WO2008071156A1 - Robot comprising curved extensible bands that can be wound up for positioning a working platform - Google Patents

Abstract

The invention relates to a robot, in particular for positioning piece goods in a working chamber (01), comprising two robot arms, each of which being formed by at least one length-variable extensible band actuator (02). The extensible bands (04) of the actuators, which are curved transversely in relation to the winding direction, are joined with their first ends on a platform (11) and are coupled with their second ends to respectively one drive unit (07) for winding up and unwinding the extensible band. According to the invention, the extensible bands (04) of each robot arm extend from a drive plane located above the working chamber (01) in which the platform (11) that is moved by the extensible bands (04) can be positioned.

Description

Bezeichnung der Erfindung Name of the invention

ROBOTER MIT AUFWICKELBAREN GEWÖLBTEM SPRΞIZBÄNDERN ZUR POSITIONIERUNG EINERROBOT WITH DEVELOPABLE SPRAY BELTS FOR POSITIONING ONE

ARBEITSPLATTFORMWORK PLATFORM

Beschreibungdescription

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Roboter mit mindestens zwei Roboterarmen, welche jeweils von mindestens einem längenveränderlichen Aktuator gebil- det werden, deren erste Enden zu einer Plattform zusammengeführt sind und deren zweite Enden mit jeweils einer Antriebseinheit in Verbindung stehen.The invention relates to a robot with at least two robot arms, each of which is formed by at least one variable-length actuator, the first ends of which are brought together to form a platform and whose second ends are each connected to a drive unit.

Solche Roboter werden insbesondere zum Positionieren von Stückgütern eingesetzt, welche einen Produktionsprozess verlassen und im weiteren Prozessablauf vereinzelt, sortiert, überprüft oder in Verpackungen eingelegt werden müssen. Diese Anwendungen lassen sich allgemein unter dem Begriff „Pick-and-Place" zusammenfassen. Bekannte Lösungen verwenden Parallelroboter mit drei oder mehr Freiheitsgraden, die auf einer Stabkinematik basieren. Die hier eingesetzten Stäbe werden über Hebel translatorisch bewegt. Aus der DE 60020466 T2 ist beispielsweise ein Parallelroboter mit vier Freiheitsgraden bekannt, der vier Stangenteile aufweist, von denen jedes zwei Parallelstangen umfasst, die ein Parallelgestänge bestimmen. Jedes Stangenteil ist an einem Ende mit einem beweglichen Abschnitt eines Auslösers durch ein kinematisches Element gekoppelt. Eine sich bewegende Plattform mit einem innerhalb von vier Freiheitsgraden verschiebbaren Hauptteil ist mit Kopplungsteilen gekoppelt, wel- che in Bezug zum Hauptteil beweglich sind. Die Gliedmaßen der Kopplungsteile sind mit den anderen Enden der Stangenteile durch kinematische Elemente gekoppelt. Durch diese Konstruktion ist zumindest ein Teil der sich bewegenden Plattform innerhalb von vier Freiheitsgraden verschiebbar, welche durch Linearbewegung entlang von drei rechtwinkligen Achsen und einer Drehachse um eine vorbestimmte Achse definiert sind.Such robots are used in particular for the positioning of piece goods, which leave a production process and have to be separated, sorted, checked or put into packaging in the further course of the process. These applications can generally be summarized by the term "pick-and-place". Known solutions use parallel robots with three or more degrees of freedom based on rod kinematics. The rods used here are moved translationally by means of levers. From DE 60020466 T2, for example, a parallel robot with four degrees of freedom is known, which has four rod parts, each of which comprises two parallel rods, which determine a parallel linkage. Each rod member is coupled at one end to a movable portion of a trigger by a kinematic member. A moving platform with a main part displaceable within four degrees of freedom is coupled to coupling parts which are movable relative to the main part. The limbs of the coupling parts are coupled to the other ends of the rod parts by kinematic elements. By this construction, at least a portion of the moving platform is displaceable within four degrees of freedom defined by linear movement along three orthogonal axes and one axis of rotation about a predetermined axis.

In der DE 197 10 171 C2 und der US 4,976,582 sind ebenfalls Roboter mit Parallelstruktur beschrieben, welche auf Stabkinematik basieren.In DE 197 10 171 C2 and US 4,976,582 robots are also described with parallel structure, which are based on rod kinematics.

