DE-102024123305-B4 - ENDEFFEKTOR-TRAGELEMENT SOWIE ROBOTERSYSTEM MIT EINEM KONFORMITÄTSMECHANISMUS MIT SCHWERKRAFTBEDINGTER SELBSTZENTRIERUNG

Abstract

Endeffektor-Tragelement (20) für ein System (10), das umfasst: einen ersten Konformitätsmechanismus (24a), der enthält: zwei Basisschienen (30), wobei eine erste Basisschiene (30a) der beiden Basisschienen (30) zu einer zweiten Basisschiene (30b) der beiden Basisschienen (30) in einer ersten Bewegungsrichtung (42) eines Endeffektors (12) versetzt ist, wobei jede Basisschiene (30a, 30b) ein kurvenförmiges Profil aufweist; zwei konforme Schienen (38), die jeweils mit einer entsprechenden Basisschiene (30a, 30b) der beiden Basisschienen (30) betriebstechnisch verbunden sind, wobei jede konforme Schiene (38) zu jeder der Basisschienen (30a, 30b) ein komplementäres kurvenförmiges Profil aufweist; und mehrere Wälzelemente (40), die zwischen jeder Basisschiene (30a, 30b) und jeder konformen Schiene (38) angeordnet sind, um die Basisschiene (30a, 30b) mit der konformen Schiene (38) betriebstechnisch zu verbinden; und einen Positionssensor, der an dem ersten Konformitätsmechanismus (24a) angeordnet ist, um eine Position der konformen Schienen (38) relativ zu den entsprechenden Basisschienen (30a, 30b) zu detektieren; wobei jede konforme Schiene (38) konfiguriert ist, mit dem Endeffektor (12) symmetrisch schwenkbar verbunden zu sein, um eine Bewegung des Endeffektors (12) in der ersten Bewegungsrichtung (42) zu ermöglichen.

Inventors

• MUHAMMAD E. ABDALLAH
• Dooil HWANG

Assignees

• GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20240815

Priority Date

20240618

Claims (10)

