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Title:
PARALLEL-KINEMATICS ROBOT AND METHOD FOR MANIPULATING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/067780
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a parallel-kinematics robot (10) comprising: a suspension element (18) or base, to which at least two separately driven and independently movable actuating arms (20) are hingedly fastened or mounted, each arm being formed by an upper arm (22), which can be moved by means of a drive (52), and a lower arm (24) hingedly mounted on said upper arm; and a manipulator (16), which is hingedly mounted on the lower arms (24) of the at least two actuating arms (20) and which can be moved within a definable motion range (30) by means of movements of the actuating arms (20). The manipulator (16) has a section (36) that can be rotated in relation to the suspension element (18) or base, or in relation to the actuating arms (20), by means of a first mechanical rotation-transmission element. A movable actuating element (44) is associated with the rotatable section (36) of the manipulator (16), the actuating movements of which element are controllable by a second mechanical rotation-transmission element. The rotation-transmission elements provide mechanical rotational connections between separate actuating drives, associated with the suspension element, and the manipulator (16) or rotatable section (36) and/or movable actuating elements (44) of said manipulator. In addition, the rotation-transmission elements are formed by separate shafts (40, 46) positioned at a distance from one another. The invention further relates to a method for manipulating a parallel-kinematics robot (10) of this type.

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Inventors:
HARTL MICHAEL (DE)
PERL KURT (DE)
UNTERSEHER JOSEF (DE)
WESTERMEIER CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/073616
Publication Date:
April 27, 2017
Filing Date:
October 04, 2016
Export Citation:
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Assignee:
KRONES AG (DE)
International Classes:
B25J9/00
Domestic Patent References:
WO2014053115A12014-04-10
Foreign References:
DE102010007631A12011-01-05
KR101483081B12015-01-21
US20150073597A12015-03-12
EP2388216A12011-11-23
DE102010006155A12010-08-05
DE102013208082A12014-11-06
US8210068B22012-07-03
DE102013106004A12014-12-11
Attorney, Agent or Firm:
BENNINGER, Johannes (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Parallelkinematik-Roboter (10), umfassend:

- eine Aufhängung (18) oder Basis, an welcher wenigstens zwei separat

angetriebene und unabhängig voneinander bewegbare Stellarme (20) gelenkig befestigt bzw. gelagert sind, die jeweils durch einen mittels Antrieb (52) bewegbaren Oberarm (22) und einen gelenkig daran gelagerten Unterarm (24) gebildet sind, sowie

- einen an den Unterarmen (24) der wenigstens zwei Stellarme (20) gelenkig

gelagerten und mittels Bewegungen der Stellarme (20) innerhalb eines

definierbaren Bewegungsraumes (30) bewegbaren Manipulator (16) und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf (26), wobei der Manipulator (16) und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf (26) einen mittels eines ersten mechanischen Drehübertragungselementes gegenüber der Aufhängung (18) oder Basis bzw. gegenüber den Stellarmen (20) rotierbaren

Abschnitt (36) aufweist,

wobei dem rotierbaren Abschnitt (36) des Manipulators (16) und/oder

Werkzeughalters oder Werkzeugkopfes (26) wenigstens ein weiterer Aktor und/oder ein weiteres bewegliches Stellelement (44) zugeordnet ist/sind, dessen/deren

Stellbewegungen von einem zweiten mechanischen Drehübertragungselement steuerbar sind,

wobei das erste mechanische Drehübertragungselement und das zweite mechanische Drehübertragungselement jeweils mechanische Drehantriebsverbindungen zwischen separaten Stellantrieben, die der Aufhängung oder Basis zugeordnet sind, und dem Manipulator (16) und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf (26) bzw.

dessen/deren rotierbaren Abschnitt (36) und/oder dessen/deren beweglichen und/oder angetriebenen Aktoren bzw. Stellelementen (44) herstellen,

und wobei das erste mechanische Drehübertragungselement und das zweite mechanische Drehübertragungselement jeweils durch separate und beabstandet voneinander angeordnete Wellen, insbesondere Gelenkwellen (40, 46) gebildet sind.

2. Parallelkinematik-Roboter nach Anspruch 1 , bei dem die erste Welle bzw. Gelenkwelle (40) ausgehend von einem Stellantrieb in Drehverbindung mit dem rotierbaren Abschnitt (36) des Manipulators (16) und/oder Werkzeughalters oder Werkzeugkopfes (26) steht.

3. Parallelkinematik-Roboter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zweite Welle bzw.

Gelenkwelle (46) mit einem Stellantrieb für den weiteren Aktor bzw. das weitere bewegliche Stellelement (44) in Drehverbindung steht.

4. Parallelkinematik-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im Manipulator (16) und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf (26) ein Getriebe bzw.

Zahnradgetriebe zur Übertragung der Rotation der ersten Welle oder Gelenkwelle (40) in eine synchrone oder übersetzte Drehbewegung des rotierbaren Abschnittes (36) des Manipulators (16) und/oder Werkzeughalters oder Werkzeugkopfes (26) angeordnet ist.

5. Parallelkinematik-Roboter nach Anspruch 4, bei dem das Zahnradgetriebe als

Planetengetriebe (74) ausgebildet ist, dessen wenigstens eines Sonnenrad (72) in Drehverbindung mit der ersten Welle bzw. Gelenkwelle (40) steht und sich im

Verzahnungseingriff mit einem Hohlrad (76) befindet, das den weiteren Aktor bzw. das weitere bewegliche Stellelement rotierend antreibt.

6. Parallelkinematik-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der zweiten Welle bzw. Gelenkwelle (46) im Bereich der Aufhängung (18) bzw. der Basis eine ortsfeste Lagerung zugeordnet ist. 7. Parallelkinematik-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die zweite

Welle bzw. Gelenkwelle (46) im Bereich der Aufhängung (18) bzw. der Basis eine an Rotationsbewegungen der ersten Welle bzw. Gelenkwelle (40) gekoppelte, mitdrehende Lagerung zugeordnet ist.

8. Parallelkinematik-Roboter nach Anspruch 7, bei dem die Lagerung der zweiten Welle bzw. Gelenkwelle (46) über ein Zugmittel (64) bzw. eine Riemenstufe (62) und/oder ein Getriebe (58) annähernd konzentrisch zu Rotationsbewegungen der ersten Welle bzw. Gelenkwelle (40) mitrotiert.

9. Parallelkinematik-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem den ersten und zweiten Wellen bzw. Gelenkwellen (40, 46) jeweils separate Drehantriebe (42, 48) zugeordnet sind, wobei diese insbesondere als Hohlwellen-Kombigetriebe oder als separate Motor-Getriebe-Einheiten angeordnet sein können.

10. Parallelkinematik-Roboter (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Handhabung, zum Stapeln und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern, Gebinde- und/oder Stückgutlagen oder dergleichen, wobei der

Manipulator (16) und/oder der Werkzeughalter oder Werkzeugkopf (26) ein Mittel oder mehrere Mittel zum Greifen und/oder Handhaben der Artikel, Gruppierungen,

Gebinde, Stückgüter, Gebinde- und/oder Stückgutlagen und/oder ein Fertigungs- oder Montagewerkzeug umfasst und mit den Unterarmen (24) der wenigstens zwei Stellarme (20) mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens zwei Stellarme (20) eine Position des Manipulators (16) und/oder des Werkzeughalter oder Werkzeugkopfes (26) vorgegeben werden kann.

