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Title:
DELTA ROBOT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/008023
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a delta robot (1) having a robot base (2), an end effector carrier (3) that can be positioned in space, and three parallelogram articulated couplings (4.1, 4.2, 4.3) which connect the end effector carrier (3) to the robot base (2) and are designed to connect the end effector carrier (3) in a displaceable manner, while maintaining its orientation in space relative to the robot base (2), wherein each parallelogram articulated coupling (4.1, 4.2, 4.3) can be displaced, driven by a motor, in order to automatically move the end effector carrier, and the parallelogram articulated couplings (4.1, 4.2, 4.3) have rods (5) which are integrated into the articulation structure of the delta robot (1) by means of ball joints (6), each having a ball head (6a) and a ball socket (6b), and wherein at least one of the ball joints (6) has a ball socket (6b) of homogeneous material, the surface of which ball socket forms the slide pair of the ball joint (6) together with a ball head surface of the ball head (6a).

Inventors:
HANDFEST, Alexander (Bernbacher Strasse 4, Hollenbach, 86568, DE)
TORRES, Jorge (Jochstr. 59, Neusäß, 86356, DE)
WEISER, Tobias (Hannerstrasse 36, Günzburg, 89312, DE)
Application Number:
EP2018/068074
Publication Date:
January 10, 2019
Filing Date:
July 04, 2018
Export Citation:
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Assignee:
KUKA DEUTSCHLAND GMBH (Zugspitzstrasse 140, Augsburg, 86165, DE)
International Classes:
B25J9/00; B25J17/02; F16C11/06
Domestic Patent References:
WO2014130272A12014-08-28
Foreign References:
CN104858867A2015-08-26
DE102008023069A12009-11-12
US7188544B22007-03-13
DE102009017907A12010-10-21
CN103878783A2014-06-25
CN105234927A2016-01-13
DE102006020103A12007-10-31
DE69930009T22006-08-03
EP0250470B11991-07-17
Attorney, Agent or Firm:
TILLMANN, Axel (Kuka AG, Zugspitzstr. 140, Augsburg, 86165, DE)
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Claims:
Patentansprüche

Delta-Roboter, aufweisend eine Roboterbasis (2), einen im Raum positionierbaren Endeffektor-Träger (3) und drei den Endeffektor-Träger (3) mit der Roboterbasis (2) verbindende Parallelogramm-Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3), die ausgebildet sind, den Endeffektor-Träger (3) unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum relativ zur Roboterbasis (2) verstellbar zu verbinden, wobei jede Parallelogramm- Gelenksanordnung (4.1, 4.2, 4.3) mittels eines Motors angetrieben verstellbar ist, um den Endeffektor-Träger automatisch zu bewegen, und die Parallelogramm- Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3) Stäbe (5) aufweisen, die mittels Kugelgelenken (6), die jeweils einen Kugelkopf (6a) und eine Kugelpfanne (6b) umfassen, in die Gelenksstruktur des Delta-Roboters (1) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Kugelgelenke (6) eine materialhomogene Kugelpfanne (6b) aufweist, deren Kugelpfannenoberfläche mit einer Kugelkopfoberfläche des

Kugelkopfs (6a) die Gleitpaarung des Kugelgelenks (6) bildet.

Delta-Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

materialhomogene Kugelpfanne (6b) von einem ersten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper (6.1) gebildet wird, der eine Oberfläche mit einem konkaven Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist.

Delta-Roboter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

materialhomogene Kugelpfanne (6b) von einem ersten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper (6.1) gebildet wird, der einen Anschlussabschnitt (6.2) aufweist, der zur Befestigung eines Stabes (5) der Parallelogramm- Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3) ausgebildet ist.

Delta-Roboter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der

Anschlussabschnitt (6.2) des ersten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers (6.1) von einer Bohrung gebildet wird, in die ein Endabschnitt eines der Stäbe (5) der Parallelogramm-Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3) eingefügt ist.

5. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die materialhomogene Kugelpfanne (6b) oder der erste materialhomogene

Gelenksanschlusskörper (6.1) aus einem Keramik- Werkstoff besteht.

6. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die materialhomogene Kugelpfanne (6b) oder der erste materialhomogene

Gelenksanschlusskörper (6.1) aus einem Polymer-Werkstoff besteht.

