Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter mit einer ersten Baugruppe und einer zweiten Baugruppe, wobei in der ersten Baugruppe eine Lagerung vorgesehen ist, durch die die zweite Baugruppe gegenüber der ersten Baugruppe bewegbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Montage von zwei Baugruppen, insbesondere zwei Roboterarmen, eines Roboters.

Für die Verbindung von Baugruppen von Robotern bei der Montage oder im Rahmen von War- tungsarbeiten müssen oft Lager während der Montage eingefügt und verbaut werden. Dies führt zu einem komplexen Montageprozess mit vielen Einzelteilen, die genau zueinander in Position gebracht werden müssen. Alternativ können die Lager fest in eine der beiden Baugruppen inte- griert sein. Dies erfordert dann aber eine sehr genaue relative Positionierung der Baugruppen, wobei insbesondere die Drehachsen in den verschiedenen Baugruppen genau zueinander aus- gerichtet sein müssen. Folglich ergibt sich ebenfalls eine schwierige Montage.

Aus der CN 207 710 822 U ist ein Arm für einen humanoiden Roboter bekannt, der eine Servo- Antriebseinheit mit verdrehbaren Scheiben aufweist, die an einem Verbindungsstück einer an- grenzenden Baugruppe befestigt werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine vereinfachte Montage eines Roboters zu ermöglichen und dennoch eine hohe Präzision in der Ausrichtung der zueinander relativ bewegbaren Baugruppen zu gewährleisten.

Die Erfindung stellt einen Roboter mit einer ersten Baugruppe und einer zweiten Baugruppe bereit, wobei in der ersten Baugruppe eine Lagerung vorgesehen ist, durch die die zweite Baugruppe gegenüber der ersten Baugruppe bewegbar ist, wobei erfindungsgemäß die Lagerung ein erstes Befestigungselement umfasst und die zweite Baugruppe ein zweites Befestigungselement, wobei die ersten und zweiten Befestigungselemente miteinander insbesondere in einer lösbaren Befes- tigung verbunden sind, und wobei die ersten und zweiten Befestigungselemente bereichsweise komplementär ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Montage der ersten und zweiten Baugruppen miteinander. Jede Baugruppe kann als vormontierte Komponente be- reitgestellt werden und durch die Befestigungselemente einfach und schnell zu einer Gesamtbau- gruppe zusammengeführt werden. Die Befestigung über die wenigstens bereichsweise komple- mentären Befestigungselemente ermöglicht, dass eine steife und spielfreie Lagerung für die Re- lativbewegung der Baugruppen bereitgestellt wird, die zudem eine genaue Ausrichtung der Bau- gruppen zueinander ermöglicht. Somit müssen keine oder wenige zusätzliche Teile bei der Montage der beiden Baugruppen ein- gebracht werden, insbesondere da die Lagerung bereits in der ersten Baugruppe verbaut ist. Zu dem kann durch die bereichsweise komplementären Befestigungselemente ein aufwändiges Aus- richten der beiden Baugruppen bzw. der einzelnen Befestigungselemente zueinander entfallen, da die komplementäre Ausbildung die relativen Positionen der Befestigungselemente zueinander vorgibt. Dies ermöglicht auch eine Selbstzentrierung der Befestigungselemente und damit der Baugruppen, insbesondere wenn die Lagerung eine Drehlagerung um eine bestimmte Achse ist.

Vorteilhafterweise ist die Lagerung so gestaltet, dass das erste Befestigungselement drehbar in der ersten Baugruppe gelagert ist. Insbesondere kann diese drehbare Lagerung mit einem Antrieb versehen werden, damit die zweite Baugruppe geregelt gegenüber der ersten Baugruppe verdreht werden kann. Dafür kann in der Lagerung auch ein Sensor vorgesehen sein, der ein Rückführsig- nal, insbesondere bezüglich der relativen Verdrehung der Baugruppen, für eine Regelungseinheit bereitstellt.

In einer Ausführungsform sind die ersten und zweiten Befestigungselemente ineinander ein- schiebbar. Insbesondere sind die Befestigungselemente soweit ineinander einschiebbar, bis die komplementären Flächen miteinander in Kontakt kommen. Beispielsweise kann ein Anschlag vor- gesehen sein, der die Einschiebbarkeit in der gewünschten Position beschränkt.

Vorteilhafterweise ist oder bildet das erste oder zweite Befestigungselement eine Aufnahme und das andere der ersten und zweiten Befestigungselemente einen Vorsprung, wobei der Vorsprung für die Befestigung in einer Einschieberichtung in die Aufnahme eingeführt ist. Der Vorsprung und die Aufnahme ermöglichen durch ihre komplementäre Form einen spielfreien Sitz und eine ge- naue Positionierung der Befestigungselemente. Insbesondere bildet das erste Befestigungsele- ment eine Aufnahme und das zweite Befestigungselement einen Vorsprung. In anderen Ausfüh- rungsformen bildet das zweite Befestigungselement eine Aufnahme und das erste Befestigungs- element einen Vorsprung. Der Vorsprung steht insbesondere über eine Seiten- oder Innenfläche der jeweiligen Baugruppe über, wobei in anderen Ausführungsformen der Vorsprung auch in ei- nem zurückgesetzten Bereich vorgesehen sein kann.

