Aktuierte Kinematik zur Montage an einer vertikalen Position

Die vorliegende Erfindung betrifft eine aktuierte Kinematik gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Auf vielen technischen Gebieten werden heutzutage Roboter als aktuierte Kinematiken dazu verwendet, dem Menschen mechanische Arbeit abzunehmen. Roboter werden mittlerweile in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt. So sind in der Industrie insbesondere Knickarmroboter weit verbreitet, um insbe sondere Aufgaben in der Montage, in der Fertigung, in der Logistik sowie beim Verpacken und Kommis sionieren zu übernehmen. Ein Knickarmroboter ist üblicherweise eine 6-achsige aktuierte Kinematik, weshalb Knickarmroboter sehr flexibel eingesetzt werden können. Es werden jedoch auch Roboter mit weniger als sechs Achsen eingesetzt, wenn für den jeweiligen Anwendungsfall die erforderliche Beweg lichkeit des Roboters mit weniger Achsen und damit mit geringerem Aufwand sowie mit geringeren Kos ten erreicht werden kann. Dies gilt ebenso für Automatisierungseinrichtungen, welche ebenfalls mehre re Achsen aufweisen und für Aufgaben eingesetzt werden können, um dem Menschen mechanische Arbeit abzunehmen.

In jedem Fall weisen ein Roboter wie z.B. ein Knickarmroboter sowie eine Automatisierungseinrichtung üblicherweise mehrere zueinander bewegliche Glieder auf, welche durch aktuierte Gelenke mit Antrie ben, üblicherweise mit elektrischen Antrieben, rotatorisch oder translatorisch zueinander bewegt wer den können. Daher können Roboter und Automatisierungseinrichtungen gemeinsam auch als Antriebs systeme oder als mehrgliedrige aktuierte Kinematiken bezeichnet werden.

Eine derartige mehrgliedrige aktuierte Kinematik kann an einer vertikalen Position wie z.B. an einer Wand, an einer Säule oder an einer sonstigen Flalterung gegenüber einem Untergrund wie z.B. einem Boden in der Flöhe angehoben zu montieren sein, um von dort aus seine Aufgaben ausführen zu kön nen. Dies kann insbesondere für Anwendungen gelten, bei denen die Bewegungen der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik zumindest im Wesentlichen in der Florizontalen erfolgen.

Soll eine derartige mehrgliedrige aktuierte Kinematik an einer derartigen vertikalen Position montiert werden, so ist die mehrgliedrige aktuierte Kinematik üblicherweise von wenigstens einer Person oder von einem Fiebermittel wie z.B. von einem Gabelstapler, von einem Kran oder dergleichen anzuheben und an der gewünschten Stelle zu positionieren sowie auszurichten, damit eine (weitere) Person die mehrgliedrige aktuierte Kinematik z.B. an der Wand z.B. mittels Schrauben befestigen kann. Während dieses Montagevorgangs ist die mehrgliedrige aktuierte Kinematik in dieser Position und Ausrichtung zu halten, was für eine erste Person sehr anstrengend sein kann.

Je nach Ausführung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik kann auch zuerst dessen Basis alleinig an der vertikalen Position zu montieren sein, was diese Schritte vereinfachen kann, da üblicherweise deut lich weniger Gewicht anzuheben und zu positionieren sowie auszurichten ist. Jedoch sind anschließend die restlichen Glieder z.B. als Arm der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik an der Basis zu montieren, was ebenfalls zu den zuvor beschriebenen Anstrengungen und Anforderungen führen kann.

Nachteilig ist bei dieser Art der Montage einer mehrgliedrigen aktuierten Kinematik an einer vertikalen Position auch, dass neben der mechanischen Anbringung üblicherweise auch eine elektrische Verkabe lung zu erfolgen hat. So ist üblicherweise an der vertikalen Position eine elektrische Verbindung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik zu einem Versorgungsnetz herzustellen, um die erforderliche elek trische Energie für den Betrieb der elektrischen Antriebe der aktuierten Gelenke, der Sensoren, der Steuerungseinheit etc. der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik bereitstellen zu können. Ferner erfolgen üblicherweise auch Signalübertragungen zwischen der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik bzw. deren Steuerungseinheit und anderen Sensoren, Steuerungseinheiten, Datenverarbeitungseinheiten und der gleichen außerhalb der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik, so dass neben der elektrischen Versor gungsanbindung auch eine kabelgebundene Signalübertragung erforderlich sein kann, welche bei der Montage herzustellen ist.

Dies gilt sowohl für mehrgliedrige aktuierte Kinematiken, welche mehrere Glieder aufweisen, welche durch jeweils ein aktuiertes Gelenk miteinander verbunden sind, als auch für einfache aktuierte Kinema tiken, welche lediglich ein Glied aufweisen, welches mit einem aktuierten Gelenk gegenüber einer Basis beweglich ist. Das aktuierte Gelenk kann eine rotatorische oder eine translatorische Bewegung ermögli chen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine aktuierte Kinematik, vorzugsweise eine mehrglied rige aktuierte Kinematik, der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, so dass dessen Montage an einer vertikalen Position vereinfacht und bzw. oder beschleunigt werden kann. Dies soll vorzugsweise für die mechanische Montage und bzw. oder für die elektrische Montage gelten. Dies soll vorzugsweise möglichst kostengünstig umgesetzt werden. Vorzugsweise soll dies ebenso für die entsprechende De montage gelten. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten Montagemöglichkeiten derartiger aktu- ierter Kinematiken, insbesondere derartiger mehrgliedriger aktuierter Kinematiken, an einer vertikalen Position geschaffen werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine aktuierte Kinematik mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine aktuierte Kinematik mit einer Basis, welche durch ein aktu- iertes Gelenk mit wenigstens einem Glied verbunden ist, wobei die aktuierte Kinematik ausgebildet ist, an einer vertikalen Position gegenüber einem Untergrund beabstandet angeordnet zu werden.

