JPS60117087 | [Title of the device] Heavy load handling robot device |
JP2017170563 | MOTION ASSISTANCE DEVICE |
JP2017170008 | WALKING ASSIST DEVICE |
SCHRAEDER PHILIPP (DE)
US4661038A | 1987-04-28 | |||
US20060181092A1 | 2006-08-17 | |||
DE3640973A1 | 1988-06-16 | |||
FR2506195A1 | 1982-11-26 | |||
DE102011080502B4 | 2015-03-12 |
Patentansprüche Dämpfungseinrichtung (18) zur Verbindung einer Handhabungseinheit (12), insbesondere eines Roboters, mit einem Manipulator (20), insbesondere einer Spann¬ oder Greif orrichtung, mit einem ersten Kupplungsabschnitt (22) zur Anordnung der Handhabungseinheit (12) bzw. des Manipulators (20) und einem zweiten Kupplungsabschnitt (24) zur Anordnung des Manipulators (20) bzw. der Handhabungseinheit (12), wobei die Kupplungsabschnitte (22, 24) in der Grundposition auf Grund einer von einem Rückstellelement (64) erzeugten Rückstellkraft FR gegeneinander vorgespannt sind, und wobei die Rückstellkraft FR derart auf die Kupplungsabschnitte (22, 24) wirkt, dass diese bei Überschreitung einer Grenzbeschleunigungskraft entgegen der Rückstellkraft FR aus der Grundposition relativ zueinander bewegbar und in die Grundposition zurück bewegbar sind. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsabschnitte (22, 24) relativ zueinander in drei Translationsfreiheitsgraden und/oder Rotationsfreiheitsgraden bewegbar sind. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verbindungsmittel (38) zur Verbindung der Kupplungsabschnitte (22, 24) vorgesehen ist, wobei das Rückstellelement (64) zur Erzeugung der Rückstellkraft FR mit dem Verbindungsmittel (38) zusammenwirkt. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (38) einen Zentrierabschnitt (46) aufweist, wobei der verbindungsmittelseitige Zentrierabschnitt (46) mit einem dazu komplementären, am ersten Kupplungsabschnitt (22) vorgesehenen Zentrierabschnitt (51) zusammenwirkt. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verbindungsmittelseitige Zentrierabschnitt (46) eine kegelstumpfförmige Zentrierfläche (48) aufweist, und dass der kupplungsseitige Zentrierabschnitt (51) eine dazu komplementäre Zentrierfläche (52) aufweist, wobei das Verbindungsmittel (38) und der erste Kupplungsabschnitt (22) entlang der Zentrierflächen (48, 52) gegeneinander verschieblich ausgebildet sind. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (38) einen an den Zentrierabschnitt (46) anschließenden Schaftabschnitt (66) aufweist, wobei der Schaftabschnitt (66) zumindest abschnittsweise in den zweiten Kupplungsabschnitt (24) eingreift. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (64) als um den Schaftabschnitt (66) umlaufende, im zweiten Kupplungsabschnitt (24) angeordnete Tellerfeder ausgebildet ist. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaftabschnitt (66) ein Befestigungselement (70) angeordnet ist, wobei sich das Rückstellelement (64) einerseits am zweiten Kupplungsabschnitt (24) und andererseits am Befestigungselement (70) abstützt. 9. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (70) entlang des Schaftabschnitts (66) zur Komprimierung des Rückstellelements (64) verlagerbar ist, sodass die Kupplungsabschnitte (22, 24) gegeneinander vorspannbar sind. 10. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (38) als Schraube ausgebildet ist, wobei der Schraubenkopf (44) den Zentrierabschnitt (46) aufweist, wobei der Schraubenschaft den Schaftabschnitt (66) aufweist, wobei das Rückstellelement (64) um den den Schaftabschnitt (66) umlaufend angeordnet ist, wobei der freie Endbereich des Schraubenschafts einen Gewindeabschnitt (68) aufweist, wobei am Gewindeabschnitt (68) ein als Mutter ausgebildetes Befestigungselement (70) verlagerbar angeordnet ist, und wobei das Rückstellelement (64) zum Vorspannen der Kupplungsabschnitte (22, 24) gegeneinander von der Mutter komprimiert gehalten ist. 11. Dämpfungseinrichtung (18) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsabschnitte (22, 24) plattenförmig ausgebildet sind, wobei wenigstens ein Kupplungsabschnitt (22, 24) eine Erhöhung (56, 58) aufweist, die mit Spiel in eine komplementäre Aussparung am gegenüberliegenden Kupplungsabschnitt (24, 22) eingreift. 