CH708120A2 - Universeller Manipulator. - Google Patents

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, einen universellen Manipulator zu schaffen, welcher flexibel und vielseitig einsetzbar ist und zudem einen einfachen Aufbau besitzt und dadurch sich mit minimalem Aufwand an die jeweilige Arbeitsaufgabe anpassen lässt sowie raumsparend und platzsparend beim Einsatz ist. Bei dem erfindungsgemässen universellen Manipulator (1) mit einem im Grundriss A-förmigen oder C-förmigen waagerecht angeordneten Grundrahmen (2a,2b, 2c) als Stützsystem ist an dem Stützsystem senkrecht ein Mast (3) und an dem Mast (3) eine bewegliche Trägeraufnahme (5) angeordnet, wobei der Mast (3) an oder auf einem die Verbindung der beiden seitlichen Schenkel des im Grundriss A-förmigen oder des C-förmigen Grundrahmen (2a, 2b, 2c) bildenden Rahmensegment angeordnet ist und dass an der Trägeraufnahme (5) ein Träger (4) anbringbar ist, wobei der Träger (4) ein Kragträger ist und dass am Grundrahmen mindestens drei Räder (14) angeordnet sind. Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der Herstellung von Manipulatoren vorzugsweise für den Einsatz im Fahrzeugbau.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen universellen Manipulator als Unterstützung zur Montage von konstruktiven Komponenten oder Baugruppen in umbauten Montageorten. Manipulatoren sind Montagehilfsvorrichtungen, die im Zusammenhang mit einem Verschieben sowie Verdrehen die Beweglichkeit der Werkzeuge bzw. Bauteile an entsprechende Arbeitspositionen ermöglichen. Darüber hinaus sind hier Hilfsvorrichtungen eingeschlossen, die bei der manuellen Montage unterstützend wirksam werden, indem sie beispielsweise Bauteile und Montagezubehör oder auch Arbeitsplattformen transportieren, bereitstellen und/oder positionieren. Vielfach besteht die Notwendigkeit, Baugruppen oder Komponenten an Orten zu montieren, welche nur beschränkt zugänglich oder befahrbar sind. Zudem besitzen die jeweiligen Baugruppen oder Komponenten Dimensionen und Gewichte, so dass sie ohne die maschinelle Unterstützung durch Manipulatoren nicht mehr handhabbar sind oder aber Qualitätsanforderung bestehen, welche den Einsatz von Manipulatoren erfordern. Hinzu kommt, dass mittels Manipulatoren höhere Stückzahlen der jeweiligen zu montierenden Baugruppen oder Komponenten und damit der herzustellenden Produkte erreicht werden. Jedoch bedarf es einer gewissen Vielseitigkeit der Manipulatoren, um den jeweiligen Anforderungen gerecht werden zu können, insbesondere um beschränkt zugängliche oder befahrbare Montageorte, wie ein beliebiger umbauter Raum mit einer nur begrenzt grossen Zugangsöffnung dessen Innenseiten nur sehr schwer zugänglich sind, wie beispielsweise Reisezugwagen oder Strassenbahnwagen oder ein Container, bedienen zu können. Hierbei ist es von Bedeutung, den jeweiligen Bewegungsablauf und damit den Montageablauf beim Einsatz des Manipulators stark zu vereinfachen und den notwendigen Platzbedarf für den Manipulator im Umfeld des Montageortes vor, während und nach der Montage zu reduzieren.

[0002] Bekannt ist hierzu die DE 10 2008 030 952 B4, welche einen Manipulator in Form einer Montagevorrichtung beschreibt, der für den Einbau einer komplexen Baugruppe im Innern eines Wagenkastens eines Fahrzeugs mit jeweils sich in Längsrichtung horizontal erstreckendem Unterteil und Oberteil vorgesehen ist.

[0003] Das Oberteil ist durch einen Verbindungsabschnitt mit dem Unterteil verbunden und umfasst weiter eine Halteeinrichtung zur Aufnahme einer komplexen Baugruppe, wobei das Unterteil und das Oberteil zumindest in einem Abschnitt ausgehend vom Verbindungsabschnitt parallel zueinander und in vertikaler Richtung voneinander beabstandet sind. Das Oberteil mit der daran befestigten komplexen Baugruppe erstreckt sich in Längsrichtung ins Innere des Wagenkastens, während sich der Abschnitt des Unterteils ausserhalb des Wagenkastens befindet.