Unter einer aktuierten Kinematik wird, wie eingangs beschrieben, ein mechanisches System mit wenigs tens zwei Elementen verstanden, welche durch einen Antrieb miteinander verbunden und relativ zuein ander beweglich sind. Diese Elemente können als Basis und als Glied bezeichnet werden, so dass das Glied als relativ zur Basis beweglich angesehen werden kann. Die Basis kann jedoch auch selbst gegen über einem weiteren Element oder gegenüber einem Untergrund, z.B. als mobile Basis, beweglich sein.

Unter einem Glied kann ein starres Element verstanden werden, welches an einem Ende über ein aktu- iertes Gelenk mit der Basis verbunden sein kann. Hierdurch kann die zuvor bereits erwähnte Beweglich keit erreicht werden. Auf diese Art und Weise kann eine wenigstens eingliedrige aktuierte Kinematik geschaffen werden.

Unter einem Gelenk wird eine bewegliche Verbindung zwischen zwei Elementen wie hier zwischen dem Glied und der Basis verstanden. Diese Beweglichkeit kann vorzugsweise rotatorisch oder translatorisch sein, wobei auch eine kombinierte Beweglichkeit möglich sein kann. Vorzugsweise ist das Gelenk als Drehgelenk ausgebildet. Das Gelenk kann durch eine Antriebseinheit angetrieben, d.h. aktuiert, werden, wobei ein elektrischer Antrieb zu bevorzugen sein kann, da elektrische Energie vergleichsweise einfach übertragen werden kann.

Das Glied kann ferner über jeweils ein weiteres aktuiertes Gelenk mit einem weiteren Glied oder mit einem Endeffektor der aktuierten Kinematik verbunden sein. Hierdurch kann eine mehrgliedrige aktuier te Kinematik geschaffen werden. In diesem Fall kann die Basis relativ zu den Gliedern feststehend ange ordnet sein, so dass alle Bewegungen der Glieder und des Endeffektors in Relation zu der Basis erfolgen können. In diesem Fall können auch die übrigen Glieder, ein Glied und eine Endeffektoreinheit sowie die Endeffektoreinheit und ein Endeffektor mittels jeweils eines aktuierten Gelenks verbunden sein. Der Endeffektor kann jegliche Art von Werkzeug, Tastelement und dergleichen wie z. B. ein Greifer und der gleichen sein. Vorzugsweise erstreckt sich die mehrgliedrige aktuierte Kinematik von der feststehenden oder beweglichen Basis weg über mehrere Glieder, welche untereinander mit aktuierten Gelenken ver bunden sind, sowie über die Endeffektoreinheit bis hin zum Endeffektor und bildet so eine serielle kine matische Kette. Unter einer vertikalen Position wird eine Position, eine Stelle oder ein Bereich verstanden, welcher in der vertikalen Richtung, d.h. in der Höhe, gegenüber einem Untergrund wie z.B. gegenüber einem Bo den beabstandet, d.h. erhöht, ist.

Wie eingangs erläutert, kann die Montage einer aktuierten Kinematik an einer derartigen vertikalen Position, d.h. an einer gegenüber einem Untergrund in der vertikalen Richtung beabstandeten Position, mit Aufwand und Mühe für eine Person verbunden sein. Insbesondere kann die Ausrichtung der aktuier ten Kinematik hierbei aufwendig und bzw. oder anstrengend sein.