Nachteilig bei Parallelrobotern auf Basis von Stabkinematik sind das relativ hohe Gewicht der zu bewegenden Massen und die aufwändige Kinematik, die die Drehbewegung der Antriebe in translatorische Bewegungen der Arme umsetzt. Daraus ergeben sich relativ hohe Kosten für solche Parallelroboter. Die Steuerung derartiger Roboter ist sehr komplex. Außerdem kann nur eine relativ ungenaue und langsame Positionierung von Objekten realisiert werden.A disadvantage of parallel robots based on rod kinematics are the relatively high weight of the masses to be moved and the complex kinematics, which converts the rotational movement of the drives in translational movements of the arms. This results in relatively high costs for such parallel robots. The control of such robots is very complex. In addition, only a relatively inaccurate and slow positioning of objects can be realized.

Neue Entwicklungen basieren auf der so genannten Spreizbandmechanik als Maschinenelement für die Antriebstechnik. Die Spreizbandmechanik er- möglicht eine Übertragung von Zug- und Druckkräften sowie Biegemomenten in begrenztem Umfang durch profilierte Metallbänder. Dabei wird die Steifigkeitseigenschaft eines quer zur Wickelrichtung gewölbten Metall- bandes ausgenutzt, so dass damit im Unterschied zu den bekannten Zugmittelgetrieben mit Metallbändern sowohl Zug- als auch Druckkräfte in Längsrichtung des Bandes übertragen werden können. Um diese Kräfte auf die Antriebsrollen zu übertragen, wird die Eigenschaft der Breitenänderung eines gewölbten Bandes benutzt, das im aufgewickelten Zustand seine gesamte Breite einnimmt, während es im ausgewickelten und dann im Querschnitt gewölbten Zustand schmaler ist. Diese Änderung in der Breite wird dazu verwendet, das Band zwischen die Seitenscheiben (Borde) der Antriebsrolle zu klemmen, womit eine kraft- und gegebenenfalls formschlüssige Verbin- düng hergestellt wird.New developments are based on the so-called expanding belt mechanism as a machine element for drive technology. The spreader belt mechanism allows a limited transmission of tensile and compressive forces as well as bending moments due to profiled metal belts. The stiffness property of a metal sheet curved transversely to the winding direction is thereby utilized belt, so that in contrast to the known Zugmittelgetrieben with metal bands both tensile and compressive forces can be transmitted in the longitudinal direction of the belt. To transfer these forces to the drive rollers, the property of width variation of a curved band is used, which assumes its entire width in the wound state, while it is narrower in the developed and then curved in cross-section state. This change in width is used to clamp the tape between the side windows (ribs) of the drive roller, whereby a positive and possibly positive connection düng is made.