1 1 . Verfahren zum Betreiben und/oder zur Handhabung eines Parallelkinematik-Roboters (10), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, welcher zumindest die folgenden Komponenten umfasst:

- eine Aufhängung (18) oder Basis, an welcher wenigstens zwei separat

angetriebene und unabhängig voneinander bewegbare Stellarme (20) gelenkig befestigt bzw. gelagert sind, die jeweils durch einen mittels Antrieb (52) bewegbaren Oberarm (22) und einen gelenkig daran gelagerten Unterarm (24) gebildet sind, sowie

- einen an den Unterarmen (24) der wenigstens zwei Stellarme (20) gelenkig

gelagerten und mittels Bewegungen der Stellarme (20) innerhalb eines

definierbaren Bewegungsraumes (30) bewegbaren Manipulator (16) und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf (26), wobei der Manipulator (16) und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf (26) einen mittels eines ersten mechanischen Drehübertragungselementes gegenüber der Aufhängung (18) oder Basis bzw. gegenüber den Stellarmen (20) rotierbaren

Abschnitt (36) aufweist,

wobei dem rotierbaren Abschnitt (36) des Manipulators (16) und/oder

Werkzeughalters oder Werkzeugkopfes (26) wenigstens ein weiterer Aktor und/oder ein weiteres bewegliches Stellelement (44) zugeordnet ist, dessen Stellbewegungen von einem zweiten mechanischen Drehübertragungselement steuerbar sind, wobei das erste mechanische Drehübertragungselement und das zweite mechanische Drehübertragungselement jeweils mechanische Drehantriebsverbindungen zwischen separaten Stellantrieben, die der Aufhängung oder Basis zugeordnet sind, und dem Manipulator (16) und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf (26) bzw.

dessen/deren rotierbaren Abschnitt (36) und/oder dessen/deren beweglichen und/oder angetriebenen Aktoren bzw. Stellelementen (44) herstellen,

und wobei das erste mechanische Drehübertragungselement und das zweite mechanische Drehübertragungselement jeweils durch separate und beabstandet voneinander angeordnete Wellen (40, 46) gebildet sind,

wobei bei einer durch Drehung der ersten Welle (40) induzierten Rotation des rotierbaren Abschnittes (36) des Manipulators (16) und/oder Werkzeughalters oder Werkzeug köpf es (26) die zweite Welle (46) zumindest teilweise mit der ersten Welle (40) verschränkt wird und/oder sich mit deren Rotation zumindest teilweise

konzentrisch zu dieser mitdreht.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , bei dem das erste mechanische

Drehübertragungselement und das zweite mechanische Drehübertragungselement jeweils durch separate und beabstandet voneinander angeordnete Gelenkwellen (40, 46) gebildet sind, wobei die erste Welle bzw. Gelenkwelle (40) den rotierbaren

Abschnitt (36) des Manipulators (16) und/oder Werkzeughalters oder Werkzeugkopfes (26) dreht, und wobei die zweite Welle bzw. Gelenkwelle (46) einen Stellantrieb für den weiteren Aktor bzw. das weitere bewegliche Stellelement (44) betätigt.

13. Verwendung eines Parallelkinematik-Roboters (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 als Industrieroboter zur Handhabung, zum Stapeln und/oder zum Manipulieren von

Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern, Gebinde- und/oder Stückgutlagen oder dergleichen Gegenständen im Zusammenhang mit dem Transport und

Beförderung, der Verarbeitung, der Verpackung und/oder der Palettierung der Artikel, Gruppierungen, Gebinde, Stückgüter und/oder Gebinde- und/oder Stückgutlagen. 14. Verwendung eines Parallelkinematik-Roboters (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 als Industrieroboter zur Führung wenigstens eines Werkzeuges im Zusammenhang mit der Fertigung, Mittel- und/oder Beschichtungsapplikation, Montage, Manipulation und/oder Handhabung in einer Fertigungs- und/oder Industrieumgebung.

Description:
Parallelkinematik-Roboter und Verfahren zu dessen

Handhabu ng

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Parallelkinematik-Roboter mit den

Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Handhabung und/oder Steuerung eines solchen Parallelkinematik-Roboters mit den Merkmalen des unabhängigen

Verfahrensanspruchs 1 1 .

Bekannte Verpackungs- oder Palettieranlagen zum Stapeln und Palettieren von Objekten wie Paketen oder Gebinden mit mehreren Artikeln wie bspw. Getränkebehältern weisen üblicherweise Horizontalfördereinrichtungen mit Förderbändern auf, auf denen die Stückgüter oder Gebinde in ununterbrochener oder unregelmäßiger Folge zu einer Handhabungseinrichtung befördert werden. Dort erfolgt eine Verschiebung, Ausrichtung und/oder Drehen einzelner Stückgüter oder Gebinde, um diese in eine geeignete räumliche Anordnung zu bringen, die eine Basis bildet, um die Stückgüter oder Gebinde in nachgeordneten Gruppierstationen zu stapelfähigen Stückgut- oder Gebindelagen zusammenzuschieben.

In aktuellen Abfüll- und Verpackungslinien werden zahlreiche unterschiedliche Varianten zum Drehen von Gebinden eingesetzt, die bspw. geeignete bewegliche

Anschläge oder zwei Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufweisen können. Bekannte Handhabungseinrichtungen können auch mit Greifern versehen sein, die bspw. an einem Portalsystem aufgehängt und in einem definierten Bewegungsbereich verschoben, rotiert und zudem in vertikaler Richtung bewegt werden können, um einzelne Stückgüter oder Gebinde zum Drehen und/oder Verschieben anheben zu können. Die Greifer können bspw. auch an Mehrachsroboterarmen angeordnet sein, die seitlich an den Horizontalfördereinrichtungen platziert sind. Derartige Greifvorrichtungen sind etwa aus der EP 2 388 216 A1 bekannt.

Darüber hinaus gibt es weitere Handhabungseinrichtungen zum Greifen,

Verschieben, Drehen und/oder Versetzen von Artikeln oder Gebinden, die auf sog.

Deltarobotern oder Parallelkinematik-Robotern basieren, welche in einer dreiarmigen Ausführung auch als Tripode bezeichnet werden. Jeder der Arme eines solchen Tripods oder Deltaroboters besteht aus einem an der Basis um eine gestellfeste Schwenkachse angetrieben verschwenkbar angeordneten Oberarm und einem mit dem Oberarm und einem Koppelelement gelenkig verbundenen Unterarm. Der Unterarm ist hierbei passiv, frei von einem Antrieb zu dessen Verschwenkung gegenüber dem Oberarm oder dem Koppelelement ausgeführt. Einer oder mehrere der Unterarme können bspw. über Kugelgelenke oder andere mehrachsig bewegliche Gelenke mit den jeweils zugehörigen Oberarmen und dem Koppelelement verbunden sein. Ein solcher einzelner Unterarm ist frei schwenkbar und besitzt keine Eigenstabilität. Alle Oberarme eines Deltaroboters sind jeweils um vorzugsweise innerhalb einer gemeinsamen Ebene liegende Schwenkachsen verschwenkbar angetrieben gelagert. Drei mit dem Koppelelement und jeweils mit ihrem zugehörigen Oberarm verbundene Unterarme bilden in jeder Position ein Kraftdreieck, das sich nur bewegen lässt, wenn die drei Oberarme synchron die für sie berechneten Schwenkbewegungen um deren gestellfeste Schwenkachsen ausführen. Zwei oder mehr Schwenkachsen können parallel verlaufen; in der Regel weisen alle Schwenkachsen zwei Schnittpunkte mit anderen Schwenkachsen auf.

Wenigstens einer der Unterarme kann wahlweise aus zwei auch als Elle und Speiche bezeichneten, ein Parallelogrammgestänge bildenden Gestängeelementen bestehen, um das Koppelelement in zumindest einer vorgegebenen Ausrichtung relativ zur Basis zu führen. Typischerweise sind alle Unterarme jeweils aus solchen als

Parallelogrammgestänge fungierenden Strebenpaaren gebildet. Das an den Unterarmen gelenkig aufgehängte Koppelelement dient dabei als Arbeitsplattform, die in der Praxis auch als Tool-Center-Point (TCP) bezeichnet wird. An diesem TCP kann ein Manipulator angeordnet sein, bspw. in Gestalt von gegeneinander zustellbaren Greifarmen o. dgl. Handhabungseinrichtung, so dass damit Artikel, Gebinde o. dgl. Stückgüter ergriffen und gedreht, verschoben oder von einer Auflagefläche angehoben werden können.

