Die Erfindung betrifft eine Robotergelenkshaltebremse, auf ^¬ weisend ein Bremsengehäuse, eine im Bremsengehäuse schwenkbar gelagerte erste Sperrklinke mit einem ersten Kopfabschnitt , ein im Bremsengehäuse drehbar gelagertes Zahnrad mit gleich ^¬ mäßig über den Umfang verteilt angeordneten Zähnen, von denen je zwei benachbarte Zähne jeweils eine Lücke des Zahnrads be ^¬ grenzen, eine erste Spannvorrichtung, die ausgebildet ist, die erste Sperrklinke gegen das Zahnrad zu schwenken, derart, dass der erste Kopfabschnitt in einer jeweiligen zugeordneten Eingriffs-Drehlage des Zahnrads in eine der Lücken eintaucht, um die Robotergelenkshaltebremse zu arretieren, sowie einen ersten Magnet, der ausgebildet ist, während seiner Aktivie ^¬ rung die erste Sperrklinke entgegen der Wirkung der ersten Spannvorrichtung außerhalb der Lücken des Zahnrads zu halten, um die Robotergelenkshaltebremse in ihrem freigegebenen Zu ^¬ stand zu halten. Die Erfindung betrifft außerdem einen zugehörigen Roboter mit wenigstens einer solchen Robotergelenks ^¬ haltebremse .

Die DE 10 2005 014 710 AI beschreibt eine Elektrobremse mit einer Eingriffsstruktur, die mit einem zugehörigen Bewegungsabschnitt in Eingriff bringbar ist, bei welcher der zugehörige Bewegungsabschnitt eine Sperrklinke aufweist, die in Ver ^¬ knüpfung mit der Rotation eines Motors rotiert, und die Ein ^¬ griffsstruktur eine Eingriffsklaue umfasst, die an einem Um ^¬ fang der Sperrklinke derart vorgesehen ist, um zu einem Eingriff mit einem Zahnabschnitt der Sperrklinke in der Lage zu sein .

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Robotergelenk bzw. einen Roboter zu schaffen, der eine konstruktiv einfach aufgebaute, aber dennoch sehr sichere Haitebremse aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Roboter- gelenkshaltebremse, aufweisend

- ein Bremsengehäuse,

- eine im Bremsengehäuse schwenkbar gelagerte erste Sperr- klinke mit einem ersten Kopfabschnitt ,

- ein im Bremsengehäuse drehbar gelagertes Zahnrad mit gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Zähnen, von denen je zwei benachbarte Zähne jeweils eine Lücke des Zahn ^¬ rads begrenzen,

- eine erste Spannvorrichtung, die ausgebildet ist, die erste Sperrklinke gegen das Zahnrad zu schwenken, derart, dass der erste Kopfabschnitt in einer jeweiligen zugeordneten Eingriffs-Drehlage des Zahnrads in eine der Lücken eintaucht, um die Robotergelenkshaltebremse zu arretieren,

- sowie einen ersten Magnet, der ausgebildet ist, während seiner Aktivierung die erste Sperrklinke entgegen der Wirkung der ersten Spannvorrichtung außerhalb der Lücken des Zahnrads zu halten, um die Robotergelenkshaltebremse in ihrem freige ^¬ gebenen Zustand zu halten,

des Weiteren aufweisend eine im Bremsengehäuse schwenkbar ge ^¬ lagerte zweite Sperrklinke mit einem zweiten Kopfabschnitt , und

eine zweite Spannvorrichtung, die ausgebildet ist, die zweite Sperrklinke gegen das Zahnrad zu schwenken, derart, dass der zweite Kopfabschnitt in einer jeweiligen zugeordneten Eingriffs-Drehlage des Zahnrads in eine der Lücken eintaucht, um die Robotergelenkshaltebremse zu arretieren,

wobei die erste Sperrklinke und die zweite Sperrklinke rela ^¬ tiv zum Zahnrad derart schwenkbar im Bremsengehäuse gelagert sind, dass in einem arretierten Zustand der Robotergelenks ^¬ haltebremse nur die eine der beiden Sperrklinken mit ihrem Kopfabschnitt in die Lücke des Zahnrads eintaucht und der Kopfabschnitt der jeweils anderen Sperrklinke an einer Kopf ^¬ fläche eines Zahnes des Zahnrades ansteht. Unter einer Robotergelenkshaltebremse ist zu verstehen, dass sie geeignet ist, ein Gelenk eines Roboters bzw. dessen Robo ^¬ terarms, insbesondere ein Drehgelenk des Roboters in einer Arretierungsstellung zu halten und ein selbständiges, d.h. unbeabsichtigtes Weiterdrehen des Gelenks zu verhindern. Ins ^¬ besondere soll mittels einer solchen Robotergelenkshaltebremse verhindert werden, dass sich das Gelenk ungewollt bewegt, beispielsweise aufgrund von Schwerkrafteinflüssen, die auf den Roboterarm wirken. Eine solche Robotergelenkshaltebremse soll auch in einem Betriebszustand, in dem sie nicht mit

Energie, insbesondere elektrischer Energie versorgt ist, ihre Arretierungsfunktion erfüllen, d.h. das betreffende Gelenk festsetzen. Die Robotergelenkshaltebremse ist insbesondere nicht dazu ausgebildet, ein sich bewegendes Gelenk abbremsen zu können.

Das Bremsengehäuse kann geschlossen oder offen ausgebildet sein. Insbesondere kann das Bremsengehäuse ggf. auch schon allein durch ein streben- oder rahmenartiges Kopplungsglied gebildet werden, welches die drehbare Lagerung des Zahnrades und die schwenkbare Lagerung der beiden Sperrklinken in festen Achsabständen zueinander sicherstellt.