In seiner Grundstruktur besteht ein Spreizbandmodul aus einer Rolle und einem Band und verfügt bei einer rotatorisch gelagerten, angetriebenen Rolle über zwei Bewegungsfreiheiten in einer Ebene. Kräfte können über diese Grundstruktur lediglich in Längsrichtung des Bandes, Momente ausschließlich senkrecht zur Längsrichtung des Bandes und zur Achsrichtung der Rolle übertragen werden. Durch die Kombination mehrerer Spreizbandmodule, die als Gelenk-Glied-Kombination Antriebs- und Führungsglied vereinigen, zu Parallelkinematiken können sehr kompakte Roboter aufgebaut werden. Die- se zeichnen sich durch ein sehr gutes Verhältnis von Arbeitsraum zu Bauraum sowie einen vergleichsweise einfachen mechanischen Aufbau aus. Darüber hinaus ermöglichen die prinzipbedingt geringen bewegten Massen eines Spreizbandmoduls den Aufbau von Robotern mit sehr guten dynamischen Eigenschaften. Nachteilig bei den vorbekannten spreizbandgetriebe- nen Robotern sind die strukturbedingt auftretenden hohen Biegebelastungen der Bänder, welche zu einem schnellen Verschleiß der Bänder führen und damit einen erhöhten Wartungsaufwand mit sich bringen.In its basic structure, a Spreizbandmodul consists of a role and a band and has a rotationally mounted, driven roller over two degrees of freedom in one plane. Forces can be transmitted via this basic structure only in the longitudinal direction of the strip, moments exclusively perpendicular to the longitudinal direction of the strip and to the axial direction of the roll. By combining several Spreizbandmodule that unite as a joint-member combination drive and guide member to parallel kinematics very compact robot can be built. These are characterized by a very good ratio of working space to installation space and a comparatively simple mechanical structure. In addition, the principle of low moving masses of a spread-band module allow the construction of robots with very good dynamic properties. A disadvantage of the previously known spread-band-driven robots are the structural high occurring bending stresses of the bands, which lead to rapid wear of the bands and thus bring increased maintenance costs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Roboter mit längenveränderlichen Aktuatoren zur Verfügung zu stellen, der sich durch sehr gute dynamische Eigenschaften und einen geringen Wartungsaufwand für die Aktuatoren auszeichnet. Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Roboter gemäß dem beigefügten Anspruch 1. Für die Erfindung ist wesentlich, dass die Spreizbänder jedes Roboterarms bzw. Aktuators jeweils von einer Antriebsebene ausgehen, welche oberhalb des Arbeitsraums liegt, in welchem die von den Spreizbänder be- wegte Plattform positioniert werden kann. Anders als im Stand der Technik verlaufen die Spreizbänder somit in ihrer Längserstreckung nicht horizontal sondern im Wesentlichen vertikal. Die Aktuatoren sind im statischen Zustand daher auf Zug und Druck belastet und erfahren keine gewichtsbedingte Belastung quer zur Längserstreckung.The object of the present invention is therefore to provide a robot with variable-length actuators, which is characterized by very good dynamic properties and low maintenance of the actuators. A robot according to the appended claim 1 serves to achieve this object. It is essential for the invention that the expansion bands of each robot arm or actuator each originate from a drive plane which lies above the working space in which the platform moved by the expansion straps is positioned can be. Unlike in the prior art, the expansion bands thus do not extend horizontally in their longitudinal extension but substantially vertically. The actuators are therefore loaded in the static state to train and pressure and experience no weight-related load transverse to the longitudinal extent.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass sich durch die vorzugsweise senkrechte Positionierung des Roboters oberhalb des Arbeitsraums der Einfluss der Gewichtkraft auf die Biegebelastung der Bänder verringert. Außerdem wird die Druckbelastung der Bänder um die Gewichts- kraft reduziert. Dadurch, dass die Bänder im statischen Zustand auf Zug und Druck belastet werden, kommt es ebenfalls zu einer Verringerung der Biegebelastung der Bänder. Beim erfindungsgemäßen Roboter kann auf diese Weise die Belastung der Bänder und der damit verbundene Verschleiß erheblich reduziert werden. Es kommt zu einer deutlichen Senkung des War- tungsaufwandes für eine derart realisierte Roboterstruktur.An essential advantage of the solution according to the invention is that the preferably vertical positioning of the robot above the working space reduces the influence of the weight force on the bending load of the belts. In addition, the compressive load of the bands is reduced by the weight. The fact that the bands are loaded in the static state to train and pressure, there is also a reduction in the bending load of the bands. In the robot according to the invention can be significantly reduced in this way, the load on the bands and the associated wear. There is a significant reduction in the maintenance effort for a robot structure realized in this way.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform verwendet für die längenveränderlichen Aktuatoren Spreizbandaktuatoren, welche aus einer Rolle und einem auf die Rolle aufwickelbaren, quer zur Wickelrichtung gewölbten Band bestehen. Spreizbankaktuatoren zeichnen sich durch einen einfachen mechanischen Aufbau aus. Durch die vergleichsweise geringen bewegten Massen eines Spreizbandaktuators können Roboter mit sehr guten dynamischen Eigenschaften realisiert werden. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Rolle des Spreizbandaktua- tors einen Rollenzylinder und zwei Seitenscheiben umfasst und mit einer Antriebseinheit in Verbindung steht. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Band im auf die Rolle aufgewickelten Zustand im Wesentlichen keine Wölbung auf. Durch die Breitenänderung des Bandes kann sich das Band im aufgewickelten Zustand zwischen die Seitenscheiben der Rolle festklemmen, wodurch zwischen Band und Seitenscheiben der Rolle eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt werden kann. Auf diese Weise können Zug- und Druckkräfte in Längsrichtung des Bandes auf die Rolle übertragen werden. Band und Rolle sind somit zug-, druck- und biegesteif miteinander verbunden, können aber in Wickelrichtung des Bandes frei zueinander bewegt werden.A particularly advantageous embodiment uses for the variable-length actuators Spreizbandaktuatoren, which consist of a roll and a wound on the roll, transversely to the winding direction curved band. Spreizbankaktuatoren are characterized by a simple mechanical structure. Due to the comparatively low moving masses of a Spreizbandaktuators robots can be realized with very good dynamic properties. It has proven to be expedient if the role of Spreizbandaktua- sector comprises a roller cylinder and two side windows and is in communication with a drive unit. According to a further advantageous embodiment, the band has essentially no curvature in the state wound onto the roll. By changing the width of the band, the band can clamp in the wound state between the side windows of the roller, whereby between the band and side windows of the role a positive connection can be made. In this way, tensile and compressive forces can be transmitted in the longitudinal direction of the tape to the roll. Band and roller are thus tensile, compressive and rigidly connected to each other, but can be freely moved in the winding direction of the tape to each other.