[0004] Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass bei der Benutzung das Unterteil des Manipulators konstruktionsbedingt immer unter dem zu erreichenden Montageort positioniert ist. Dies bedeutet, dass unter dem Montageort regelmässig ein ausreichender Freiraum zur Verfügung stehen muss und somit zusätzliche Aufwendungen zur Herstellung und Sicherstellung der notwendigen Lage erforderlich sind. Zudem bietet der Manipulator nur eine begrenzte Anzahl von Freiheitsgraden und somit nur eine begrenzte Möglichkeit des Einsatzes, weshalb zusätzlich Aufbauten oder Umbauten notwendig werden.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, einen universellen Manipulator zu schaffen, welcher flexibel und vielseitig einsetzbar ist und zudem einen einfachen Aufbau besitzt und dadurch sich mit minimalem Aufwand an die jeweilige Arbeitsaufgabe anpassen lässt sowie raumsparend und platzsparend einsetzbar ist.

[0006] Mit der Erfindung wird ein universeller Manipulator bereitgestellt, der einen horizontal, zumindest in einer Dimension, beweglichen Grundrahmen als Stützsystem umfasst, an welchem senkrecht ein Mast und am Mast eine mehrdimensional bewegliche Trägeraufnahme angeordnet ist. Die Trägeraufnähme hält einen Kragträger zur Aufnahme von Werkzeugen und Materialien. Die besondere Konstruktion erlaubt es, dass der Mast bis zum Montageort bewegt und der daran befestigte Kragträger vollständig in eine Öffnung am Montageort eingefahren werden kann. In einem bevorzugten Einsatzfall für den Manipulator ist die Öffnung eine stirnseitige Durchgangsöffnung eines umbauten Raumes, welche nur begrenzt gross ist und somit dessen Innenseiten nur sehr schwer zugänglich sind, wie beispielsweise bei einem Reisezugwagen, Strassenbahnwagen oder Container.

[0007] Durch die bewegliche Trägeraufnahme ist letztlich der Kragträger in mehreren Dimensionen beweglich. Die hier beschriebene Trägeraufnahme umfasst das Bauteil, das den Kragträger mit dem Mast verbindet. Durch die bewegliche Trägeraufnahme kann der Träger im Inneren eines umbauten Raumes bewegt werden, um beispielweise Werkzeuge in entsprechende Arbeitspositionen zu bringen. Ergänzend sind weiterhin verschiedene Korrekturbewegungen durch die Beweglichkeit des Grundrahmens möglich.

[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.

[0009] Gemäss Anspruch 2 umfasst die Trägeraufnahme eine Verschiebevorrichtung, eine Schwenkvorrichtung und/oder eine Drehvorrichtung. Damit ist eine Beweglichkeit des Trägers bezogen auf den Mast in mehreren Dimensionen möglich. Die Verschiebevorrichtung ermöglicht die Verschiebung des Trägers in vertikaler und/oder horizontaler Richtung. Hierdurch lässt sich der an der Trägeraufnahme befestigte Träger am Montageort individuell einstellen und justieren. Der Träger kann auf unterschiedlich hohe Durchgangsöffnungen gebracht werden.

[0010] Ebenso ist eine seitliche Verschiebung möglich. Damit ist es möglich, den Träger durch eine nachträgliche Lageanpassung der Trägeraufnahme auch an sonst nicht erreichbare Montageorte zu bewegen sowie Störkonturen auszugleichen.

[0011] Die Drehvorrichtung ermöglicht es, den Träger an der Trägeraufnahme um eine in Längsrichtung des Trägers zentrische oder exzentrische Achse zu drehen. Hierdurch lassen sich vom jeweiligen Montageort abhängige Anpassungen an sich ändernde Ebenen oder Konturen durchführen.

[0012] Zudem lässt sich der Manipulator für vorbereitende Arbeiten in eine vom Montageort abweichende, zur Vorbereitung geeignete oder ergonomische Lage bringen und anschliessend direkt nur durch eine die Lage ändernde Bewegung an den Montageort anpassen, ohne dass zusätzliche Umbauarbeiten oder mechanische Anpassungen durchzuführen sind.