12. Manipulator-Handhabungseinheit-Anordnung (10) umfassend eine Dämpfungseinrichtung (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Manipulator (20), insbesondere eine Spann- oder GreifVorrichtung, und eine Handhabungseinheit (12), insbesondere ein Roboter, mittels der Dämpfungseinrichtung (18) miteinander verbunden sind. Palettenhandlingssystem mit einer Manipulator- Handhabungseinheit-Anordnung (10) nach Anspruch 12, wobei der Manipulator (20) als Spannvorrichtung ausgebildet ist, und mit einem einen Einzugsbolzen umfassenden Grundteil, wobei der Einzugsbolzen zum Spannen in eine Spannaufnahme (32) der Spannvorrichtung einführbar ist. |
Besehreibung
Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung zur
Verbindung einer Handhabungseinheit, insbesondere eines Roboters, mit einem Manipulator, insbesondere einer Spann ¬ oder Greif orrichtung . Die Erfindung betrifft auch eine dazugehörige Manipulator-Handhabungseinheit-Anordnung sowie ein dazugehöriges Palettenhandlingsystem.
Aus dem Stand der Technik sind Handhabungseinheiten mit daran angeordneten Manipulatoren in vielfältiger Art und Weise vorbekannt. So ist beispielsweise aus der DE 10 2011 080 502 B4 vorbekannt, eine Spannvorrichtung als
Manipulator an einem Roboterarm vorzusehen. Dabei kann beispielsweise ein Grundteil mittels der Spannvorrichtung gespannt werden, wobei das Grundteil beispielsweise an einer zu spannenden und/oder zu bewegenden Palette
befestigt sein kann.
Es hat sich herausgestellt, dass bei diesen Manipulator- Handhabungseinheit-Anordnungen vergleichsweise hohe
Beschleunigungen (bzw. Verzögerungen bei negativen
Beschleunigungen) auftreten können, wobei die
Beschleunigungswerte ein Vielfaches der im Normalbetrieb auftretenden Werte übersteigen können. Insbesondere bei Stromausfall, Notaus oder beim Herunterrampen einer
Handhabungseinheit, insbesondere eines Roboters, können diese Beschleunigungs- und damit Bewegungsenergiespitzen auftreten. Dies kann zu hohen Bauteilbelastungen sowie zu erhöhtem Verschleiß bis gar zum Bauteilversagen der
Handhabungseinheiten sowie der an den Handhabungseinheiten angeordneten Manipulatoren führen. Insbesondere sind die Verbindungsstellen der Handhabungseinheiten mit den
Manipulatoren anfällig für hohe Belastungen, Verschleiß, Ermüdungserscheinungen oder Versagen bei wiederholt auftretenden Belastungsspitzen. Dies auf Grund der
notwendigen steifen Ausführung der Verbindungsstellen. Als besonders anfällig haben sich hierbei die
Verbindungsmittel, mit denen die Manipulatoren an den Handhabungseinheiten befestigt sind, herausgestellt. Vor allem bei geringen Abständen der Verschraubungen von
Handhabungseinheiten muss über kleine Hebelarme sehr viel Energie innerhalb kürzester Zeit bei auftretenden
Beschleunigungsspitzen abgebaut werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die
Robustheit und Langlebigkeit von Manipulator- Handhabungseinheit-Anordnungen zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch eine Dämpfungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist demnach
vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung einen ersten Kupplungsabschnitt zur Anordnung der Handhabungseinheit bzw. des Manipulators und einen zweiten Kupplungsabschnitt zur Anordnung des Manipulators bzw. der Handhabungseinheit aufweist. Die Kupplungsabschnitte sind in einer
Grundposition auf Grund einer von einem Rückstellelement erzeugten Rückstellkraft gegeneinander vorgespannt. Die Kupplungsabschnitte können dabei unmittelbar aneinander anliegen. Andererseits können diese auch mittelbar
aneinander anliegen. So ist beispielsweise denkbar, dass ein elastisches Element, beispielsweise ein
KunstStoffelement zwischen den beiden Kupplungsabschnitten angeordnet ist. Jedenfalls sind die Kupplungsabschnitte gegeneinander vorgespannt. Dabei wirkt die Rückstellkraft derart auf die Kupplungsabschnitte, dass diese bei
Überschreitung einer Grenzbeschleunigungskraft entgegen der Rückstellkraft aus der Grundposition relativ zueinander bewegbar und in die Grundposition zurück bewegbar sind.