Das Zahnrad kann beispielsweise analog eines Wälzgetriebe ^¬ zahnrades ausgebildet sein. Alternativ kann das Zahnrad bzw. die Zahnscheibe auch andere Zahnformen bzw. Zacken aufweisen. Es befindet sich immer nur entweder die erste Sperrklinke in sperrendem Eingriff mit dem Zahnrad, wobei die zweite Sperrklinke außer Eingriff ist, oder es befindet sich nur die zweite Sperrklinke in sperrendem Eingriff mit dem Zahnrad, wobei die erste Sperrklinke außer Eingriff ist. Es befinden sich somit niemals beide Sperrklinken (erste Sperrklinke und zweite Sperrklinke) gleichzeitig in sperrendem Eingriff mit dem Zahnrad. Indem die erste Sperrklinke und die zweite Sperrklinke relativ zum Zahnrad derart schwenkbar im Bremsengehäuse gelagert sind, dass in einem arretierten Zustand der Robotergelenkshaltebremse nur die eine der beiden Sperrklin ^¬ ken mit ihrem Kopfabschnitt in die Lücke des Zahnrads ein- taucht und der Kopfabschnitt der jeweils anderen Sperrklinke an einer Kopffläche eines Zahnes des Zahnrades ansteht, wird die Robotergelenkshaltebremse in einer von zwei möglichen Drehrichtungen gesperrt, wobei aufgrund des fehlenden Eingriffs der zweiten Sperrklinke im Arretierungszustand der Ro- botergelenkshaltebremse, die Bremse bzw. das Zahnrad in die entgegen der Sperrrichtung laufende Drehrichtung bewegt werden kann. Im Arretierungszustand kann die Bremse nicht gelöst werden, ohne die Bremse bzw. das Zahnrad nicht vorher in die entgegen der Sperrrichtung laufende Drehrichtung bewegt zu haben. Dies stellt sicher, dass der Gelenksmotor desjenigen Gelenks des Roboters, das die Robotergelenkshaltebremse auf ^¬ weist, welche sich gerade im Arretierungszustand befindet, zunächst funktionsfähig sein muss und fähig sein muss, das Gelenk bspw. entgegen der Schwerkraft oder entgegen einer Last des Roboters anheben bzw. entgegen der Last bewegen zu können, um die Robotergelenkshaltebremse freigeben zu können. Damit ist also sichergestellt, dass der Gelenksmotor alle an ^¬ stehenden Drehmomentlasten zuverlässig selbst trägt, ohne dass es zu einer unerwünschten, z.B. absackenden Bewegung des Gelenkes kommen kann, und das bevor die Robotergelenkshalte ^¬ bremse aktiv freigegeben werden kann. Die erfindungsgemäße Robotergelenkshaltebremse weist insoweit, je nachdem welche Sperrklinke im Eingriff mit dem Zahnrad steht, in die jewei ^¬ lige andere Drehrichtung eine Freilauffunktion auf. Die erste Sperrklinke und die zweite Sperrklinke können im Bremsengehäuse derart schwenkbar gelagert angeordnet sein, dass in einem arretierten Zustand der Robotergelenkshalte ^¬ bremse die eine der beiden Sperrklinken mit ihrem Kopfabschnitt in die arretierende Lücke des Zahnrads eintaucht und der Kopfabschnitt der jeweils anderen Sperrklinke an der Kopffläche des der Lücke folgenden Zahnes ansteht.

Indem der Kopfabschnitt der jeweils anderen Sperrklinke an der Kopffläche des der Lücke folgenden Zahnes ansteht, ist sichergestellt, dass niemals beide Sperrklinken gleichzeitig in Eingriff sein können. Darüber hinaus ist bei einer solchen Ausgestaltung sichergestellt, dass bei einer entgegen der Sperrrichtung erfolgenden Drehung des Zahnrades, die erforderlich ist, um die Robotergelenkshaltebremse zu lösen bzw. freizugeben, auch die bisher im Eingriff befindliche Sperrklinke soweit aus ihrem Eingriff mit dem Zahnrad herausge ^¬ dreht wird, dass der Kopfabschnitt dieser Sperrklinke bis zum Kopfkreisdurchmesser des Zahnrades herausgeschwenkt wird. Dies hat zur Folge, dass der bisher im Eingriff befindliche Sperrklinke so nahe an den Magneten herangebracht wird, dass der Magnet die Sperrklinke entgegen der Kraft der zugeordne ^¬ ten Spannvorrichtung in eine Freigabestellung bewegen und dort halten kann.

Der erste Kopfabschnitt der ersten Sperrklinke und der zweite Kopfabschnitt der zweiten Sperrklinke können jeweils eine

Stirnfläche aufweisen, welche im arretierten Zustand der Ro ^¬ botergelenkshaltebremse an einer in die arretierte Drehrich ^¬ tung weisenden Zahnflanke eines Zahnes des Zahnrades ansteht. Jede Sperrklinke kann dabei ein Schwenklager aufweisen, das an der Sperrklinke der Stirnfläche in Längserstreckung der

Sperrklinke gegenüberliegend angeordnet ist. Das Schwenklager ist zum schwenkbaren Lagern der Sperrklinke an dem Bremsengehäuse ausgebildet. Mittels der Stirnfläche kann eine vom Zahnrad in die Sperrklinke eingeleitete Haltekraft besonders gut übertragen bzw. abgestützt werden.

Die erste Sperrklinke und die zweite Sperrklinke können im Bremsengehäuse derart schwenkbar gelagert angeordnet sein, dass in einem arretierten Zustand der Robotergelenkshalte ^¬ bremse die eine der beiden Sperrklinken mit ihrer Stirnfläche an einer in die arretierte Drehrichtung weisenden Zahnflanke eines Zahnes des Zahnrades ansteht und der Kopfabschnitt der jeweils anderen Sperrklinke an der Kopffläche desselben Zah ^¬ nes ansteht. Durch eine solche räumliche Nähe der beiden Kopfabschnitte der Sperrklinken können insbesondere beide Sperrklinken von demselben, insbesondere einzigen Magneten gehalten werden. Der erste Magnet kann ausgebildet sein, während seiner Akti ^¬ vierung sowohl die erste Sperrklinke entgegen der Wirkung der ersten Spannvorrichtung als auch die zweite Sperrklinke ent ^¬ gegen der Wirkung der zweiten Spannvorrichtung außerhalb der Lücken des Zahnrads zu halten, um die Robotergelenkshalte- bremse in ihrem freigegebenen Zustand zu halten. Somit kann die Robotergelenkshaltebremse mit nur einem einzigen Magneten auskommen und benötigt keine separaten Magnete für die beiden Sperrklinken. Indem der erste Magnet ausgebildet ist, während seiner Aktivierung sowohl die erste Sperrklinke entgegen der Wirkung der ersten Spannvorrichtung als auch die zweite