Der an der Arbeitsplattform bzw. dem TCP angeordnete Manipulator kann wahlweise drehbar gelagert sein, um den Manipulator ausrichten oder eine gewünschte Drehung der Artikel oder Stückgüter ausführen zu können. Anstelle einer antreibbar drehbaren Lagerung des Manipulators am Koppelelement ist grundsätzlich auch denkbar, den Manipulator unverdrehbar am Koppelelement anzuordnen und das gesamte

Koppelelement unter entsprechender Ausgleichbewegung der Arme vermittels einer teleskopierbaren Antriebswelle, die teilweise auch als vierte Achse bezeichnet wird, gegenüber der Basis zu verdrehen. Damit einhergehend ist jedoch der Nachteil eines nur eingeschränkten Drehwinkels des Koppelelements. Die Einschränkung ergibt sich durch das Erreichen von Endanschlägen der gelenkigen Verbindungen der Oberarme und/oder des Koppelelements mit den Unterarmen und/oder dem gegenseitigen Kontakt benachbarter Unterarme. Aus der DE 10 2010 006 155 A1 , aus der DE 10 2013 208 082 A1 sowie aus der US 8 210 068 B1 sind jeweils unterschiedliche Handhabungseinrichtung mit Tripoden bekannt.

Was bei solchen bekannten Parallelkinematik-Robotern teilweise auch als

Bewegungen um eine fünfte Achse bezeichnet wird, kann bspw. Zustell- und

Öffnungsbewegungen von Greifbacken meinen, die an dem um die sog. vierte Achse rotierbaren Manipulator bzw. Werkzeughalter angeordnet sind. Bei einigen

Ausführungsvarianten ist zumindest die Drehachse zentral mittig zu einer Aufhängung angeordnet, an der die Stellarme verankert sind, wobei über eine teleskopierbare Kardan- Drehmoment-Welle der Werkzeugträger verdreht wird. Unterhalb des rotierenden

Werkzeugträgers befindet sich dann ein Greifer, dessen Achse zur Klemmung von Gebinden oder Stückgütern von einem mitfahrenden Motor angetrieben wird. Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist diese vierte zentrale Drehwelle so großvolumig ausgeführt, dass in deren Hohlraum weitere gestellfeste Antriebsachsen Platz finden, die über weitere teleskopierbare Kardan-Drehmoment-Wellen am Werkzeugträger

Werkzeugbewegungen wie z.B. das Klemmen eines Werkstücks mit Klemmbacken ausführen können.

Einen als Parallelkinematik-Roboter ausgebildeten Industrieroboter mit einer äußeren Kardanwelle und einer innenliegend geführten inneren Kardanwelle offenbart die WO 2014/0531 15 A1 .

Um mit solchen Parallelkinematik-Robotern möglichst hohe Leistungen und möglichst geringe Zykluszeit zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn alle bewegten Massen der Einzelkomponenten des Parallelkinematik-Roboters (Quadro-, Tri- oder Duopod) möglichst gering gehalten werden; dies gilt auch für die Antriebs- bzw. Kardanwellen. Nachteilig ist beim Prinzip der innenliegenden Kardanwellen, dass die äußere Hohlwelle mit der teleskopierbaren Kardan-Drehmoment-Welle vom Durchmesser her

vergleichsweise groß gehalten werden muss, obwohl die erforderlichen Drehmomente eine wesentlich kleinere Dimensionierung zulassen würden. Ebenso sind aufwendige Hohlwellen-Getriebe an der Basis des Roboters erforderlich, um die konzentrische Anordnung zu ermöglichen. Günstiger wäre es dagegen, wenn die Dimension aller

Kardanwellen so gering wie möglich ausgeführt werden kann, um die Massen gering zu halten. Insbesondere angesichts der letztgenannten Problematiken und Risiken kann ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, einen einfach aufgebauten Parallelkinematik-Roboter mit mehreren Antriebswellen zwischen einer Basis oder Aufhängung und einem an den Stellarmen beweglich aufgehängten Manipulator oder Werkzeugträger auszustatten, die jeweils unterschiedliche Antriebsaufgaben erfüllen, wobei auf eine Hohlwellenkonstruktion verzichtet werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein in entsprechender Weise verbessertes Verfahren zur

Handhabung und/oder Steuerung eines solchen Parallelkinematik-Roboters

vorzuschlagen, bei dem mittels wenigstens zwei separaten Antriebswellen die

gewünschten Bewegungen und Handhabungsaufgaben eines Manipulators oder

Werkzeugträgers durchgeführt werden können.

Das erstgenannte Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den davon abhängigen Ansprüchen. So schlägt die vorliegende Erfindung zur Erreichung des genannten Ziels einen Parallelkinematik-Roboter mit den Merkmalen des

unabhängigen Anspruchs 1 vor, der vielfältigen Einsatzzwecken dienen kann. So kann der erfindungsgemäße Parallelkinematik-Roboter bspw. für die Handhabung, das Stapeln und/oder das Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern,

Gebinde- und/oder Stückgutlagen oder dergleichen eingesetzt werden. Der

erfindungsgemäße Parallelkinematik-Roboter kann jedoch ebenso der Führung wenigstens eines Werkzeuges dienen, das bspw. Fertigungs-, Handhabungs- und/oder Manipulationszwecken dienen kann. So kann der Parallelkinematik-Roboter bspw. zur Führung von Fertigungswerkzeugen, Schweißwerkzeugen, Niet- oder sonstigen

Fügewerkzeugen in einer Fertigungsumgebung eingesetzt werden. Der erfindungsgemäße Parallelkinematik-Roboter, der - je nach Anzahl der miteinander gekoppelten Stellarme - auch als Tripod, als Duopod oder als Quadpod bzw. Quattropod bezeichnet werden kann, umfasst eine Aufhängung oder Basis, an welcher wenigstens zwei separat angetriebene und unabhängig voneinander bewegbare

Stellarme gelenkig befestigt bzw. gelagert sind. Bei der Aufhängung kann es sich insbesondere um eine obere Aufhängung bzw. um ein Rahmengestell handeln, von dem aus die Stellarme jeweils nach unten in Richtung eines unterhalb der Aufhängung befindlichen Arbeitsraumes reichen, während es sich bei der Basis insbesondere um eine untere Basis handeln kann, von der aus die Stellarme jeweils nach oben in Richtung eines oberhalb der Basis befindlichen Arbeitsraumes reichen. Jeder der wenigstens zwei Stellarme ist durch wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte gebildet, wobei die wenigstens zwei zueinander

schwenkbaren Armabschnitte jedes der wenigstens zwei Stellarme durch einen schwenkbar an der Aufhängung oder Basis angelenkten und mittels Antrieb bewegbaren Oberarm und einen gelenkig am Oberarm angelenkten Unterarm gebildet sind. Der

Parallelkinematik-Roboter umfasst zudem einen an den Unterarmen der wenigstens zwei Stellarme gelenkig gelagerten und mittels Bewegungen der Stellarme innerhalb eines definierbaren Bewegungsraumes bewegbaren Manipulator und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf. Der Bewegungsraum kann bedarfsweise durch Veränderungen der Schwenkbereiche der angetriebenen Oberarme, durch Positionsveränderungen der oberen oder unteren Aufhängung bzw. Basis sowie auch durch relative

Positionsveränderungen der Aufhängungen bzw. Anlenkungen der Oberarme zueinander variiert werden. Somit ist vorgesehen, dass die Unterarme jeweils eine mechanische Verbindung zwischen dem Manipulator und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf und den Oberarmen herstellen.