7. Delta-Roboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die

materialhomogene Kugelpfanne (6b) oder der erste materialhomogene

Gelenksanschlusskörper (6.1) aus einem metallisierten Polymer-Werkstoff besteht.

8. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelgelenk (6) einen materialhomogenen Kugelkopf (6a) aufweist, dessen

Kugelkopfoberfläche mit der Kugelpfannenoberfläche der Kugelpfanne (6b) die Gleitpaarung des Kugelgelenks (6) bildet.

9. Delta-Roboter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der

materialhomogene Kugelkopf (6a) von einem zweiten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper (6.3) gebildet wird, der eine Oberfläche mit einem konvexen Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist.

10. Delta-Roboter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der

materialhomogene Kugelkopf (6a) von einem zweiten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper (6.3) gebildet wird, der einen Anschlussabschnitt (6.4) aufweist, der zur Befestigung des Kugelkopfes (6a) an dem Endeffektor-Träger (3) oder einem Hebel (4) der Parallelogramm-Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3) ausgebildet ist.

11. Delta-Roboter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der

Anschlussabschnitt (6.4) des zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers (6.3) von einer Gewindebohrung gebildet wird, in die ein Außengewindeabschnitt des Endeffektor-Trägers (3) oder eines der Hebel (7) der Parallelogramm- Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3) eingeschraubt ist.

12. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der materialhomogene Kugelkopf (6a) oder der zweite materialhomogene

Gelenksanschlusskörper (6.3) aus einem Keramik- Werkstoff besteht.

13. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der materialhomogene Kugelkopf (6a) oder der zweite materialhomogene

Gelenksanschlusskörper (6.3) aus einem Polymer-Werkstoff besteht.

14. Delta-Roboter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der

materialhomogene Kugelkopf (6a) oder der zweite materialhomogene

Gelenksanschlusskörper (6.3) aus einem metallisierten Polymer-Werkstoff besteht.

Description:
Beschreibung

Delta-Roboter

Die Erfindung betrifft einen Delta-Roboter, aufweisend eine Roboterbasis, einen im Raum positionierbaren Endeffektor-Träger und drei den Endeffektor-Träger mit der Roboterbasis verbindende Parallelogramm-Gelenksanordnungen, die ausgebildet sind, den Endeffektor- Träger unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum relativ zur Roboterbasis verstellbar zu verbinden, wobei jede Parallelogramm-Gelenksanordnung mittels eines Motors angetrieben verstellbar ist, um den Endeffektor-Träger automatisch zu bewegen, und die Parallelogramm-Gelenksanordnungen Stäbe aufweisen, die mittels Kugelgelenken, die jeweils einen Kugelkopf und eine Kugelpfanne umfassen, in die Gelenksstruktur des Delta- Roboters integriert sind.

Aus der DE 699 30 009 T2 ist eine Robotervorrichtung bekannt, die mindestens eine

Verbindungsvorrichtung beinhaltet, in der Zugstangen in einem Mehrfachgelenksystem angeordnet sind, wobei die Gelenke dreiachsige Kugelgelenke enthalten, die eine

Gelenkpfanne umfassen, die eine Kugel mit einem Raum umschließt, der die Hälfte einer Kugel oder weniger umfasst, wobei ein Lagerungsmittel so befestigt ist, dass es in einem Gehäuse in der Gelenkpfanne eines Gelenks nicht rotiert, und wobei das Gehäuse eine Oberfläche beinhaltet, gegen welche das Lagerungsmittel anliegt, und dass die Oberfläche mit reibungserhöhenden Mitteln versehen ist. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Delta-Roboter zu schaffen, dessen bewegte Massen reduziert sind und der insbesondere auch hygienetechnische Anforderungen erfüllt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Delta-Roboter, aufweisend eine Roboterbasis, einen im Raum positionierbaren Endeffektor-Träger und drei den Endeffektor- Träger mit der Roboterbasis verbindende Parallelogramm-Gelenksanordnungen, die ausgebildet sind, den Endeffektor-Träger unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum relativ zur Roboterbasis verstellbar zu verbinden, wobei jede Parallelogramm- Gelenksanordnung mittels eines Motors angetrieben verstellbar ist, um den Endeffektor- Träger automatisch zu bewegen, und die Parallelogramm-Gelenksanordnungen Stäbe aufweisen, die mittels Kugelgelenken, die jeweils einen Kugelkopf und eine Kugelpfanne umfassen, in die Gelenksstruktur des Delta-Roboters integriert sind, und wobei wenigstens eines der Kugelgelenke eine materialhomogene Kugelpfanne aufweist, deren

Kugelpfannenoberfläche mit einer Kugelkopfoberfläche des Kugelkopfs die Gleitpaarung des Kugelgelenks bildet.

