A1 (de) | Positioniereinrichtung | |
WO2017118953A1 (de) | Roboter mit mehreren koppelgetrieben in leichtbauweise | |
WO1986004009A1 (fr) | Robots industriels pour differentes applications | |
DE3719064A1 (de) | Roboterhandgelenk | |
EP0121063B1 (de) | Spielfrei einstellbarer Schwenkantrieb für mindestens eine Hauptachse von Manipulatoren | |
EP2024144B1 (de) | Roboterhand-antriebsvorrichtung | |
WO1994000328A1 (de) | Drehschieberventil für hilfskraftlenkungen von kraftfahrzeugen | |
DE102011054376B4 (de) | Schweißzange und Verwendung einer Schweißzange | |
AT505628B1 (de) | Getriebe zur umkehrspielfreien kraftübertragung | |
EP3587037B1 (de) | Werkzeugkopf für ein handgeführtes arbeitsgerät und arbeitsgerät mit einem werkzeugkopf | |
DE69826926T3 (de) | Reduktionsgetriebe für eine Betonmischmaschine | |
WO2020058238A1 (de) | Getriebevorrichtung mit einem planetengetriebe und einem differentialgetriebe sowie antriebsvorrichtung zum elektrischen antrieb eines kraftfahrzeugs | |
WO2020078796A1 (de) | Naben - nabenverbindung für ein stromaggregat | |
EP0313759A2 (de) | Seitenrichtantrieb für Kampf-fahrzeuge mit Panzerturm | |
WO1989007038A1 (en) | Joint mechanism for tools | |
EP3466594A1 (de) | Schweisszange | |
DE202023104416U1 (de) | Werkzeugmodul zur Anordnung an ein Robotersystem und Robotersystem |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20050113 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL LT LV MK |
|
DAX | Request for extension of the european patent (deleted) | ||
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20110101 |