In einer Ausführungsform ist ein Vorspannelement vorgesehen, mit dem eine Vorspannung auf den Vorsprung in der Einschieberichtung aufbringbar ist. Insbesondere ist das Vorspannelement eine Vorspannplatte, eine Vorspannbuchse oder ein Vorspannbügel, das mit einer Vorspannung auf den Vorsprung wirkt. Die Vorspannung kann beispielsweise durch elastische Elemente, Schrauben oder Clips bereitgestellt werden. Insbesondere kann das Vorspannelement die kom- plementäre Form der Aufnahme vervollständigen, so dass Aufnahme und Vorspannelement um- laufend im Wesentlichen komplementär zu dem Vorsprung sind. Das Vorspannelement ermöglicht insbesondere, dass eine genaue Positionierung und ein sicherer Halt der Befestigungselemente zueinander ermöglicht werden.

Insbesondere kann die Aufnahme eine Führung sein und der Vorsprung eine Schiene. Die kom- plementäre Form kann hier beispielsweise lediglich in der Ebene normal zur Einschieberichtung sein, so dass eine freie Positionierung entlang der Einschieberichtung möglich ist. Alternativ kann aber auch ein Anschlag oder eine andere, ebenfalls komplementäre Form vorgesehen sein, die die Positionierung zwischen Führung und Schiene in Einschieberichtung eindeutig festlegt.

In einer Ausführungsform ist der Vorsprung wenigstens bereichsweise teilkreisförmig ausgeführt und die Aufnahme wenigstens bereichsweise in Form eines Kreissegments. Wenn nun der teil- kreisförmige Vorsprung und die dazu komplementäre Aufnahme in Form des Kreissegments mit- einander in Anlage gebracht werden, so wird vornehmlich die translatorische Positionierung zwi- schen den Befestigungselementen bzw. Baugruppen definiert, wobei eine rotatorische Feinein- stellung noch möglich sein kann. Alternativ kann aber auch ein Anschlag vorgesehen sein, der in Ergänzung die rotatorische Position festlegt. Der Anschlag kann insbesondere durch eine Anla- gefläche gebildet werden, die sich abweichend von der Umfangsrichtung des Kreissegments er- streckt, beispielsweise durch eine Fläche in Tangentialrichtung, die sich direkt an das Kreisseg- ment anschließt.

In einer Ausführungsform kann der Vorsprung in Einschieberichtung konisch ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache Einführbarkeit des Vorsprungs in eine entsprechend gestaltete, komplementäre Aufnahme und einen sicheren Sitz des Vorsprungs in der Aufnahme, wenn diese vollständig in Anlage miteinander gekommen sind. Zudem wird dadurch die Position des Vor- sprungs in der Aufnahme genau vorgegeben.

In einer Ausführungsform ist die erste Baugruppe ein erster Roboterarm und die zweite Baugruppe ein zweiter Roboterarm, wobei der zweite Roboterarm um eine sich in Axialrichtung der Lager erstreckende Schwenkachse schwenkbar mit dem ersten Roboterarm verbunden ist. Alternativ kann die erste Baugruppe oder zweite Baugruppe auch ein Sockel oder Greifer eines Roboters sein, und die andere der ersten und zweiten Baugruppe ein Roboterarm, wobei die Baugruppen jeweils relativ drehbar oder schwenkbar miteinander verbunden sind. Es ist somit möglich, die erfindungsgemäße, lösbare Befestigung zwischen sämtlichen Komponenten bzw. Baugruppen ei- nes Roboters einzusetzen, wobei vorteilhafterweise ein Einsatz an den Achsen des Roboters er- folgt. Insbesondere können die Befestigungselemente im Wesentlichen orthogonal zur Schwenkachse ineinander eingeschoben werden. Dies ermöglicht eine platzsparende und ergonomische Mon- tierbarkeit der Roboterarme.

Vorteilhafterweise umfasst die Lagerung wenigstens eine im ersten Roboterarm um die Schwenk- achse drehbar gelagerte Welle, wobei das erste Befestigungselement auf der Welle befestigt ist, oder integral und einteilig mit dieser ausgestaltet ist, und das zweite Befestigungselement im zwei- ten Roboterarm vorgesehen ist. Somit kann das erste Befestigungselement mit der Welle verdreht werden, wodurch eine Bewegung des zweiten Roboterarms gegenüber dem ersten Roboterarm ermöglicht oder bewirkt werden kann. Dafür kann die drehbar gelagerte Welle insbesondere an- getrieben werden und/oder mit einem Drehsensor versehen sein, so dass eine geregelte Bewe- gung der Roboterarme zueinander möglich ist. Das erste Befestigungselement und dessen Vor- sprung können insbesondere durch die Welle ausgebildet werden, wenn die Aufnahme eine we nigstens bereichsweise zur Welle komplementäre Form bereitstellt. Dies ist insbesondere bei gro- ßen Wellendurchmessern und Hohlwellen sinnvoll, da dann der Kraftschluss sicher ein relatives Verdrehen zwischen der Welle und der Aufnahme verhindern kann.

In einer Ausführungsform ist der Roboterarm an einem Ende mit zwei sich parallel und in einem Abstand erstreckenden Backen ausgebildet, wobei der zweite Roboterarm zwischen diesen Ba- cken gelagert ist und drehbar gelagerte Wellen in beiden Backen koaxial vorgesehen sind. Zwi schen den Backen ist somit ein Bereich vorgesehen, in dem der zweite Roboterarm angeordnet und befestigt werden kann.