Im Rahmen der Erfindung kann der Motor insbesondere von einem elektrischen Motor gebildet werden oder von einem elektrischen Antrieb gebildet werden, der einen

elektrischen Motor und wenigstens ein Getriebe umfasst. Jeder Motor, insbesondere auch nicht-elektrische Motoren können im Rahmen der Erfindung eine Antriebseinheit aus Motor und Getriebe bilden. Jede Parallelogramm-Gelenksanordnung kann einen an der Roboterbasis schwenkbar gelagerten Hebel aufweisen, der mittels jeweils einem Motor automatisch um eine

Schwenkachse geschwenkt werden kann. An einem distalen Ende des Hebels sind zwei voneinander beabstandete Lager angeordnet, an denen jeweils ein Parallelogrammstab mit seinem jeweiligen proximalen Endabschnitt gelenkig gelagert ist. Die beiden

Parallelogrammstäbe erstrecken sich stets parallel zueinander und sind mittels ihrer distalen Endabschnitte an zwei voneinander beabstandeten Lagern an den Endeffektor-Träger gekoppelt und zwar derart, dass der Endeffektor-Träger aufgrund seiner Ankoppelung an die Roboterbasis über die drei Parallelogramm-Gelenksanordnungen nur in den drei

Raumrichtungen umpositionierbar, d.h. verschiebbar bzw. verstellbar ist und dabei seine drei Orientierungen im Raum jedoch stets beibehält. Im Falle einer plattenförmigen

Roboterbasis und einem plattenförmigen Endeffektor-Träger bewegt sich der Endeffektor- Träger zur Roboterbasis stets parallel ausgerichtet im Raum. Dazu können insbesondere drei Parallelogramm-Gelenksanordnungen vorgesehen sein, die an der Roboterbasis jeweils um 120 Winkelgrad versetzt zueinander angeordnet sind. Insoweit sind die drei Parallelogramm- Gelenksanordnungen bzw. die an der Roboterbasis gelagerten Hebel jeweils um eine Schwenkachse mittels jeweils einem Motor automatisch schwenkbar gelagert, welche Schwenkachse um jeweils 120 Winkelgrad zur Schwenkachse der benachbarten

Parallelogramm-Gelenksanordnung oder des benachbarten Hebels ausgerichtet ist.

Entsprechende Parallelogramm-Gelenksanordnungen und insbesondere ein entsprechender beispielhafter Delta-Roboter ist bspw. in EP 0 250 470 Bl offenbart. Eines, mehrere oder alle Gelenke welche die Stäbe der Parallelogramm-Gelenksanordnungen ankoppeln, können als Kugelgelenke ausgebildet sein. Insbesondere kann wenigstens eines, mehrere oder alle Gelenke, welche die Stäbe der Parallelogramm-Gelenksanordnungen ankoppeln, als erfindungsgemäße Kugelgelenke ausgebildet sein, wie nach einem oder mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Kugelgelenken.

Der Delta-Roboter kann im Falle eines konkreten Ausführungsbeispiels eine Roboterbasis aufweisen, die eine Grundplatte umfasst, auf der drei um 120 Winkelgrad gleichmäßig über einen Umfang verteilt und versetzt zueinander angeordnete Drehlager angeordnet sind, die jeweils eine Drehachse aufweisen, die sich insbesondere horizontal erstreckt. An jedem dieser Drehlager ist ein Hebel schwenkbar gelagert. Der Hebel kann angetrieben durch jeweils einen zugeordneten, insbesondere elektrischen Motor auf und ab geschwenkt werden. Der jeweilige proximale Endabschnitt jeden Hebels ist insoweit um die Drehachse des jeweiligen Drehlagers schwenkbar an der Grundplatte gelagert. An jeweils einem distalen Endabschnitt des jeweiligen Hebels sind zwei Kugelköpfe in einem festen Abstand voneinander angeordnet. An jedem Kugelkopf ist ein Stab der jeweiligen Parallelogramm- Gelenksanordnung gelagert. Dazu weist jeder Stab einen proximalen Stabendabschnitt auf, der eine Kugelpfanne aufweist, die zusammen mit dem jeweils zugeordneten Kugelkopf des Hebels ein Kugelgelenk bildet. Jedes dieser Kugelgelenke kann als ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk ausgebildet sein. An seinem distalen Stabendabschnitt weist jeder Stab der jeweiligen Parallelogramm-Gelenksanordnung eine weitere Kugelpfanne auf. In diesen weiteren Kugelpfannen sind weitere Kugelköpfe gelagert, die ihrerseits fest mit dem