[0013] Insbesondere lassen sich am Träger angebrachte Werkzeuge, wie beispielweise Bohrmaschinen oder Schrauber, in ihrer jeweiligen Arbeitsrichtung verändern.

[0014] Die Schwenkvorrichtung bietet die Möglichkeit, durch ein Kugelgelenk oder eine scharnierartige Verbindung und eine entsprechende Stellvorrichtung, wie beispielsweise einen Hydraulikzylinder, den Winkel des Kragträgers bezogen auf den Mast in vertikaler und horizontaler Ebene zu verändern. In Kombination mit der Drehvorrichtung und einer als Scharnier ausgebildeten Schwenkvorrichtung kann der Winkel des Kragträgers in jeder Richtung verändert werden. Durch die Schwenkung des Trägers sind Arbeitsorte erreichbar, die sonst durch Werkzeuge schlecht zugänglich wären. Gleichfalls kann durch die Schwenkvorrichtung erreicht werden, dass entsprechende Lageanpassungen durch einen Ausgleich von Biegemomenten aufgrund von Last am Kragträger möglich werden.

[0015] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen Mast und Trägeraufnähme ein horizontal ausgerichtetes Abstandstragbauteil angeordnet. Das Abstandstragbauteil sorgt dafür, dass die Trägeraufnähme sich innerhalb des Reiszugwagens bzw. des entsprechenden Arbeitsraumes befindet. Der auf dem Grundrahmen positionierte Mast weist eine vertikale Ausdehnung auf, die bei einer höheren Öffnung zum Arbeitsraum bedingt, dass die Trägeraufnahme sich ausserhalb des Arbeitsraumes befindet. Mit dem am Mast befestigten horizontal ausgedehnten, vorzugsweise höhenvariierbaren Abstandsbauteil wird ermöglicht, dass die Trägeraufnahme im Arbeitsraum positioniert werden kann. Damit erfolgen die Bewegungen des Kragträgers innerhalb des Arbeitsraumes, was den Aktionsradius, insbesondere beim Schwenken des Kragträgers, erweitert.

[0016] Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist im Verlauf des Trägers ein Versatz angeordnet. Der Versatz ermöglicht es, dass zusammen mit der Drehvorrichtung der Arbeitsträger auf einer Kreisbahn bewegt wird. Damit wird der Aktionsradius erweitert. Der Versatz kann zudem zur Optimierung des Kraftflusses innerhalb des Trägers genutzt werden.

[0017] Gemäss einer Weiterbildung nach Anspruch 4 ist der Träger teleskopartig ausgebildet. Demzufolge sind bei stillstehendem Grundrahmen Bewegungsabläufe entlang der Trägerachse möglich, indem sich der Träger bei Bedarf ein- oder ausfahren lässt. Damit ist der Manipulator einerseits für unterschiedlich grosse Arbeitsräume geeignet und anderseits kann die Trägerspitze zu unterschiedlichen Positionen des Arbeitsraumes bewegt werden. Durch den eingefahrenen Träger wird der Platzbedarf beim Einfahren oder Ausfahren in/aus dem Arbeitsraum verringert.

[0018] Einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entsprechend Anspruch 5 ist im Verlauf des Trägers mindestens eine Schwenkvorrichtung angeordnet, die als Schwenkgelenk oder scharnierartig ausgeführt ist. Hierdurch lässt sich der Träger sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung schwenken. Entsprechend erhöhen sich die Freiheitsgrade beim Einsatz, insbesondere beim Erreichen ansonsten nicht geradlinig erreichbarer Montageorte. Somit wird die Beweglichkeit des Trägers weiter vergrössert. Zusammen mit der Drehvorrichtung können Funktionen, wie in Bezug auf das Abstandstragbauteil beschrieben, in noch grösserem Umfang realisiert werden, da sich durch zwei Schwenkgelenke ein beweglicher Versatz realisieren lässt.

[0019] Entsprechend einer vorteilhaften Ausbildung des Manipulators nach Anspruch 6 erstreckt sich der Grundrahmen jeweils beidseitig und seitlich versetzt entsprechend parallel zur Hauptrichtung des Trägers. Bei einem prädestinierten Einsatz des erfindungsgemässen Manipulators zum Innenausbau von Reisezugwagen wird die Last des Trägers und der Anbauten seitlich auf den Standort abgetragen.