Auf den drehbar gelagerten Wellen ist vorteilhafterweise jeweils ein erstes Befestigungselement vorgesehen, das in jeweils ein Befestigungselement auf beiden Seiten des zweiten Roboterarms eingreifen kann. Insbesondere kann eine oder beide der Wellen in axialer Richtung verschoben werden, um eine Vorspannung auf die jeweilige Lagerung der Wellen aufzubringen. Dabei kann jede Welle jeweils nur mit einem Drehlager statisch unbestimmt gelagert sein, so dass erst durch das Vorsehen des zweiten Roboterarms ein statisch bestimmt gelagerter Drehkörper, umfassend die zwei Wellen und den zweiten Roboterarm, ausgebildet wird. Der zweite Roboterarm und die Wellen können somit einen gemeinsamen Drehkörper ausbilden. Die Wellen können also jeweils nur mit einem Lager gelagert werden und erst durch das Einbringen und Befestigen des zweiten Roboterarms wird eine bestimmte Lagerung der Wellen ermöglicht. Alternativ ist auch eine sta- tisch bestimmte Lagerung beider Wellen jeweils mit zwei Drehlagern, oder einem zweireihigen Drehlager, insbesondere mit zwei axial nebeneinander angeordneten Wälzkörpersätzen, z.B. in Form eines doppelten Schrägkugellagers, möglich. In einer anderen Ausführungsform kann der zweite Roboterarm an einem Ende mit zwei sich pa- rallel und in einem Abstand erstreckenden Backen ausgebildet werden, wobei der erste Roboter- arm zwischen diesen Backen gelagert ist und die beiden Enden von wenigstens einer im ersten Roboterarm drehbar gelagerten Welle an beiden Außenseiten des ersten Roboterarms koaxial vorgesehen sind. Insbesondere kann die im ersten Roboterarm drehbar gelagerte Welle integral ausgestaltet sein oder zwei an den jeweiligen beiden Außenseiten des Roboterarms unabhängig voneinander vorgesehene Wellen umfassen. Im letzten Fall kann eine statisch bestimmte Lage- rung der Wellen jeweils erst wieder durch das Befestigen der Wellen an dem zweiten Roboterarm erreicht werden.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Welle als Hohlwelle ausgebildet sein und wenigstens ein Kabel und/oder wenigstens eine Befestigungsschraube durch das Innere der Hohlwelle geführt sein. Dies ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung und zudem einen Schutz der Kabel, die für die Ansteuerung der verschiedenen Motoren, das Auslesen von Sensoren und/oder zur Versor- gung und Steuerung eines Endeffektors vorgesehen werden können.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit ein einfaches Einstellen der Lagervorspannung. Zu dem kann mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eine Einschränkung der Rotationsbewe- gung vermieden werden. Die Befestigung der Baugruppen ist wartungsfrei und kann für die War- tung von anderen Bauteilen einfach demontiert und danach wieder montiert werden. Zudem kann eine Lagervorspannung eingestellt werden, die dann über eine lange Laufzeit konstant ist. Die erfindungsgemäße Befestigung der Baugruppen aneinander zeichnet sich zudem durch eine hohe Steifigkeit aus.

Die erste und/oder zweite Baugruppe sind vorteilhafterweise in einer Plattenbauweise gestaltet, bei der mehrere parallele Platten mit Abstandshaltern aneinander befestigt werden. Die Abstand- halter können insbesondere durch weitere Platten bereitgestellt werden, die orthogonal zu den parallelen Platten angeordnet sind. Insbesondere sind die parallelen Platten und die dazu ortho- gonal angeordneten Platten mit einer Fingerverzahnung verbunden. Für eine Baugruppe können zwei Platten parallel zueinander an Abstandshaltern befestigt werden, wobei die Befestigungsele- mente dann jeweils axial außen in oder an den Platten vorgesehen sind. Wenn die Baugruppe mit sich in einem Abstand erstreckenden Backen ausgestaltet ist, können vier parallele Platten vor- gesehen sein, die die jeweiligen seitlichen Begrenzungen der Backen bilden. Die Befestigungs- elemente können dann jeweils in oder an der Innenseite der inneren Platten vorgesehen werden. Alternativ können die Backen auch nur durch jeweils eine Platte gebildet werden. Zusätzlich wer- den Abdeckungselemente eingesetzt, mit denen die offenen Seiten zwischen den Platten abge- deckt werden. Insbesondere sind die Abdeckungen orthogonal zu den Platten angeordnet. Mit den Platten kann somit sowohl die Außenkontur als auch die Innenkontur der Baugruppen, insbe- sondere in Form von Roboterarmen, definiert werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Montage von zwei Baugruppen, insbesondere von zwei Roboterarmen, eines Roboters, wobei eine erste Baugruppe mit einem Vorsprung be- reitgestellt wird und eine zweite Baugruppe mit einer Aufnahme bereitgestellt wird, wobei entwe- der Vorsprung gegenüber der ersten Baugruppe oder die Aufnahme gegenüber der zweiten Bau- gruppe um eine Schwenkachse verdrehbar ist. Erfindungsgemäß wird dann der Vorsprung in einer linearen Einführungsrichtung in die Aufnahme eingeführt, und der Vorsprung in der Aufnahme befestigt.

Das Befestigen des Vorsprungs in der Aufnahme kann insbesondere durch Schrauben erfolgen, die sich orthogonal zur Einführungsrichtung erstrecken. Dafür werden insbesondere in der Auf- nahme und im Vorsprung vorgesehene kreisförmige Öffnungen bzw. Bohrungen zueinander aus- gerichtet. Zur Ausrichtung kann insbesondere ein Anschlag oder ein anderes komplementäres Befestigungselement zum Einsatz kommen.