Endeffektor-Träger verbunden sind. Jeweils zwei zueinander zugeordnete Kugelköpfe des Endeffektor-Trägers sind in einem festen Abstand zueinander angeordnet, um eine

Parallelität der beiden Stäbe jeweils einer Parallelogramm-Gelenksanordnung zu

gewährleisten. Indem wenigstens eines der Kugelgelenke eine materialhomogene Kugelpfanne aufweist, deren Kugelpfannenoberfläche mit einer Kugelkopfoberfläche des Kugelkopfs die

Gleitpaarung des Kugelgelenks bildet, kann auf separate Lagereinsätze an der Kugelpfanne verzichtet werden, wodurch insbesondere das Gewicht des Kugelgelenks reduziert werden kann, wodurch die Teileanzahl reduziert wird und wodurch aufgrund des Wegfalls eines separaten Lagereinsatz, der andernfalls durch den separaten Lagereinsatz bedingte Spalt zwischen dem separaten Lagereinsatz und eines Kugelpfannenträgers wegfällt, und damit sich dort keine Keime und kein Schmutz festsetzen kann. Insbesondere wenn die

Kugelpfanne oder der Kugelkopf, oder das gesamte Kugelgelenk aus Kunststoff oder Keramik hergestellt ist, kann eine deutliche Gewichtseinsparung gegenüber üblichen

Metall Werkstoffen erreicht werden.

Wenn die Kugelpfanne keinen separaten Lagereinsatz aufweist, dann kann die Kugelpfanne, insbesondere der Gelenksanschlusskörper der Kugelpfanne deutlich schlanker, d.h. kleiner dimensioniert hergestellt werden. Eine deutlich schlanker, d.h. kleiner dimensioniert hergestellte Kugelpfanne kann die Baugröße des betreffenden Kugelgelenks verkleinern und in Folge das Gewicht der bewegten Massen verkleinern und ggf. auch den Arbeitsraum des Delta-Roboters vergrößern.

Unter einer materialhomogenen Kugelpfanne wird verstanden, dass die Kugelpfanne als ein Körper hergestellt ist, der aus einem einheitlichen Material besteht. Dies bedeutet insbesondere, dass sich die Kugelpfanne im Hinblick auf sein Material nicht unterscheidet in ein erstes Material für einen Grundkörper der Kugelpfanne und einem anderen, zweiten Material für die Gleitoberfläche der Kugelpfanne, auf welcher der Kugelkopf des

Kugelgelenks gleitet. Anders ausgedrückt ist die Kugelpfanne einteilig ausgebildet, derart, dass eine Gleitoberfläche der Kugelpfanne unmittelbar durch das Material des

Kugelpfannenkörpers gebildet wird. Demgemäß weist die erfindungsgemäße Kugelpfanne keinen separaten Lagereinsatz auf. Eine aufgrund der Materialhomogenität erforderliche Gleichheit der physikalischen Eigenschaften betrifft erfindungsgemäß demnach nur die Gleichheit der Werkstoffart, nicht jedoch eine eventuelle Gleichheit anderer physikalischer Größen, wie beispielsweise das Gefüge des (selben) Werkstoffs, deren Dicht oder Härte. Diese beispielhaften Eigenschaften können sich durchaus unterscheiden, die Werkstoffart ist jedoch die gleiche.