Die aktuierte Kinematik ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Basis und bzw. oder das Glied in zwei Einhängelemente geteilt ausbildet ist bzw. sind, wobei die zwei Einhängelemente ausgebildet sind, durch Einhängen miteinander verbunden zu werden. Mit anderen Worten sind die Basis, das Glied oder sowohl die Basis als auch das Glied wenigstens zweigeteilt ausgebildet, wobei die beiden Teile der Basis und bzw. oder des Glieds als Einhängelemente bezeichnet werden können. Die aktuierte Kinematik kann somit an der Stelle zwischen den beiden Einhängelementen durch Aushängen getrennt und unterbro chen sowie durch Einhängen verbunden werden. Hierbei kann ein Einhängelement in das andere Ein hängelement eingehängt werden, um unter Ausnutzung der Schwerkraft und des Gewichts des einge hängten Einhängelements eine zumindest teilweise formschlüssige Verbindung herzustellen. Dabei kann eine rein formschlüssige Verbindung zu bevorzugen sein, da dies die Demontage, d.h. das Aushängen des einen Einhängelements aus dem anderen Einhängelements, erleichtern und beschleunigen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass durch Einhängen eines Einhäng elements in das andere Einhängelement das Gewicht des einen eingehängten Einhängelements von dem anderen aufnehmenden Einhängelement sofort aufgenommen und somit das eingehängte Einhängele ment von dem aufnehmenden Einhängelement gehalten werden kann. Das aufnehmende Einhängele ment kann zuvor an einem weiteren Element wie z.B. an einem Untergrund montiert worden sein, was einfacher als bisher bekannt erfolgen kann, da die zu montierende aktuierte Kinematik um das Gewicht des einzuhängenden Einhängelements reduziert ist. Dies kann es einem Benutzer ermöglichen, diesen Montageschritt einfacher, schneller und bzw. oder weniger anstrengend als bisher bekannt auszufüh ren. Durch die Abstimmung der beiden Einhängelemente aufeinander kann dabei gleichzeitig die Aus richtung des eingehängten Einhängelements gegenüber dem aufnehmenden Einhängelement vorgege ben und sichergestellt werden. Auch dies kann diesen Montageschritt einfacher, schneller und bzw. oder fehlerfreier als bisher bekannt umsetzbar machen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die zwei Einhängelemente ein Halterungssys tem auf, welches ausgebildet ist, die zwei Einhängelemente durch Einhängen miteinander zu verbinden, wobei das Halterungssystem wenigstens eine Halterungsaufnahme und wenigstens ein Halterungsele ment aufweist, wobei das Halterungselement ausgebildet ist, in die Halterungsaufnahme eingehängt zu werden. Das Halterungselement kann somit als Vorsprung, als Haken oder dergleichen ausgebildet sein, die Halterungsaufnahme von oben, von vorne und bzw. oder von der Seite zu umgreifen, zu hintergrei fen und dergleichen. Dies kann eine einfache und bzw. oder kostengünstige Umsetzung des Halterungs systems ermöglichen, indem durch einfache mechanische Mittel unter Ausnutzung der Schwerkraft und des Gewichts des eingehängten Einhängelements ein formschlüssiger Halt geschaffen werden kann.