Weiterhin weist der Manipulator und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf einen mittels eines ersten mechanischen Drehübertragungselementes gegenüber der Aufhängung oder Basis bzw. gegenüber den Stellarmen rotierbaren Abschnitt auf. Diesem rotierbaren Abschnitt, der durch eine Werkzeug platte oder ein geeignetes

Anschlusselement zur Aufnahme von Werkzeugen, Aktoren oder Stellelementen ist/sind wenigstens ein weiterer Aktor und/oder ein weiteres bewegliches Stellelement

zugeordnet, dessen Stellbewegungen von einem zweiten mechanischen

Drehübertragungselement steuerbar sind. Bei diesem weiteren Aktor oder Stellelement kann es sich etwa um einen Greifer mit gegeneinander zustellbaren Greifbacken handeln, mit dem bspw. Gebinde, Stückgüter etc. erfasst, aufgenommen, gedreht oder anderweitig gehandhabt bzw. manipuliert werden können. Das erste mechanische

Drehübertragungselement und das zweite mechanische Drehübertragungselement stellen jeweils mechanische Drehantriebsverbindungen zwischen separaten Stellantrieben, die der Aufhängung oder Basis zugeordnet sind, und dem Manipulator und/oder

Werkzeughalter oder Werkzeugkopf bzw. dessen/deren rotierbaren Abschnitt und/oder dessen/deren beweglichen und/oder angetriebenen Aktoren bzw. Stellelementen her. Zudem ist vorgesehen, dass das erste mechanische Drehübertragungselement sowie auch das zweite mechanische Drehübertragungselement jeweils durch separate und beabstandet voneinander angeordnete Wellen gebildet sind. Damit ist gemeint, dass das durch eine erste Welle gebildete erste mechanische Drehübertragungselement für eine Drehung des gegenüber der Aufhängung oder Basis bzw. gegenüber den Stellarmen rotierbaren Abschnittes sorgt, während das durch die zweite Welle gebildete mechanische Drehübertragungselement für Stellbewegungen, Werkzeug- und/oder Aktorbewegungen des weiteren Aktors oder Stellantriebes bzw. der Stellelemente sorgt. Wenn im vorliegenden Zusammenhang generell von zwei Antriebs- oder

Gelenkwellen die Rede ist, so ist dies keineswegs einschränkend zu verstehen, da wahlweise auch drei, vier oder mehr solcher separater Wellen bzw. Antriebs- oder Gelenkwellen zwischen der Basis oder Aufhängung des Parallelkinematik-Roboters und dem an den Stellarmen beweglich aufgehängten Manipulator, Werkzeugkopf oder Werkzeugträger angeordnet sein können, die für die unterschiedlichsten Antriebsund/oder Stellaufgaben eingesetzt werden können. Wenn zudem meist von

teleskopierbaren Wellen oder von Kardanwellen die Rede ist, so ist dies ebenfalls nicht einschränkend zu verstehen, da die zwischen der in aller Regel ortsfest angeordneten Basis oder Aufhängung für die Stellarme und dem beweglichen Manipulator,

Werkzeughalter oder Werkzeugkopf verlaufenden Wellen grundsätzlich auch als sog. biegsame Wellen ausgebildet sein können. Anstelle von Wellen mit Kardangelenken können bspw. auch Wellen mit homokinetischen Gelenken eingesetzt werden. Wenn somit im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung von Gelenkwellen oder

Kardanwellen die Rede ist, so sollen generell auch abweichende Bauarten von dieser Begrifflichkeit mitumfasst sein, wie etwa solche Wellen mit homokinetischen Gelenken.

Sowohl das erste mechanische Drehübertragungselement als auch das zweite mechanische Drehübertragungselement können gemäß einer bevorzugten

Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboters jeweils durch separate und beabstandet voneinander angeordnete Gelenkwellen gebildet sein. Hierbei verlaufen die beiden Wellen vorzugsweise nebeneinander und sind jeweils durch teleskopierbare und mit Gelenken ausgestattete starre Wellenabschnitte gebildet, so dass die Dreh- und Stellbewegungen in gewünschter Weise von der Aufhängung oder Basis auf den Manipulator bzw. Werkzeughalter oder Werkzeugkopf übertragen werden können. Wie erwähnt, können die beiden Wellen - wahlweise auch drei oder vier separate Wellen - auch als biegsame Wellen o. dgl. ausgebildet sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboter steht die erste Welle bzw. Gelenkwelle vorzugsweise in Drehverbindung mit dem rotierbaren Abschnitt des

Manipulators und/oder Werkzeughalters oder Werkzeugkopfes. Die erste Welle kann sowohl an der Aufhängung oder Basis wie auch am Manipulator bzw. Werkzeughalter oder Werkzeugkopf jeweils definierte Anschlüsse bzw. Drehverbindungen aufweisen. Die zweite Welle bzw. Gelenkwelle kann vorzugsweise mit einem Stellantrieb für den weiteren Aktor bzw. das weitere bewegliche Stellelement in Drehverbindung stehen. Diese

Drehverbindung kann bspw. ein Zahnradgetriebe o. dgl. umfassen, das z.B. einen Greifer antreibt bzw. das zum Öffnen und Schließen der Greifbacken des Greifers verantwortlich ist.

Bei der genannten Anordnung zweier parallel oder je nach Drehlage des rotierbaren Abschnittes des Manipulators und/oder Werkzeughalters oder

Werkzeug köpf es winkelig oder teilweise verschränkt zueinander stehenden Wellen oder Gelenkwellen ist naturgemäß der maximal erzielbare Drehwinkel in beide Drehrichtungen eingeschränkt, da die Wellen beim Überschreiten des maximal erzielbaren Drehwinkels kollidieren. Bei der Verwendung von biegsamen Wellen sind naturgemäß die erzielbaren maximalen Drehwinkel des rotierbaren Abschnittes des Manipulators und/oder

Werkzeughalters oder Werkzeugkopfes in beide Drehrichtungen größer, doch sind auch hier die Drehwinkel begrenzt, da sich zumindest die zweite biegsame Welle, die sich in diesem Fall um die erste Welle legt, nicht beliebig dehnen lässt. Allerdings sind die erreichbaren maximalen Drehwinkel, die in aller Regel aus einer neutralen Mittellage mit ungefähr parallelen Wellen in beide Drehrichtungen einen Drehwinkel von jeweils mindestens 90 bis 100 Grad erlauben, für die meisten Anwendungsfälle völlig

ausreichend, so dass sich dadurch keine praktischen Einschränkungen ergeben. Diesen Einschränkungen in den maximalen Drehwinkeln, die angesichts der praktischen

Handhabungs- und Manipulationsaufgaben, die an solche Parallelkinematik-Roboter zu stellen sind, eher als theoretisch bezeichnet werden können, stehen jedoch ausgeprägte Vorteile gegenüber, da die eingesetzten Wellen bzw. Gelenkwellen exakt so dimensioniert werden können, dass sie den auftretenden Belastungen standhalten. Auf eine

Überdimensionierung, die zu einem unerwünschten Mehrgewicht sowie auch zu vermeidbaren Mehrkosten führen würde, kann hierdurch verzichtet werden. Die

Antriebswellen oder Gelenkwellen können relativ dünn und damit auch sehr leicht ausgeführt werden, was erhebliche Vorteile hinsichtlich der erforderlichen

Antriebsleistungen für die Stellarme mit sich bringt.

Wahlweise kann der zweiten Welle bzw. Gelenkwelle im Bereich der Aufhängung bzw. der Basis eine ortsfeste Lagerung zugeordnet sein. Zudem kann bei dem

Parallelkinematik-Roboter vorzugsweise im Manipulator und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf ein Zahnradgetriebe zur Übertragung der Rotation der ersten Welle oder Gelenkwelle in eine synchrone oder übersetzte Drehbewegung des rotierbaren Abschnittes des Manipulators und/oder Werkzeughalters oder Werkzeug köpf es angeordnet sein. Dieses Zahnradgetriebe kann bspw. als Planetengetriebe ausgebildet sein, dessen wenigstens eines Sonnenrad - ggf. können auch mehrere Sonnenräder vorhanden sein - in Drehverbindung mit der ersten Welle bzw. Gelenkwelle steht und sich im Verzahnungseingriff mit einem Hohlrad befindet, das den weiteren Aktor bzw. das weitere bewegliche Stellelement antreibt bzw. das z.B. die Greifbacken o. dgl. dreht.

Der zweiten Welle bzw. Gelenkwelle kann jedoch alternativ hierzu im Bereich der Aufhängung bzw. der Basis eine an Rotationsbewegungen der ersten Welle bzw.