Dadurch, dass die Kupplungsabschnitte in einer
Grundposition gegeneinander vorgespannt sind, kann eine steife Verbindung eines Manipulators mit einer
Handhabungseinheit im Normalbetrieb bereitgestellt werden. Bei der bestimmungsgemäßen Bewegung im Handhabungsbetrieb sowie im bestimmungsgemäßen Stillstand der Manipulator- Handhabungseinheit-Anordnung nehmen die Kupplungsabschnitte folglich die Grundposition ein und werden aus dieser nicht ausgelenkt .
Wenn jedoch beispielsweise aufgrund eines Stromausfalls, Notauses oder Herunterrampens positive oder negative
Beschleunigungen auftreten, aus denen Beschleunigungskräfte resultieren, die eine Grenzbeschleunigungskraft überschreiten, so werden die Kupplungsabschnitte aus der Grundposition heraus relativ zueinander bewegt. Aufgrund der Rückstellkraft, die vom Rückstellelement auf die
Kupplungsabschnitte ausgeübt wird, werden die
Kupplungsabschnitte sodann wieder in die Grundposition zurück gedrängt. Hierbei wird die aufgrund der
Beschleunigungskraft vorhandene Beschleunigungsenergie abgebaut, indem die Energie insbesondere vom
Rückstellelement absorbiert wird. Ein weiterer Energieabbau findet zudem durch die Bewegung der Kupplungsabschnitte relativ zueinander statt. Es findet folglich ein rein mechanischer Energieabbau statt, ohne dass beispielsweise elektrische, pneumatische oder hydraulische Steuerungen und/oder Sensoren vorgesehen werden müssten.
Auftretende Bewegungsenergien bei ruckartigen Bewegungen der Manipulator-Handhabungseinheiten können folglich wirksam und innerhalb kürzester Zeit abgebaut werden.
Hierbei absorbiert die Dämpfungseinrichtung den
auftretenden "Stoß".
Insgesamt kann dadurch insbesondere eine robustere und langlebigere Verbindung von Manipulatoren mit
Handhabungseinheiten bereitgestellt werden. Insbesondere werden die Verbindungsabschnitte sowie Verbindungsmittel geschont .
Die Ermittlung bzw. Festlegung der
Grenzbeschleunigungskraft erfolgt dabei in vorteilhafter Weise derart, dass die Handhabungseinheiten, daran
angeordnete Manipulatoren sowie insbesondere die
Verbindungsmittel zur Verbindung der Handhabungseinheiten sowie der Manipulatoren mit den Dämpfungseinheiten nicht vorzeitig ermüden bzw. in der erwarteten Lebensdauer keinen Schaden nehmen. Eine Festlegung kann dabei insbesondere über die Wahl bzw. Einstellung des Rückstellelelements erfolgen .
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplungsabschnitte relativ zueinander in drei Translationsfreiheitsgraden und/oder
Rotationsfreiheitsgraden bewegbar sind.