Vorteilhaft ist hierbei auch, dass dieser formschlüssige Halt durch Anheben bzw. durch Aushängen des eingehängten Einhängelements von bzw. aus dem aufnehmenden Einhängelement ebenso einfach und bzw. oder schnell wieder aufgehoben werden kann wie der formschlüssige Halt hergestellt wurde. Dies kann eine Demontage der erfindungsgemäßen aktuierten Kinematik vereinfachen und bzw. oder be schleunigen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Halterungsaufnahme an dem einen Einhängelement angeordnet, welches der vertikalen Position zugewandt ist, und das Halterungselement ist an dem anderen Einhängelement angeordnet, welches der vertikalen Position abgewandt ist. Hier durch kann das aufnehmende Einhängelement mit der Halterungsaufnahme zuvor montiert und an schließend das eingehängte Einhängelement von diesem aufgenommen werden. Hierdurch kann die zuvor beschriebene Montage umgesetzt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Halterungselement ausgebildet, die Halterungsaufnahme vertikal von oben zu umgreifen. Dies kann eine Umsetzung eines formschlüssigen Halts unter Ausnutzung der Schwerkraft und des Gewichts des eingehängten Einhängelements ermögli chen, welcher gleichzeitig einen sicheren und dauerhaft haltbaren Halt darstellen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die aktuierte Kinematik wenigstens ein Sicherungssystem, vorzugsweise eine Mehrzahl von Sicherungssystemen, auf, welches ausgebildet ist, die durch Einhängen miteinander verbundenen zwei Einhängelemente zu sichern. Auf diese Art und Weise kann das Gewicht es einzuhängenden Einhängelements zur Vereinfachung und bzw. oder zur Beschleunigung der Montage zunächst von dem aufnehmenden Einhängelement aufgenommen wer den, wie zuvor beschrieben. In diesem Zustand kann dann eine dauerhafte und haltbare Verbindung hergestellt und somit der eingehängte Zustand gesichert werden, um die Sicherheit für die Umgebung sowie für Personen zu erhöhen sowie um die Funktionsfähigkeit der aktuierten Kinematik sicherzustel len. Als Sicherungssystem können jegliche mechanischen Sicherungs- und Verbindungselemente sowie - mittel verwendet werden, welche unter Berücksichtigung des jeweiligen Anwendungsfalls geeignet sind, die zuvor beschriebenen Eigenschaften aufzuweisen und eine gesicherte dauerhafte und haltbare Ver bindung zu schaffen. Hierzu können beispielsweise Schraubverbindungen sowie Rasthakenverbindungen verwendet werden, wie weiter unten näher erläutert werden wird. Es können jedoch auch weitere me chanische Verbindungen als Sicherungssystem verwendet werden, welche einen zumindest teilweisen, vorzugsweise einen ausschließlichen, Formschluss zwischen den beiden Einhängelementen ermöglichen. Es können dabei auch mehrere Sicherungssysteme gemeinsam verwendet werden. Dabei können meh rere Arten von Sicherungssystem auch miteinander kombiniert verwendet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Sicherungssystem wenigstens eine Schraube auf, weist das Sicherungssystem eine Durchgangsöffnung auf, welche durch das eine Einhäng element hindurch ausgebildet ist, und weist das Sicherungssystem eine Gewindeaufnahme auf, welche in dem anderen Einhängelement ausgebildet ist, wobei das Sicherungssystem ausgebildet ist, so dass die Schraube durch die Durchgangsöffnung hindurch geführt und von der Gewindeaufnahme aufgenommen werden kann. Mit anderen Worten weist das eingehängte Einhängelement die Durchgangsöffnung und das aufnehmende Einhängelement die Gewindeaufnahme auf, oder umgekehrt. Auf diese Art und Weise kann mittels einer Schraubverbindung eine gesicherte dauerhafte und haltbare Verbindung geschaffen werden, welche sich zerstörungsfrei wieder lösen lässt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Sicherungselement wenigstens einen Rasthaken und eine Rasthakenaufnahme auf, wobei der Rasthaken an dem einen Einhängelement und die Rasthakenaufnahme an dem anderen Einhängelement angeordnet ist, wobei das Sicherungssys tem ausgebildet ist, so dass der Rasthaken von der Rasthakenaufnahme aufgenommen werden kann. Hierdurch kann eine weitere Möglichkeit bereitgestellt werden, um eine gesicherte dauerhafte und halt bare Verbindung zwischen den beiden Einhängelementen zu schaffen, welche z.B. durch Aufbiegen des Rasthakens auch wieder zerstörungsfrei lösbar sein kann. Auch kann eine derartige Rastverbindung ein fach herstellbar sein, indem der Rasthaken und die Rasthakenaufnahme jeweils einstückig mit dem je weiligen Einhängelement ausgebildet werden. Ferner kann eine derartige Rastverbindung schnell und einfach einzunehmen sein, indem die Rasthaken beim Einhängen des einzuhängenden Einhängelements auf das aufnehmende Einhängelement von diesem federelastisch angehoben werden und in dem einge hängten Zustand der beiden Einhängelemente in die Rasthakenaufnahme selbsttätig eingreifen können. Hierdurch muss keine Tätigkeit der Person erfolgen und der eingehängte Zustand kann sofort durch den Rastmechanismus aus Rasthaken und Rasthakenaufnahme gesichert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die aktuierte Kinematik wenigstens ein Kontaktierungssystem mit zwei Kontaktierungselementen auf, welche ausgebildet sind, im durch Ein hängen miteinander verbundenen Zustand der zwei Einhängelemente elektrisch leitfähig und bzw. oder signalübertragend miteinander verbunden zu sein. Hierdurch kann durch die erfindungsgemäße Art und Weise der Montage gleichzeitig mit dem Einhängen auch ein Kontaktieren der beiden Einhängelemente erfolgen. Dies kann die Person nicht nur von dieser Tätigkeit entlasten sondern auch verhindern, dass das Kontaktieren bei der Montage vergessen oder fehlerhaft durchgeführt wird. Auch kann die Montage bzw. Inbetriebnahme der aktuierten Kinematik hierdurch beschleunigt werden. Dies kann für die elektri- sehe Energieversorgung ebenso gelten wie für eine Signalübertragung der aktuierten Kinematik, welche vorzugsweise elektrisch und bzw. oder optisch erfolgen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kontaktierungselement als Stecker und das andere Kontaktierungselement als Steckeraufnahme ausgebildet, wobei die Kontaktierungsele mente vertikal ausgerichtet angeordnet sind. Hierdurch kann eine Steckverbindung verwendet werden, um eine sichere und dauerhaft haltbare elektrische sowie signalübertragende Verbindung zu schaffen, welches gleichzeitig einfach und schnell hergestellt werden und sich ebenso einfach und schnell wieder zerstörungsfrei trennen lassen kann. Das Einstecken des Steckers in die Steckeraufnahme kann dabei zusammen mit dem Einhängen selbsttätig erfolgen. Hierzu sind der Stecker und die Steckeraufnahme vertikal auszurichten, so dass die Richtung des Einhängens der Richtung des Einsteckens des Steckers in die Steckeraufnahme entspricht. Dies gilt ebenso für die Demontage.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Kontaktierungselemente flächig angeordnet, wobei die Kontaktierungselemente horizontal ausgerichtet angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Kontaktierungselemente senkrecht zur vertikalen Richtung des Einhängens ausgerich tet, so dass die Kontaktierungselemente des einzuhängenden Einhängelements beim Einhängen in der vertikalen Richtung zu den Kontaktierungselementen des aufnehmenden Einhängelements hingeführt werden und im eingehängten Zustand horizontal gegenüberliegend zu den Kontaktierungselementen des aufnehmenden Einhängelements angeordnet sind, so dass sich die Kontaktierungselemente ausrei chend kontaktieren, d.h. berühren, können, um die erforderliche elektrisch leitfähige bzw. signalüber tragende Verbindung herzustellen. Dies kann das Kontaktieren sowie das Aufheben der Kontaktierung vereinfachen, da hierzu, im Gegensatz zu einer Steckverbindung, jeweils keine Kraft zwischen den Kon taktierungspartner überwunden werden muss. Dennoch kann die gewünschte Übertragung von elektri scher Energie bzw. von Signalen erreicht werden. Die Kontaktierungselemente können hierzu auf den einander zugewandten Oberflächen der Einhängelemente angeordnet sein oder aus den Körpern der Einhängelemente einander zugewandt herausragen. Die Kontaktierungselemente können als Leiterbah nen ausgebildet sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Kontaktierungselement federelastisch zur Richtung der Verbindung mit dem anderen Kontaktierungselement ausgebildet. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass auch bei Fertigungstoleranzen der Kontaktierungs elemente und bzw. oder der Einhängelemente zueinander eine ausreichende Kontaktierung zwischen den Kontaktierungselementen gewährleistet werden kann, um die gewünschte Übertragung von elektri scher Energie bzw. von Signalen zu erreichen, da das federelastisch ausgebildete Kontaktierungselement zu dem anderen Kontaktierungselement hin gedrückt und hierdurch ein Abstand vermieden werden kann. Das federelastisch ausgebildete Kontaktierungselement kann hierzu z.B. als metallische Spiralfe- der ausgebildet sein oder eine Spiralfeder aufweisen, welche das Kontaktierungselement zu dem ande ren Kontaktierungselement hin drücken kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die aktuierte Kinematik wenigstens ein Dichtungselement auf, welches ausgebildet und angeordnet ist, das Kontaktierungssystem im durch Einhängen miteinander verbundenen Zustand der zwei Einhängelemente gegen äußere Einflüsse abzu dichten. Das Dichtungselement kann vorzugsweise federelastisch, z.B. aus einem elastomeren Material, ausgebildet sein bzw. ein elastomeres Material aufweisen. Hierdurch können äußere Einflüsse wie z.B. Feuchtigkeit, Staub und dergleichen von dem Kontaktierungssystem ferngehalten werden, so dass die elektrisch leitfähige bzw. signalübertragende Verbindung der Kontaktierungselemente hiervor geschützt werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die aktuierte Kinematik eine Mehrzahl von Gliedern auf, welche jeweils durch aktuierte Gelenke miteinander oder mit der Basis verbunden sind. Eines dieser Glieder kann auch ein Endeffektor bzw. eine Endeffektoreinheit sein, wie zuvor be schrieben. Hierdurch kann die vorliegende Erfindung auch auf mehrgliedrige aktuierte Kinematiken an gewendet werden. Dabei kann wenigstens ein Glied oder die Basis zweigeteilt und mittels Einhängele menten verbindbar ausgebildet sein. Auch können mehrere und insbesondere alle Glieder, ggfs, ferner die Basis, derart ausgebildet sein, so dass die Montage und Demontage der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik in entsprechend vielen Teilschritten erfolgen kann. Dies kann das Gewicht der jeweils von einer Person zu handhabenden Elemente der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik weiter reduzieren und somit die Montage bzw. die Demontage entsprechend vereinfachen.