Die materialhomogene Kugelpfanne kann von einem ersten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper gebildet werden, der eine Oberfläche mit einem konkaven

Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist. Der konkave Kugelkalotten-Oberflächenbereich kann von einer geschlossenen Fläche gebildet werden, die der inneren Oberfläche eines Kugelschalenabschnitts entspricht.

Alternativ kann der konkave Kugelkalotten-Oberflächenbereich von einer ringförmigen Fläche gebildet werden, die der inneren Oberfläche eines Kugelschalenzwischenausschnitts entspricht. Die materialhomogene Kugelpfanne kann von einem ersten materialhomogenen Gelenksanschlusskörper gebildet werden, der einen Anschlussabschnitt aufweist, der zur Befestigung eines Stabes der Parallelogramm-Gelenksanordnungen ausgebildet ist.

Die Kugelpfanne weist demgemäß einen Grundkörper auf, der an einer Oberflächenseite die materialhomogene Kugelpfanne aufweist und der an einer anderen Seite einen angeformten Anschlussabschnitt aufweist.

Der Anschlussabschnitt des ersten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers kann von einer Gewindebohrung gebildet werden, in die ein Außengewindeabschnitt eines der Stäbe der Parallelogramm-Gelenksanordnungen eingeschraubt ist. In einer solchen

Ausführungsform sind die zu den materialhomogenen Kugelpfannen korrespondierenden Kugelköpfe der Kugelgelenke an dem Endeffektor-Träger oder an den Hebeln angeordnet. Die Kugelköpfe können dazu Außengewindeansätze oder Außengewindebolzen aufweisen, durch welche die Kugelköpfe an den Endeffektor-Träger oder an die Hebel geschraubt sind.

Alternativ kann der Anschlussabschnitt des ersten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörpers von einem Außengewindeabschnitt gebildet werden, das in eine Gewindebohrung eines der Stäbe der Parallelogramm-Gelenksanordnungen eingeschraubt ist. In einer solchen Ausführungsform sind die zu den materialhomogenen Kugelpfannen korrespondierenden Kugelköpfe der Kugelgelenke an dem Endeffektor-Träger oder an den Hebeln angeordnet. Die Kugelköpfe können dazu Außengewindeansätze oder

Außengewindebolzen aufweisen, durch welche die Kugelköpfe an den Endeffektor-Träger oder an die Hebel geschraubt sind.

Die materialhomogene Kugelpfanne und/oder der erste materialhomogene

Gelenksanschlusskörper können aus einem Keramik- Werkstoff bestehen.

Die materialhomogene Kugelpfanne und/oder der erste materialhomogene

Gelenksanschlusskörper können aus einem Polymer-Werkstoff bestehen. Der Polymer- Werkstoff kann ein Homopolymer, ein Copolymer oder ein Polymerblend sein. Der Polymer- Werkstoff kann ein Kunststoff sein. Der Polymer-Werkstoff bzw. der Kunststoff kann Lebensmittel tauglich ausgebildet sein.

Die materialhomogene Kugelpfanne und/oder der erste materialhomogene

Gelenksanschlusskörper aus einem Polymer-Werkstoff können mit einem Kugelkopf aus korrosionsfestem Stahl, insbesondere V2A, X90 oder hartverchromtem Stahl oder hartanodisiertem Aluminium zu einem jeweiligen Kugelgelenk kombiniert sein.

Die materialhomogene Kugelpfanne oder der erste materialhomogene

Gelenksanschlusskörper kann aus einem metallisierten Polymer-Werkstoff bestehen. Dies kann insbesondere in der Verwendung des Delta-Roboters in der Nahrungsmittelindustrie vorteilhaft sein, um beispielsweise zur Gewährleistung der Produktsicherheit Abrieb und/oder Beschädigungen der Kugelgelenke des Delta-Roboters in den Produkten durch Metallsensoren ausfindig machen zu können. Das Kugelgelenk kann einen materialhomogenen Kugelkopf aufweisen, dessen Kugelkopfoberfläche mit der Kugelpfannenoberfläche der Kugelpfanne die Gleitpaarung des Kugelgelenks bildet.

