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Title:
QUICK MOUNTING MECHANISM FOR ROBOTIC ARM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/170722
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a quick mounting mechanism (10) for fixing a robotic arm (32) in the region of an edge (40) of a worktop (38), comprising a carrier (12) having a U-shaped cross-section and having a long (14) and a short (16) limb for engaging about the worktop edge (40), and having at least one quick clamping mechanism (20), wherein the robotic arm (32) can be screwed on the outer side of the long limb (14) and the at least one quick clamping mechanism (20) is attached on the outer side of the short limb (16), the quick clamping mechanism being designed to exert a clamping force on a worktop (38) about which the carrier (12) is engaged, the clamping force pressing the worktop against the long limb (14) in a fixing manner. This makes it possible to use a robotic arm quickly for different kinds of tasks by dismounting the robotic arm at a first place of use and mounting same at a second place of use.

Inventors:
ENDE, Tobias (Feichthofstr. 19, München, 81247, DE)
Application Number:
EP2019/055527
Publication Date:
September 12, 2019
Filing Date:
March 06, 2019
Export Citation:
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Assignee:
FRANKA EMIKA GMBH (Infanteriestr. 19 Gebäude 5, München, 80797, DE)
International Classes:
B25J9/00; A61B90/57; A61G13/10; B25B5/06; F16B2/12; F16M13/02
Foreign References:
DE102015120058B32017-03-02
DE102012110193A12014-04-30
KR20140033735A2014-03-19
EP1916070A12008-04-30
US4852841A1989-08-01
US5326059A1994-07-05
EP2145586A12010-01-20
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
RÖSLER, Frank (Rösler Rasch Van Der Heide & Partner, Bodenseestr. 18, München, 81241, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Schnellmontagevorrichtung (10) zur Fixierung eines Roboterarmes (32) im

Bereich eines Randes (40) einer Arbeitsplatte (38), umfassend einen im Querschnitt U- förmigen Träger (12) mit einem langen (14) und einem kurzen (16) Schenkel zum

Umgreifen des Arbeitsplattenrandes (40), sowie mit mindestens einer

Schnellspannvorrichtung (20), wobei der Roboterarm (32) auf der Außenseite des langen Schenkels (14) verschraubbar ist und auf der Außenseite des kurzen Schenkels (16) die mindestens eine Schnellspannvorrichtung (20) angebracht ist, die ausgebildet ist, eine Spannkraft auf eine von dem Träger (12) umgriffene Arbeitsplatte (38) auszuüben, welche diese fixierend gegen den langen Schenkel (14) drückt.

2. Schnellmontagevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schnellspannvorrichtungen (20b) nebeneinander angeordnet sind.

3. Schnellmontagevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellspannvorrichtung (20) einen Hebel (22) aufweist, der um einen

Viertelkreis schwenkbar ist, um diese aus einer freigebenden in eine Spannstellung zu bringen.

4. Schnellmontagevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (22) der Schnellspannvorrichtung (20) in der Fixierstellung senkrecht zur

Arbeitsplatte (38) ausgerichtet ist.

5. Schnellmontagevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (22) der Schnellspannvorrichtung (20) in der freigebenden Stellung senkrecht zur Arbeitsplatte ausgerichtet ist und in die Spannstellung weg vom Arbeitsplattenrand (40) schwenkbar ist.

6. Schnellmontagevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Haltegriff (28) aufweist, der an einem

Verbindungsabschnitt (18) zwischen den zwei Schenkeln (14, 16) angeordnet ist.

7. Schnellmontagevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltegriff (28) bügelförmig ausgebildet ist.

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8. Schnellmontagevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des freien Endes auf der Unterseite des langen Schenkels (14) eine Ausrichtvertiefung (27) oder ein Ausrichtvorsprung vorgesehen ist.

9. Roboter (30), umfassend einen Roboterarm (32) sowie eine

Schnellmontagevorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.

10. Roboter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine

Steuerungseinrichtung aufweist, die einen Lagesensor umfasst, wobei ein Warnsignal erzeugbar ist, wenn der Lagesensor ein Kippen des Roboters detektiert.

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Description:
Schnellmontagevorrichtung für Roboterarm

Die Erfindung betrifft eine Schnellmontagevorrichtung zur Fixierung eines Roboterarmes im Bereich eines Randes einer Arbeitsplatte sowie einen damit versehenen Roboter.