Auch kann dies einen modularen Aufbau einer derartigen mehrgliedrigen aktuierten Kinematik ermögli chen, indem von der Person bei der Montage einzelne Glieder bzw. mehrere Glieder gemeinsam ebenso wie ein Endeffektor bzw. eine Endeffektoreinheit und die Basis durch Einhängen miteinander zur mehr gliedrigen aktuierten Kinematik kombiniert werden können. Dies kann einfach, schnell und flexibel erfol gen. Ferner können die einzelnen Elemente auch ebenso einfach ausgetauscht werden, um die Funktion der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik zu verändern oder um ein beschädigtes Element auszutau schen bzw. um ein Element zu warten. Dies kann ebenso für den Endeffektor bzw. die Endeffektorein heit gelten, welche auf diese Art und Weise einfach und schnell ausgetauscht werden kann, um die mehrgliedrige aktuierte Kinematik an eine andere Aufgabe anzupassen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die aktuierte Kinematik ausgebildet, die Bewegung des Glieds, vorzugsweise die Bewegung mehrerer Glieder, besonders vorzugsweise die Bewe gung aller Glieder, zumindest im Wesentlichen in der Horizontalen auszuführen. Dies kann es begünsti gen, das Verbinden der beiden Einhängelemente durch Einhängen durchzuführen. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die aktuierte Kinematik eine Vertika lachse auf, welche ausgebildet ist, an der vertikalen Position gegenüber einem Untergrund beabstandet feststehend angeordnet zu werden und die Basis gegenüber der vertikalen Position vertikal zu bewegen. Dies kann es ermöglichen, die aktuierte Kinematik ihre Bewegungen in der Horizontalen ausführen zu lassen und einen größeren Arbeitsraum in der vertikalen Richtung durch die Vertikalachse für die aktu ierte Kinematik erreichbar zu machen. Die Vertikalachse kann dabei vorzugsweise durch eine Linearach se in Form eines Linearantriebs umgesetzt werden, welche die Basis in der vertikalen Richtung gegen über einer Vertikalhalterung verfahren kann, welche feststehend z.B. an einer Wand als vertikale Positi on angeordnet sein kann.

Mehrere Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammen hang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinematik im eingehängten Zustand gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 die Darstellung der Fig. 1 im getrennten Zustand;

Fig. 3 die Darstellung der Fig. 2 aus einer anderen Perspektive;

Fig. 4 eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinematik im getrennten Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinematik im getrennten Zustand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinematik im eingehängten Zustand gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 7 eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinematik im eingehängten Zustand gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.