U nter einem materialhomogenen Kugelkopf wird verstanden, dass der Kugelkopf als ein Körper hergestellt ist, der aus einem einheitlichen Material besteht. Dies bedeutet insbesondere, dass sich der Kugelkopf im Hinblick auf sein Material nicht unterscheidet in ein erstes Material für einen Grundkörper des Kugelkopfes und einem anderen, zweiten Material für die Gleitoberfläche des Kugelkopfes, auf welcher die Kugelpfanne des

Kugelgelenks gleitet. Anders ausgedrückt ist der Kugelkopf einteilig ausgebildet, derart, dass eine Gleitoberfläche des Kugelkopfes unmittelbar durch das Material des Kugelkopfkörpers gebildet wird. Demgemäß weist der erfindungsgemäße Kugelkopf keine separate

Lagerschale auf. Eine aufgrund der Materialhomogenität erforderliche Gleichheit der physikalischen Eigenschaften betrifft erfindungsgemäß demnach nur die Gleichheit der Werkstoffart, nicht jedoch eine eventuelle Gleichheit anderer physikalischer Größen, wie beispielsweise das Gefüge des (selben) Werkstoffs, deren Dicht oder Härte. Diese beispielhaften Eigenschaften können sich durchaus unterscheiden, die Werkstoffart ist jedoch die gleiche.

Wenn der Kugelkopf keine separate Lagerschale aufweist, dann kann der Kugelkopf, insbesondere der Gelenksanschlusskörper des Kugelkopfes deutlich schlanker, d.h. kleiner dimensioniert hergestellt werden. Ein deutlich schlanker, d.h. kleiner dimensioniert hergestellter Kugelkopf kann die Baugröße des betreffenden Kugelgelenks verkleinern und in Folge das Gewicht der bewegten Massen verkleinern und ggf. auch den Arbeitsraum des Delta-Roboters vergrößern.

Der materialhomogene Kugelkopf kann von einem zweiten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper gebildet werden, der eine Oberfläche mit einem konvexen

Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist.

Der materialhomogene Kugelkopf kann von einem zweiten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper gebildet werden, der einen Anschlussabschnitt aufweist, der zur Befestigung des Kugelkopfes an dem Endeffektor-Träger oder einem Hebel der

Parallelogramm-Gelenksanordnungen ausgebildet ist.

Der Anschlussabschnitt des zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers kann von einer Gewindebohrung gebildet werden, in die ein Außengewindeabschnitt des Endeffektor- Trägers oder eines der Hebel der Parallelogramm-Gelenksanordnungen eingeschraubt ist. I n einer solchen Ausführungsform sind die zu den materialhomogenen Kugelköpfen

korrespondierenden Kugelpfannen der Kugelgelenke an dem Endeffektor-Träger oder an den Hebeln angeordnet. Die Kugelpfannen können dazu Außengewindeansätze oder Außengewindebolzen aufweisen, durch welche die Kugelpfannen an den Endeffektor-Träger oder an die Hebel geschraubt sind.

Alternativ kann der Anschlussabschnitt des zweiten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörpers von einem Außengewindeabschnitt gebildet werden, das in eine Gewindebohrung des Endeffektor-Trägers oder einem der Hebel der Parallelogramm- Gelenksanordnungen eingeschraubt ist. In einer solchen Ausführungsform sind die zu den materialhomogenen Kugelköpfen korrespondierenden Kugelpfannen der Kugelgelenke an dem Endeffektor-Träger oder an den Hebeln angeordnet. Die Kugelpfannen können dazu Außengewindeansätze oder Außengewindebolzen aufweisen, durch welche die

Kugelpfannen an den Endeffektor-Träger oder an die Hebel geschraubt sind.

Der materialhomogene Kugelkopf und/oder der zweite materialhomogene

Gelenksanschlusskörper können aus einem Keramik- Werkstoff bestehen.

Der materialhomogene Kugelkopf und/oder der zweite materialhomogene

Gelenksanschlusskörper können aus einem Polymer-Werkstoff bestehen. Der Polymer- Werkstoff kann ein Homopolymer, ein Copolymer oder ein Polymerblend sein. Der Polymer- Werkstoff kann ein Kunststoff sein. Der Polymer-Werkstoff bzw. der Kunststoff kann

Lebensmittel tauglich ausgebildet sein.

Der materialhomogene Kugelkopf und/oder der zweite materialhomogene

Gelenksanschlusskörper aus einem Polymer-Werkstoff können mit einer Kugelpfanne aus korrosionsfestem Stahl, insbesondere V2A, X90 oder hartverchromtem Stahl oder hartanodisiertem Aluminium zu einem jeweiligen Kugelgelenk kombiniert sein.