Gelenkwelle gekoppelte, mitdrehende Lagerung zugeordnet sein. Bei dieser

Ausführungsvariante weist die zweite Welle einen der Aufhängung oder Basis

zugeordneten mitdrehenden Anschluss bzw. eine mitdrehende Lagerung auf. Diese Lagerung der zweiten Welle bzw. Gelenkwelle kann bspw. über ein Zahnradgetriebe oder ein Zugmittelgetriebe annähernd konzentrisch zu Rotationsbewegungen der ersten Welle bzw. Gelenkwelle mitrotieren. So kann der zweiten Welle z.B. eine Zahnradübersetzung, ein Zahnriemen o. dgl. Zugmittel zugeordnet sein, der/das mit den Drehbewegungen, die durch die erste Welle induziert werden, umläuft und die gesamte Aufhängung für die zweite Welle mitrotieren lässt. Mit dieser optionalen Ausführungsvariante sind größere Drehwinkel als bei der vorher beschriebenen Ausführungsvariante mit den ortsfest gelagerten Wellen möglich, was für manche Anwendungsfälle vorteilhaft sein kann. Den ersten und zweiten Wellen bzw. Gelenkwellen des erfindungsgemäßen

Parallelkinematik-Roboters sind sinnvollerweise jeweils separate Drehantriebe

zugeordnet, wobei diese separaten Drehantriebe bspw. als Hohlwellen-Kombigetriebe oder als separate Motor-Getriebe-Einheiten angeordnet bzw. ausgebildet sein können. Als separate Drehantriebe kommen etwa auch Elektroantriebe in Frage, die der oberen Basis oder Aufhängung zugeordnet bzw. dort montiert sind. Allerdings sind auch andere

Antriebsvarianten denkbar, so etwa hydraulische oder pneumatische Antriebe.

Wie erwähnt, kann der erfindungsgemäße Parallelkinematik-Roboter, der insbesondere einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten entsprechen kann, der Handhabung, zum Stapeln und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern, Gebinde- und/oder Stückgutlagen oder dergleichen dienen, wobei der Manipulator und/oder der Werkzeughalter oder Werkzeugkopf ein Mittel oder mehrere Mittel zum Greifen und/oder Handhaben der Artikel, Gruppierungen, Gebinde, Stückgüter, Gebinde- und/oder Stückgutlagen und/oder ein Fertigungs- oder Montagewerkzeug umfassen kann und mit den Unterarmen der wenigstens zwei Stellarme mechanisch gekoppelt sein, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens zwei Stellarme eine Position des Manipulators und/oder des Werkzeughalters oder

Werkzeug köpf es vorgegeben werden kann.

Zur Erreichung des oben genannten Ziels schlägt die vorliegende Erfindung zudem ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs vor. Dieses Verfahren dient dem Betreiben und/oder der Handhabung eines Parallelkinematik- Roboters, der insbesondere gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten aufgebaut bzw. ausgestattet sein kann. Der Parallelkinematik-Roboter umfasst zumindest eine Aufhängung oder Basis, an welcher wenigstens zwei separat angetriebene und unabhängig voneinander bewegbare Stellarme gelenkig befestigt bzw. gelagert sind, die jeweils durch einen mittels Antrieb bewegbaren Oberarm und einen gelenkig daran gelagerten Unterarm gebildet sind, sowie einen an den Unterarmen der wenigstens zwei Stellarme gelenkig gelagerten und mittels Bewegungen der Stellarme innerhalb eines definierbaren Bewegungsraumes bewegbaren Manipulator und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf. Der Manipulator und/oder Werkzeughalter oder Werkzeugkopf weist einen mittels eines ersten mechanischen Drehübertragungselementes gegenüber der

Aufhängung oder Basis bzw. gegenüber den Stellarmen rotierbaren Abschnitt auf, wobei diesem rotierbaren Abschnitt des Manipulators und/oder Werkzeughalters oder

Werkzeug köpf es wenigstens ein weiterer Aktor und/oder ein weiteres bewegliches Stellelement zugeordnet ist, dessen Stellbewegungen von einem zweiten mechanischen Drehübertragungselement steuerbar sind. Das erste mechanische

Drehübertragungselement und das zweite mechanische Drehübertragungselement stellen jeweils mechanische Drehantriebsverbindungen zwischen separaten Stellantrieben, die der Aufhängung oder Basis zugeordnet sind, und dem Manipulator und/oder

Werkzeughalter oder Werkzeugkopf bzw. dessen/deren rotierbaren Abschnitt und/oder dessen/deren beweglichen und/oder angetriebenen Aktoren bzw. Stellelementen her. Zudem ist vorgesehen, dass das erste mechanische Drehübertragungselement und das zweite mechanische Drehübertragungselement jeweils durch separate und beabstandet voneinander angeordnete Wellen gebildet sind. Erfindungsgemäß sieht das Verfahren vor, dass bei einer durch Drehung der ersten Welle induzierten Rotation des rotierbaren Abschnittes des Manipulators und/oder Werkzeughalters oder Werkzeug köpf es die zweite Welle zumindest teilweise mit bzw. gegenüber der ersten Welle verschränkt wird und/oder sich mit deren Rotation zumindest teilweise konzentrisch zu dieser mitdreht.

Bei dem Verfahren kann weiterhin vorgesehen sein, dass das erste mechanische Drehübertragungselement und das zweite mechanische Drehübertragungselement jeweils durch separate und beabstandet voneinander angeordnete Gelenkwellen gebildet sind, wobei die erste Welle bzw. Gelenkwelle den rotierbaren Abschnitt des Manipulators und/oder Werkzeughalters oder Werkzeugkopfes dreht, und wobei die zweite Welle bzw. Gelenkwelle einen Stellantrieb für den weiteren Aktor bzw. das weitere bewegliche Stellelement betätigt.

Ein erfindungsgemäßer Parallelkinematik-Roboter gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten kann bspw. als Industrieroboter zur Handhabung, zum Stapeln und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern, Gebinde- und/oder Stückgutlagen oder dergleichen Gegenständen im Zusammenhang mit dem Transport und Beförderung, der Verarbeitung, der Verpackung und/oder der Palettierung der Artikel, Gruppierungen, Gebinde, Stückgüter und/oder Gebinde- und/oder Stückgutlagen eingesetzt werden.

Ein erfindungsgemäßer Parallelkinematik-Roboter gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten kann bspw. auch als Industrieroboter zur Führung wenigstens eines Werkzeuges im Zusammenhang mit der Fertigung, Mittel- und/oder Beschichtungsapplikation, Montage, Manipulation und/oder Handhabung in einer

Fertigungs- und/oder Industrieumgebung eingesetzt und verwendet werden.

Nachfolgend finden sich zusammenfassend die wichtigsten Aspekte der vorliegenden Erfindung; zudem wird auf einige Ausführungsvarianten hingewiesen. Bei einer ersten Ausführungsvariante sind zwei Kardanwellen zwischen einer Aufhängung und dem Manipulator des erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboters angeordnet, die nebeneinander verlaufen. Die Kardanwelle zur Übertragung der Drehbewegung der Werkzeug platte ist dabei ungefähr mittig am Werkzeugträger angeordnet, die Kardanwelle zur Übertragung des Drehmoments der Klemmgreifer-Betätigung sitzt außermittig und treibt ein Antriebsrad im Werkzeugträger an, das die Rotationsbewegung in eine

Linearbewegung der Greiferklemmbacken umwandelt. Die Drehbewegung der mittigen Achse kann dabei etwa um jeweils 100° in beide Drehrichtungen erfolgen, ohne dass eine Bauraumüberschneidung der beiden Kardanwellen erfolgt. Für die allermeisten

Anwendungsfälle zur Positionierung, Verteilung und Orientierungsänderung der Gebinde ist dieser Bewegungsspielraum völlig ausreichend.

Für Anwendungen, die eine Orientierungsänderung der Gebinde von etwa 180° oder mehr erfordern, sind weitere Ausführungsvarianten möglich, die als Option oder Zusatzausstattung angesehen werden können. So eignet sich bspw. ein rotierendes Satelliten-Flachgetriebe zur Realisierung größerer Drehwinkel. Hierbei kann sich ein rotierendes Flachgetriebe unterhalb der Roboterbasis befinden, so dass die Kardanwelle für die Betätigung der Klemmachsen auf einer Radiusbahn um die zentrale Kardanwelle für die Drehbewegung des Werkzeugträgers kreist. Dieses Flachgetriebe kann auch als Riemenstufe ausgebildet sein, die um die zentrische Drehachse rotiert. Wahlweise kann auch eine Zahnriemenstufe im Werkzeugträger vorgesehen sein. Der Antrieb der

Drehachse kann hierbei bspw. über eine Zahnradstufe (Sonnenrad) erfolgen, die einen drehbar gelagerten Außenring (Hohlrad) verdreht.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in den deutlich reduzierten Massen der verwendeten Wellen bzw. Gelenkwellen. Es können zudem einfacher aufgebaute Wellen verwendet werden; auf Hohlwellen kann verzichtet werden. Aufgrund der eingesparten Hohlwelle, die einen erheblichen Platzbedarf hat, kann die Bauhöhe des Parallelkinematik-Roboters reduziert werden. Außerdem kann auf aufwendige

Hohlgetriebe und Vorgelegestufen verzichtet werden, wodurch sich die Herstellkosten reduzieren lassen.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboters, der bspw. zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden oder Stückgütern eingesetzt werden kann. Fig. 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht des mit drei beweglichen

Stellarmen ausgestatteten Parallelkinematik-Roboters gemäß Fig. 1 .