Beschleunigungsenergien aufgrund von wirkenden
Beschleunigungsmomenten und daraus resultierenden
Beschleunigungskräften können dabei besonders wirksam und schnell abgebaut werden. Insofern sind die
Kupplungsabschnitte in vorteilhafter Weise gegeneinander verlagerbar bzw. verschwenkbar, verdrehbar sowie
verkippbar. Dabei kann eine Bewegung in jedem der drei Rotationsfreiheitsgrade um 360° oder um weniger als 360° möglich sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Verbindungsmittel zur Verbindung der Kupplungsabschnitte vorgesehen ist, wobei das
Rückstellelement zur Erzeugung der Rückstellkraft mit dem Verbindungsmittel zusammenwirkt. Die Kupplungsabschnitte sind folglich über das Verbindungsmittel miteinander verbunden und dennoch gegeneinander bewegbar. Dabei kann das Rückstellelement zumindest abschnittsweise am
Verbindungsmittel angeordnet bzw. befestigt sein. Zur sicheren Anordnung der Kupplungsabschnitte aneinander können dabei mehrere, insbesondere zwei oder drei,
Verbindungsmittel vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise weist das Verbindungsmittel einen
Zentrierabschnitt auf, wobei der verbindungsmittelseitige Zentrierabschnitt mit einem dazu komplementären, am ersten Kupplungsabschnitt vorgesehenen Zentrierabschnitt
zusammenwirkt. In der Grundposition ist der erste
Kupplungsabschnitt folglich zentriert bezüglich des
verbindungsmittelseitigen Zentrierabschnitts gehalten.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der verbindungsmittelseitige Zentrierabschnitt eine
kegelstumpfförmige Zentrierfläche aufweist, und wenn der kupplungsseitige Zentrierabschnitt eine dazu komplementäre Zentrierfläche aufweist, wobei das Verbindungsmittel und der erste Kupplungsabschnitt entlang der Zentrierflächen gegeneinander verschieblich ausgebildet sind. Der
verbindungsmittelseitige Zentrierabschnitt ist folglich mit einem Spiel am ersten Kupplungsabschnitt angeordnet, sodass der erste Kupplungsabschnitt relativ zum Verbindungsmittel sowie relativ zum zweiten Kupplungsabschnitt bewegbar ist.
Besonders bevorzugt ist, wenn das Verbindungsmittel einen an den Zentrierabschnitt anschließenden Schaftabschnitt aufweist, wobei der Schaftabschnitt zumindest
abschnittsweise in den zweiten Kupplungsabschnitt
eingreift. Hierbei ist insbesondere denkbar, dass der
Schaftabschnitt eine Ausnehmung im ersten
Kupplungsabschnitt sowie eine Ausnehmung im zweiten
Kupplungsabschnitt durchgreift und somit in den zweiten Kupplungsabschnitt mündet. Dabei ist insbesondere denkbar, dass das Rückstellelement am zweiten Kupplungsabschnitt angeordnet ist und sich einerseits am zweiten
Kupplungsabschnitt und andererseits am Schaftabschnitt abstützt und damit die Kupplungsabschnitte gegeneinander in der Grundposition vorgespannt werden. Dabei kann das Rückstellelement als um den Schaftabschnitt umlaufende, im zweiten Kupplungsabschnitt angeordnete
Tellerfeder ausgebildet sein, wobei sich die Tellerfeder einerseits am zweiten Kupplungsabschnitt und andererseits am Schaftabschnitt abstützt.
Die Tellerfeder kann dabei insbesondere auch als Paket einzelner Tellerfedern ausgebildet sein, die wechselsinnig oder gleichsinnig aufeinander geschichtet (sogenannte
Reihenschaltung oder Parallelschaltung) sein können.