Der materialhomogene Kugelkopf oder der zweite materialhomogene

Gelenksanschlusskörper kann aus einem metallisierten Polymer-Werkstoff bestehen. Dies kann insbesondere in der Verwendung des Delta-Roboters in der Nahrungsmittelindustrie vorteilhaft sein, um beispielsweise zur Gewährleistung der Produktsicherheit Abrieb und/oder Beschädigungen der Kugelgelenke des Delta-Roboters in den Produkten durch Metallsensoren ausfindig machen zu können.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden

Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Konkrete Merkmale dieses exemplarischen Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder auch in anderen Kombinationen der Merkmale betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Delta-Roboters, Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit einem Kugelkopf und einer Kugelpfanne in einer ersten Ausführungsvariante, und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit einem

Kugelkopf und einer Kugelpfanne in einer zweiten Ausführungsvariante.

Die Fig. 1 zeigt einen Delta-Roboter 1, aufweisend eine Roboterbasis 2, einen im Raum positionierbaren Endeffektor-Träger 3 und drei den Endeffektor-Träger 3 mit der

Roboterbasis 1 verbindende Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3, die ausgebildet sind, den Endeffektor-Träger 3 unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum relativ zur Roboterbasis 1 verstellbar zu verbinden, wobei jede Parallelogramm- Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 mittels eines Motors Ml, M2, M3 angetrieben verstellbar ist, um den Endeffektor-Träger 3 automatisch zu bewegen, und die Parallelogramm- Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 Stäbe 5 aufweisen, die mittels Kugelgelenken 6, die jeweils einen Kugelkopf 6a und eine Kugelpfanne 6b umfassen (Fig. 2 und Fig. 3), in die

Gelenksstruktur des Delta-Roboters 1 integriert sind.

Jede Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 kann demgemäß einen an der

Roboterbasis 2 schwenkbar gelagerten Hebel 7 aufweisen, der mittels jeweils einem Motor Ml, M2, M3 automatisch um eine Schwenkachse geschwenkt werden kann. An einem distalen Ende des jeweiligen Hebels 7 sind zwei voneinander beabstandete Lager

angeordnet, an denen jeweils ein Parallelogrammstab 5a mit seinem jeweiligen proximalen Endabschnitt gelenkig gelagert ist. Die jeweils zwei Parallelogrammstäbe 5a erstrecken sich stets parallel zueinander und sind mittels ihrer distalen Endabschnitte an zwei voneinander beabstandeten Lagern an den Endeffektor-Träger 3 gekoppelt und zwar derart, dass der Endeffektor-Träger 3 aufgrund seiner Ankoppelung an die Roboterbasis 2 über die drei Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 nur in den drei Raumrichtungen umpositionierbar, d.h. verschiebbar bzw. verstellbar ist und dabei seine drei Orientierungen im Raum jedoch stets beibehält. Im Falle einer plattenförmigen Roboterbasis 2 und einem plattenförmigen Endeffektor-Träger 3 bewegt sich der Endeffektor-Träger 3 zur Roboterbasis 2 stets parallel ausgerichtet im Raum. Dazu können insbesondere drei Parallelogramm- Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 vorgesehen sein, die an der Roboterbasis 2 jeweils um 120 Winkelgrad versetzt zueinander angeordnet sind. Insoweit sind die drei Parallelogramm- Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 bzw. die an der Roboterbasis 2 gelagerten Hebel 7 jeweils um eine Schwenkachse mittels jeweils einem Motor Ml, M2, M3 automatisch schwenkbar gelagert, welche Schwenkachse um jeweils 120 Winkelgrad zur Schwenkachse der benachbarten Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 oder des benachbarten Hebels 7 ausgerichtet ist.