Von Vorteil ist es, wenn mindestens eine der Seitenscheiben eine Außenver- zahnung aufweist, in die ein Zahnrad der Antriebseinheit eingreift. Dabei hat sich die Verwendung eines Stirnrads bzw. eines Kegelrads als besonders günstig erwiesen. Die Seitenscheiben dienen bei dieser Ausführung als Ritzel und werden von dem Zahnrad der Antriebseinheit angetrieben. Auf diese Weise kann die von der Antriebseinheit erzeugte Bewegung besonders günstig auf die Rolle übertragen werden. Alternativ kann auch der Rollenzylinder an seinem freistehenden Ende mit einer Verzahnung versehen werden, in die das die Rolle antreibende Zahnrad eingreift.It is advantageous if at least one of the side windows has an outer toothing, in which engages a gear of the drive unit. The use of a spur gear or a bevel gear has proven to be particularly favorable. The side windows are used in this embodiment as a pinion and are driven by the gear of the drive unit. In this way, the movement generated by the drive unit can be transmitted particularly favorably to the roller. Alternatively, the roller cylinder can be provided at its freestanding end with a toothing, in which engages the roller driving the gear.

Die Antriebseinheiten umfassen nach einer vorteilhaften Ausführung jeweils einen Motor. Der Motor bewegt das Zahnrad und die mit diesem über die Seitenscheibe verbundene Rolle, was zum Aufwickeln bzw. Abwickeln des Bandes und damit zur Positionierung des Roboterarms führt. Es soll keine Einschränkung auf die Verwendung eines Motors als Antrieb erfolgen. Andere Antriebsmöglichkeiten sind denkbar. Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind die Antriebseinheiten mit einer Steuereinrichtung verbunden. Mittels Steuereinrichtung werden die zur Positionierung der Aktuatoren benötigten Stellsignale zur Verfügung gestellt. Im Speicher der Steuereinrichtung können für verschiedene Ar- beitsaufgaben unterschiedliche Steuerprogramme zum Steuern des Roboters abgespeichert sein, die entsprechend angewählt werden können.The drive units each comprise an engine according to an advantageous embodiment. The motor moves the gear and the pulley connected thereto via the side pulley, which results in the rewinding of the belt and thus positioning of the robotic arm. It is not intended to limit the use of a motor as a drive. Other drive options are conceivable. According to a further expedient embodiment, the drive units are connected to a control device. By means of control means required for positioning the actuators actuating signals are provided. In the memory of the control device, different control programs for controlling the robot can be stored for different work tasks, which can be selected accordingly.

Als besonders günstig haben sich Ausführungsformen erwiesen, bei denen ein einzelner Roboterarm von jeweils zwei, ein Spreizbandpaar bildenden Spreizbandaktuatoren gebildet wird. Die Wölbungen der Bänder jedes Roboterarms sind in diesem Fall entgegengesetzt zueinander angeordnet. Dadurch erhöht sich die Steifigkeit des Roboterarms, welche nun unabhängig von der jeweiligen Richtung der Krafteinwirkung ist.Embodiments have proven to be particularly favorable in which a single robot arm is formed by in each case two expansion band actuators forming an expansion band pair. The bulges of the bands of each robot arm are in this case arranged opposite to each other. This increases the rigidity of the robot arm, which is now independent of the respective direction of the force.

Jedes Spreizbandpaar steht nach einer weitern vorteilhaften Ausführung mit einer Antriebseinheit in Verbindung. Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Seitenscheiben der Rollen jedes Spreizbandpaars über ihre Außenverzahnungen ineinander greifen. Auf dies Weise kann die Bewegungsübertragung von der Antriebseinheit auf beide Rollen des Spreizbandpaares zueinander synchronisiert werden.Each Spreizbandpaar is according to a further advantageous embodiment with a drive unit in connection. It has proved to be particularly useful when the side windows of the rollers of each Spreizbandpaars engage each other via their external teeth. In this way, the transmission of motion from the drive unit to both rollers of the Spreizbandpaares can be synchronized with each other.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further advantages, details and developments of the present invention will become apparent from the following descriptions of preferred embodiments, with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 eine 3D-Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboters;1 shows a 3D view of a first embodiment of a robot according to the invention;

Fig. 2 eine 3D-Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Roboters; Fig. 3 eine schematische Darstellung der Kopplungsmöglichkeiten von Rolle und Zahnrad einer Antriebseinheit.2 shows a 3D view of a second embodiment of a robot according to the invention; Fig. 3 is a schematic representation of the coupling possibilities of roller and gear of a drive unit.