Sperrklinke entgegen der Wirkung der zweiten Spannvorrichtung außerhalb der Lücken des Zahnrads zu halten, kann sich die Robotergelenkshaltebremse aufgrund der beiden Spannvorrich ^¬ tungen ausschließlich dann in einem freigebenden Zustand be- finden, wenn der Magnet aktiviert ist. Im Falle eines Elekt ^¬ romagneten ist der Magnet nur dann aktiviert, wenn er mit elektrischer Energie versorgt ist. Fällt beispielweise die elektrische Energieversorgung des Roboters aus, dann wird auch der Magnet nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt und die Robotergelenkshaltebremse fällt automatisch und ohne eine externe Energiequelle zu benötigen, in ihren sperrenden Zustand. Ist die Robotergelenkshaltebremse erst einmal in den sperrenden Zustand gefallen, dann kann die Robotergelenkshal ^¬ tebremse erst wieder gelöst werden, wenn die elektrische Energieversorgung wieder vorhanden ist und der entsprechende Gelenkmotor des Roboterarms das Zahnrad der Robotergelenks- haltebremse aktiv entgegen der Sperrrichtung bewegen kann, um die sperrende Sperrklinke freizugeben. Die Robotergelenkshaltebremse kann einen zweiten Magnet auf ^¬ weisen, der ausgebildet ist, während seiner Aktivierung die zweite Sperrklinke entgegen der Wirkung der zweiten Spannvorrichtung außerhalb der Lücken des Zahnrads zu halten, um die Robotergelenkshaltebremse in ihrem freigegebenen Zustand zu halten.

Wenn die Robotergelenkshaltebremse für jede Sperrklinke einen separaten Magnet aufweist, ist es nicht notwendig, dass die Sperrklinken bzw. deren Kopfabschnitte sehr nahe beieinander angeordnet sind. Die Sperrklinken können dann an beliebigen Positionen in weiteren Abständen voneinander entfernt am Umfang des Zahnrades angeordnet werden.

Der erste Magnet und/oder der zweite Magnet können als ein elektrisch aktivierbarer Elektromagnet ausgebildet sein. Im einfachsten Falle kann der Magnet eine elektrische Spule mit einem Eisenkern aufweisen, so dass durch eine Versorgung der Spule mit elektrischer Energie der Eisenkern magnetisiert werden kann.

Der erste Magnet und/oder der zweite Magnet können aber bei ^¬ spielsweise auch als ein mechanisch oder elektromechanisch positionsverstellbar gelagerter Permanentmagnet ausgebildet sein und der erste Magnet bzw. der zweite Magnet können dabei durch sein Positionsverstellen aktivierbar sein, um die erste Sperrklinke bzw. die zweite Sperrklinke entgegen der Wirkung der ersten Spannvorrichtung bzw. der zweiten Spannvorrichtung aus den Lücken des Zahnrads herauszuhalten. Der erste Magnet bzw. der zweite Magnet kann hinsichtlich seiner magnetischen Wirkung derart begrenzt ausgelegt sein und/oder die erste Sperrklinke bzw. die zweite Sperrklinke können derart entfernt vom ersten Magnet bzw. vom zweiten Magnet angeordnet sein, dass in der jeweiligen Arretierungs ^¬ stellung der ersten Sperrklinke bzw. der zweiten Sperrklinke, in welcher Arretierungsstellung die jeweilige Sperrklinke mit ihrem Kopfabschnitt in eine Lücke des Zahnrads eintaucht, die magnetische Wirkung des aktivierten ersten Magnet bzw. des aktivierten zweiten Magnet nicht ausreicht, die betreffende Sperrklinke entgegen der Wirkung der zugeordneten Spannvorrichtung aus der Lücke des Zahnrads herauszubewegen, um die Robotergelenkshaltebremse freizugeben .

Dabei zieht der Magnet nur diejenige Sperrklinke an, die auf der Kopffläche des betreffenden Zahnes des Zahnrads aufliegt. Die im Eingriff befindliche Sperrklinke wird hingegen vom Magneten aufgrund des größeren Abstands und ggf. zusätzlich aufgrund des verspannten Zustands nicht beeinflusst, d.h. nicht aus dem Eingriff mit dem Zahnrad hinausbewegt. Dies be- deutet, dass in dieser Anordnung der Sperrklinke der Magnet die Sperrklinke nicht von alleine aus dem Eingriff herauszie ^¬ hen kann, sondern dazu eine Drehbewegung des Zahnrads erforderlich ist. Es muss also ein entgegengesetztes Drehen des Antriebs bzw. des Zahnrades entgegen der Sperrrichtung erfol- gen, um die Sperrklinke freizugeben und durch den Magneten lösen zu können. Das gebremste Robotergelenk muss sich also erst gegen die Sperrrichtung, d.h. gegen die Lastrichtung bewegen, wodurch die im Eingriff befindliche Sperrklinke aus der Zahnlücke herausgeschoben und in die Nähe des Magneten bewegt wird, so dass dieser Magnet nun erst die Sperrklinke magnetisch anziehen kann.