Bisher werden Roboterarme an Arbeitsplatten oder Halterungen fest verschraubt, um eine feste und sichere Handhabung durch den Roboterarm zu gewährleisten. Allerdings ist es in einem solchen Fall aufwändig, einen Roboterarm zu entfernen und an anderer Stelle wieder zu montieren bzw. fixieren. Dies kann sinnvoll sein, wenn ein Roboterarm zeitweilig für verschiedene Aufgaben und damit in verschiedenen Umgebungen

Verwendung finden soll.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Roboterarm schnell an einer Arbeitsplatte oder einer ähnlichen Struktur zu fixieren und wieder zu entfernen, z.B. um diesen an anderer Stelle anzubringen.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schnellmontagevorrichtung zur Fixierung eines Roboterarmes im Bereich eines Randes einer Arbeitsplatte gelöst, umfassend einen im Querschnitt U-förmigen Träger mit einem langen und einem kurzen Schenkel zum Umgreifen des Arbeitsplattenrandes, sowie mit mindestens einer

Schnellspannvorrichtung, wobei der Roboterarm auf der Außenseite des langen Schenkels verschraubbar ist und auf der Außenseite des kurzen Schenkels die mindestens eine Schnellspannvorrichtung angeordnet ist, die ausgebildet ist, eine Spannkraft auf eine von dem Träger umgriffene Arbeitsplatte auszuüben, welche diese fixierend gegen den langen Schenkel drückt.

Die Schnellspannvorrichtung ist vorzugsweise eine Hebelspannvorrichtung, die durch Kippen eines Hebels vorzugsweise um ca. etwa eine Vierteldrehung (90°) aus einer freigebenden Stellung in eine Klemmstellung bringbar ist. Vorzugsweise erfolgt beim Spannvorgang eine erste Drehbewegung, wobei vor Erreichen der Klemmstellung ein Kipppunkt maximalen Widerstands zu überwinden ist, nach dem der Hebel selbständig in eine Endstellung springt. Umgekehrt muss zunächst ein größerer Widerstand

überwunden werden, um den Hebel aus der Endstellung bis zum Kipppunkt zu bewegen, während anschließend die weitere Hebelbewegung relativ leicht oder selbsttätig erfolgt.

Hierdurch ist es möglich, einen Roboterarm schnell für verschiedenartige Aufgaben einzusetzen durch Demontage am ersten Einsatzort und Montage an einem zweiten Einsatzort. Somit kann der gleiche Roboterarm nacheinander für verschiedene Zwecke verwendet werden, wo herkömmlicherweise mehrere fest montierte Roboterarme nötig wären.

Unter Arbeitsplatte im Zusammenhang mit der Erfindung ist nicht zwingend eine Platte zu verstehen. Es ist lediglich eine plattenartige Halterung nötig, an welcher die

Schnellmontagevorrichtung angebracht werden kann. Der Roboterarm selber kann auch Handhabungen ausführen, die nicht an eine Arbeitsplatte gebunden sind, z.B. an einer Fließbandmontage angeordnet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zwei

Schnellspannvorrichtungen nebeneinander angeordnet. Damit ergibt sich eine höhere Sicherheit bei Versagen oder unbeabsichtigtem Lösen einer Schnellspannvorrichtung. Auch ergibt sich eine höhere Steifigkeit der Montage an der Arbeitsplatte.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Hebel der Schnellspannvorrichtung in der Fixierstellung senkrecht zur Arbeitsplatte ausgerichtet. Hierdurch lässt sich bei der Montage eine hohe Kraft manuell aufbringen, indem der in der freigebenden Stellung etwa horizontal nach außen abstehende Hebel nach unten gedrückt wird. Bei dieser Ausbildung ist es von Vorteil, wenn eine Sperreinrichtung vorhanden ist, die ein unbeabsichtigtes Lösen verhindert und manuell entriegelt werden muss, beispielsweise durch Niederdrücken eines am Hebel angebrachten Hebels.