[0020] Die besondere Form des Grundrahmens ermöglicht es, dass der Manipulator auf der Aussenseite beidseitig am zu erreichenden Montageort vorbei bewegt wird und damit auch Montageorte erreicht werden können, die über keine Bodenfreiheit verfügen. Durch die entsprechende Länge der seitlichen Grundrahmenelemente können die Kräfte abgetragen und so ein Kippen des Manipulators vermieden werden. Vorzugsweise befinden sich die seitlichen Grundrahmenelemente im Falle der Reisezugwagen seitlich der Gleise, um eine Beweglichkeit des Manipulators zu ermöglichen.

[0021] Nach Weiterbildung gemäss Anspruch 7 ist der Mast schwenkbar am Grundrahmen angeordnet, wodurch sich am Montageort gegebenenfalls notwendige Bewegungsabläufe des Manipulators besser realisieren lassen. Insbesondere sind so Arbeitsorte, die beispielsweise schräg von unten oder schräg von oben zugänglich sind, wie Ladeklappen von Flugzeugen oder auch Behälter, erreichbar. Die Einstellung des Schwenkwinkels ist durch zumindest eine einstellbare Spannstrebe, die den Mast mit dem Grundrahmen verbindet, realisierbar. Die Spannstrebe kann beispielsweise als Hydraulikzylinder ausgeführt sein.

[0022] Gemäss Anspruch 8 sind am Träger Werkzeugaufnahmen, Medienanschlüsse und/oder Hilfsmittelaufnahmen angeordnet. Somit lassen sich zusätzliche Aufbauten oder Werkzeuge zuverlässig montieren und mit gegebenenfalls notwendigen Medien wie unterschiedlichen Flüssigkeiten oder Gasen sowie elektrischer Energie versorgen.

[0023] Entsprechend Anspruch 9 sind die Werkzeugaufnahme, Medienanschlüsse und/oder die Hilfsmittelaufnahme eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional beweglich ausgeführt. Hierdurch lassen sich geringe Toleranzen ausgleichen und zudem Lageanpassungen vollziehen, um auf ein Bewegen des Manipulators oder des Trägers verzichten zu können oder wenn diese beispielsweise aus anderen Gründen zu vermeiden ist. Somit bietet sich zugleich die Möglichkeit, dass mehrere Arbeiten an verschiedenen Montageorten bei einem unverändert stehenden Grundrahmen unmittelbar nacheinander verrichtet werden können.

[0024] Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 10 sind am Grundrahmen Luftkissen, Räder oder Laufräder für Schienen angeordnet. Damit ist der Manipulator ortsveränderbar und so entsprechend unterschiedlicher Erfordernisse positionierbar.

[0025] Nach Anspruch 11 ist über der Mitte der Räder eine vertikale Achse angeordnet. Dadurch ist die Laufrichtung der Räder auf der Stelle veränderbar, da beim Schwenken der Räder Lageverschiebungen des Grundrahmens vermieden werden. Somit ist eine vertikale Drehbewegung der Räder ohne einer Lageveränderung des Manipulators zu möglich. Letztlich kann der Manipulator auf engstem Raum mit entsprechend kurzen Wegen gelenkt werden. Zudem sind präzise Lagekorrekturen in den beiden Dimensionen der Ebene jederzeit möglich. Die Bewegungsabläufe werden genauer und die zeitlichen Aufwendungen für die Lageveränderungen und Korrekturen lassen sich minimieren.

[0026] Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>die Darstellung eines Manipulators in Perspektivansicht, <tb>Fig. 2<SEP>einen modifizierten Manipulator in Perspektivansicht, <tb>Fig. 3<SEP>eine perspektivische Darstellung eines Manipulators mit teleskopierbarem Kragträger und teleskopierbarem Rahmenschenkel, <tb>Fig. 4<SEP>einen Manipulator in Seitenansicht mit Schwenkvorrichtung, <tb>Fig. 5<SEP>einen Manipulator in einer Ansicht von oben, <tb>Fig. 6<SEP>Darstellung eines Manipulators von der Kragträgerseite aus, <tb>Fig. 7 und Fig. 8<SEP>Seitenansichten einer Radanordnung sowie <tb>Fig. 9 und Fig. 10<SEP>Seitenansichten einer Anordnung eines Rades auf einer T-Schiene.