Insbesondere umfasst das Befestigen des Vorsprungs in der Aufnahme das Vorspannen in der Einschieberichtung. Dafür kann der Vorsprung komplementär zur Aufnahme gestaltet sein und die Vorspannung die komplementären Bauteile passend ineinander drücken, so dass ein sicherer Sitz in einer vordefinierten Position bewirkt wird. Zudem kann durch die Vorspannung eine Spiel- freiheit erreicht werden. Weiterhin ist es aber auch noch möglich, dass eine weitere Vorspannung nach dem Einführen des Vorsprungs in Axialrichtung der Schwenkachse aufgebracht wird, um deren Drehlager vorzuspannen.

Die Baugruppen können für das erfindungsgemäße Verfahren vormontiert bereitgestellt werden, sodass lediglich ein Zusammenschieben und Verbinden der Baugruppen zur Montage notwendig ist. Die Lager für die Schwenkachse können dafür insbesondere schon vorgespannt vorgesehen sein oder andernfalls nach dem Verbinden des Vorsprungs, insbesondere in Form einer Schiene, mit der Führung, insbesondere in Form einer Aufnahme, separat vorgespannt werden.

Die Erfindung wird nun weitergehend anhand von beispielhaften Ausführungsformen erläutert, die in den folgenden Figuren dargestellt sind. Es zeigen Figur 1 einen Roboter, in dem Baugruppen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungs- form verbunden sind;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht von zwei Baugruppen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboters vor dem Verbinden;

Figur 3 die Baugruppen aus Figur 2 in verbundenem Zustand; Figur 4 eine Schnittansicht durch die erste und zweite Baugruppe gemäß Fig. 3 im Bereich der Lagerung;

Figur 5 das erste Befestigungselement der Lagerung in Form eines Vorsprungs; Figur 6 eine perspektivische Ansicht von zwei Baugruppen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboters vor dem Verbinden;

Figur 7 eine Schnittansicht durch die Baugruppen aus Fig. 6 im verbundenen Zustand; und

Figur 8 das den Vorsprung bildende Befestigungselement aus den Fig. 6 und 7.

Der in Fig. 1 dargestellte Roboter 1 weist mehrere aneinander befestigte Baugruppen auf, nämlich einen um die Vertikalachse drehbaren Sockel 2, einen Schwenkarm 3, einen oberen Tragarm 4, einen unteren Tragarm 5 und einen Gelenkarm 6. Die vorgenannten Roboterarme 3, 4, 5, 6 sind gemäß einer seriellen Kinematik in Reihe angeordnet.

Bei dem dargestellten Roboter 1 handelt es sich um einen 6-Achs-Roboter. Die Vertikalachse für die Drehung des Sockels 2 stellt eine erste Achse des Roboters 1 dar. Zwischen dem Sockel 2 und dem Schwenkarm 3 ist ein erstes Gelenk 7 vorgesehen, das eine zweite Achse des Roboters 1 definiert. Zwischen den Schwenkarm 3 und dem oberen Tragarm 4 ist ein zweites Gelenk 7 vorgesehen, das eine dritte Achse des Roboters 1 definiert. Zwischen dem oberen Tragarm 4 und einem unteren Tragarm 5 ist ein drittes Gelenk 9 vorgesehen, das eine vierte Achse des Roboters 1 definiert. Die Drehachse des dritten Gelenks 9 ist in der Erstreckungsrichtung des Tragarms 4, 5, sodass der Tragarm 4, 5 in sich verdrehbar ist. Zwischen dem unterem Tragarm 5 und dem Gelenkarm 6 ist ein viertes Gelenk 10 vorgesehen, das eine fünfte Achse des Roboters 1 definiert. Ein Endeffektor in Form eines nicht dargestellten Greifers oder eines anderen Arbeitselements kann gegenüber dem Gelenkarm 6 um eine sechste Achse des Roboters 1 verdreht werden.

Die ersten und zweiten Gelenke 7, 8 ermöglichen ein Verschwenken des Schwenkarms 3 und T ragarms 4, 5 um die jeweilige, im Wesentlichen horizontale zweite und dritte Achse des Roboters 1 . Die Antriebsmotoren des dritten und/oder vierten Gelenks 9, 10 sind direkt oder über ein Ge- triebe an den Gelenken vorgesehen, wie bei einer rein seriellen Kinematik. Bei dem Getriebe kann es sich um einen Antriebsriemen handeln.

Die Antriebsbewegungen für das erste Gelenk 7 und das zweite Gelenk 8 werden jeweils über Viergelenkketten 1 1 , 12, 13 und 14 übertragen.

Dabei sind die erste Viergelenkkette 1 1 und die zweite Viergelenkkette 12 in Reihe angeordnet, um eine Antriebsbewegung auf den Schwenkarm 3 zu übertragen, sodass dieser gegenüber dem Sockel 2 verschwenkt werden kann. Die erste Viergelenkkette 1 1 weist eine in Fig. 1 im Sockel 2 verborgene erste Kurbel auf, die mittels eines ersten Antriebsmotors verschwenkt werden kann, und mit der Koppel 15 gelenkig verbunden ist, und entsprechend die Koppel 15 der ersten Vier- gelenkkette 1 1 antreibt. Die Koppel 15 ist gelenkig mit der Schwinge 16 der ersten Viergelenkkette 1 1 verbunden und treibt diese an. Die Schwinge 16 bildet gleichzeitig die Kurbel der zweiten Vier- gelenkkette 12, und ist mit der Koppel 17 der zweiten Viergelenkkette 12 gelenkig verbunden und treibt diese an. Die Schwinge 18 der zweiten Viergelenkkette 12 ist starr mit dem Schwenkarm 3 verbunden, und rotiert mit diesem bei dessen Schwenkbewegung. Die Schwinge 18 und der Schwenkarm 3 können einteilig ausgebildet sein. Insbesondere bilden die Schwinge 18 und der Schwenkarm 3 eine Wippe bezüglich des ersten Gelenks 7. Die Kurbel der erste Viergelenkkette 1 1 kann in Axialrichtung unverschieblich an einem Motor oder Getriebe im Sockel 2 über eine Antriebswelle angeflanscht sein. Bei dem Getriebe kann es sich auch um einen Antriebsriemen oder Ähnliches handeln. Die Schwinge 16 kann ebenfalls axial unverschieblich im Sockel 2 gela- gert sein. Schließlich kann auch die Lagerung der Schwinge 18 im Gelenk 7 in Axialrichtung un- verschieblich sein.