Gemäß einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung ist der Hebel der

Schnellspannvorrichtung in der freigebenden Stellung senkrecht zur Arbeitsplatte ausgerichtet und in die Spannstellung weg vom Arbeitsplatten rand schwenkbar, ist also in der Klemmstellung unterhalb des Trägers entfernt vom Arbeitsplatten rand etwa horizontal ausgerichtet. Bei dieser Ausbildung ist die Montage- und Demontage des Trägers nicht so einfach, weil die manuelle Kraftaufbringung ergonomisch ungünstiger ist. Dafür ist der Hebel am besten vor unbeabsichtigter Öffnung gesichert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die

Schnellmontagevorrichtung einen Haltegriff auf, der an einem Verbindungsabschnitt zwischen den zwei Schenkeln angeordnet ist. Hierdurch lässt sich der Träger einfach an der Arbeitsplatte anbringen oder davon entfernen. Vorzugsweise ist der Haltegriff als horizontaler Bügel ausgebildet, der sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Trägers erstrecken kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist im Bereich des freien Endes auf der Unterseite des langen Schenkels eine Ausrichtvertiefung oder ein

Ausrichtvorsprung vorgesehen. Eine Ausrichtvertiefung oder ein Ausrichtvorsprung wirkt vorteilhafterweise mit einem an dieser Stelle auf der Arbeitsplatte angeordneten formschlüssigen Gegenstück zur Ausrichtung des Trägers zusammen. Damit lässt sich eine definierte Positionierung des Trägers und damit des Roboterarms erreichen. Eine Ausrichtvertiefung kann kimmenartig ausgebildet sein, wobei ein dazu formschlüssig geformter Vorsprung an der Arbeitsplatte angeordnet ist. Alternativ kann auch insbesondere eine trichterförmige Vertiefung mit einem arbeitsplattenseitigen Kegel Zusammenwirken. Alternativ können im Rahmen der Erfindung diese Formelemente auch vertauscht sein, also eine Rinne oder ein Trichter in der Arbeitsplatte eingelassen sein und ein dazu passender Wall oder Kegel innenseitig an der Unterseite des langen Schenkels ausgebildet sein. Die Ausrichtung ergibt sich dadurch, dass der Träger am vorzugsweise geraden Rand der Arbeitsplatte anliegt und damit eine Positionierung in einer Richtung gegegeben ist. Durch Ineingriffbringen der zusammenwirkenden

Ausrichtelemente ergibt sich damit eine exakte Positionierung des Trägers auf der Arbeitsplatte.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Roboter, umfassend einen Roboterarm sowie eine damit fest verbundene Schnellmontagevorrichtung, wie diese oben beschrieben ist. Der Roboterarm ist also vorzugsweise fest am Träger angeschraubt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eines solchen Roboters umfasst dessen Steuerungseinrichtung einen Lagesensor, der ein Warnsignal erzeugt, wenn der Lagesensor ein Kippen des Roboters detektiert. Dieses Warnsignal kann zum

automatischen Abschalten der Roboterbewegung benutzt werden. Alternativ kann auch die Kipprichtung erfasst werden und der Roboterarm automatisiert in eine Richtung bewegt werden, welche der Kippbewegung entgegenwirkt. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnungen - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen:

Figur 1 : eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführung einer

erfindungsgemäßen Schnellmontagevorrichtung;

Figur 2: eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführung einer

erfindungsgemäßen Schnellmontagevorrichtung;

Figur 3: einen Roboter umfassend einen Roboterarm und die

Schnellmontagevorrichtung gemäß Figur 1 .

Die in Figur 1 gezeigte erste Ausführung einer Schnellmontagevorrichtung 10a besteht im Wesentlichen aus einem im Querschnitt U-förmigen Träger 12, der einen langen Schenkel 14 und einen beabstandeten dazu parallelen kurzen Schenkel 16 umfasst, die durch ein Verbindungsstück 18 miteinander verbunden sind. An der Außenseite des kurzen Schenkels 16 ist eine Schnellspannvorrichtung 20a befestigt, die ein Gestänge, einen Kipphebel 22 und ein Andrückelement 24 umfasst. Die Schnellspannvorrichtung 20a ist in einer gespannten Stellung gezeigt, in welcher eine zwischen die Schenkel 14,

16 aufgenommene Arbeitsplatte 38 (Figur 3) mittels des Andrückelements 24 gegen die Innenseite des langen Schenkels 14 gedrückt wird. Dazu ist das Andrückelement 24 in seiner Wirkrichtung verstellbar ausgebildet. Durch Bewegung in der mit dem Pfeil B bezeichneten Richtung wird die Schnellspannvorrichtung 20a in die Spann- oder Eingriffsposition gebracht. In einer freigebenden Position befindet sich der Hebel 22 in einer gegen den Uhrzeigersinn um etwa 90 0 versetzten Stellung.