Die Tellerfeder kann folglich insbesondere dazu ausgebildet sein, eine als Rückstellkraft wirkende Federkaft auf den Schaftabschnitt und damit auf das Verbindungsmittel
auszuüben, sodass die Kupplungsabschnitte unter Vorspannung gegeneinander vorgespannt sind und im Normalbetrieb steif in der Grundposition verbleiben. Ferner kann die
Tellerfeder eine Zentrierung des ersten Kupplungsabschnitts zum Zentrierabschnitt des Verbindungsmittels und damit zum zweiten Kupplungsabschnitt bewirken. Wird eine
Grenzbeschleunigungskraft beispielsweise beim Stromausfall, Notaus oder Herunterrampen überschritten, so werden die Kupplungsabschnitte relativ zueinander bewegt, wobei die Tellerfeder gestaucht wird. Aufgrund der Federeigenschaft drängt die Tellerfeder die Kupplungsabschnitte jedoch zurück in die Grundposition, wobei die Tellerfeder hierbei die Bewegungsenergie in Form von Beschleunigungsenergie innerhalb kürzester Zeit absorbiert und dabei die
Kupplungsabschnitte in die Grundposition zurückführt.
Besonders bevorzugt ist weiter, wenn am Schaftabschnitt ein Befestigungselement angeordnet ist, wobei sich die
Tellerfeder einerseits am zweiten Kupplungsabschnitt und andererseits am Befestigungselement abstützt. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Befestigungselement entlang des Schaftabschnitts zur
Komprimierung der Tellerfeder verlagerbar ist. Hierdurch kann auf besonders einfache Weise die Vorspannung
eingestellt werden, mit der die Kupplungsabschnitte
gegeneinander in der Grundposition gegeneinander
vorgespannt sind.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich daraus, dass das Verbindungsmittel als Schraube ausgebildet ist, wobei der Schraubenkopf den
Zentrierabschnitt aufweist, wobei der Schraubenschaft den Schaftabschnitt aufweist, wobei die Tellerfeder um den Schraubenschaft umlaufend angeordnet ist, wobei der freie Endbereich des Schraubenschafts einen Gewindeabschnitt aufweist, wobei am Gewindeabschnitt das als Mutter
ausgebildete Befestigungselement verlagerbar angeordnet ist, und wobei die Tellerfeder zum Vorspannen der
Kupplungsabschnitte gegeneinander von der Mutter
komprimiert gehalten ist. Hierdurch kann ein besonders einfach aufgebautes und herstellbares Dämpfungselement bereitgestellt werden.
Vorteilhaft ist zudem, wenn die Kupplungsabschnitte
plattenförmig ausgebildet sind. Derartige
Kupplungsabschnitte sind auf besonders einfache Weise gegeneinander vorspannbar. Das Spiel des ersten
Kupplungsabschnitt relativ zum Verbindungsmittel kann hierbei durch Anschläge, die durch wenigstens eine Erhöhung am ersten bzw. zweiten Kupplungsabschnitt sowie eine dazugehörige Aussparung am zweiten bzw. ersten
Kupplungsabschnitt ausgebildet werden, festgelegt. Hierzu sind die Erhöhungen mit einem gewissen Spiel in den
Aussparungen aufgenommen. Das Spiel kann zudem oder andererseits festgelegt werden durch senkrechte Wandflächen parallel zur Mittelquerachse, die an die
kegelstumpfförmigen Zentrierflächen der Aussparungen anschließen .
Ferner wird die eingangs genannte Aufgabe auch gelöst durch eine Manipulator-Handhabungseinheit-Anordnung umfassend eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung. Dabei sind ein Manipulator, insbesondere eine Spann- oder
Greif orrichtung, und eine Handhabungseinheit, insbesondere ein Roboter, mittels der Dämpfungseinrichtung miteinander verbunden sind. Hierdurch kann eine besonders robuste und langlebige Verbindung von Manipulatoren und
Handhabungseinheiten bereitgestellt werden, wobei
insbesondere Belastungsspitzen - ausgelöst durch
Beschleunigungsspitzen - die wiederum Beschleunigungskräfte auslösen, die eine Grenzbeschleunigungskraft überschreiten, wirksam innerhalb kürzester Zeit abgebaut werden.