Die Antriebsbewegung für das Verschwenken des Tragarms 4, 5 gegenüber dem Schwenkarm 3 wird durch die dritte Viergelenkkette 13 und die vierte Viergelenkkette 14 von einem zweiten An- triebsmotor im Sockel 2 auf den Tragarm 4, 5 übertragen. Durch den zweiten Antriebsmotor wird eine innerhalb des Sockels 2 angeordnete und somit nicht in Fig. 1 erkennbare Kurbel der dritten Viergelenkkette 13 verschwenkt, die mit der Koppel 19 der dritten Viergelenkkette 13 gelenkig verbunden ist und diese antreibt. Die Koppel 19 ist mit der Schwinge 20 der dritten Viergelenkkette 13 gelenkig verbunden und treibt diese an. Die Schwinge 20 ist gleichzeitig die Kurbel der vierten Viergelenkkette 14, die mit der Koppel 21 der vierten Viergelenkkette 14 gelenkig verbunden ist und diese antreibt. Die Schwinge 22 und der obere Tragarm 4 sind starr in Form einer Wippe bezüglich des zweiten Gelenks 7 verbunden. Die Schwinge 22 der vierten Viergelenkkette 14 ist insbesondere einteilig mit dem oberen Tragarm 5 ausgebildet. Die Kurbel der dritten Viergelenk- kette 13 kann in Axialrichtung unverschieblich an einem Motor oder Getriebe im Sockel 2 über eine Antriebswelle angeflanscht sein. Bei dem Getriebe kann es sich auch um einen Antriebsrie- men oder Ähnliches handeln. Die Schwinge 20 kann axial unverschieblich im Schwenkarm 3 ge- lagert sein. Schließlich kann auch die Lagerung der Schwinge 22 im zweiten Gelenk 8 in Axial- richtung unverschieblich sein.

Wie in Fig. 2 bis 5 gezeigt, bildet der untere T ragarm 5 eine erste Baugruppe, die mit einer zweiten Baugruppe in Form des Gelenkarms 6 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Roboters 1 verbunden ist, so dass der Gelenkarm 6 im unteren Tragarm 5 um eine Schwenkachse in Axialrichtung A verschwenkbar ist.

Der untere Tragarm 5 weist äußere Backen 22, 23 auf, in denen jeweils eine Lagerung 24, 25 vorgesehen ist, die ermöglicht, ein erstes Befestigungselement 26, 27 um die Schwenkachse in Axialrichtung A zu verdrehen. Das erste Befestigungselement 26, 27 bildet einen Vorsprung 28, 29. Der Gelenkarm 6 weist auf jeder seiner Außenseiten in Axialrichtung A ein zweites Befesti- gungselement 30, 31 auf, das als eine Aufnahme 32, 33 ausgebildet ist. Das erste Befestigungs- element 26, 27 ist im Bereich des Vorsprungs 28, 29 komplementär mit der Aufnahme 32, 33 des zweiten Befestigungselements 30, 31 ausgebildet. Der Vorsprung 28, 29 kann somit passgenau in der Aufnahme 32, 33 angeordnet werden, um den Gelenkarm 6 mit dem unteren Tragarm 5 zu verbinden, wie in Fig. 3 dargestellt.

Gemäß der Schnittansicht in Fig. 4 ist das erste Befestigungselement 26, 27 auf einer Welle 34, 35 angeordnet, die rotierbar in der Backe 22, 23 des unteren Tragarms 5 gelagert ist. Dabei sind die Wellen 34, 35 koaxial in der Axialrichtung A zueinander ausgerichtet und verdrehbar. Jede der Wellen 34, 35 ist mit einem Drehlager 36, 37, insbesondere einem Schrägwälzlager, nahe der jeweiligen axialen Außenseite der jeweiligen Backe 22, 23 gelagert. Auf der axialen Innenseite der Backen 22, 23 ist jeweils eine zylindrische Öffnung 38, 39 vorgesehen, durch die die Welle 34, 35 zum Inneren der Backen 22, 23 axial übersteht. Auf dem axial inneren Ende der Welle 34, 35 ist das erste Befestigungselement 26, 27 befestigt, und zwar insbesondere durch Verschrau- ben durch die in Fig. 5 dargestellten kreisförmigen Öffnungen 40, die entlang des Umfangs der Stirnseite der Welle 34, 35 in der Welle 34, 35 und im ersten Befestigungselement 26, 27 vorge- sehen sind.