Der erste Magnet bzw. der zweite Magnet kann hinsichtlich seiner magnetischen Wirkung derart stark ausgelegt sein, dass die jeweils zugeordnete erste Sperrklinke bzw. zweite Sperr ^¬ klinke in ihrer auf einer Kopffläche eines Zahnes des Zahn ^¬ rads aufliegenden Stellung bei Aktivierung des zugeordneten ersten Magnets bzw. zweiten Magnets entgegen der Wirkung der ersten Spannvorrichtung bzw. der zweiten Spannvorrichtung außerhalb der Lücken des Zahnrads gehalten wird. Dies bedeutet, dass der erste Magnet hinsichtlich seiner magnetischen Wirkung derart stark ausgelegt sein sollte, dass die zugeordnete erste Sperrklinke in ihrer auf einer Kopffläche eines Zahnes des Zahnrads aufliegenden Stellung bei Aktivierung des ersten Magnets entgegen der Wirkung der ersten Spannvorrichtung außerhalb der Lücken des Zahnrads gehalten wird. Dies bedeutet, dass der zweite Magnet hinsichtlich seiner magnetischen Wirkung derart stark ausgelegt sein sollte, dass die zugeordnete zweite Sperrklinke in ihrer auf einer Kopffläche eines Zahnes des Zahnrads aufliegenden Stellung bei Aktivierung des zweiten Magnets entgegen der Wirkung der zweiten Spannvorrichtung außerhalb der Lücken des Zahnrads gehalten wird.

Die Robotergelenkshaltebremse kann demgemäß eine Haltebrem- sensteuerung aufweisen, die ausgebildet und eingerichtet ist, vor einem Aktivieren des ersten Magneten bzw. des zweiten Magneten, um die betreffend zugeordnete Sperrklinke entgegen der Wirkung der jeweiligen Spannvorrichtung aus der Lücke des Zahnrads herauszubewegen, damit die Robotergelenkshaltebremse freigeben wird, zunächst das Zahnrad entgegen seiner momenta ^¬ nen Sperrrichtung zu drehen, um die betreffende arretierende Sperrklinke zu entlasten und freizugeben. Dadurch kann vorgesehen sein, dass die momentan sperrende Sperrklinke zunächst von einer Belastung durch einen an der Sperrklinke anstehen- den Zahn des Zahnrades befreit wird, so dass keine Kraft und kein Moment mehr über den Zahn des Zahnrades in die Sperrklinke eingeleitet wird, wodurch die Sperrklinke freigegeben ist, um bei einer anschließenden Aktivierung des zugeordneten Magneten mit geringerer Kraft durch den Magneten bewegt zu werden und/oder durch die Drehbewegung eines Zahnes des Zahnrades die Sperrklinke aktiv nach außen gedrückt zu werden. Bei einem Roboter der mit einer entsprechenden Roboterge- lenkshaltebremse ausgestattet ist, kann dies bedeuten, dass zunächst eine von dem Roboter getragen Last mittels seiner

Antriebe antriebsgeregelt aufgenommen, insbesondere angehoben werden muss, um das mittels der Robotergelenkshaltebremse ar ^¬ retierte Gelenk lösen zu können. Dies erhöht die Betriebssi ^¬ cherheit des Roboters, da ein Lösen der Robotergelenkshalte- bremse erst dann möglich ist, wenn sichergestellt ist, dass die Antriebe des Roboters die Last selbst tragen. So ist es ausgeschlossen, dass ein Gelenk infolge des Lösens der Robotergelenkshaltebremse unerwartet durchsacken könnte.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Roboter, aufwei- send eine Robotersteuerung und einen Roboterarm mit mehreren durch Glieder verbundenen Gelenken, die von Motoren des Roboters, welche an die Gelenke angekoppelt sind, gemäß eines von der Robotersteuerung ausgeführten Roboterprogramms automatisiert oder in einem Handfahrbetrieb des Roboters antriebsge- steuert verstellbar sind, um die Konfiguration des Roboterarms zu verändern, wobei wenigstens ein Gelenk des Roboterarms eine Robotergelenkshaltebremse gemäß einem der beschrie ^¬ ben Ausführungsformen.

Roboter, insbesondere Industrieroboter sind Arbeitsmaschinen, die zur automatischen Handhabung und/oder Bearbeitung von Objekten mit Werkzeugen ausgerüstet werden können und mittels ihrer Gelenke in mehreren Bewegungsachsen beispielsweise hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind. Roboter weisen üblicherweise einen Roboterarm mit mehreren durch insbesondere elektrische Antriebe bzw. Mo ^¬ toren automatisch oder manuell verstellbare Gelenke (Achsen) und eine programmierbare Robotersteuerung auf, die während des Betriebs die Bewegungsabläufe des Roboters steuert bzw. regelt .

Jedes der Gelenke kann als ein Drehgelenk ausgebildet sein. Jedes Glied ist ausgebildet, Kräfte und Momente, welche ins- besondere von einem Greifer oder Werkzeug, das durch den Roboter gehandhabt, insbesondere bewegt wird, über einen Werk ^¬ zeugbefestigungsflansch des Roboterarms in den Roboterarm, d.h. in seine Struktur eingeleitet wird, von einem Gelenk an ein folgendes Gelenk weiterzuleiten. Daneben müssen auch Kräfte und Momente, welche von der Eigengewichtskraft des Ro ^¬ boterarms stammen, in das Grundgestell des Roboterarms wei ^¬ tergeleitet werden. Jedes Glied des Roboterarms weist dazu mindestens ein Strukturteil auf, das ausgebildet ist, diese Kräfte und Momente aufnehmen und weiterleiten zu können. Im Allgemeinen ist ein solches Strukturteil hohl ausgebildet und kann beispielsweise von einem Metallgussteil oder einer ge ^¬ schweißten Stahlkonstruktion bestehen, welche beispielsweise Rohrabschnitte aufweisen kann. Jedes Glied ist über eines der Gelenke mit einem unmittelbar folgenden Glied des Roboterarms verbunden, insbesondere drehbar verbunden. Dazu kann das jeweilige Gelenk ein Drehlager aufweisen. An jedes Gelenk bzw. jedes Drehlager kann ein eigener Motor, wie beispielsweise ein Elektromotor, insbesondere ein Servomotor, mit zughöriger Antriebssteuerung automatisch antreibbar angekoppelt sein. Die Antriebe bzw. die Motoren werden im Allgemeinen von einer Robotersteuerung des Roboters angesteuert. Durch die Robotersteuerung können die Gelenke mittels der Antriebe bzw. der Motoren gemäß eines Roboterprogramms automatisiert oder in einem Handfahrbetrieb des Roboters antriebsgesteuert ver- stellt werden, um die Konfiguration des Roboterarms zu verändern. Unter einer Konfiguration wird die Menge der momentanen, einzelnen Achswinkelstellungen der Gelenke des Roboterarms verstanden. Die erfindungsgemäße Robotergelenkshaltebremse kann demgemäß eine formschlüssig wirkende Haltebremse für beide Drehrich ^¬ tungen umfassen, mit einer Zahnscheibe, d.h. einem Zahnrad, zwei dazu in radialer Richtung gelagerten Sperrklinken und einem bzw. zwei Magneten, insbesondere Elektromagneten, wie bspw. Topfmagneten . Die Zahnscheibe kann auf einer zu bremsenden Welle, vorzugsweise auf einer Motorwelle des Antriebs des Robotergelenks befestigt und gegen Verdrehen darauf gesi ^¬ chert sein. Die beiden gegensinnig angeordneten Sperrklinken können dabei drehbar im Gehäuse oder an einer relativ zur drehenden Zahnscheibe starren Struktur, wie beispielsweise einem bewegten Roboterglied, gelagert sein. Die beiden gegensinnig angeord ^¬ neten Sperrklinken können von Federelementen selbsttätig ge- gen die Zahnscheibe gezogen werden. Ein kompakter Elektromagnet hat dabei gerade so viel Leistung, dass er die beiden Sperrklinken gleichzeitig gegen deren rückstellende Federkräfte so halten kann, dass diese nicht in Kontakt mit der Zahnscheibe kommen. Der Werkstoff der Sperrklinken ist belie- big, aufgrund der eindimensionalen Hauptbelastung in Druckrichtung können bspw. kostengünstige Kunststoffausführungen verwendet werden. Allerdings benötigen diese dann im Kontakt ^¬ bereich zu den Elektromagneten eine metallische Kontaktflä ^¬ che, die beispielsweise durch kleine eisenhaltige Metallstei- fen realisiert werden können, welche z.B. aufgeklebt oder eingegossen werden. Ausführungen der Sperrklinken als einfache gestanzte oder mittels Laser geschnittene Bauteile aus Stahl sind ebenso möglich.