Schließlich wird die eingangs genannte Aufgabe auch gelöst durch ein Palettenhandlingssystem mit einer
erfindungsgemäßen Manipulator-Roboter-Anordnung, wobei der Manipulator als Spannvorrichtung ausgebildet ist, und mit einem einen Einzugsbolzen umfassenden Grundteil, wobei der Einzugsbolzen zum Spannen in eine Spannaufnahme der
Spannvorrichtung einführbar ist. Dabei kann das Grundteil an einer zu spannenden bzw. zu hebenden Palette befestigt werden, wobei die Spannvorrichtung beispielsweise am Arm eines Industrieroboters befestigt werden kann.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen: Draufsicht auf eine Manipulator-Roboter- Anordnung;
Perspektivische Darstellung der Anordnung gemäß Figur 1 ohne Roboter;
Rückansicht der Darstellung gemäß Figur 2;
Teil-Schnitt entlang der Linie IV-IV der Darstellung gemäß Figur 3; a) Rückansicht der Dämpfungseinheit gemäß Figur 2 mit den Kupplungsabschnitten in der Grundposition; und
b) Schnitt entlang der Linie V-V; a) Rückansicht der Dämpfungseinheit gemäß Figur 2 mit relativ zueinander verschobenen Kupplungsabschnitten gemäß einer ersten Verschiebung; und
b) Schnitt entlang der Linie VI-VI; a) Rückansicht der Dämpfungseinheit gemäß Figur 2 mit relativ zueinander verschobenen Kupplungsabschnitten gemäß einer zweiten Verschiebung; und
b) Schnitt entlang der Linie VII-VII; a) Rückansicht der Dämpfungseinheit gemäß Figur 2 mit relativ zueinander verschobenen Kupplungsabschnitten gemäß einer dritten Verschiebung; und
b) Schnitt entlang der Linie VIII-VIII. Figur 1 zeigt eine Manipulator-Handhabungseinheit-Anordnung 10. Die Handhabungseinheit 12 ist dabei als Knickarmroboter mit einem Roboterarm 14 ausgebildet. An einer Schnittstelle 16 des Roboterarms 14 ist eine Dämpfungseinrichtung 18 angeordnet. An der Dämpfungseinrichtung 18 ist wiederum ein als Spannvorrichtung ausgebildeter Manipulator 20
angeordnet .
Wie den Figuren 2 bis 4 gezeigt ist, weist die
Dämpfungseinrichtung 18 einen ersten Kupplungsabschnitt 22 auf, an dem der Manipulator 20 angeordnet ist. Ferner weist die Dämpfungseinrichtung 18 einen zweiten
Kupplungsabschnitt 24 auf, an dem die Handhabungseinheit 12 angeordnet ist. Die Kupplungsabschnitte 22,24 weisen dabei einen rechteckigen Querschnitt auf und sind plattenförmig mit einer Haupterstreckung senkrecht zur Mittelquerachse 27 der Kupplungsabschnitte 22,24 ausgebildet.
Der Manipulator 20 sowie der erste Kupplungsabschnitt 22 weisen Montagebohrungen 26, 28 (vgl. Fig. 5a) für
Montageschrauben 30 auf, sodass der Manipulator 20 an den ersten Kupplungsabschnitt 22 angeschraubt werden kann.
Der Manipulator 20 weist zudem eine Spannaufnahme 32 auf. Mittels der Spannaufnahme 32 kann beispielsweise ein nicht dargestelltes Grundteil mit einem Einzugspannbolzen vom Manipulator 20 gespannt werden. Die Spannaufnahme 32 sowie der erste Kupplungsabschnitt 22 weisen zudem eine
Montagebohrung 31,35 (vgl. Fig. 5a) zur Aufnahme einer weiteren Montageschraube 33 auf.
Der zweiten Kupplungsabschnitt 24 weist ebenfalls
Montagebohrungen 34 für Montageschrauben 36 auf, um den zweiten Kupplungsabschnitt 24 mit der Schnittstelle 16 der Handhabungseinheit 12 zu verbinden.
Folglich sind die Handhabungseinheit 12 und der Manipulator 20 über die Dämpfungseinrichtung 18 miteinander verbunden.