Die o.g. Figuren werden in kartesischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsrichtung X, welche auch als Tiefe X bezeichnet werden kann. Senkrecht zur Längsrichtung X erstreckt sich eine Quer- richtung Y, welche auch als Breite Y bezeichnet werden kann. Senkrecht sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y erstreckt sich eine vertikale Richtung Z, welche auch als Höhe Z bezeichnet wer den kann.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinema tik 1 im eingehängten Zustand gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Fig. 2 zeigt die Darstellung der Fig. 1 im getrennten Zustand. Fig. 3 zeigt die Darstellung der Fig. 2 aus einer anderen Perspektive.

Die aktuierte Kinematik 1 weist eine Basis 12 auf, an welcher mehrere Glieder 13 angeordnet sind. Die Glieder 13 sind untereinander sowie gegenüber der Basis 12 jeweils durch ein aktuiertes Gelenk 14 in Form eines aktuierten Drehgelenks 14 miteinander verbunden. Jedes aktuierte Drehgelenk 14 weist einen Antrieb 14 auf, welcher eine rotatorische Bewegung zwischen den jeweiligen Gliedern 13 bzw. ge genüber der Basis 12 ausführen kann. Über das äußerte aktuierte Drehgelenk 14 ist ein Endeffektor 15 mit den Gliedern 13 sowie mit der Basis 12 verbunden. Auf diese Art und Weise kann der Endeffektor 15 gegenüber der Basis 12 in der Horizontalen positioniert und orientiert werden. Die entsprechenden Glie der 13, aktuierten Drehgelenke 14 sowie der Endeffektor 15 können gemeinsam auch als Arm 13-15, als Roboterarm 13-15 oder als Manipulator 13-15 bezeichnet werden.

Die Basis 12 ist mittels einer Vertikalachse 10, 11 ferner in der vertikalen Richtung Z linear beweglich, so dass der Arbeitsraum, welcher von dem Endeffektor 15 erreicht werden kann, vergrößert werden kann. Die Vertikalachse 10, 11 wird von einer Linearachse 11 in Form eines Linearantriebs 11 in Kombination mit einer Vertikalhalterung 10 gebildet. Die Vertikalhalterung 10 ist in der Darstellung der Fig. 1 an einer Wand 2 als vertikale Position 2 feststehend angeordnet, so dass die Vertikalhalterung 10 auch als Wand halterung 10 bezeichnet werden kann. Mittels des Linearantriebs 11 kann die Basis 12 samt Arm 13-15 in der vertikalen Richtung Z gegenüber einem Untergrund 3 wie z.B. gegenüber einem Boden 3 verfah ren werden.

Hierdurch wird eine mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 geschaffen, welche auch als Antriebssystem 1, als Roboter 1 oder als Manipulator 1 bezeichnet werden kann. Insbesondere kann die mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 in dieser Form als Aufladevorrichtung 1 verwendet werden, um mittels des Endef fektors 15 in Form eines Ladesteckers 15 eine selbsttätige elektrische Aufladung eines Elektrofahrzeugs durchzuführen. Alternativ kann die mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 auch eine Automatisierungsein richtung 1 darstellen.

Bisher müsste die mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 als ein Teil von zwei Personen an der Wand 2 angebracht werden. Hierzu müsste die eine Person die mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 an der Wand 2 an einer gewünschten Position sowie in einer gewünschten Ausrichtung halten, während die weitere Person die Wandhalterung 10 der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik 1 z.B. mittels Schrauben an der Wand 2 montieren würde. Hierbei müsste die erste Person die gewünschte Position, insbesondere in der vertikalen Richtung Z, sowie die Ausrichtung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik 1 solange halten, bis die Montage durch die zweite Person abgeschlossen ist. Dies kann sehr anstrengend für die erste Person sein. Ferner wäre anschließend noch eine elektrische Verkabelung der mehrgliedrigen ak tuierten Kinematik 1 durchzuführen, was einen nicht unerheblichen Aufwand darstellen kann.

Erfindungsgemäß ist daher die Basis 12 zweigeteilt ausgeführt. Somit weist die Basis 12 der mehrgliedri gen aktuierten Kinematik 1 ein erstes, wandseitiges Einhängelement 12a und ein zweites, armseitiges Einhängelement 12b auf, welche gemeinsam die Basis 12 bilden. Das erste, wandseitige Einhängelement 12a ist von dem Linearantrieb 11 in der vertikalen Richtung Z beweglich während das zweite, armseitige Einhängelement 12b mit dem ersten aktuierten Drehgelenk 14 des Arms 13-15 verbunden ist.