Nachdem die Vorsprünge 28, 29 vollständig in die Aufnahmen 32, 33 eingeführt wurden, wird ein Vorspannelement 41 in Form einer Vorspannplatte mittels Schrauben auf dem Gelenkarm 6 vor- gesehen, so dass das erste Befestigungselement 26, 27 in Einschieberichtung E in die Aufnah- men 32, 33 des zweiten Befestigungselements 30, 31 eingedrückt wird. Insbesondere ist das Vor- spannelement 41 in Kontakt mit den Stirnseiten der Vorsprünge 28, 29, wobei hier insbesondere eine komplementäre Ausgestaltung, beispielsweise in Form einer Stufe, vorgesehen sein kann, so dass nicht nur Kraft in der Einschieberichtung E auf die Vorsprünge 28, 29 aufgebracht wird, sondern auch eine Sicherung und/oder Vorspannung der Vorsprünge 28, 29 in Axialrichtung A gewährleistet wird.

Im Bereich des axial äußeren Endes der Welle 34, 35 kann eine Lagerbüchse 42, 43 vorgesehen sein, die die Position der Drehlager 36, 37 zumindest in Axialrichtung A festlegt. Insbesondere kann die Lagerbüchse 42, 43 in ihrer Position in Axialrichtung A eingestellt werden, um die Vor- spannung der Drehlager 36, 37 einzustellen. Dies ist möglich, da die Wellen 34, 35 zusammen mit dem Gelenkarm 6 eine integral verdrehbare Einheit bilden. Insbesondere kann die Vorspan- nung in Axialrichtung A dadurch eingestellt werden, dass die axiale Position der Lagerbüchse 42, 43 über Schrauben 44, 45 verstellt wird, mit denen die Lagerbüchse 42, 43 am unteren Tragarm 5 befestigt ist. Insbesondere kann die Lagerbüchse 42, 43 lediglich auf einer Seite des unteren Tragarms 5 vorgesehen sein, wobei auf den anderen Seite das Drehlager 36 direkt und nicht positionsverstellbar im Tragarm 5 aufgenommen sein kann.

Zur Befestigung der ersten Befestigungselemente 26, 27 in den zweiten Befestigungselementen 30, 31 kann weiterhin eine Befestigungsschraube 46, 47 vorgesehen sein, die sich zentral durch die Welle 34, 35 erstreckt und in das zweite Befestigungselement 30, 31 eingeschraubt ist. Somit kann eine axial spielfreie und sichere Verbindung zwischen der Welle 34, 35, dem ersten Befes- tigungselement 26, 27 und dem zweiten Befestigungselement 30, 31 bereitgestellt werden. Ins- besondere ist die Befestigungsschraube 46, 47 durch eine Öffnung 48, 49 im ersten Befestigungs- element 26, 27 geführt. Das erste Befestigungselement 26, 27 weist weiterhin einen umlaufenden Steg 50, 51 auf, der einen Innendurchmesser hat, der dem Außendurchmesser des axial inneren Endes der Welle 24, 25 entspricht, und somit die sichere Verbindung der Welle 24, 25 mit dem ersten Befestigungselement 26, 27 fördert.

Die Verbindung des unteren Tragarms 5 und des Gelenkarms 6 ist somit so ausgeführt, dass die außenliegende Baugruppe in Form des unteren Tragarms 5 ein erstes Befestigungselement 26, 27 mit einem Vorsprung 28, 29 aufweist, der jeweils eine Schiene bereitstellt. Die innenliegende Baugruppe in Form des Gelenkarms 6 weist das zweite Befestigungselement 30, 31 auf, dessen Aufnahme 32, 33 eine Führung bildet. Das erste Befestigungselement 26, 27 ist als separates Bauteil ausgeführt, wobei es bei der Baugruppenmontage starr mit der Welle 34, 35 verbunden wird. Die Welle 34, 35 ist als Hohlwelle ausgeführt. Durch die Hohlwelle können beispielsweise Kabel geführt werden und/oder Befestigungsschrauben 46, 47, wie im vorangehenden Ausfüh- rungsbeispiel beschrieben. Die Befestigungsschrauben 46, 47 verbinden die Baugruppen, nach- dem der Vorsprung 28, 29 in die Aufnahme 32, 33 eingeführt wurde. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Festlegung des Vorsprungs 28, 29 in der Aufnahme 32, 33 durch das Vorspann- element 41 bewirkt werden, das eine Vorspannkraft in der Einschieberichtung E aufbringt. Zudem kann die Lagerung 24, 25, nachdem die beiden Baugruppen 5, 6 verbunden wurden, durch die Lageraufnahmebuchse 42, 43 in Axialrichtung A vorgespannt werden. Dies ermöglicht auch eine Ausrichtung der Baugruppen 5, 6 zueinander, bzw. eine Einstellung der Position der Baugruppen in Axialrichtung A, wenn beidseitig Lagerbüchsen 42, 43 vorgesehen sind. Die Aufnahme 32, 33 ist konisch ausgeführt, so dass bei der Montage zusätzlich zu dem mit der Befestigung durch die Schrauben erzeugten Kraftschluss auch noch ein Formschluss entsteht, der die Baugruppen 5, 6 exakt zueinander ausrichtet.

Die in Fig. 2 bis 5 erläuterte Verbindung von zwei Baugruppen in einem erfindungsgemäßen Ro- boter kann nicht nur zwischen den Baugruppen unterer T ragarm 5 und Gelenkarm 6 für das vierte Gelenk 10 des Roboters 1 vorgesehen werden, sondern auch für die anderen Gelenke des Ro- boters 1 oder für andere Robotertypen. Insbesondere kann eine entsprechende Ausgestaltung auch am ersten Gelenk 7 des Roboters zur Befestigung der Baugruppe Schwenkarm 3 an der Baugruppe Sockel 2 vorgesehen werden, am zweiten Gelenk 8 des Roboters 1 zur Befestigung der Baugruppe oberer Tragarm 4 an der Baugruppe Schwenkarm 3, oder am dritten Gelenk 9 zwischen dem oberen Tragarm 4 und dem unteren Tragarm 5. Bei der Ausgestaltung am dritten Gelenk 9 ist insbesondere nur ein Vorsprung am oberen oder unteren Tragarm 4, 5 vorgesehen, und nur eine Aufnahme am anderen des oberen und unteren Tragarms 4, 5.