Der Delta-Roboter 1 weist im Falle eines vorliegenden Ausführungsbeispiels eine

Roboterbasis 2 auf, die eine Grundplatte 2a umfasst, auf der drei um 120 Winkelgrad gleichmäßig über einen Umfang verteilt und versetzt zueinander angeordnete Drehlager 8 angeordnet sind, die jeweils eine Drehachse aufweisen, die sich insbesondere horizontal erstreckt. An jedem dieser Drehlager 8 ist ein Hebel 7 schwenkbar gelagert. Der jeweilige Hebel 7 kann angetrieben durch jeweils einen zugeordneten, insbesondere elektrischen Motor Ml, M2, M3 auf und ab geschwenkt werden. Der jeweilige proximale Endabschnitt jeden Hebels 7 ist insoweit um die Drehachse des jeweiligen Drehlagers 8 schwenkbar an der Grundplatte 2a gelagert. An jeweils einem distalen Endabschnitt des jeweiligen Hebels 7 sind zwei Kugelköpfe 6a in einem festen Abstand voneinander angeordnet. An jedem Kugelkopf 6a ist ein Stab 5 der jeweiligen Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 gelagert. Dazu weist jeder Stab 5 einen proximalen Stabendabschnitt auf, der eine Kugelpfanne 6b aufweist, die zusammen mit dem jeweils zugeordneten Kugelkopf 6a des Hebels 7 ein Kugelgelenk 6 bildet. Jedes dieser Kugelgelenke 6 kann als ein erfindungsgemäßes

Kugelgelenk 6 ausgebildet sein. An seinem distalen Stabendabschnitt weist jeder Stab 5 der jeweiligen Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 eine weitere Kugelpfanne 6b auf. In diesen weiteren Kugelpfannen 6b, die erfindungsgemäß ausgebildet sein können, sind weitere Kugelköpfe 6a gelagert, die ihrerseits fest mit dem Endeffektor-Träger 3 verbunden sind. Jeweils zwei zueinander zugeordnete Kugelköpfe 6a des Endeffektor-Trägers 3 sind in einem festen Abstand zueinander angeordnet, um eine Parallelität der beiden Stäbe 5 jeweils einer Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 zu gewährleisten. Das Kugelgelenk 6 gemäß Fig. 2 und Fig. 3 weist eine materialhomogene Kugelpfanne 6b auf, deren Kugelpfannenoberfläche mit einer Kugelkopfoberfläche des Kugelkopfs 6a die

Gleitpaarung des Kugelgelenks 6 bildet.

Die materialhomogene Kugelpfanne 6b wird von einem ersten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper 6.1 gebildet wird, der eine Oberfläche mit einem konkaven

Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist.

Die materialhomogene Kugelpfanne 6b wird von einem ersten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper 6.1 gebildet, der einen Anschlussabschnitt 6.2 aufweist, der zur Befestigung eines Stabes 5 der Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3

ausgebildet ist. Der Anschlussabschnitt 6.2 des ersten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers 6.1 wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels von einer Bohrung gebildet, in die ein Endabschnitt eines der Stäbe 5 der Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 eingefügt ist.

Das Kugelgelenk 6 weist einen materialhomogenen Kugelkopf 6a auf, dessen

Kugelkopfoberfläche mit der Kugelpfannenoberfläche der Kugelpfanne 6b die Gleitpaarung des Kugelgelenks 6 bildet.

Der materialhomogene Kugelkopf 6a wird von einem zweiten materialhomogenen

Gelenksanschlusskörper 6.3 gebildet, der eine Oberfläche mit einem konvexen

Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist. Der materialhomogene Kugelkopf 6a wird dabei von einem zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörper 6.3 gebildet, der einen Anschlussabschnitt 6.4 aufweist, der zur Befestigung des Kugelkopfes 6a an dem Endeffektor-Träger 3 oder einem der Hebel 7 ausgebildet ist.

Der Anschlussabschnitt 6.4 des zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers 6.3 kann, wie im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 dargestellt ist, von einer

Gewindebohrung gebildet werden, in die ein Außengewindeabschnitt des Endeffektor- Trägers 3 oder eines der Hebel 7der Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 eingeschraubt ist. Der Außengewindeabschnitt kann dabei, wie in Fig. 2 dargestellt, an einem einteilig mit dem Anschlussabschnitt 6.4 ausgebildeten Fortsatz des zweiten

materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers 6.3 vorgesehen sein. Alternativ kann der Außengewindeabschnitt dabei, wie in Fig. 3 dargestellt, an einem separaten

Außengewindebolzen vorgesehen sein, der in eine Innengewindebohrung des

Anschlussabschnitts 6.4 des zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers 6.3 eingeschraubt ist.