Stand der Technik Eine gattungsgemässe Vorrichtung zum Bewegen und Positio- nieren eines Gegenstandes im Raum ist in EP-A-0'250'470 be- schrieben. Dieser Deltaroboter weist-eine Basisplatte auf, an welchem erste Enden dreier Arme schwenkbar angeordnet sind. Jeder Arm ist einzeln über einen Motor angetrieben, wobei die drei Motoren in einer durch die Basisplatte defi- nierten Ebene so angeordnet sind, dass je eine der Motoren- achsen entlang je einer Seite eines imaginären gleichseiti- gen Dreiecks verläuft. Die zweiten Enden der Arme sind mit einer gemeinsamen Tragplatte gelenkig verbunden. An dieser Tragplatte sind Greifmittel, beispielsweise ein Saugnapf, angeordnet, um den zu bewegenden Gegenstand zu ergreifen und zu halten. Eine teleskopartige vierte Achse, welche von

einem vierten Motor angetrieben ist, ist gelenkig mit der Basisplatte und der Tragplatte verbunden.

Eine ähnliche Vorrichtung ist aus EP-A-1'129'829 bekannt.

Hier sind die Motoren unterhalb der Ebene der Basisplatte angeordnet. Ferner durchsetzt die vierte Achse die Basis- platte, wobei sie oberhalb der Basisplatte mit dem vierten Motor verbunden ist.

Diese Deltaroboter haben sich in automatisierten Anlagen, insbesondere in der Verpackungsindustrie, bewährt. Sie ha- ben den Vorteil, dass sie sich mit hoher Geschwindigkeit und doch präzise zwischen zwei Positionen bewegen können und dass sie Positionen innerhalb eines relativ grossen dreidimensionalen Bereichs anfahren können.

Üblicherweise sind die Antriebsmotoren über ein Getriebe mit den einzelnen Armen gekoppelt. Diese Mo- tor/Getriebeeinheiten sollten auch bei schnellen Start/Stop-Vorgängen eine hohe reproduzierbare Positionier- genauigkeit des Greifmittels ermöglichen. Das Getriebe sollte somit praktisch spielfrei sein, eine schnelle Be- schleunigung erlauben und ein möglichst kleines Volumen aufweisen.

So sind aus WO 00/35640 und EP-A-1'129'829 Mo- tor/Getriebeeinheiten bekannt, welche in diesen Deltarobo- tern eingesetzt werden. In WO 00/35640 (Fig. 1) wird ein hochbauendes zweistufiges Stirnradgetriebe verwendet ; in EP-A-1'129'829 (Fig. 5) erstreckt sich die Bauhöhe über die Basisplatte hinaus. Dies ist nachteilig, da sich das Eigen- frequenzverhalten der Aufhängevorrichtung, in welche der Deltaroboter montiert wird, bei zunehmender Bauhöhe in etwa

der zweiten Potenz verschlechtert. Dadurch wird bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten die geforderte Genauigkeit nicht mehr erreicht. Um dies zu vermeiden, muss der Deltaroboter eine grössere Masse aufweisen, was sich wiederum nachteilig auf die Statik auswirkt.

Ein weiteres Problem ist die Bauhöhe der Aufhängevorrich- tung selber, welche bei entsprechend geringer Raumhöhe am Aufstellungsort den Einsatz der Vorrichtung verhindert oder wenigstens eine Absenkung des Deltaroboters erfordert. Eine solche Absenkung des Arbeitsbereiches ist nicht zulässig, wenn vor-oder nachgelagerte Arbeiten manuell ausgeführt werden müssen.

Ebenfalls ein möglichst spielarmes Getriebe ohne drehelas- tische Verspannungen offenbart DE-A-4'413'872. Dieses Pla- netenzahnradgetriebe weist Getriebestufen auf, welche bei der Montage eine radiale Verschiebung der Lager des Umlauf- trägers und der zwei Hohlräder erlauben. Das Getriebe wirkt zwar in beiden Drehrichtungen gleich. Es weist jedoch ein negatives Schwingungsverhalten auf.