Die beiden Einhängelement 12a, 12b sind mittels eines Halterungssystems 16 miteinander verbindbar. Dabei weist das erste, wandseitige Einhängelement 12a eine wandseitige Halterungsaufnahme 16a auf, weshalb das erste, wandseitige Einhängelement 12a auch als aufnehmendes Einhängelement 12a be zeichnet werden kann. Das zweite, armseitige Einhängelement 12b weist ein korrespondierendes Halte rungselement 16b auf, weshalb das zweite, armseitige Einhängelement 12b auch als einzuhängendes bzw. eingehängtes Einhängelement 12b bezeichnet werden kann.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 weist das zweite, armseitige, einzuhängende Einhängelement 12b in seinem oberen Bereich dem ersten, wandseitigen, aufnehmenden Einhängele ment 12a zugewandt einen hakenförmigen Vorsprung auf. Das erste, wandseitige, aufnehmende Ein hängelement 12a weist einen korrespondierenden stegartigen Vorsprung in der vertikalen Richtung Z sowie der Wand 2 zugewandt eine Aussparung als wandseitige Halterungsaufnahme 16a auf, welche beide mit dem hakenförmigen Vorsprung des Halterungselements 16b des zweiten, armseitigen, einzu hängenden Einhängelements 12b übereinstimmen.

Erfindungsgemäß kann somit die mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 in die Vertikalachse 10, 11 samt dem ersten, wandseitigen, aufnehmenden Einhängelement 12a sowie in den Arm 13-15 samt dem zwei ten, armseitigen, einzuhängenden Einhängelement 12b getrennt werden. Dann kann die Wandhalterung 10 an der Wand 2 montiert werden, was im Vergleich zu der zuvor beschriebenen bekannten Montage weise deutlich einfacher, schneller und schonender für die haltende Person geschehen kann.

Anschließend kann das zweite, armseitige, einzuhängende Einhängelement 12b in der vertikalen Rich tung Z von oben in das erste, wandseitige, aufnehmende Einhängelement 12a eingehängt werden. Dies kann durch das formschlüssige Zusammenspiel des Halterungselements 16b des zweiten, armseitigen, einzuhängenden Einhängelements 12b mit der Halterungsaufnahme 16a des ersten, wandseitigen, auf nehmenden Einhängelements 12a erfolgen, so dass das zweite, armseitige, einzuhängende Einhängele ment 12b aufgrund seines Gewichts sowie der Schwerkraft von dem ersten, wandseitigen, aufnehmen den Einhängelement 12a gehalten werden kann. Hierdurch kann die Basis 12 zusammengefügt und das zweite, armseitige, einzuhängende Einhängelement 12b samt Arm 13-15 durch Einhängen einfach, schnell und sicher montiert werden.

Die beiden Einhängelemente 12a, 12b weisen ferner ein Kontaktierungssystem 17 auf, welches aus ei nem wandseitigen Kontaktierungselement 17a und aus einem armseitigen Kontaktierungselement 17b besteht. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 sind die Kontaktierungselemente 17a, 17b jeweils als flächige Kontakte ausgebildet, welche sich in der Querrichtung Y sowie in der vertikalen Rieh- tung Z erstrecken. Die Kontaktierungselemente 17a, 17b sind hierdurch in einer horizontalen Richtung, hier in der Längsrichtung X, zueinander hin ausgerichtet. Die Kontaktierungselemente 17a, 17b sind in der vertikalen Richtung Z auf gleicher Höhe sowie in der Querrichtung Y auf gleicher Breite angeordnet, so dass sich die Kontaktierungselemente 17a, 17b im eingehängten Zustand der Basis 12 in der Längs richtung X direkt gegenüberliegen und einander in der Längsrichtung X kontaktieren, d.h. berühren.

Über die sich berührenden Kontaktierungselemente 17a, 17b kann sowohl eine elektrische Energiever sorgung des Arms 13-15 erreicht werden als auch eine Signalübertragung erfolgen. Hierbei sind die ein zelnen Kontakte des armseitigen Kontaktierungselements 17b des zweiten, armseitigen, eingehängten Einhängelements 12b federelastisch in der Längsrichtung X ausgebildet, so dass die Kontakte des arm seitigen Kontaktierungselements 17b gegen die Kontakt des wandseitigen Kontaktierungselements 17a gedrückt werden, um eine Kontaktierung sicherzustellen.