Durch ein Abschalten des Elektromagneten wird die Anziehungs- kraft aufgehoben und die Sperrklinken werden von den Federn an die Zahnscheibe gezogen. Dabei kommt es immer zum form ^¬ schlüssigen Eingriff eines einzigen der beiden Sperrklinken, nie aber zum formschlüssigen Eingriff beider Sperrklinken gleichzeitig. Genauer gesagt berührt die eine Sperrklinke mit ihrer Seitenfläche den Zahnkopf, während die andere Sperr ^¬ klinke mit ihrer Stirnseite, d.h. ihrem Kopfabschnitt auf der Zahnflanke anliegt und die Sperrwirkung in die entsprechende Richtung erzeugt. Die Gegenrichtung ist soweit frei drehbar bis die eine Sperrklinke in den Eingriff kommt. Dabei wird die andere Sperrklinke vom Zahn wieder aus dem Eingriff herausgeschoben. Der sich daraus ergebende Verdrehwinkel zwi ^¬ schen den beiden Sperrklinkeneingriffen kann durch die Geo- metrie der Kontaktpartner vorgegeben werden und ist mit wenigen Winkelgrad sehr gering. Die Übersetzung eines ggf. nach ^¬ geschalteten Getriebes kann diesen Winkel nochmals reduzie ^¬ ren. Aufgrund der geringen bremsseitigen Verdrehung, sowie der sehr direkten Kraftleitung von Zahnscheibe über Sperr- klinke zum Lagerbolzen, und der günstigen Belastungsart eines Druckes, ist keine hohe Getriebeübersetzung notwendig, da auch hohe Bremslasten sicher, selbst von einer kompakt ausgeführten Einheit, aufgenommen werden können und das Spiel ab- triebsseitig minimal ist. Zum Lösen der Bremse wird der Elektromagnet wieder mit elektrischer Energie versorgt. Dabei zieht dieser nur dieje ^¬ nige Sperrklinke an, die gerade auf dem Zahnkopf liegt. Die im Eingriff befindliche Klinke wird vom Elektromagneten auf Grund des größeren Abstands und des verspannten Zustands nicht beeinflusst, d.h. nicht aus dem Eingriff mit der Zahn ^¬ scheibe bzw. dem Zahnrad hinausbewegt. Das gebremste Roboter ^¬ gelenk muss sich also erst gegen die Sperrrichtung, d.h. gegen die Lastrichtung, bewegen, wodurch die zweite Sperrklinke aus der Zahnscheibe erst herausgeschoben und in die Nähe des Elektromagneten bewegt wird, so dass diese nun magnetisch angezogen werden kann. Der durch den Sperrklinkenwechsel bedingte minimale Verdrehwinkel bei aktivem Bremszustand ist somit eine notwendige Eigenschaft der Bremse, um diese wieder lösen zu können. Wären beide Sperrklinken fehlerbedingt gleichzeitig im Eingriff kann keine Lösebewegung durchgeführt werden, so dass die Bremse nicht automatisch entriegelt, d.h. freigegeben werden kann.

Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Robotergelenkshalte- bremse, insbesondere hinsichtlich einer geringen Baugröße und einer hohen Leistungsfähigkeit der Bremse, basieren insbesondere auf dem formschlüssig wirkenden Bremsprinzip, welches bis zum Bauteilversagen die zu bremsende Welle zu halten vermag, dem günstigen Kraftfluss entlang der Sperrklinken auf die kompakten Drehlager, der kleinen Ausführung des Elektro- magnetes, welcher nur wenig Kraft benötigt, da er die Sperr ^¬ klinken nur gegen eine schwache Federkraft halten muss bzw. aus nächster Nähe anzieht, sie nicht aber aus der Sperrposi ^¬ tion zurückziehen muss. Sollte die beschriebene Bremse auch als dynamische Bremse im Notfall eingesetzt werden können oder soll das entsprechende Roboterglied auch bei eingefallener Bremse ab einer definiert vorgegebenen äußeren Kraft per Hand manuell verschiebbar sein, z.B. wenn permanente passive Rücktreibbarkeit auch im stromlosen Zustand gewünscht ist, dann kann dies durch defi ^¬ niert durchrutschende Elemente im Antriebsstrang oder im Bremsstrang erfolgen.