DE-A-197'57'433 geht detaillierter auf die Problematik der bekannten Motor/Getriebeeinheiten für schnelle Positionier- aufgaben ein. Zusätzlich zur grundsätzlichen Problematik der Spielfreiheit muss nämlich der nicht vermeidbare Ver- schleiss des Getriebes berücksichtigt werden. DE'433 geht von der Erkenntnis aus, dass es für eine hohe Positionier- genauigkeit ausreicht, ein im Planetengetriebe vorhandenes Spiel im Bereich der Endpositionen zu minimieren. In Zwi- schenpositionen auftretende spielbedingte Lageveränderungen werden akzeptiert. Es werden deshalb Massnahmen vorgeschla- gen, welche sich ausschliesslich bei kleineren durch das

Getriebe zu übertragenden Drehmomenten auswirken. Diese Massnahmen bestehen darin, dass ein mit dem Planetenrad zu- sammenwirkendes, achsgleich drehendes Zusatzzahnrad vorhan- den ist, welches eine geringere Breite aufweist als das Planetenrad. Das Zusatzzahnrad ist mit einer Feder dreh- elastisch verspannt, wobei die Verspannung dazu führt, dass das Planetenrad in den Endpositionen eine definierte Posi- tion einnimmt. Diese lediglich in den Endpositionen vorhan- dene Spielfreiheit und die damit verbundene Richtungsabhän- gigkeit wirken sich jedoch negativ auf die Laufruhe und den Verschleiss, die Getriebesteifigkeit und das Schwingungs- verhalten aus.

Aus GB-A-2'213'555 ist ferner ein spielfreies Getriebe für Industrieroboter bekannt, bei welchem der bei Drehrich- tungsänderung entstehende Schlag durch eine richtungsge- trennte Drehmomentübertragung vermieden wird. Diese rich- tungsgetrennte Drehmomentübertragung wird dadurch erreicht, dass die Achsen der Planetenräder im Vergleich zur Achse des Sonnenrads versetzt angeordnet sind. Die Zähne der Pla- netenräder kämmen somit in einer Drehrichtung an einer Flanke des Hohlrads und in gegengesetzter Drehrichtung an der gegenüberliegenden Seite.

DE-A-100'58'192 beschreibt ein spielfreies Planetenzahnradgetriebe. Die Planetenräder, welche zwischen Sonnenrad und Hohlrad kämmen, sind jeweils um einen Planetenradbolzen drehbar gelagert und über diesen an einem Umlaufträger fixiert. Diese Planetenradbolzen sind ausschliesslich stoffschlüssig fest mit dem Umlaufträger verbunden. Vorzugsweise sind sie verschweisst.

Darstellung der Erfindung Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Deltaroboter der ein- gangs genannten Art zu schaffen, welcher eine in Bezug auf Spiel, Grösse, Schwingungsverhalten und Regelparameter op- timierte Antriebseinheit aufweist.

Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Der erfindungsgemässe Deltaroboter weist ein Getriebe auf, dessen mindestens eine Getriebestufe, beziehungsweise deren Komponenten, verspannt ist und dessen Spielfreiheit dadurch erreicht ist, dass einzelne Getriebekomponenten stoff- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, um eine Spielfreiheit des Getriebes über den gesamten Bewegungsbe- reich zu ermöglichen.

Die stoff-und/oder formschlüssige Verbindung in Kombinati- on mit der Verspannung der Komponenten der Getriebestufen führt zu einer erhöhten Steifigkeit in beiden Bewegungs- richtungen und ermöglicht dadurch eine entsprechend opti- mierte Regelung, die zu einem steiferen Systemverhalten führt. Die über den gesamten Bewegungsbereich vorhandene Spielfreiheit optimiert zudem das Schwingverhalten und die Genauigkeit des Deltaroboters. In einer bevorzugten Ausfüh- rungsform ist die Steifigkeit in beiden Bewegungsrichtungen identisch, so dass für beide Richtungen dieselben Regelpa- rameter angewendet werden können. In einer bevorzugten Aus- führungsform ist mindestens eine Getriebestufe rotations- symmetrisch verspannt.