In Fig. 6 bis 8 wird eine weitere erfindungsgemäße Befestigung von Baugruppen in dem Roboter 1 gezeigt, am Beispiel der Befestigung einer ersten Baugruppe in Form des oberen Tragarms 4 an einer zweiten Baugruppe in Form des Schwenkarms 3. An dem oberen Tragarm 4 sind auf beiden Seiten Lagerungen 52, 53 vorgesehen, die ein erstes Befestigungselement 54, 55 umfas- sen, das einen nach innen gerichteten Vorsprung 56, 57 ausbildet.

Die zweite Baugruppe in Form des Schwenkarms 3 weist zwei sich parallel erstreckende Backen 58, 59 auf, die ein zweites Befestigungselement 60, 61 darstellen, das mit einer Aufnahme 62, 63 versehen ist.

Wie in Fig. 7 in Schnittansicht dargestellt ist, wird der jeweilige Vorsprung 56, 57 jeweils in die zugehörige Aufnahme 62, 63 eingesetzt. Dann können die ersten Befestigungselemente 54, 55 und die zweiten Befestigungselemente 60, 61 miteinander verschraubt werden. Die Lagerungen 52, 53 weisen jeweils eine fest mit dem oberen Tragarm 4 verbundene Welle 64, 65 auf, auf der mittels Drehlagern 66, 67 die ersten Befestigungselemente 54, 55 verdrehbar gelagert sind. Dabei kann auf einer oder auf beiden Seiten eine Vorspannbuchse 68 vorgesehen sein, mit der die Vor- spannung der Drehlager 66, 67 in Axialrichtung A eingestellt werden kann.

In Fig. 8 ist das erste Befestigungselement 55 in Draufsicht in Axialrichtung A dargestellt. Der Vorsprung 57 ist in seinem unteren Bereich teilkreisförmig ausgeführt und ist somit zur Ausgestal- tung der Aufnahme 63 als Kreissegment komplementär. Weiterhin kann der Vorsprung noch die in Fig. 8 dargestellte Anlagefläche 69 aufweisen, die mit einer Anlagefläche 70 des zweiten Be- festigungselements 61 in Anlage kommt und somit als Anschlag eine relative Rotation zwischen Vorsprung 57 und Aufnahme 63 verhindert. Die Anlageflächen 69, 70 erstrecken sich tangential oder in einem Winkel zur Umfangsrichtung des Kreissegments.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 bis 8 verläuft der Vorsprung 56, 57 im äußeren Bereich an der inneren Baugruppe in Form des oberen Tragarms 4. Insbesondere ist der Vorsprung 56, 57 axial innen am axial außen angeordneten ersten Befestigungselement 54, 55 vorgesehen. Die Wellen 64, 65 sind jeweils als Vollwelle und getrennt ausgeführt, wobei alternativ auch eine durch- gehende Welle vorgesehen werden kann. Die Befestigung der Baugruppen 3 und 4 erfolgt, nach- dem deren Befestigungselemente 54, 55, 60, 61 zusammengeschoben wurden, über eine Ver- schraubung von außen. Danach kann die Lagerung mittels der Vorspannbuchse 68 vorgespannt werden. Dies ermöglicht auch eine Ausrichtung der Baugruppen zueinander. Die Positionierung erfolgt über den Sitz der Drehlager 66, 67 im Befestigungselement 54, 55. Die Aufnahme 62, 63 ist eine Führung, die bereichsweise als Kreissegment ausgeführt ist, so dass bei der Montage zusätzlich zum Kraftschluss durch die Befestigung mit den Schrauben auch noch ein Formschluss entsteht, der die Baugruppen exakt zueinander ausrichtet. Die Befestigungsschrauben werden insbesondere von außen durch die ersten Befestigungselemente 54, 55 in die zweiten Befesti- gungselemente 60, 61 in Axialrichtung A eingeschraubt.

Der Vorsprung 56, 57 wird als eine Kombination eines Teilkreises mit linearen Anlageflächen 69 ausgeführt. Dabei sorgt der Formschluss des Teilkreises für die exakte Positionierung der Achse und die Anlageflächen 69 für eine Verdrehsicherung.

Die in Fig. 6 bis 8 dargestellte Befestigung von zwei Baugruppen kann auch an anderen Gelenken als dem zweiten Gelenk 8 des Roboters 1 oder bei anderen Robotern zum Einsatz kommen. Ins- besondere kann die entsprechende Befestigung auch beim ersten Gelenk 7 des Roboters 1 zwi- sehen der Baugruppe Sockel 2 und der Baugruppe Schwenkarm 3, beim dritten Gelenk 9 zwi- schen dem oberen Tragarm 4 und dem unteren Tragarm 5 oder beim vierten Gelenk 10 des Ro- boters 1 zwischen dem unteren Tragarm 5 und dem Gelenkarm 6 zum Einsatz kommen.

Die Aufnahme und der Vorsprung können jegliche komplementären Formen annehmen, die durch Formschluss ausrichtbar sind. In den vorangegangenen Ausführungsformen wurden bereits die Formen konisch zulaufend und teilkreisförmig beispielhaft dargestellt. Weiterhin können aber auch Schwalbenschwanzführungen o. Ä. zum Einsatz kommen. Der Formschluss und/oder Kraft- schluss zwischen dem Vorsprung und der Aufnahme kann erst beim Zusammenbau eingestellt werden, indem die Aufnahme oder der Vorsprung mechanisch gespreizt oder geklemmt wird.