In einer erweiterten Variante des hier vorstellten Bremsaufbaus können auch zwei Elektromagnete eingesetzt werden. Dabei wird jede der beiden Sperrklinken von einem eigenen Elektromagneten angezogen bzw. gehalten. Durch eine gezielte einzelne Ansteuerung der Elektromagneten können gezielt Richtungen gebremst und andere Richtungen freigegeben werden. So kann die Bremse als ein aktiv steuerbarer Freilauf, beispielsweise bei gravitationsbelasteten Achsen, verwendet werden, die manuell durch den Benutzer raufgeschoben werden können, aber nicht runterfallen können. Zusammenfassend kann die erfindungsgemäße Robotergelenkshal ^¬ tebremse einen kompakten Aufbau ermöglichen und somit eine leistungsfähige Bremseinheit bilden, die eine aktive Motorbe ^¬ wegung gegen die Last und damit gegen die Bremsrichtung er- fordert, um diese wieder lösen zu können. Ein unabsichtliches Lösen durch einfaches Einschalten der Elektromagneten ist dabei aus Sicherheitsgründen nicht ausreichend, um die Halte ^¬ bremse lösen zu können. Der geringe Bauraum der Bremse besitzt hauptsächlich eine radiale Ausprägung in Bezug auf die zu bremsende Welle und nimmt wenig axialen Raum ein.

Die erfindungsgemäße Robotergelenkshaltebremse ermöglicht, je nach Ausführungsform, eine besonders kompakte und/oder kostengünstige Einheit, die Halte- und Notbremsfunktionalität besitzt, die erst nach Sicherstellung der Funktionsfähigkeit des Antriebsstranges wieder gelöst werden kann. Ein Entsper- ren der Bremse soll erst bei vollständig angeschalteten Moto ^¬ ren erfolgen können. Dabei sollen beide Richtungen formschlüssig und nur mit minimalem Verdrehspiel blockierbar sein. Im geöffneten Zustand entstehen keine Verluste z.B. durch Reibung bei der Relativbewegung zweier Körper.

Der durch den mechanischen Aufbau sehr direkte Kraftfluss ermöglicht die sichere Aufnahme selbst hoher Haltekräfte. Durch Variationen im Aufbau sind zudem Brems- und Freilauffunktio- nen mit freier Richtungswahl kombinierbar, z.B. eine Richtung wird bei Schaltsignal stets energielos gebremst, während das System in der anderen Richtung frei verschiebbar bzw. verfahrbar ist.

Die Sicherheitsfunktion kann vorsehen, dass zum automatischen Lösen der Bremen ein einfaches Einschalten der Magnete nicht ausreichend ist. Darüber hinaus wird eine definierte Motorbe ^¬ wegung benötigt, die entgegen der momentan anliegenden Belastung gerichtet ist. Diese Bewegung stellt somit sicher, dass der Motor in der Lage ist, die aktuelle Last eigenständig be- wegen zu können, nämlich entgegen der momentan anliegenden Belastung .

Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nach ^¬ folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.

Es zeigen: eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Roboters mit einem Roboterarm und einer Robotersteu ^¬ erung in der Bauart eines SCARA-Roboters ; eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä ^¬ ßen Robotergelenkshaltebremse in ihrem freigegebenen Zustand; eine schematische Darstellung der Robotergelenkshal ^¬ tebremse gemäß Fig. 2 in einem entgegen dem Uhrzeigesinn arretierten Zustand; eine schematische Darstellung der Robotergelenkshal ^¬ tebremse gemäß Fig. 2 in einem im Uhrzeigesinn arretierten Zustand; eine schematische Darstellung der Robotergelenkshal ^¬ tebremse gemäß Fig. 2 im arretierten Zustand gemäß 3;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Robotergelenkshal ^¬ tebremse gemäß Fig. 2, bei der das Zahnrad zum Lösen der Robotergelenkshaltebremse entgegen der Sperr ^¬ richtung bewegt wird, so dass die in Eingriff ste ^¬ hende Sperrklinke in Richtung des Magneten bewegt wird;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Robotergelenkshal ^¬ tebremse gemäß Fig. 2, bei der die bisher sperrende Sperrklinke auf dem Zahnkopf eines Zahnes des Zahn- rades zu liegen kommt, wodurch die Sperrklinke in den magnetischen Einflussbereich des Magneten gerät;

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Robotergelenkshal ^¬ tebremse gemäß Fig. 2, bei der die bisher sperrende Sperrklinke an den Magneten herangezogen ist;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante einer Robotergelenkshaltebremse mit zwei separaten Magneten für jeweils eine Sperrklin- ke ;

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsvariante einer Robotergelenkshaltebremse mit zwei separaten Magneten für jeweils eine Sperrklin- ke, wobei die beiden Sperrklinken nicht nebeneinander, sondern gegenüberliegend des Zahnrades angeord ^¬ net sind; und

Fig. 11 eine perspektivische Schnittansicht eines beispiel- haften Robotergelenks mit einer erfindungsgemäßen

Robotergelenkshaltebremse .

Die Fig. 1 zeigt einen Roboter 1 in einer beispielhaften Ausführung als ein so genannter SCARA-Roboter, der einen Robo- terarm 2 und eine Robotersteuerung 3 aufweist. Der Roboterarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels fünf, nacheinander angeordnete und mittels Gelenke J1-J4 ge ^¬ geneinander verstellbare Glieder L1-L5. Im Falle des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ist das Glied L5 als ein Werkzeugflansch ausgebildet, zum Befestigen beispielsweise eines Werkzeugs oder eines Robotergreifers. Jedes Gelenke Jl- J4 bildet eine Achse AI -A4 des Roboters 1.

Der Roboterarm 2 weist Motoren M1-M4 auf, welche jeweils an eines der Gelenke J1-J4 angekoppelt sind, und die gemäß eines von der Robotersteuerung 3 ausgeführten Roboterprogramms automatisiert oder in einem Handfahrbetrieb des Roboters 1 an ^¬ triebsgesteuert durch die Motoren M1-M4 verstellbar sind, um die Konfiguration des Roboterarms 2 zu verändern. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Fig.l kann bei ^¬ spielsweise das Robotergelenk 4 mit einer erfindungsgemäßen Robotergelenkhaltebremse 5 ausgebildet sein.