Ist der Motor koaxial mit der Getriebeeinheit verbunden, so lässt sich die Motor/Getriebeeinheit sehr kompakt und somit relativ klein ausgestalten. Dies vermindert das Gesamtge- wicht und den Platzbedarf der Einheit insbesondere in Bezug auf die Bauhöhe, was sich wiederum vorteilhaft auf das Schwingungsverhalten der Aufhängevorrichtung auswirkt. Da bei Deltaroboter die Einheiten in einer Ebene und je auf einer Seite eines Vielecks, insbesondere eines Dreiecks, angeordnet sind, ist die Minimierung der Grösse der Einheit von zentraler Bedeutung.

Eine ausschliesslich stoffschlüssige Verbindung hat gegen- über einer form-und stoffschlüssigen beziehungsweise einer rein formschlüssigen Verbindung den Vorteil, dass die Her- stellung des Getriebes vereinfacht ist, dass an die einzel- nen Komponenten und an die Montage geringere Anforderungen betreffend Masshaltigkeit gestellt werden, und dass das Ge- triebe kleiner und leichter ausgestaltet sein kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhän- gigen Ansprüchen hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand eines be- vorzugten Ausführungsbeispiels, welches in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Deltaro- boters ; Figur 2 ein Detail des Deltaroboters gemäss Figur 1 mit

einer erfindungsgemässen Motor/Getriebeeinheit ; Figur 3 eine Motor/Getriebeeinheit gemäss Figur 2 und Figur 4 eine Explosionsdarstellung der Befestigung ei- nes Arms an der Motor/Getriebeeinheit.

Wege zur Ausführung der Erfindung In Figur 1 ist ein Deltaroboter bekannter Art dargestellt, wie er beispielsweise in EP-A-0'250'470 und EP-A-1'129'829 beschrieben ist. Es wird deshalb nicht mehr im Detail auf seinen Aufbau und seine Steuerung eingegangen. Der Deltaro- boter, dessen Bewegungen nach dem Prinzip der Parallelkine- matik ausgeführt werden, weist im wesentlichen ein Basis- element 1, mindestens drei Arme 2, ein Trägerelement 3 mit nicht dargestellten Greifmitteln, beispielsweise ein Sau- ger, und zu jedem Arm eine eigene Motor/Getriebeeinheit 5 auf. Vorzugsweise ist ferner eine bezüglich der Anordnung der Arme 2 zentrisch angeordnete teleskopartige vierte Ach- se 4 vorhanden. Speziell am Deltaroboter ist, dass die Arme 2 über die zugehörige Motor/Getriebeeinheit 5 gelenkig am Basiselement 1, hier plattenförmig ausgebildet, und über ein unteres Gelenk 24 am gemeinsamen Trägerelement 3, hier ebenfalls plattenförmig ausgebildet, angeordnet sind, wobei die zugehörigen Motor/Getriebeeinheiten 5 in einer gemein- samen Ebene auf den Seiten eines imaginären Vielecks ange- ordnet sind. Vorzugsweise sind drei Arme 2 vorhanden, und das Vieleck ist als gleichseitiges Dreieck ausgebildet.