Die Befestigung zwischen den Befestigungselementen kann wie in den vorangegangenen Aus- führungsbeispielen durch Verschraubung erfolgen. Es ist aber auch möglich, keine Verschrau- bung vorzusehen und den Vorsprung in der Aufnahme nur durch Klemmkraft zu fixieren. Dafür kann der Vorsprung insbesondere in die Aufnahme eingepresst werden. Weiter alternativ kann eine unlösbare Verbindung durch Kleben vorgesehen werden. Dann ist aber im Gegensatz zu den Ausführungsformen mit einer lösbaren Befestigung der Befestigungselemente keine einfache De- montage gegeben.

Das Befestigungselement, das mit der Welle der Lagerung verbunden ist, wird mit dieser vorteil- hafterweise starr verbunden. In den beispielhaften Ausführungsformen wurde jeweils ein Befesti- gungselement in Form eines Vorsprungs fest mit der Achse verbunden. Alternativ kann aber auch ein Befestigungselement in Form einer Aufnahme fest mit der Welle verbunden werden. Die Welle und das Befestigungselement können, wie in den vorangegangenen Ausführungsformen, als se- parate aneinander befestigte Bauteile ausgestaltet werden, oder aber auch aus einem integralen Bauteil bestehen.

Die Lagerung kann bereits vorgespannt in der Baugruppe ausgeführt werden. Alternativ kann das Vorspannen erst nach Befestigen der Befestigungselemente erfolgen, wie in den vorangegange- nen Ausführungsformen gezeigt. Für sämtliche Drehlager können jeweils geeignete Lagerarten eingesetzt werden, beispielsweise jegliche Art von Wälzlagern und/oder Gleitlagern. Insbeson- dere ist die Lagerung erst nach dem Befestigen der ersten und zweiten Befestigungselemente statisch bestimmt. Vorher kann die Lagerung auch unbestimmt sein. Gemäß der ersten Ausführungsform in Fig. 2 bis 5 ist die Lagerung in axial äußeren Backen 22, 23 der ersten Baugruppe 5 vorgesehen, wobei das erste Befestigungselement 26, 27 als Vor- sprung 28, 29 ausgestaltet ist, und das zweite Befestigungselement 30, 31 als Aufnahme 32, 33 auf beiden axial äußeren Seiten der inneren zweiten Baugruppe.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 bis 8 ist die Lagerung in der ersten Baugruppe 4 vor- gesehen, die axial innerhalb von zwei Backen 58, 59 einer zweiten Baugruppe 3 angeordnet ist. Die ersten Befestigungselemente 54, 55 sind als gegenüber der ersten Baugruppe 4 verdrehbare Vorsprünge 56, 57 ausgestaltet, die in den Aufnahmen 62, 63 in den Backen 58, 59 der zweiten Baugruppe 3 aufgenommen werden. Gemäß Fig. 7 ist das erste Befestigungselement 54, 55 ge- genüber der Welle 64, 65 verdrehbar gelagert. Alternativ kann aber auch die Welle 64, 65 gegen- über der ersten Baugruppe 4 drehbar gelagert sein und das erste Befestigungselement 54, 55 fest auf der Welle 64, 65 angeordnet sein. Dies ist insbesondere bei Ausgestaltungen mit einer durch- gehenden Welle anstelle der zwei einzelnen Wellen 64, 65 vorteilhaft.

In weiteren alternativen Ausführungsformen kann die Aufnahme als erstes Befestigungselement drehbar gelagert sein und zwar entweder auf axialen Außenseiten der ersten Baugruppe oder auf zwei axialen Innenseiten innerhalb von Backen, die durch die erste Baugruppe ausgebildet wer- den können.

Erfindungsgemäß können zwei Roboterbaugruppen mit einem System aus Aufnahmen, beispiels- weise Führungen, und Vorsprüngen, beispielsweise Schienen, ausgeführt werden. Dabei ist die Aufnahme ein Bestandteil der einen Baugruppe und der Vorsprung ein Bestandteil der anderen Baugruppe. Im Regelfall sind an einer Baugruppe zwei Vorsprünge und an der anderen Bau- gruppe zwei Aufnahmen vorgesehen, die jeweils ineinander gesetzt werden. Alternativ ist es aber auch möglich, dass lediglich eine Aufnahme an einer Baugruppe und ein Vorsprung an der ande- ren Baugruppe vorgesehen werden. Insbesondere ist eine der Baugruppen bereichsweise inner- halb der anderen Baugruppe vorgesehen. Dann können die Vorsprünge entweder innen an der äußeren Baugruppe oder außen an der inneren Baugruppe vorgesehen sein und die Führungen jeweils alternativ außen an der inneren Baugruppe oder innen an der äußeren Baugruppe. Ent- weder die Vorsprünge oder die Aufnahmen können relativ zu ihrer jeweiligen Baugruppe verdreh- bar sein. D. h. eines der beiden Befestigungselemente, Vorsprung oder Aufnahme, ist vorteilhaf- terweise drehbar gelagert und beinhaltet dafür eine Achslagerung. Die Achslagerung kann bereits vor der Zusammenführung der beiden Baugruppen statisch bestimmt sein, oder aber noch statisch unbestimmt sein und erst beim Zusammenbau der beiden Baugruppen statisch bestimmt werden.