Fig. 3 zeigt in drei schematischen Ansichten (Fig. 3A, Fig. 3B und Fig. 3C) verschiedene Betriebszustände des Parallelkinematik-Roboters gemäß Fig. 2.

Fig. 4 zeigt in drei schematischen Ansichten (Fig. 4A, Fig. 4B und Fig. 4C) verschiedene Ausführungsvarianten des Parallelkinematik-Roboters gemäß Fig. 2, der mit einer zusätzlichen Getriebestufe ausgestattet ist. Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Planetengetriebe zur

Realisierung von Rotationsbewegungen eines Anschlusselements innerhalb eines Manipulators des Parallelkinematik-Roboters gemäß Fig. 2.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den Figuren 1 bis 5 meist identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Einleitend sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die in den Figuren 1 bis 5 erläuterten Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboters sich auf einen Deltakinematik-Roboter oder Parallelkinematik-Roboter mit drei gleichartigen Schwenkarmen bzw. auf einen sog. Deltaroboter oder auch sog. Tripod beziehen, der Teil einer Handhabungseinrichtung bzw. eines Manipulators zur

Handhabung, zum Drehen, Verschieben oder Aufnehmen von Artikeln, Stückgütern oder Gebinden sein kann. Hinsichtlich einer möglichen Ausgestaltung des Deltakinematik- Roboters, Deltaroboters bzw. Tripods, seines Aufbaus, seiner Funktionsweise und seines Bewegungsraumes sei insbesondere auf den Offenbarungsgehalt der DE 10 2013 106 004 A1 verwiesen, auf deren gesamten Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Auf eine detaillierte Beschreibung der Bewegungsmodi, der Antriebe für die drei Schwenkarme etc. soll deshalb an dieser Stelle verzichtet werden. Grundsätzlich könnte der erfindungsgemäße Parallelkinematik-Roboter 10 gemäß Figuren 1 bis 5 auch vier gleichartige Schwenkarme aufweisen, was auch als sog. Quadpod bezeichnet werden kann. Auch Varianten mit nur zwei Stellarmen - sog. Duopods - sind grundsätzlich denkbar und für manche Anwendungsfälle gebräuchlich. Auch können die Schwenk- oder Stellarme von einer unteren Basis nach oben ragen, so dass sich ein an den Unterarmen aufgehängter Werkzeugkopf zwischen den nach unten abgeknickten Unterarmen befindet, die jeweils an den nach oben ragenden Oberarmen schwenkbar aufgehängt sind. Die schematische Darstellung der Fig. 1 zeigt eine denkbare Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboters 10 zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von hier nicht dargestellten Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen, die je nach Ausführungsvariante wahlweise auch zum Handhaben und/oder zum Manipulieren von Stückgut- und/oder Gebindegruppierungen bzw. auch von Stückgut- und/oder Gebindelagen eingesetzt werden kann. Wahlweise kann der

Parallelkinematik-Roboter 10 auch zur beweglichen Steuerung eines Füge- und/oder Fertigungswerkzeuges o. dgl. eingesetzt werden. Die Detailansicht der Fig. 2 lässt einige der Komponenten des Parallelkinematik-Roboters 10 deutlicher erkennen; zudem lässt die Fig. 2 noch deutlicher als die Fig. 1 erkennen, dass es sich bei dem Parallelkinematik- Roboter 10 um einen Roboter bzw. Deltakinematik-Roboter 10 mit drei gleicharmigen Stellarmen 20 handelt.

Die in den Figuren 1 bis 5 nicht dargestellten Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter oder Lagen mit Stückgütern oder Gebinden stehen insbesondere auf einer Auflageebene und/oder einem Förderabschnitt 12 einer Vorrichtung 14 zur Handhabung, Förderung, Gruppierung und/oder Verpackung von Artikeln, Stückgütern, Gruppierungen und/oder Gebinden bzw. werden auf dieser Auflageebene oder dem Förderabschnitt 12 insbesondere in horizontaler Richtung bewegt. Der als Greif- und/oder

Manipulationseinheit 16 ausgebildete bzw. eine solche Manipulationseinheit 16 aufweisende Roboter 10 ist oberhalb der Auflageebene und/oder dem Förderabschnitt 12 angeordnet und umfasst eine obere Aufhängung 18, an der drei separat angetriebene Stellarme 20 gelenkig befestigt bzw. gelagert sind. Jeder dieser drei Stellarme 20 ist durch zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte 22 und 24 gebildet, nämlich jeweils durch einen Oberarm 22, der um eine horizontale Schwenkachse beweglich ist und an der oberen Aufhängung 18 gelenkig und motorisch angetrieben aufgehängt ist, sowie durch einen Unterarm 24, der gelenkig mit dem Oberarm 22 verbunden ist und nach unten führt, so dass sich alle drei Unterarme 24 in einem unteren Koppelabschnitt 26 treffen, dem sog. Werkzeugkopf, Werkzeugträger oder auch Tool-Center-Point bzw. TCP. Wie es die Fig. 2 näher verdeutlicht, sind die Unterarme 24 jeweils durch

Strebenpaare gebildet, während die Oberarme 22 jeweils einteilig ausgebildet sind. An diesem unteren Werkzeugkopf, Werkzeugträger bzw. Koppelabschnitt 26 bzw. dem TCP befindet sich im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine separat aktivierbare Greifeinrichtung 28 mit einem Paar gegeneinander zustellbarer Greifbacken, das der Erfassung, dem Greifen und/oder Manipulieren der auf dem Förderabschnitt 12 befindlichen Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter dient.

Der im vorliegenden Zusammenhang auch als Werkzeugkopf 26 oder

Werkzeughalter bezeichnete und an den Unterarmen 24 aufgehängte Manipulator 16 des gezeigten Parallelkinematik-Roboters 10 kann wahlweise auch beliebige Fertigungs-, Füge-, Greif- und/oder Handhabungswerkzeuge aufweisen bzw. umfassen, die in einer Fertigungsumgebung zum Einsatz kommen können, ggf. in Zusammenwirkung mit weiteren solcher oder ähnlicher Roboter 10. Es sei an dieser Stelle nochmals betont, dass alle im vorliegenden Zusammenhang verwendeten Begriffe wie Manipulator 16,

Werkzeughalter oder Werkzeugkopf 26 generell umfassend und nicht beschränkend im Sinne einer Greifeinrichtung 28 oder Haltevorrichtung o. dgl. zu verstehen sind.

Grundsätzlich können am Manipulator 16 nahezu beliebige Werkzeuge angeordnet sein, die allesamt von der vorliegenden Erfindungsdefinition mit umfasst sind. Der

Werkzeugkopf 26 oder Werkzeughalter, der in aller Regel den Manipulator 16 bildet oder Teil des Manipulators 16 ist, wird auch als TCP bzw. Tool Center Point 26 bezeichnet.

Wie dies bereits im Detail in der DE 10 2013 106 004 A1 beschrieben ist, kann jeder der drei Stellarme 20 in gewissen Grenzen, die durch den jeweiligen Schwenkradius definiert sind, unabhängig von den anderen Stellarmen 20 betätigt werden, wodurch sich eine freie Beweglichkeit des Manipulators 16 mitsamt seiner Greifeinrichtung 28 innerhalb eines definierten Bewegungsraumes 30 ergibt, wobei durch eine Bewegung eines oder mehrerer der insgesamt drei Stellarme 20 eine Position der Greifeinrichtung 28 innerhalb des Bewegungsraumes 30 vorgegeben werden kann. Dieser Bewegungs- oder

Arbeitsraum 30 ist - bezogen auf den Tool-Center-Point 26 - in vertikaler Richtung bzw. in z-Richtung ein relativ flacher Zylinder, an dessen unteren Rand sich ein ebenfalls relativ flaches Kugelsegment anschließt, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist.