[0027] Der erfindungsgemässe universelle Manipulator 1, wie in Fig. 1 perspektivisch dargestellt, basiert auf einem A-förmigen Grundrahmen 2 mit zwei Rahmensegmenten 2a, 2b. Bei einer vereinfachten, nicht dargestellten Ausführung für geringere Tragfähigkeiten kann der Grundrahmen 2 C-förmig ausgeführt sein. Dabei wäre nur ein Rahmensegment zur Verbindung der beiden Rahmenschenkel 2c vorgesehen. Der Grundrahmen 2 ist jeweils waagerecht und durch daran angeordnete Räder 14 fahrbar. Eine vorteilhafte Anordnung der Räder 14 ist in den Fig. 7 und 8 detailliert dargestellt.

[0028] Der Grundrahmen 2 bildet ein Stützsystem 2. Dabei werden zwei im Wesentlichen parallele Schenkel 2c von einem oder mehreren Rahmensegmenten 2a, 2b verbunden. Bei einem C-förmigen Grundriss (nicht dargestellt) ist ein Rahmensegment im Bereich eines Endes der beiden parallelen Schenkel 2c angeordnet. Bei einem A-förmigen Grundriss ist zu dem einen Rahmensegment 2a ein weiteres Rahmensegment 2b im Wesentlichen parallel und beabstandet zum ersten Rahmensegment 2a zur Verbindung der beiden Schenkel 2c angeordnet.

[0029] Auf dem Rahmensegment 2a des Grundrahmens 2 ist ein im Wesentlichen senkrechter Mast 3 und an dem Mast 3 eine bewegliche Trägeraufnahme 5 angeordnet. An der Trägeraufnahme 5 ist ein Träger 4 als Kragträger 4 angebracht. Die Position der Trägeraufnähme 5 am Mast 3 lässt sich in vertikaler und/oder horizontaler Richtung mittels einer Verschiebevorrichtung 6 verändern. Die Verschiebevorrichtung 6 ist Teil der Mast 3 und Träger 4 verbindenden Trägeraufnahme 5 und kann mittels Führungsschienen (nicht dargestellt) geführt sein. Der Stellantrieb der Verschiebevorrichtung 6 kann durch ein Schneckengetriebe, als ein Spindel-Mutter-Getriebe oder als Zahnstangengetriebe (nicht dargestellt)) realisiert sein. Diese Stellgetriebe sind jeweils elektromotorisch angetrieben. Die Auswahl des jeweiligen Getriebes richtet sich nach den konstruktiven Anforderungen und den gebotenen Genauigkeiten. Ebenso kann die Verschiebevorrichtung 6 hydraulisch ausgeführt werden.

[0030] Um Änderungen der Lage, beispielsweise aus einer vertikalen in eine horizontale Lage und wieder in eine vertikale Lage zu ermöglichen, schliesst die Trägeraufnahme 5 eine Drehvorrichtung 7 ein. Damit wird eine Drehung des Trägers 4 um eine zentrische oder exzentrische Achse entlang des Trägers in Längsrichtung möglich. Mittels eines als Drehvorrichtung 7 ausgeführten Schneckengetriebes (nicht dargestellt) ist der Träger 4 manuell per Kurbel oder elektromotorisch angetrieben an der Trägeraufnähme 5 drehbar. Somit lassen sich beliebige Lagen am Montageort problemlos erreichen. Auch für Zwischenschritte lässt sich der Manipulator 1 in die erforderliche, beispielsweise eine ergonomische Lage bringen.

[0031] Darüber hinaus ist der Mast 3 schwenkbar auf dem Grundrahmen 2 angeordnet. Hier ist dazu der Mast 3 auf einem schwenkbaren Rahmensegment 2a, das hier in den Rahmenschenkeln 2c gelagert ist, angeordnet. Zum Ausgleich unterschiedlicher Lasten oder Lastverteilungen auf dem Träger 4 oder der zu handhabenden Hilfsmittel, Materialien oder Trägerlängen ist der Mast 3 am Grundrahmen 2 in eine von einer vertikalen Stellung abweichende Lage schwenkbar ausgeführt. Zur Stabilisierung und Lagesicherung ist der Mast 3 zudem zusätzlich mit mindestens einer einstellbaren Spannstrebe 11 mit dem Grundrahmen 2 verbunden. Vorzugsweise kommen wie hier dargestellt zwei Spannstreben 11 zur Anwendung. Diese Spannstreben 11 sind sowohl manuell als auch elektromotorisch einstellbar, so dass der Mast 3 in seiner Neigung variabel eingestellt werden kann.