1. Endeffektor-Tragelement (20) für ein System (10), das umfasst: einen ersten Konformitätsmechanismus (24a), der enthält: zwei Basisschienen (30), wobei eine erste Basisschiene (30a) der beiden Basisschienen (30) zu einer zweiten Basisschiene (30b) der beiden Basisschienen (30) in einer ersten Bewegungsrichtung (42) eines Endeffektors (12) versetzt ist, wobei jede Basisschiene (30a, 30b) ein kurvenförmiges Profil aufweist; zwei konforme Schienen (38), die jeweils mit einer entsprechenden Basisschiene (30a, 30b) der beiden Basisschienen (30) betriebstechnisch verbunden sind, wobei jede konforme Schiene (38) zu jeder der Basisschienen (30a, 30b) ein komplementäres kurvenförmiges Profil aufweist; und mehrere Wälzelemente (40), die zwischen jeder Basisschiene (30a, 30b) und jeder konformen Schiene (38) angeordnet sind, um die Basisschiene (30a, 30b) mit der konformen Schiene (38) betriebstechnisch zu verbinden; und einen Positionssensor, der an dem ersten Konformitätsmechanismus (24a) angeordnet ist, um eine Position der konformen Schienen (38) relativ zu den entsprechenden Basisschienen (30a, 30b) zu detektieren; wobei jede konforme Schiene (38) konfiguriert ist, mit dem Endeffektor (12) symmetrisch schwenkbar verbunden zu sein, um eine Bewegung des Endeffektors (12) in der ersten Bewegungsrichtung (42) zu ermöglichen.
2. Endeffektor-Tragelement (20) nach Anspruch 1 , das ferner eine Grundplatte (28) enthält, an der die beiden Basisschienen (30) befestigt sind.
3. Endeffektor-Tragelement (20) nach Anspruch 1 , wobei die beiden Basisschienen (30) derart konfiguriert sind, dass der Endeffektor (12) durch die Schwerkraft relativ zu der ersten Bewegungsrichtung (42) in eine neutrale Position zurückkehrt.
4. Endeffektor-Tragelement (20) nach Anspruch 1 , wobei die beiden konformen Schienen (38) vertikal unterhalb der beiden Basisschienen (30) angeordnet sind.
5. Endeffektor-Tragelement (20) nach Anspruch 1 , das ferner einen Verriegelungsmechanismus enthält, um die Position der konformen Schienen (38) relativ zu den entsprechenden Basisschienen (30) wahlweise zu verriegeln.
6. Endeffektor-Tragelement (20) nach Anspruch 1 , wobei der Positionssensor einen Drehsensor (82), der eine Drehung eines Drehgelenks, das den Endeffektor (12) mit der Basisschiene (30a, 30b) verbindet, oder einen Linearsensor (84), der eine Relativbewegung einer konformen Schiene (38) der beiden konformen Schienen (38) in Bezug auf eine komplementäre Basisschiene (30a, 30b) der beiden Basisschienen (30) detektiert, enthält.
7. Endeffektor-Tragelement (20) nach Anspruch 1 , das ferner einen zweiten Konformitätsmechanismus (24b) enthält, der enthält: zwei obere Schienen (54), wobei eine erste obere Schiene der beiden oberen Schienen (54) zu einer zweiten oberen Schiene der beiden oberen Schienen (54) in einer zweiten Bewegungsrichtung (50) des Endeffektors (12) versetzt ist, wobei jede obere Schiene das gleiche kurvenförmige Profil aufweist; zwei untere Schienen (62), die jeweils mit einer entsprechenden Basisschiene (30a, 30b) der beiden oberen Schienen (54) betriebstechnisch verbunden sind, wobei eine jeweilige untere Schiene (62) zu jeder der oberen Schienen (54) ein komplementäres kurvenförmiges Profil aufweist; mehrere Wälzelemente (64), die zwischen jeder oberen Schiene (54) und jeder unteren Schiene (62) angeordnet sind, um die obere Schiene (54) mit der unteren Schiene (62) betriebstechnisch zu verbinden; wobei jede untere Schiene (62) schwenkbar mit einem ersten Konformitätsmechanismus (24a) verbunden ist, um eine Bewegung des Endeffektors (12) in der zweiten Bewegungsrichtung (42) zu ermöglichen; und einen zweiten Positionssensor, der an dem zweiten Konformitätsmechanismus (24b) angeordnet ist, um eine Position der unteren Schienen (62) relativ zu den entsprechenden oberen Schienen (54) zu detektieren.
8. Endeffektor-Tragelement (20) nach Anspruch 7 , wobei der zweite Konformitätsmechanismus (24b) vertikal oberhalb des ersten Konformitätsmechanismus (24a) angeordnet ist.
9. Endeffektor-Tragelement (20) nach Anspruch 7 , wobei die zweite Bewegungsrichtung (50) zu der ersten Bewegungsrichtung (42) senkrecht ist.
10. Robotersystem (10), das umfasst: einen Roboter (80); einen Endeffektor (12), der mit dem Roboter (80) betriebstechnisch verbunden ist; und ein Endeffektor-Tragelement (20) nach einem der Ansprüche 1 - 9 , das den Endeffektor (12) mit dem Roboter betriebstechnisch verbindet.