Fig. 1 zeigt eine 3D-Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungs- gemäßen Roboters. Ein derartiger Roboter dient insbesondere zur Positionierung von Stückgütern in einem Arbeitsraum 01. Der Roboter besteht aus drei Roboterarmen, die von jeweils einem längenveränderlichen Aktuator 02 gebildet werden. Die Antriebe Roboterstruktur befinden sich oberhalb des Arbeitsraums 01 , wobei die Aktuatoren 02 von oben in den Arbeitsraum 01 hineingeführt sind. Dadurch kann der Einfluss der Gewichtskraft auf die Biegebelastung der Aktuatoren reduziert sowie die Druckbelastung der Aktuatoren um die Gewichtskraft verringert werden.1 shows a 3D view of a first embodiment of a robot according to the invention. Such a robot is used in particular for the positioning of piece goods in a work space 01. The robot consists of three robot arms, which are each formed by a variable-length actuator 02. The drives robot structure are located above the working space 01, wherein the actuators 02 are guided from above into the working space 01. As a result, the influence of the weight on the bending load of the actuators can be reduced and the pressure load of the actuators can be reduced by the weight.

Als längenveränderliche Aktuatoren kommen hier Spreizbandaktuatoren 02 zum Einsatz. Spreizbandaktuatoren sind aus einer Rolle 03 und einem auf die Rolle aufwickelbaren, quer zur Wickelrichtung gewölbtem Band 04 aufgebaut. Das Band 04 besteht in der Regel aus Metall, welches entsprechend vorbehandelt wurde, um die gewünschte Steifigkeit in Längsrichtung und Federelastizität in Querrichtung aufzuweisen. Durch diese Vorbehandlung geht das Metallband, das im flachen Zustand im Wesentlichen nur auf Zug belastbar ist, im ausgerollten Zustand in eine Querschnittswölbung über. Dadurch gewinnt es an Druck- und Biegesteifigkeit und wird schmaler. Die Rolle 03 des Spreizbandaktuators 02 umfasst einen Rollenzylinder 05 und zwei Seitenscheiben 06 (siehe auch Fig. 3). Im auf die Rolle 03 aufgewickel- ten Zustand nimmt das Band 04 wieder seine ursprüngliche Breite ein, d. h. es weist dann keine Wölbung mehr auf. Durch diese Breitenänderung kann sich das Band 04 im aufgewickelten Zustand zwischen die Seitenscheiben 06 der Rolle 03 festklemmen, wodurch es zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Band 04 und Seitenscheiben 06 der Rolle 03 kommt. Band 04 und Rolle 03 sind auf diese Weise zug-, druck- und biegesteif miteinander verbunden, können aber in Wickelrichtung des Bandes 04 frei zueinander bewegt werden. Mindestens eine der beiden Seitenscheiben 06 kann eine Außenverzahnung 09 (siehe Fig. 3) aufweisen. Diese kann geradeverzahnt oder schrägverzahnt ausgeführt sein. In diese Außenverzahnung greift ein Zahnrad 08 (siehe Fig. 3) einer Antriebseinheit 07 ein. Das Zahnrad 08 kann beispielsweise ein Stirnrad oder ein Kegelrad sein. Die Seitenscheibe 06 dient als Ritzel und wird von dem Zahnrad 08 der Antriebseinheit 07 angetrieben. Alternativ kann auch der Rollenzylinder 05 an einem freistehenden Ende, welches aus einer der Seitenscheiben 06 herausragt, eine Außenverzahnung 10 aufweisen. In diese Außenverzahnung 10 würde wiederum das Zahnrad 08 der Antriebs- einheit 07 eingreifen. Die Antriebseinheit 07 kann einen Motor umfassten, welcher das Zahnrad 08 und die mit diesem über die Seitenscheibe 06 verbundene Rolle 03 bewegt. Beim Bewegen der Rolle 03 wird das Band 04 auf- bzw. abgewickelt und dadurch die Positionierung des Roboterarms bewirkt.As variable-length actuators here Spreizbandaktuatoren 02 are used. Spreizbandaktuatoren are constructed of a roll 03 and a wound on the roll, transversely arched to the winding direction band 04. The band 04 is usually made of metal, which has been pretreated to have the desired stiffness in the longitudinal direction and spring elasticity in the transverse direction. As a result of this pretreatment, the metal strip, which in its flat state can only be subjected to tensile stress essentially in the unrolled state, transforms into a cross-sectional curvature. As a result, it gains in compressive and flexural rigidity and becomes narrower. The roller 03 of the Spreizbandaktuators 02 includes a roller cylinder 05 and two side windows 06 (see also Fig. 3). In the state wound onto the roll 03, the strip 04 returns to its original width, ie it no longer has any curvature. By this change in width, the band 04 can clamp in the wound state between the side windows 06 of the roller 03, whereby it comes to a frictional connection between the belt 04 and side windows 06 of the roller 03. Band 04 and roller 03 are tensile, compressive and rigidly connected to each other in this way, but can be moved freely in the winding direction of the belt 04 to each other. At least one of the two side windows 06 may have an external toothing 09 (see FIG. 3). This can be straight-toothed or helical teeth. A gear 08 (see FIG. 3) of a drive unit 07 engages in this external toothing. The gear 08 may be, for example, a spur gear or a bevel gear. The side window 06 serves as a pinion and is driven by the gear 08 of the drive unit 07. Alternatively, the roller cylinder 05 at a freestanding end, which protrudes from one of the side windows 06, have an external toothing 10. In turn, the gearwheel 08 of the drive unit 07 would engage in this external toothing 10. The drive unit 07 may comprise a motor which moves the gear 08 and the roller 03 connected thereto via the side window 06. When moving the roller 03, the band 04 is wound up or unwound and thereby causes the positioning of the robot arm.