Wie in den Figuren 4 bis 8 gezeigt ist, weisen die
Kupplungsabschnitte 22,24 zwei parallel zur Mittelquerachse 27 verlaufende als Schrauben ausgebildete Verbindungsmittel 38 auf. Die Verbindungsmittel 38 erstrecken sich dabei durch jeweils einen Durchbruch 40 im ersten
Kupplungsabschnitt 22 und jeweils einen Durchbruch 42 im zweiten Kupplungsabschnitt vom ersten Kupplungsabschnitt 22 in den zweiten Kupplungsabschnitt 24.
Die Verbindungsmittel 38 weisen ferner jeweils einen Kopf 44 mit einen Zentrierabschnitt 46 auf. Dabei weist jeder Zentrierabschnitt 46 jeweils eine kegelstumpfförmige
Zentrierfläche 48 auf. Die Köpfe 44 sind in jeweils einer Aussparung 50 des ersten Kupplungsabschnitts 22 angeordnet. Ferner weisen die Aussparungen 50 zu den Zentrierflächen 48 komplementäre Zentrierabschnitte 51 mit Zentrierflächen 52 auf .
Die Aussparungen 50 und der Durchbruch 40 sind dabei derart ausgebildet, dass der erste Kupplungsabschnitt 22 relativ zum Verbindungsmittel 38 in der X-Y-Ebene um ein gewisses Maß verlagerbar ist. Das Spiel des ersten
Kupplungsabschnitt 22 relativ zum Verbindungsmittel 38 wird durch Anschläge 54, die durch eine Erhöhung 56 am ersten Kupplungsabschnitt 22 sowie zwei Erhöhungen 58 am zweiten Kupplungsabschnitt 24 mit dazugehörigen Aussparungen am jeweils anderen Kupplungsabschnitt ausgebildet werden, festgelegt. Hierzu sind die Erhöhungen 56,58 mit einem gewissen Spiel in den Aussparungen aufgenommen. Das Spiel kann zudem oder andererseits festgelegt werden durch senkrechte Wandflächen 60 parallel zur Mittelquerachse 27, die an die kegelstumpfförmige Zentrierflächen 52 der
Aussparungen 50 anschließen.
Die Verbindungsmittel 38 weisen zudem jeweils einen an den Kopf 40 anschließenden als Schraubenschaft ausgebildeten Schaftabschnitt 66 auf.
Die Schaftabschnitte 66 münden in jeweils einer
zylindrischen Aussparung 62 im zweiten Kupplungsabschnitt 24. Die Schaftabschnitte 66 enden dabei innerhalb der Aussparung 62. Somit endet das Verbindungsmittel innerhalb des zweiten Kupplungsabschnitts 24. Der Kopf 44 endet ebenfalls innerhalb des ersten Kupplungsabschnitts 22.
Somit befindet sich das Verbindungsmittel 38 vollständig innerhalb der Dämpfungseinrichtung 18.
Um die Schaftabschnitte 66 umlaufend ist jeweils ein als Tellerfeder ausgebildetes Rückstellelement 64 angeordnet. Die Tellerfeder 64 besteht dabei aus einem Paket von
Wechselsinning übereinander geschichteten Tellerfedern, die in einer sogenannten Reihenschaltung in
Mittelquerachsenrichtung über einander geschichtet sind. Der freie Endbereich des Schaftabschnitts 66 weist zudem einen Gewindeabschnitt 68 auf, an dem ein als Mutter ausgebildetes Befestigungselement 70 verlagerbar angeordnet ist .
Das Rückstellelement 64 stützt sich folglich einerseits am zweiten Kupplungsabschnitt 24 und andererseits am
Befestigungselement 70 ab und wird zwischen diesen beiden AbStützungen komprimiert gehalten. Hierdurch wird eine Federkraft (die ich hier eine Rückstellkraft F R ausübt) auf das Befestigungselement 70 und damit auf das
Verbindungsmittel 38 ausgeübt. Hierdurch werden die
Kupplungsabschnitte 22,24 gegeneinander vorgespannt.