Description

EINLEITUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Robotersysteme und insbesondere auf Tragelemente für Arme von Robotersystemen. Robotersysteme oder andere betätigte Handhabungssysteme verwenden Arme, die Endeffektoren besitzen, die eine Wechselwirkung z. B. mit Menschen in gemeinsamen Anwendungen oder Maschinen in Fließfertigungs-Anwendungen ermöglichen. Derartige Arme enthalten häufig Tragelemente mit Konformitätsmechanismen, die eine physische Wechselwirkung mit und eine Bewegung in der Umgebung mit geringem Widerstand und daher geringer ausgeübter Kraft zulassen, um die Bewegung mit mehreren Freiheitsgraden durchzuführen. Der Konformitätsmechanismus kann eine Konfiguration eines viergliedrigen Koppelgetriebes oder dergleichen sein. Derartige Konfigurationen besitzen jedoch Einschränkungen, da sie häufig groß sind und kein selbstzentrierendes Merkmal besitzen, was zu einem umständlichen Betrieb des Mechanismus führt. Zur Hintergrundinformation sei an dieser Stelle ergänzend auf die Druckschriften DE 10 2022 126 199 A1, US 2020 / 0 376 682 A1 und US 5 909 941 A verwiesen. ZUSAMMENFASSUNG Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält ein Endeffektor-Tragelement für ein System eines ersten Konformitätsmechanismus, der zwei Basisschienen enthält, wobei eine erste Basisschiene der beiden Basisschienen zu einer zweiten Basisschiene der beiden Basisschienen in einer ersten Bewegungsrichtung eines Endeffektors versetzt ist. Jede Basisschiene weist ein kurvenförmiges Profil auf. Das Tragelement umfasst zwei konforme Schienen. Jede konforme Schiene ist mit einer entsprechenden Basisschiene der beiden Basisschienen betriebstechnisch verbunden. Eine jeweilige konforme Schiene weist zu jeder der Basisschienen ein komplementäres kurvenförmiges Profil auf. Zwischen jeder Basisschiene und jeder konformen Schiene sind mehrere Wälzelemente angeordnet, um die Basisschiene mit der konformen Schiene betriebstechnisch zu verbinden. An dem ersten Konformitätsmechanismus befindet sich ein Positionssensor, um eine Position der konformen Schienen relativ zu den entsprechenden Basisschienen zu detektieren. Jede konforme Schiene ist konfiguriert, mit dem Endeffektor symmetrisch schwenkbar verbunden zu sein, um eine Bewegung des Endeffektors in der ersten Bewegungsrichtung zu ermöglichen. Zusätzlich zu einem oder mehreren der Merkmale, die hier beschrieben sind, enthält das Tragelement eine Grundplatte, an der die beiden Basisschienen befestigt sind. Zusätzlich zu einem oder mehreren der Merkmale, die hier beschrieben sind, sind die beiden Basisschienen derart konfiguriert, dass der Endeffektor durch die Schwerkraft relativ zu der ersten Bewegungsrichtung in eine neutrale Position zurückkehrt. Zusätzlich zu einem oder mehreren der Merkmale, die hier beschrieben sind, sind die beiden konformen Schienen vertikal unterhalb der beiden Basisschienen angeordnet. Zusätzlich zu einem oder mehreren der Merkmale, die hier beschrieben sind, verriegelt ein Verriegelungsmechanismus wahlweise die Position der konformen Schienen relativ zu den entsprechenden Basisschienen. Zusätzlich zu einem oder mehreren der Merkmale, die hier beschrieben sind, enthält der Positionssensor einen Drehsensor, der die Drehung eines Drehgelenks, das den Endeffektor mit der Basisschiene verbindet, detektiert, oder einen Linearsensor, der die Relativbewegung der konformen Schiene in Bezug auf die Basisschiene detektiert. Zusätzlich zu einem oder mehreren der Merkmale, die hier beschrieben sind, enthält die Halterung einen zweiten Konformitätsmechanismus, der zwei obere Schienen besitzt. Eine erste obere Schiene der beiden oberen Schienen ist zu einer zweiten oberen Schiene der beiden oberen Schienen in einer zweiten Bewegungsrichtung des Endeffektors versetzt. Jede obere Schiene weist das gleiche kurvenförmige Profil auf. Der zweite Konformitätsmechanismus enthält ferner zwei untere Schienen. Jede untere Schiene ist mit einer entsprechenden Basisschiene der beiden oberen Schienen betriebstechnisch verbunden. Eine jeweilige untere Schiene weist zu jeder der oberen Schienen ein komplementäres kurvenförmiges Profil auf. Zwischen jeder oberen Schiene und jeder unteren Schiene sind mehrere Wälzelemente angeordnet, um die obere Schiene mit der unteren Schiene betriebstechnisch zu verbinden. Jede untere Schiene ist schwenkbar mit einem ersten Konformitätsmechanismus verbunden, um eine Bewegung des Endeffektors in der zweiten Bewegungsrichtung zu ermöglichen. An dem zweiten nach Konformitätsmechanismus befindet sich ein zweiter Positionssensor, um eine Position der unteren Schienen relativ zu den entsprechenden oberen Schienen zu detektieren. Zusätzlich zu einem oder mehreren der Merkmale, die hier beschrieben sind, ist der zweite Konformitätsmechanismus vertikal oberhalb des ersten Konformitätsmechanismus angeordnet. Zusätzlich zu einem oder mehreren der Merkmale, die hier beschrieben sind, ist die zweite Bewegungsrichtung zu der ersten Bewegungsrichtung senkrecht. Z