Die Antriebseinheit 07 kann mit einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) in Verbindung stehen. Durch die Steuereinrichtung werden die zur Positionierung der Aktuatoren 02 benötigten Stellsignale zur Verfügung gestellt.The drive unit 07 may be in communication with a control device (not shown). By means of the control device, the actuating signals required for positioning the actuators 02 are made available.

Die Aktuatorenden sind zu einer Plattform 11 zusammengeführt, welche entsprechend des jeweiligen Stellsignals im Arbeitsraum 01 bewegt werden kann. An der Plattform 11 ist beispielsweise ein Greifer oder ein anderes Werkzeug befestigt.The actuator ends are brought together to form a platform 11, which can be moved in the working space 01 in accordance with the respective actuating signal. On the platform 11, for example, a gripper or other tool is attached.

Die drei Roboterarme gehen von Antrieben 07 aus, welche bezogen auf ein Lot zwischen der Plattform 11 und einer Basisfläche 12 des Arbeitsraums 01 an verschiedenen Winkelpositionen eines maximalen Arbeitskreises, dessen Ebene von dem genannten Lot durchdrungen wird, angeordnet sind. Durch abgestimmte Betätigung der Aktuatoren kann die Plattform 11 beliebige Positionen im Arbeitsraum anfahren. In allen Fällen werden alle Spreizbänder unter mechanischer Spannung gehalten, so dass kein Spreizband durchhängt. Die aus dem Gewicht der Plattform resultierenden Kräfte wer- den auf die Aktuatoren verteilt, wobei im statischen Zustand nur Zug- und Druckkräfte auf die Spreizbänder wirken.The three robot arms are based on drives 07, which, relative to a solder between the platform 11 and a base surface 12 of the working space 01, are arranged at different angular positions of a maximum working circle whose plane is penetrated by said solder. By coordinated actuation of the actuators, the platform 11 can approach any position in the working space. In all cases, all expansion bands are kept under mechanical tension so that no expansion band sags. The forces resulting from the weight of the platform are distributed to the actuators, with only tensile and compressive forces acting on the expansion bands in the static state.

Sofern die Plattform nur in einer Ebene bewegt werden muss, die senkrecht zur Basisfläche 12 des Arbeitsraums 01 steht, sind bei einer abgewandelten Ausführungsform auch zwei Aktuatoren 02 ausreichend, deren Spreizbänder 04 sich in dieser Ebene erstrecken. Die Plattform lässt sich in diesem Fall in dieser Ebene bewegen, so dass bezogen auf die Basisfläche linienförmige Positionierungsaufgaben erfüllt werden können.If the platform only has to be moved in one plane, which is perpendicular to the base surface 12 of the working space 01, two actuators 02 are sufficient in a modified embodiment, the expansion bands 04 extend in this plane. In this case, the platform can be moved in this plane so that line-shaped positioning tasks can be fulfilled with respect to the base area.

Bei nochmals abgewandelten Ausführungsformen können auch vier oder mehr Spreizbandaktuatoren an einer Plattform angreifen. Durch eine höhere Anzahl von Aktuatoren entstehen zwar besondere Anforderungen an die Steuerung, jedoch lassen sich größere Kräfte und Beschleunigungswerte erzielen.In still modified embodiments, four or more Spreizbandaktuatoren can attack on a platform. Although a higher number of actuators make special demands on the control, larger forces and acceleration values can be achieved.