In Fig. 2 bis Fig. 10 sind verschiedene Ausführungsformen des prinzipiellen Aufbaus von erfindungsgemäßen Robotergelenkhal- tebremsen 5 schematisch gezeigt und in Fig. 11 ist ein beispielhaftes Robotergelenk 4 in Alleinstellung gezeigt, welches eine erfindungsgemäße Robotergelenkhaltebremse 5 auf ^¬ weist.

Generell weist die Robotergelenkshaltebremse 5 ein Bremsenge- häuse 6, eine im Bremsengehäuse 6 schwenkbar gelagerte erste Sperrklinke 7.1 mit einem ersten Kopfabschnitt 8.1 und eine im Bremsengehäuse 6 schwenkbar gelagerte zweite Sperrklinke 7.2 mit einem zweiten Kopfabschnitt 8.2 auf. Die erste Sperr ^¬ klinke 7.1 ist mittels eines ersten Schwenklagers 13.1 dreh- bar gelagert und die zweite Sperrklinke 7.2 ist mittels eines zweiten Schwenklagers 13.2 drehbar gelagert. Im Bremsengehäuse 6 ist außerdem ein Zahnrad 10 drehbar gela ^¬ gert. Das Zahnrad 10 weist gleichmäßig über den Umfang ver ^¬ teilt angeordnete Zähne 11 auf, von denen je zwei benachbarte Zähne 11 jeweils eine Lücke 12 des Zahnrads 10 begrenzen.

Eine erste Spannvorrichtung 9.1 ist ausgebildet, die erste Sperrklinke 7.1 gegen das Zahnrad 10 zu schwenken, derart, dass der erste Kopfabschnitt 8.1 in einer jeweiligen zugeord ^¬ neten Eingriffs-Drehlage, wie in Fig. 3 gezeigt, des Zahnrads 10 in eine der Lücken 12 eintaucht, um die Robotergelenkshal- tebremse 5 zu arretieren.

Eine zweite Spannvorrichtung 9.2 ist ausgebildet, die zweite Sperrklinke 7.2 gegen das Zahnrad 10 zu schwenken, derart, dass der zweite Kopfabschnitt 8.2 in einer jeweiligen zuge- ordneten Eingriffs-Drehlage, wie in Fig. 4 gezeigt, des Zahn ^¬ rads 10 in eine der Lücken 12 eintaucht, um die Roboterge- lenkshaltebremse 5 zu arretieren.

Die Robotergelenkshaltebremse 5 weist einen ersten Magnet 14.1 auf, der ausgebildet ist, während seiner Aktivierung die erste Sperrklinke 7.1 entgegen der Wirkung der ersten Spannvorrichtung 9.1 außerhalb der Lücken 12 des Zahnrads 10 zu halten, um die Robotergelenkshaltebremse 5 in ihrem freigege ^¬ benen Zustand zu halten, wie dies in Fig. 2 und Fig. 8 ge ^¬ zeigt ist. Im Falle der Ausführungsform der Fig. 2 bis Fig. 8 ist der erste Magnet 14.1 außerdem ausgebildet, während sei ^¬ ner Aktivierung auch die zweite Sperrklinke 7.2 entgegen der Wirkung der zweiten Spannvorrichtung 9.2 außerhalb der Lücken 12 des Zahnrads 10 zu halten, um die Robotergelenkshaltebremse 5 in ihrem freigegebenen Zustand zu halten. Im Falle der abgewandelten Ausführungsformen gemäß Fig. 9 und Fig. 10 weist die Robotergelenkshaltebremse 5 einen separaten zweiten Magnet 14.2 auf, der ausgebildet ist, während seiner Aktivie- rung die zweite Sperrklinke 7.2 entgegen der Wirkung der zweiten Spannvorrichtung 9.2 außerhalb der Lücken 12 des Zahnrads 10 zu halten, um die Robotergelenkshaltebremse 5 in ihrem freigegebenen Zustand zu halten. Die im Bremsengehäuse 6 schwenkbar gelagerte zweite Sperr ^¬ klinke 7.2 weist also den zweiten Kopfabschnitt 8.2 und die zweite Spannvorrichtung 9.2 auf, die ausgebildet ist, die zweite Sperrklinke 7.2 gegen das Zahnrad 10 zu schwenken, derart, dass der zweite Kopfabschnitt 8.2 in einer jeweiligen zugeordneten Eingriffs-Drehlage (Fig.4) des Zahnrads 10 in eine der Lücken 12 eintaucht, um die Robotergelenkshaltebremse 5 zu arretieren.