In dem langen Schenkel 14 sind eine Anzahl Gewindebohrungen 25 eingelassen, mittels der ein in Figur 3 gezeigter Roboterarm 32 angeschraubt werden kann.

Weitere Bohrungen 26 können in dem langen Schenkel 14 ausgebildet sein, um diesen bzw. den Träger 12 an der Arbeitsplatte zu verschrauben, falls eine dauerhafte Fixierung gewünscht wird.

Am freien Ende der Innenseite des langen Schenkels 14 ist eine als Kimme ausgebildete Ausrichtvertiefung 27 eingelassen, die zur Ausrichtung des Trägers 12 gegenüber der Arbeitsplatte 38 (Figur 3) dient. Dazu ist in der Arbeitsplatte 38 ein kooperierendes Formelement (Figur 3), in diesem Fall ein wallartiger Ausrichtsvorsprung (42)

anzubringen. In Verbindung mit einem Arbeitsplatten rand 40 (Figur 3), an dem das Verbindungsstück 18 anliegt, lässt sich eine reproduzierbare Lageorientierung des Trägers 12 in Bezug auf die Arbeitsplatte 38 erreichen.

An der Außenseite des Verbindungsstücks 18 ist ein bügelartiger Haltegriff 28

angebracht, um die Handhabung der Schnellmontagevorrichtung 10a mit dem daran befestigten Roboterarm 32 (Figur 3) bei der Montage bzw. Demontage zu erleichtern.

In Figur 2 ist eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführung einer

erfindungsgemäßen Schnellmontagevorrichtung 10b gezeigt, die sich von der ersten Ausführung im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass zwei

Schnellspannvorrichtungen 20b vorgesehen sind.

In Figur 3 ist ein Roboter 30 dargestellt, der einen Roboterarm 32 und die

Schnellmontagevorrichtung 10a gemäß Figur 1 umfasst. Der Roboterarm 32 umfasst eine Anzahl an Armgliedern 34, die über Gelenke 36 miteinander verbunden sind. Der Roboterarm 32 ist mittels Fixierschrauben 37 mit dem langen Schenkel 14 des Trägers 12 verschraubt.

Um den Roboter 30 an einer Arbeitsplatte 38 zu befestigen, wird zunächst der Kipphebel 22 der Schnellspannvorrichtung 20a aus der in Figur 3 gezeigten Spannstellung entgegen der mit Pfeil B bezeichneten Richtung bewegt. Anschließend wird der Roboter 30 in der mit dem Pfeil A bezeichneten Richtung bewegt, bis die beiden Schenkel 14, 16 die Arbeitsplatte 38 umgreifen und ein Rand 40 der Arbeitsplatte 38 an der Innenseite des Verbindungsstücks 18 (Figur 1 ) anliegt. Anschließend wird der Träger entlang dem Rand 40 der Arbeitsplatte 38 verschoben, bis ein an der Arbeitsplatte 38 angebrachter

Ausrichtvorsprung 42 in die korrespondierende Ausrichtvertiefung 27 im Träger 12 (Figur 1 ) eingreift. Abschließend wird der Kipphebel 22 in der mit dem Pfeil B bezeichneten Richtung um eine Vierteldrehung bewegt, wobei das Andrückelement 24 gegen die Unterseite der Arbeitsplatte 38 gedrückt und damit der Roboter 30 an der Arbeitsplatte 38 fixiert ist.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der

Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden

Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.

Bezugszeichenliste

10a, b Schnellmontagevorrichtung

12 T räger

14 langer Schenkel

16 kurzer Schenkel

18 Verbindungsstück

20a, b Schnellspannvorrichtungen

22 Kipphebel

24 Andrückelement

25 Gewindebohrungen

26 Bohrungen

27 Ausrichtvertiefung

28 Haltegriff

30 Roboter

32 Roboterarm

34 Armglieder

36 Gelenke

37 Fixierschrauben

38 Arbeitsplatte

40 Rand der Arbeitsplatte

42 Ausrichtvorsprung