Fig. 2 zeigt eine 3D-Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboters 01. Im Unterschied zur bereits beschriebenen Ausführung werden die Roboterarme hier von jeweils zwei, ein Spreizbandpaar bildende Spreizbandaktuatoren 02 gebildet. Die Querschnittswölbungen der Bänder 04 jedes Roboterarms sind entgegengesetzt zueinander angeordnet, so dass sich die Steifigkeit des Roboterarms erhöht und nun richtungsunabhängig ist. Ein Spreizbandpaar wird von ein und derselben Antriebseinheit 07 gesteuert. Zur Synchronisierung der beiden Rollen 03 des Spreizbandpaars greifen die Außenverzahnungen 09 der Seitenscheiben 06 ineinander ein. Eine der beiden Seitenscheiben 06 kann zusätzlich über seine Außenverzahnung 09 mit einem Zahnrad 08 der Antriebseinheit 07 in Verbindung stehen. Alternativ kann der Antrieb der Rollen 03 natürlich auch hier über eine am freistehenden Ende des Rollenzylinders befindliche Außenverzahnung, in die das Zahnrad 08 der Antriebseinheit 07 eingreift, realisiert werden.FIG. 2 shows a 3D view of a second embodiment of a robot 01 according to the invention. In contrast to the previously described embodiment, the robot arms are formed here by two expanding band actuators 02 each forming a spreading band pair. The cross-sectional curvatures of the bands 04 of each robot arm are arranged opposite to each other, so that the rigidity of the robot arm increases and is now independent of the direction. A Spreizbandpaar is controlled by one and the same drive unit 07. To synchronize the two rollers 03 of the Spreizbandpaars the outer teeth 09 of the side windows 06 engage each other. One of the two side windows 06 may additionally be connected via its external teeth 09 to a gear 08 of the drive unit 07. Alternatively, the drive of the rollers 03 can, of course, also be realized here via an external toothing located at the freestanding end of the roller cylinder into which the gear 08 of the drive unit 07 engages.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Kopplungsmöglichkeiten von Rolle und Zahnrad der Antriebseinheit. Dargestellt sind zwei Spreizbandak- tuatoren 02, die auf unterschiedliche Weise mit jeweils einem Zahnrad 08 ihrer zugehörigen Antriebseinheit 07 verbunden sind. Der links dargestellte Spreizbandaktuator 02 weist an einer Seitenscheibe 06 eine Außenverzah- nung 09 auf, in die das Zahnrad 08 der Antriebseinheit 07 eingreift. Rechts ist ein Spreizbandaktuator 02 dargestellt, der ebenfalls eine Außenverzahnung 09 an einer seiner Seitenscheiben 06 aufweist. Die Kopplung zur Antriebseinheit 07 erfolgt in diesem Fall jedoch nicht über die Seitenscheibe 06, sondern über den Rollenzylinder 05. Hierzu ist dieser so ausgeführt, dass er an seinem freistehenden, aus einer der Seitenscheiben 06 herausgeführten Ende, eine Außenverzahnung 10 aufweist, in die das Zahnrad 08 der Antriebseinheit 07 eingreift. Fig. 3 shows a schematic representation of the coupling possibilities of roller and gear of the drive unit. Shown are two Spreizbandak- tuatoren 02, which are connected in different ways, each with a gear 08 of their associated drive unit 07. The Spreizbandaktuator 02 shown on the left has on a side plate 06 an outer toothing 09, in which the gear 08 of the drive unit 07 engages. On the right, a Spreizbandaktuator 02 is shown, which also has an outer toothing 09 on one of its side windows 06. The coupling to the drive unit 07 takes place in this case, however, not on the side window 06, but on the roller cylinder 05. For this purpose, this is designed so that it has on its freestanding, led out of one of the side windows 06 end, an external toothing 10, in which the Gear 08 of the drive unit 07 engages.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

01 Arbeitsraum01 workspace

02 Spreizbandaktuator 03 Rolle02 Spreader belt actuator 03 Roller

04 Band04 band

05 Rollenzylinder05 reel cylinder

06 Seitenscheibe06 side window

07 Antriebseinheit 08 Zahnrad07 Drive unit 08 Gear

09 Außenverzahnung der Seitenscheibe09 External toothing of the side window

10 Außenverzahnung des Rollenzylinders10 external toothing of the roller cylinder

11 Plattform11 platform

12 Basisfläche des Arbeitsraums 12 base surface of the work space

Claims

Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 HerzogenaurachPatentansprüche Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 HerzogenaurachPatentansprüche