Die erste Sperrklinke 7.1 und die zweite Sperrklinke 7.2 sind dabei relativ zum Zahnrad 10 derart schwenkbar im Bremsenge- häuse 6 gelagert, dass in einem arretierten Zustand der Robo ^¬ tergelenkshaltebremse 5, wie insbesondere durch die Fig. 3 und Fig. 4 illustriert, nur die ein der beiden Sperrklinken 7.1, 7.2 mit ihrem jeweiligen Kopfabschnitt 8.1, 8.2 in die Lücke 12 des Zahnrads 10 eintaucht und der Kopfabschnitt 8.1, 8.2 der jeweils anderen Sperrklinke 7.1, 7.2 an einer Kopffläche IIa eines Zahnes 11 des Zahnrades 10 ansteht. Im Falle der Bremssituation gemäß Fig. 3, in welcher ein Lauf entgegen dem Uhrzeigersinn gesperrt ist, taucht nur die erste Sperr ^¬ klinke 7.1 mit ihrem ersten Kopfabschnitt 8.1 in die Lücke 12 des Zahnrads 10 ein und der zweite Kopfabschnitt 8.2 der zweiten Sperrklinke 7.2 steht an der Kopffläche IIa eines Zahnes 11 des Zahnrades 10 an. Im Falle der Bremssituation gemäß Fig. 4, in welcher ein Lauf im Uhrzeigersinn gesperrt ist, taucht nur die zweite Sperrklinke 7.2 mit ihrem zweiten Kopfabschnitt 8.2 in die Lücke 12 des Zahnrads 10 ein und der erste Kopfabschnitt 8.1 der ersten Sperrklinke 7.1 steht an der Kopffläche IIa des Zahnes 11 des Zahnrades 10 an. Im Falle der Ausführungsformen gemäß Fig. 2 bis Fig. 9 sind die erste Sperrklinke 7.1 und die zweite Sperrklinke 7.2 im Bremsengehäuse 6 derart schwenkbar gelagert angeordnet, dass in einem arretierten Zustand (Fig.3 bis Fig. 5) der Roboter- gelenkshaltebremse 5, die eine der beiden Sperrklinken 7.1, 7.2 mit ihrem Kopfabschnitt 8.1, 8.2 in die arretierende Lü ^¬ cke 12 des Zahnrads 10 eintaucht und der Kopfabschnitt 8.1, 8.2 der jeweils anderen Sperrklinke 7.1, 7.2 an der Kopfflä ^¬ che IIa des der Lücke 12 folgenden Zahnes 11 ansteht. Der erste Kopfabschnitt 8.1 der ersten Sperrklinke 7.1 und der zweite Kopfabschnitt 8.2 der zweiten Sperrklinke 7.2 wei ^¬ sen jeweils eine Stirnfläche 15.1, 15.2 auf, welche im arre ^¬ tierten Zustand der Robotergelenkshaltebremse 5 an einer in die arretierte Drehrichtung weisenden Zahnflanke IIb eines Zahnes 11 des Zahnrades 10 ansteht.

Im Falle der Ausführungsformen gemäß Fig. 2 bis Fig. 9 sind die erste Sperrklinke 7.1 und die zweite Sperrklinke 7.2 im Bremsengehäuse 6 derart schwenkbar gelagert angeordnet, dass in einem arretierten Zustand (Fig. 3 bis Fig. 5) der Roboter- gelenkshaltebremse 5 die eine der beiden Sperrklinken 7.1, 7.2 mit ihrer Stirnfläche 15.1, 15.2 an einer in die arre ^¬ tierte Drehrichtung weisenden Zahnflanke IIb eines Zahnes 11 des Zahnrades 10 ansteht und der Kopfabschnitt 8.1, 8.2 der jeweils anderen Sperrklinke 7.1 7.2 an der Kopffläche IIa desselben Zahnes 11 ansteht. Im Falle der Bremssituation gemäß Fig. 3, in welcher ein Lauf entgegen dem Uhrzeigersinn gesperrt ist, steht die erste Sperrklinke 7.1 mit ihrer

Stirnfläche 15.1 an der in die arretierte Drehrichtung wei ^¬ senden Zahnflanke IIb des Zahnes 11 des Zahnrades 10 an und der zweite Kopfabschnitt 8.2 der zweiten Sperrklinke 7.2 steht an der Kopffläche IIa desselben Zahnes 11 an. Im Falle der Bremssituation gemäß Fig. 4, in welcher ein Lauf im Uhrzeigersinn gesperrt ist, steht die zweite Sperrklinke 7.2 mit ihrer Stirnfläche 15.2 an der in die arretierte Drehrichtung weisenden Zahnflanke IIb des Zahnes 11 des Zahnrades 10 an und der erste Kopfabschnitt 8.1 der ersten Sperrklinke 7.1 steht an der Kopffläche IIa desselben Zahnes 11 an. Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 2 bis Fig. 8 ist der erste Magnet 14.1 ausgebildet, während seiner Aktivierung so ^¬ wohl die erste Sperrklinke 7.1 entgegen der Wirkung der ersten Spannvorrichtung 9.1 als auch die zweite Sperrklinke 7.2 entgegen der Wirkung der zweiten Spannvorrichtung 9.2 außer- halb der Lücken 12 des Zahnrads 10 zu halten, um die Roboter- gelenkshaltebremse 5, wie in Fig. 2 und Fig. 8 gezeigt, in ihrem freigegebenen Zustand zu halten.

Im Falle der Ausführungsformen gemäß Fig. 9 und Fig. 10 weist die Robotergelenkshaltebremse 5 neben dem ersten Magnet 14.1 zusätzlich einen zweiten Magnet 14.2 auf, der ausgebildet ist, während seiner Aktivierung die zweite Sperrklinke 7.2 entgegen der Wirkung der zweiten Spannvorrichtung 9.2 außerhalb der Lücken 12 des Zahnrads 10 zu halten, um die Robotergelenkshaltebremse 5 in ihrem freigegebenen Zustand zu hal- ten.

Sowohl der erste Magnet 14.1 als auch der zweite Magnet 14.2 sind im Falle der gezeigten Ausführungsformen jeweils als ein elektrisch aktivierbarer Elektromagnet ausgebildet.

Der erste Magnet 14.1 und der zweite Magnet 14.2 sind hin- sichtlich ihrer magnetischen Wirkungen derart begrenzt ausgelegt bzw. die erste Sperrklinke 7.1 und die zweite Sperrklin ^¬ ke 7.2 sind derart entfernt vom ersten Magnet 14.1 bzw. vom zweiten Magnet 14.2 angeordnet, dass in der jeweiligen Arre ^¬ tierungsstellung der ersten Sperrklinke 7.1 bzw. der zweiten Sperrklinke 7.2 , in welcher Arretierungsstellung die jeweilige Sperrklinke 7.1, 7.2 mit ihrem jeweiligen Kopfabschnitt 8.1, 8.2 in eine Lücke 12 des Zahnrads 10 eintaucht, die mag- netische Wirkung des aktivierten ersten Magnet 14.1 bzw. de aktivierten zweiten Magnet 14.2 nicht ausreicht, die betref fende Sperrklinke 7.1, 7.2 entgegen der Wirkung der zugeord neten Spannvorrichtung 9.1, 9.2 aus der Lücke 12 des Zahnra 10 herauszubewegen, um die Robotergelenkshaltebremse 5 frei zugeben .