Die obere Aufhängung 18 sieht im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine Abstützung über insgesamt vier schräge Stützträger 32 vor, die sich wiederum in einem Rahmengestell 34 der Vorrichtung 14 zur Handhabung, Förderung, Gruppierung und/oder Verpackung von Artikeln, Stückgütern, Gruppierungen und/oder Gebinden abstützen. Das Rahmengestell 34 kann bspw. ein starrer Stahlträgerrahmen o. dgl. mit verschraubten Vertikal- und Horizontalträgern sein, der im unteren Bereich den Horizontalförderabschnitt 12 aufnimmt. Der gezeigte Aufbau ist jedoch keinesfalls einschränkend zu verstehen, sondern liefert nur eine Ausführungsvariante einer Vielzahl möglicher bzw. sinnvoll realisierbarer Ausführungsvarianten zur Ausgestaltung der Vorrichtung, ihrer Einzelteile und der Rahmen- und Aufhängungsteile.

Wie es die perspektivische Detailansicht der Fig. 2 erkennen lässt, weist der Manipulator 16 bzw. der Werkzeugträger oder Werkzeugkopf 26 einen rotierbaren Abschnitt 36 auf, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Anschlusselement 38 ausgebildet ist, das der daran hängenden Aufnahme von Werkzeugen, Aktoren oder Stellelementen dient (vgl. hierzu Fig. 5). Der rotierbare Abschnitt 36 kann koaxial gegenüber dem Werkzeugkopf 26 verdreht werden. Um diese Drehungen auszulösen und die Drehwinkel vorzugeben, steht der rotierbare Abschnitt 36 mitsamt dem unterhalb des Werkzeug köpf es 26 befindlichen Anschlusselement 38 mit einer ersten Gelenkwelle 40 in Drehverbindung, die von der oberen Aufhängung 18 zum Werkzeugkopf 26 reicht, und die mittels eines ersten elektrischen Antriebsmotors 42 verdreht werden kann. Durch jede Drehwinkeländerung der ersten Gelenkwelle 40 wird gleichzeitig der rotierbare Abschnitt 36 mitsamt dem daran drehfest verankerten Anschlusselement 38 gegenüber dem Werkzeugkopf 26 um denselben Drehwinkel verdreht.

Das Anschlusselement 38 bildet nicht nur eine Aufhängung für Greiferarme, Werkzeuge, Manipulationselemente o. dgl., sondern trägt außerdem Aktoren oder Stellelemente 44 (hier nicht deutlich erkennbar), die bspw. durch gegeneinander zustellbare und offenbare Greifbacken o. dgl. gebildet sein können, mittels derer

Stückgüter, Gebinde oder einzelne Artikel gegriffen und mit dem am Parallelkinematik- Roboter 10 beweglich aufgehängten Manipulator 16 aufgenommen, verschoben, gedreht, umgesetzt und wieder freigegeben werden können. Um diese Stellelemente 44 auf mechanischem Wege betätigen zu können, ist eine zweite Gelenkwelle 46 vorgesehen, die wie die erste Gelenkwelle 40 von der oberen Aufhängung 18 zum Werkzeugkopf 26 reicht, und die mittels eines zweiten elektrischen Antriebsmotors 48 verdreht werden kann und mit einem im rotierbaren Abschnitt 36 befindlichen Getriebe (nicht erkennbar) in Drehverbindung steht, welches wiederum auf die Stellelemente 44 wirkt und bspw. für deren oszillierende Linearbewegung sorgen kann, wenn die zweite Gelenkwelle 46 entsprechend verdreht wird.

Wie es die Fig. 2 erkennen lässt, sind die ersten und zweiten Antriebsmotoren 42 und 48 auf der oberen Aufhängung 18 montiert, an deren Unterseite gelenkige

Lagerungen 50 und elektrische Antriebsmotoren 52 für die Oberarme 22 der insgesamt drei Stellarme 20 angeordnet sind. Die beiden Gelenkwellen 40 und 46 sind in der oberen Aufhängung 18 gelagert und führen in etwa senkrecht nach unten zum Werkzeugkopf 26 bzw. zum darin drehbar gelagerten rotierenden Abschnitt 36. Die beiden Gelenkwellen 40 und 46 können in etwa parallel verlaufen, wobei sich diese parallele Ausrichtung je nach Verdrehwinkel der ersten Gelenkwelle 40 deutlich ändern und sich eine leicht

verschränkte bzw. winkelige Ausrichtung zueinander einstellen kann, wie es die Figuren 3A bis 3C erkennen lassen.

Wie erwähnt, sorgt die erste Gelenkwelle 40 für eine Drehung des gegenüber dem Werkzeugkopf 26 rotierbaren Abschnittes 36, während die zweite Gelenkwelle 46 für Stellbewegungen, Werkzeug- und/oder Aktorbewegungen des weiteren Aktors oder Stellantriebes bzw. der in den Figuren 3A und 3B lediglich angedeuteten Stellelemente 44 sorgt. Die Fig. 3A zeigt einen Detailausschnitt des Roboters 10 mit diesen beiden

Gelenkwellen 40 und 46, wobei zumindest die erste Gelenkwelle 40 nicht verdreht ist, so dass der rotierbare Abschnitt 36 mit dem daran befestigten Anschlusselement 38 gegenüber dem Werkzeugkopf 26 eine neutrale Mittelstellung einnimmt. Beide

Gelenkwellen 40 und 46 verlaufen hierbei in etwa parallel und in etwa vertikaler Richtung zwischen der Aufhängung 18 und dem Werkzeugkopf 26 des Manipulators 16. Die zweite Gelenkwelle 46 kann beliebig verdreht sein, da die Stellelemente 44 völlig unabhängig vom eingestellten Drehwinkel der ersten Gelenkwelle 40 und des damit drehfest verbundenen rotierbaren Abschnittes 36 betätigbar sind. So können bspw. gegeneinander zustellbare Greifbacken, die am Anschlusselement 38 aufgehängt sind, mittels Drehungen der zweiten Gelenkwelle 46 geöffnet oder geschlossen werden, ohne dass die

Greifbacken gleichzeitig durch Rotationen des Anschlusselements 38 verdreht werden müssen. Die Fig. 3B zeigt hingegen einen mittels um knapp 90 Grad verdrehter erster

Gelenkwelle 40 in gleichem Winkel innerhalb der Drehlagerung rotierten Abschnitt 36, mit dem zusammen das unterhalb des Werkzeugkopfes 26 befindliche Anschlusselement 38 um denselben Winkel verdreht ist. Da eine untere Drehdurchführung 54 für die zweite Gelenkwelle 46 ortsfest im rotierbaren Abschnitt 36 angeordnet ist, dreht sich diese zwangsläufig mit, was die in Fig. 3B deutlich erkennbare Verlagerung der zweiten

Gelenkwelle 46 und die damit verbundene Winkeländerung und beginnende

Verschränkung gegenüber der zuvor annähernd parallel stehenden ersten Gelenkwelle 40 verursacht. Bei einer weitergehenden Verdrehung des rotierbaren Abschnittes 36 mitsamt der unteren Drehdurchführung 54 für die zweite Gelenkwelle 46 würde diese ab einem gewissen Grenzwinkel mit der ersten Gelenkwelle 40 kollidieren und eine weitere

Verdrehung aus mechanischen Gründen verhindern. Da die solchermaßen erzielbaren Drehwinkel jedoch in beide Richtungen, ausgehend von der in Fig. 3A angedeuteten neutralen Mittellage, jeweils mehr als 90 Grad betragen, so dass sich eine

Gesamtverdrehung von mehr als 200 Grad realisieren lässt, genügen diese

Verdrehwinkel für die meisten typischen Anwendungsfälle und lassen eine aufwendige Hohlwellenkonstruktion mit meist deutlich überdimensionierter äußerer Hohlwelle entbehrlich werden.

Um die deutlichen Längenänderungen beim Heben und Senken des Manipulators 16 bei den Schwenkbewegungen der Stellarme 20 ausgleichen zu können, sind die beiden Gelenkwellen 40 und 46 sinnvollerweise jeweils mit Schiebehülsen 56 ausgestattet, die eine weitgehend spielfreie Längenänderung ohne gleichzeitige Änderung des jeweiligen Verdrehwinkels der Wellen 40 und 46 erlauben.