Wie in Figur 2 ersichtlich ist, weist jede Mo- tor/Getriebeeinheit 5 einen Motor 50 und ein Getriebe 52

auf. Der Motor 50 ist über Motoranschlüsse 51 mit einer nicht dargestellten Steuerung verbunden. Der Motor kann ein Servomotor, ein Asynchronmotor, ein Drehstrommotor oder ein anderer, für den Einsatzbereich geeigneter Motor sein. Wie in der Figur 2 dargestellt, ist der Motor 50 koaxial mit dem Getriebe verbunden, um eine kompakte Bauweise zu erhal- ten. Die gemeinsame Achse liegt dabei auf einer Seite des oben erwähnten imaginären Vielecks. Mit dem Getriebe 52 ist über einen, in Figur 3 sichtbaren, getriebeseitigen An- schlussflansch 53 der zugehörige Arm 2 fest verbunden. Der Arm 2 besteht deshalb aus einem mit dem Getriebe 52 fest verbundenen Oberarm 21 und einem mit diesem über ein oberes Gelenk 22, beispielsweise ein Kardangelenk, gelenkig ver- bundenen Unterarm 23.

Der Oberarm 21 ist, wie in Figur 4 sichtbar ist, über einen armseitigen Anschlussflansch 20 mit dem getriebeseitigen Anschlussflansch 53 verschraubt. Die Befestigungsschrauben 25 sind vorzugsweise mit einer Abdeckkappe 26 zugedeckt, um eine Verschmutzung zu verhindern, beziehungsweise eine Rei- nigung zu erleichtern.

Das in dieser Anordnung verwendete Getriebe 52 weist Ge- triebestufen auf, welche bei der Montage zueinander ein- stellbar sind, um fertigungsbedingte Getriebetoleranzen auszugleichen. Vorzugsweise sind die Getriebestufen rotati- onssymmetrisch verspannt. Ferner ist es über den gesamten Bewegungsbereich praktisch spielfrei ausgebildet, indem einzelne Getriebekomponenten form-und/oder stoffschlüssig verbunden sind. Vorzugsweise weist mindestens eine dieser Getriebestufen an-und abtriebsseitige Drehachsen auf, wel- che koaxial verlaufen, wobei der Motor 50 ebenfalls bezüg- lich dieser Achse koaxial verläuft. Das Getriebe 52 kann

ein-oder mehrstufig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist es ein Planetenzahnradgetriebe. Ausführungsformen mit kombi- nierten Stirnrad-und Planetengetrieben oder andere kombi- natorischen Mehrstufengetriebe sind auch möglich. Im Falle des kombinierten Stirnrad-und Planetengetriebes ist we- nigstens eine Getriebestufe vorhanden, deren antriebsseiti- ge Rotationsachse axial versetzt zu ihrer abtriebsseitigen Rotationsachse verläuft.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebe ein Planetenzahnradgetriebe, wie es in DE-A-100'58'192 be- schrieben und von der Firma Wittenstein unter der Typenbe- zeichnung TPM 025 vertrieben wird. Dieses Getriebe weist Mittel zum dauerhaften Spielausgleich für einen gewünschten spielfreien Lauf auf.

In einer anderen Ausführungsform ist es ein Planetenzahn- radgetriebe, wie es in GB-A-2'213'555 beschrieben ist. Das Getriebe ist als sogenanntes Harmonic Drive-Getriebe ausge- bildet, nämlich mit einer elliptischen Scheibe mit zentri- scher Nabe und elliptisch verformbaren Kugellagern, einer elliptisch verformbaren Buchse mit Aussenverzahnung und ei- nem starren zylindrischen Ring mit Innenverzahnung.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht eine Optimie- rung praktisch aller für den Deltaroboter wesentlichen As- pekte, insbesondere die erhöhte Steifigkeit, das direktere Regelverhalten, den geringeren Platzbedarf, die höhere Ge- schwindigkeit und die verbesserte Positioniergenauigkeit.

Bezugszeichenliste 1 Basiselement 2 Arm 20 armseitiger Anschlussflansch 21 Oberarm 22 oberes Gelenk 23 Unterarm 24 unteres Gelenk 25 Befestigungsschrauben 26 Abdeckkappe 3 Trägerelement 4 Vierte Achse 5 Motor/Getriebeeinheit 50 Motor 51 Motoranschlüsse 52 Getriebe 53 getriebeseitiger Anschlussflansch