1. Roboter, insbesondere zur Positionierung von Stückgütern in einem Arbeitsraum (01), mit mindestens zwei Roboterarmen, welche jeweils durch mindestens einen längenveränderlichen Spreizbandaktuator (02) gebildet sind, deren quer zur Wickelrichtung gewölbte Spreizbänder (04) mit ihren erste Enden an einer Plattform (11) zusammengeführt sind und mit ihren zweite Enden zum Auf- und Abwicklen des Spreizbandes an jeweils eine Antriebseinheit (07) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizbänder (04) jedes Roboterarms jeweils von einer Antriebsebene ausgehen, welche oberhalb des Arbeitsraums (01) liegt, in welchem die von den Spreizbändern (04) bewegte Plattform1. robot, in particular for the positioning of piece goods in a work space (01), with at least two robot arms, each formed by at least one variable-length Spreizbandaktuator (02) whose transverse to the winding direction expansion bands (04) with their first ends to a platform (11) are merged and coupled with their second ends for winding and unwinding of the spreader to each drive unit (07), characterized in that the expansion bands (04) of each robot arm each start from a drive plane which above the working space (01 ), in which the platform moved by the expansion bands (04)

(11) positionierbar ist.(11) is positionable.

2. Roboter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an der Plattform mindestens drei längenveränderliche Spreizbandaktuatoren (02) angreifen, welche in unterschiedlichen Winkeln um ein Lot angeordnet sind, welches zwischen der Plattform (11) und einer Basisfläche (12) des Arbeitsraums (01) verläuft.2. Robot according to claim 1, characterized in that on the platform at least three variable-length Spreizbandaktuatoren (02) attack, which are arranged at different angles to a Lot which between the platform (11) and a base surface (12) of the working space (01 ) runs.

3. Roboter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spreizbandaktuatoren (02) eine Rolle (03) und ein auf die Rolle (03) aufwickelbares, quer zur Wickelrichtung gewölbtes Band (04) umfasst. 3. Robot according to claim 1 or 2, characterized in that each Spreizbandaktuatoren (02) comprises a roller (03) and on the roller (03) aufwickelbares, transversely to the winding direction curved band (04).

4. Roboter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (03) einen Rollenzylinder (05) und zwei Seitenscheiben (06) umfasst, und dass die Rolle (03) mit einer Antriebseinheit (07) in Verbindung steht.4. Robot according to claim 3, characterized in that the roller (03) comprises a roller cylinder (05) and two side windows (06), and that the roller (03) with a drive unit (07) is in communication.

5. Roboter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (04) im auf die Rolle (03) aufgewickelten Zustand keine Wölbung aufweist und zwischen Band (04) und Seitenscheiben (06) der Rolle (03) in diesem Zustand eine kraftschlüssige Verbindung besteht.5. Robot according to claim 4, characterized in that the band (04) in the wound on the roll (03) state has no curvature and between the belt (04) and side windows (06) of the roller (03) in this state, a frictional connection consists.

6. Roboter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seitenscheibe (06) eine Außenverzahnung (09) aufweist, in die ein Zahnrad (08) der Antriebseinheit (07) eingreift.6. Robot according to claim 4 or 5, characterized in that at least one side plate (06) has an outer toothing (09) into which a gear (08) of the drive unit (07) engages.

7. Roboter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenzylinder (05) an einem freistehenden Ende eine Außenverzahnung (10) aufweist, in die ein Zahnrad (08) der Antriebseinheit (07) eingreift.7. Robot according to claim 4 or 5, characterized in that the roller cylinder (05) at a freestanding end an external toothing (10) into which a gear (08) of the drive unit (07) engages.

8. Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboterarme jeweils zwei, ein Spreizbandpaar bildenden Spreizbandaktuatoren (02) umfassen, wobei die Wölbungen der Bänder (04) jedes Roboterarms entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.8. Robot according to one of claims 1 to 7, characterized in that the robot arms each comprise two, a Spreizbandpaar forming Spreizbandaktuatoren (02), wherein the bulges of the bands (04) of each robot arm are arranged opposite to each other.

9. Roboter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Spreiz- bandpaar mit einer gemeinsamen Antriebseinheit (07) in Verbindung steht.9. Robot according to claim 8, characterized in that each Spreiz- band pair with a common drive unit (07) is in communication.

10. Roboter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnungen (09) der Seitenscheiben (06) der Rollen (04) eines Spreizbandpaars ineinander greifen. 10. Robot according to claim 8 or 9, characterized in that the external teeth (09) of the side windows (06) of the rollers (04) of a Spreizbandpaars interlock.

11. Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Antriebseinheit (07) einen Motor umfasst.11. Robot according to one of claims 1 to 10, characterized in that each drive unit (07) comprises a motor.

12. Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (07) mit einer Steuereinrichtung in Verbin- düng stehen. 12. Robot according to one of claims 1 to 11, characterized in that the drive units (07) are connected to a control device in connection düng.