Die Fig. 3C zeigt nochmals eine Seitenansicht des Parallelkinematik-Roboters 10 in der in den Figuren 2, 3A und 3B gezeigten ersten Ausführungsvariante, bei dem sich die beiden Gelenkwellen 40 und 46 in etwa paralleler Ausrichtung und der rotierbare Abschnitt 36 innerhalb des Werkzeugkopfes 26 des Manipulators 16 in etwa in neutraler Mittellage befinden.

Die Figuren 4A, 4B und 4C zeigen dagegen weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboters 10, bei der die erste Gelenkwelle 40 wiederum ortsfest in der oberen Aufhängung 18 gelagert ist, wogegen die zweite

Gelenkwelle 46 (in der Darstellung der Fig. 4A rechts) etwa gemäß Fig. 4A und Fig. 4B mittels eines Flachgetriebes 58 bzw. eines sog. Satelliten-Flachgetriebes 58 in der oberen Aufhängung 18 gelagert sein kann, so dass sie synchron mit den Drehungen der ersten Gelenkwelle 40 (in der Darstellung der Fig. 4A links) mitrotieren kann, wodurch die Verschränkungen der beiden Gelenkwellen 40 und 46, wie sie in Fig. 3B zu erkennen sind, weitgehend vermieden werden können. Mit Hilfe des gezeigten Flachgetriebes 58 können deutlich größere Verdrehwinkel als die zuvor erwähnten gut 180 Grad, die für die erste Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 und Figuren 3A bis 3C gelten, realisiert werden. Im gezeigten Flachgetriebe 58 gemäß Fig. 4A und Fig. 4B können bspw.

Zahnradkaskaden angeordnet sein, die eine Koppelung der Drehung der ersten

Gelenkwelle 40 mit der Drehung der oberen Lagerung der zweiten Gelenkwelle 46 im Getriebe 58 bewirken, so dass diese obere Lagerung für die zweite Gelenkwelle 46 mit den Drehungen der ersten Gelenkwelle 40 rotieren kann, wobei sich die zweite

Gelenkwelle 46 gleichzeitig unabhängig von diesen Rotationen um sich selbst drehen kann, was wiederum die von den Winkelstellungen des rotierbaren Abschnittes 36 unabhängigen Stellbewegungen der Stellelemente 44 bewirken kann.

Der Detail-Längsschnitt der Fig. 4C zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines solchen Flachgetriebes 58, wie es in anderer Ausführungsform in den Figuren 4A und 4B gezeigt ist. Ein Gehäuse 60 dieses in Fig. 4C gezeigten Getriebes 58 ist drehfest mit der ersten Gelenkwelle 40 verbunden, so dass sich diese mit den Drehungen des Gehäuses 60 des Flachgetriebes 58 in gewünschter Weise dreht und dabei den rotierbaren

Abschnitt 36 im Werkzeugkopf 26 verdreht (vgl. z.B. Fig. 3B). Innerhalb des Gehäuses 60 ist eine Riemenstufe 62 mit einem Zahnriemen 64 oder einem anderen geeigneten Zugmittel angeordnet, die für eine von der Winkellage des Getriebes 58 unabhängige Drehung der zweiten Gelenkwelle 46 sorgen kann. Die Riemenstufe 62 wird von einer Antriebswelle 66 mit darauf befindlichem Antriebsrad 68 und einem mit der zweiten Gelenkwelle 46 drehfest verbundenen Abtriebsrad 70 gebildet, wobei der Zahnriemen 64 über das Antriebsrad 68 und das Abtriebsrad 70 läuft. Die Antriebswelle 66 reicht durch die obere Aufhängung 18 hindurch, so dass die oberhalb der Aufhängung 18 befindlichen Antriebsmotoren sowohl das Gehäuse 60 des Getriebes 58 mitsamt der damit drehfest verbundenen ersten Gelenkwelle 40 als auch die in die Riemenstufe 62 hineinreichende Antriebswelle 66 zum Antreiben der zweiten Gelenkwelle 46 antreiben können. Zum Antrieb des Getriebegehäuses 60 und der damit drehfest verbundenen ersten

Gelenkwelle 40 dient eine Hohlwelle 71 , durch die hindurch die Antriebswelle 66 zum Antrieb der Riemenstufe 62 verläuft.

Die schematische Draufsicht der Fig. 5 zeigt schließlich eine Ausführungsvariante des Werkzeugkopfes 26 des Manipulators 16, der an den Unterarmen 24 der insgesamt drei Stellarme 20 des Parallelkinematik-Roboters 10 aufgehängt ist, wie dies bspw. die Fig. 2 verdeutlicht. Innerhalb des Werkzeugkopfes 26 wirkt die erste Gelenkwelle (hier nicht dargestellt) drehfest mit einem einzelnen, außenverzahnten Sonnenrad 72 eines Planetengetriebes 74 zusammen bzw. ist mit diesem drehfest verbunden, das im

Verzahnungseingriff mit einem Hohlrad 76 mit Innenverzahnung 78 steht. Das mittels der ersten Gelenkwelle verdrehte Sonnenrad 72, das ortsfest im Werkzeugkopf 26 gelagert ist, verdreht das im Werkzeugkopf 26 drehbar gelagerte Hohlrad 76, das wiederum drehfest mit dem Anschlusselement 38 verbunden ist, an dem die Stellelemente 44 angeordnet sind, im gezeigten Ausführungsbeispiel gegeneinander zustellbare

Greifbacken 80 eines hier nicht detaillierter ausgeführten Greifarms 82.

Der von der zweiten Gelenkwelle betätigte Wirkmechanismus zur

Linearverschiebung der Greifbacken 80 ist in Fig. 5 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die in den Figuren 1 bis 5

dargestellten unterschiedlichen Ausführungsvarianten beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen des erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboters 10 vorgenommen werden können, ohne dass dadurch der Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche wesentlich verändert und/oder

überschritten wird. Bezuqszeichenliste

10 Roboter, Parallelkinematik-Roboter, Deltakinematik-Roboter

12 Förderabschnitt, Horizontalförderabschnitt, Horizontalfördereinrichtung

14 Vorrichtung, Handhabungs-, Förder-, Gruppierungs-,

Verpackungsvorrichtung

16 Greifeinheit, Manipulationseinheit, Manipulator

18 obere Aufhängung

20 Stellarm, Gelenkarm

22 Oberarm, oberer Armabschnitt

24 Unterarm, unterer Armabschnitt

26 Koppelabschnitt, Tool-Center-Point (TCP), Werkzeugträger,

Werkzeugkopf, Werkzeughalter

28 Greifeinrichtung

30 Bewegungsraum, Arbeitsraum

32 Stützträger

34 Rahmengestell, Rahmen

36 rotierbarer Abschnitt, rotierender Abschnitt (des Koppelabschnittes,

Tool-Center-Points, Werkzeugträgers und/oder Werkzeugkopfes) 38 Anschlusselement

40 erste Welle, erste Gelenkwelle, Welle

42 erster Antriebsmotor, erster elektrischer Antriebsmotor, erster Antrieb,

Drehantrieb

44 Stellelement, Aktor

46 zweite Welle, zweite Gelenkwelle, Welle

48 zweiter Antriebsmotor, zweiter elektrischer Antriebsmotor, zweiter

Antrieb, Drehantrieb

50 gelenkige Lagerung (des Oberarms)

52 Antriebsmotor (des Oberarms), Antrieb

54 untere Drehdurchführung (der zweiten Welle bzw. der zweiten

Gelenkwelle)

56 Schiebehülse, teleskopierbarer Abschnitt (der Welle bzw. Gelenkwelle)

58 Flachgetriebe, Satelliten-Flachgetriebe, Getriebe

60 Gehäuse, Getriebegehäuse

62 Riemenstufe

64 Zahnriemen, Zugmittel Antriebswelle

Antriebsrad

Abtriebsrad

Hohlwelle

Sonnenrad

Planetengetriebe, Getriebe, Zahnradgetriebe Hohlrad

Innenverzahnung (des Hohlrads)

Greifbacken

Greifarm