Auf der Seite des ersten, wandseitigen, aufnehmenden Einhängelements 12a ist ein Dichtungselement 19 angeordnet, welches ringförmig geschlossen um das wandseitige Kontaktierungselement 17a herum angeordnet ist. Das Dichtungselement 19 ist als elastomeres Dichtungselement 19 dazu ausgebildet, einen Spalt in der Längsrichtung X zwischen den beiden Einhängelementen 12a, 12b zu verschließen und somit das Kontaktierungssystem 17 vor äußeren Einflüssen wie z.B. Feuchtigkeit, Staub und dergleichen zu schützen.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinema tik 1 im getrennten Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von der mehrgliedri gen aktuierten Kinematik 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, dass in diesem Fall zwei hakenför mige Halterungselemente 16b an dem zweiten, armseitigen Einhängelement 12b verwendet werden, welche in der Querrichtung Y zueinander beabstandet sind und sich in der Längsrichtung X ausreichend erstrecken, um im eingehängten Zustand das erste, wandseitige Einhängelement 12a in der vertikalen Richtung Z von oben zu hintergreifen. Das erste, wandseitige Einhängelement 12a weist dabei zwei kor respondierende Halterungsaufnahmen 16a in Form von Vertiefungen auf, welche die beiden hakenför migen Halterungselemente 16b aufnehmen. Auch hierdurch kann ein formschlüssiger Halt sowie eine schnelle Montage etc. wie zuvor beschrieben erreicht werden.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinema tik 1 im getrennten Zustand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die mehrgliedrige aktuierte Kine matik 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, dass in diesem Fall das Kontaktierungs system 17 einen Stecker 17b aufweist, welcher innerhalb des hakenförmigen Vorsprungs des Halte rungselements 16b angeordnet und in der vertikalen Richtung Z nach unten hin ausgerichtet ist. Korre- spondierend weist die wandseitige Halterungsaufnahme 16a eine Steckeraufnahme 17a auf, welche in der vertikalen Richtung Z nach oben hin ausgerichtet ist. Wird nun das zweite, armseitige, einzuhängen de Einhängelement 12b in der vertikalen Richtung Z von oben auf das erste, wandseitige, aufnehmende Einhängelement 12a eingehängt, so wird hierdurch gleichzeitig der Stecker 17b in die Steckeraufnahme 17a eingeführt, so dass auch auf diese Art und Weise eine Kontaktierung erfolgen kann.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinema tik 1 im eingehängten Zustand gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Die mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik 1 gemäß dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel, dass in diesem Fall ein zu sätzliches Sicherungssystem 18 vorgesehen ist, um den eingehängten Zustand zu sichern. Das Siche rungssystem 18 weist seitens des ersten, wandseitigen, aufnehmenden Einhängelements 12a vier Ge windeaufnahmen 18c auf. Das Sicherungssystem 18 weist ferner seitens des zweiten, armseitigen, ein gehängten Einhängelements 12b vier Durchgangsöffnungen 18b auf, welche im eingehängten Zustand der Einhängelemente 12a, 12b mit den vier Gewindeaufnahmen 18c des ersten, wandseitigen, aufneh menden Einhängelements 12a zusammenfallen. Somit können vier Schrauben 18a, welche ebenfalls zum Sicherungssystem 18 gehören, durch die vier Durchgangsöffnungen 18b des zweiten, armseitigen, eingehängten Einhängelements 12b geführt und in die vier Gewindeaufnahmen 18c des ersten, wand seitigen, aufnehmenden Einhängelements 12a eingeschraubt werden, um die beiden Einhängelemente 12a, 12b im eingehängten Zustand zu sichern. Zur Demontage des zweiten, armseitigen, eingehängten Einhängelements 12b können die vier Schrauben 18a wieder gelöst und entfernt werden.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen aktuierten Kinema tik 1 im eingehängten Zustand gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Die mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von der mehrgliedri gen aktuierten Kinematik 1 gemäß dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel, dass in diesem Fall ein alternatives zusätzliches Sicherungssystem 18 vorgesehen ist, um den eingehängten Zustand zu sichern. In der Querrichtung Y beidseitig weist das erste, wandseitige, aufnehmende Einhängelement 12a jeweils eine Rasthakenaufnahme 18e auf. Das zweite, armseitige, eingehängte Einhängelement 12b weist hierzu korrespondierende Rasthaken 18d auf, welche im eingehängten Zustand die beiden Einhängelemente 12a, 12b durch Verrasten sichern. Hierdurch kann eine schnellere und einfachere Sicherung erfolgen als durch das Sicherungssystem 18 des vierten Ausführungsbeispiels der Fig. 6. Insbesondere kann eine selbsttätige Sicherung beim Einhängen des zweiten, armseitigen, eingehängten Einhängelements 12b auf dem ersten, wandseitigen, aufnehmenden Einhängelement 12a erfolgen, so dass die Person hierzu nicht tätig werden muss. Auch die Rastverbindung des Sicherungssystems 18 gemäß dem fünften Aus führungsbeispiel der Fig. 7 kann durch Anheben der Rasthaken 18d wieder zerstörungsfrei gelöst wer den. BEZUGSZEICHENLISTE (Teil der Beschreibung)

X Längsrichtung; Tiefe

Y Querrichtung; Breite

Z vertikale Richtung; Höhe

1 (mehrgliedrige) aktuierte Kinematik; Antriebssystem; (Knickarm-)Roboter; Manipulator; Auto matisierungseinrichtung; Aufladevorrichtung

10 Vertikalhalterung; Wandhalterung

11 Linearachse; Linearantrieb

12 Basis

12a erstes, wandseitiges, aufnehmendes Einhängelement

12b zweites, armseitiges, einzuhängendes bzw. eingehängtes Einhängelement

13 Glieder

14 aktuierte (Dreh-)Gelenke; Antriebe

15 Endeffektor; Ladestecker

13-15 Arm; Roboterarm; Manipulator

16 Halterungssystem

16a wandseitige Halterungsaufnahme des Halterungssystems 16

16b armseitige(s) Halterungselement(e) des Halterungssystems 16

17 Kontaktierungssystem

17a wandseitiges Kontaktierungselement des Kontaktierungssystems 17; Kontakte; Steckeraufnah me

17b armseitiges Kontaktierungselement des Kontaktierungssystems 17; Kontakte; Stecker

18 Sicherungssystem

18a Schrauben des Sicherungssystems 18

18b Durchgangsöffnungen des Sicherungssystems 18

18c Gewindeaufnahmen des Sicherungssystems 18

18d Rasthaken des Sicherungssystems 18

18e Rasthakenaufnahme des Sicherungssystems 18

19 Dichtungselement

2 vertikale Position; Wand

3 Untergrund; Boden