Aufgrund der miteinander zusammenwirkenden Zentrierflächen 48,52 des Kopfes 44 des Verbindungsmittels 38 sowie des ersten Kupplungsabschnitts 22, nehmen die
Kupplungsabschnitte hierbei eine Grundposition ein, die in den Figuren 5a, b gezeigt ist.
Die Funktionsweise der Dämpfungseinrichtung 18 ist sodann wie folgt: Im Normalbetrieb nehmen die Kupplungsabschnitte 22,24 eine Grundposition (in den Figuren 5a und 5b gezeigt) ein, in der die Kupplungsabschnitte 22,24 gegeneinander vorgespannt sind. Hierdurch wird eine starre Verbindung zwischen Roboterarm 14 der Handhabungseinheit 12 sowie dem Manipulator 20 im Normalbetrieb bereitgestellt.
Im Falle beispielsweise eines Stromausfalls, eines Notauses oder auch eines Herunterrampens der Handhabungseinheit 12 können Beschleunigungen auftreten, die die
Beschleunigungwerte des Normalbetriebs um ein Vielfaches übersteigen. Aufgrund dieser Beschleunigungen kann eine Grenzbeschleunigungskraft überschritten werden. Dies bedeutet, dass die Kupplungsabschnitte 22,24 entgegen der von der Rückstellelement 64 ausgeübten Rückstellkraft F R (Federkraft) aus der Grundposition relativ zueinander bewegt werden.
Je nach Richtung der wirkenden Beschleunigungskraft kann dabei beispielsweise eine Verlagerung der
Kupplungsabschnitte 22,24 relativ zueinander in
Querrichtung (X- bzw. Y-Richtung) zur Mittelquerachse 27 erfolgen, wie in den Figuren 6a-7b gezeigt. Aufgrund der kegelstumpfförmigen Zentrierflächen 48,52 des
Verbindungsmittels 38 sowie des ersten Kupplungsabschnitts 22 wird das Verbindungsmittel 38 dabei in
Mittelquerachsenrichtung (Z-Richtung) bewegt. Hierdurch wird das Rückstellelement 64 gestaucht, wobei kinetische Energie absorbiert und dadurch abgebaut wird, sodass der ruckartige "Stoß" gedämpft wird. Aufgrund der Vorspannung der Kupplungsabschnitte 22,24 gegeneinander, die durch das Rückstellelement 64 und die dadurch ausgeübte
Rückstellkraft F R wirkt, werden die Kupplungsabschnitte 22,24 innerhalb kürzester Zeit wieder zurück in die
Grundposition (vgl. Fig. 5a, b) geführt.
Andererseits kann auch eine Verlagerung der
Kupplungsabschnitte 22,24 in Mittelquerachsenrichtung 27 (Z-Richtung) relativ zueinander erfolgen, wie in den
Figuren 8a, 8b gezeigt. Dies führt zu einer kurzzeitigen Abhebung des Kupplungsabschnitts 22 vom Kupplungsabschnitt 24. Auch hierbei wird das Rückstellelement 64 gestaucht, wobei Beschleunigungsenergie absorbiert wird und die
Kupplungsabschnitte wieder in die Grundposition (vgl. Fig. 5a, b) gedrängt werden, in der diese gegeneinander
vorgespannt sind.
Insgesamt kann dadurch eine Manipulator-Handhabungs-Einheit 10 bereitgestellt werden, die vergleichsweise robust und dauerstabil ist. Insbesondere können unerwünschter
vorzeitiger Verschleiß und Versagen wirksam verhindert werden. Beschleunigungsenergien werden abgebaut, bevor diese die kritischen Stellen, insbesondere die
Montageschrauben 36 - mittels derer der erste
Kupplungsabschnitt 24 starr an der Schnittstelle 16 des Roboterarms 14 der Handhabungseinheit 12 angeordnet ist - sowie beispielsweise die Befestigungsschraube des Spannbolzens der Spannpalette erreichen.