[0032] An dem Träger 6 lassen sich unterschiedliche schematisch dargestellte Werkzeugaufnahmen 12 und Hilfsmittelaufnahmen 12 anbringen. Neben Montagehilfen für komplexe Baugruppen als Werkzeugaufnahmen 12 lassen sich als Hilfsmittelaufnahmen 12 beispielsweise Plattformen für Personen anbringen, um mit Hilfe des Manipulators 1 entsprechende Arbeiten sicher und ergonomisch durchführen zu können. Die dafür notwendigen Medienanschlüsse 13 wie elektrische Energie, Wasser, Druckluft oder Hydraulikanschlüsse sind entsprechend ebenfalls im Verlauf des Trägers oder an den Werkzeugaufnehmen 12 angeordnet. In einem konkreten Ausführungsbeispiel sind die Werkzeugaufnahmen 12 und/oder Hilfsmittelaufnahmen 12 am Träger 4 längs zu diesem an zumindest sich gegenüber liegenden Längsseiten als Profilschienen 20 vorhanden, an welchen die Werkzeuge und Hilfsmittel mittels Antrieben längs zum Träger 4 bewegt werden. Diese Profilschienen 20 lassen sich schwenken, so dass auch eine von der Längsrichtung des Trägers abweichende Bewegung möglich ist.

[0033] Fig. 2 zeigt einen aus Fig. 1 hervorgehenden, modifizierten Manipulator 1. Entsprechend werden hier nur die Unterschiede zu Fig. 1 beschrieben. Der Kragträger 4 ist mit einem Versatz 10 ausgeführt. Der Versatz 10 wird durch ein hier mit ca. 45 angesetztes Trägerelement realisiert. Durch den Versatz 10 kann der Träger 4 mittels Drehvorrichtung 7 auf einer Kreisbahn bewegt werden. Damit werden auch ansonsten nicht von der Trägeraufnahme 5 geradlinig erreichbare Arbeitspositionen erreichbar. Weiterhin sind die Rahmenschenkel 2c seitlich verlängert, so dass die am Träger 4 angreifende Last abgetragen und somit ein Kippen vermieden werden kann. Die hier nicht dargestellten Räder können auch als Laufräder für Schienen (nicht dargestellt) ausgeführt werden. Auch mittels Luftkissen (nicht dargestellt)ist eine Ortsveränderung des Manipulators 1 realisierbar.

[0034] Die Fig. 3 zeigt eine andere Perspektivsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Manipulator 1. Deutlich erkennbar sind die beiden Spannstreben 11, die durch Längenänderung eine Neigung des Mastes 3 bewirken. Die Rahmenschenkel 2a sind hier, wie exemplarisch am vorderen Rahmenschenkel 2a gezeigt, teleskopisch ausfahrbar ausgeführt. Demzufolge kann die Abstützung entsprechend der Lasten am Kragträger 4 erfolgen. Im Zustand mit eingefahrenen Rahmenschenkeln 2a ist der Manipulator 1 durch seine geringe Grösse sehr beweglich. Der entsprechende Teleskopantrieb (nicht dargestellt) kann beispielsweise hydraulisch oder mit einem Mutter-Spindel -Getriebe (nicht dargestellt) ausgeführt sein. Ebenso ist der Träger 4 hier teleskopartig ausfahrbar ausgebildet.

[0035] Damit kann die Länge des Trägers 4 an räumliche Bedingungen, Arbeitsaufgaben oder andere Erfordernisse angepasst werden.

[0036] Alle weiteren Komponenten sind entsprechend der Beschreibungen zu Fig. 1 und 2 ausgeführt.

[0037] In Fig. 4 ist der Manipulator 1 in einer Seitenansicht dargestellt. Entsprechend der Konstruktionsanforderungen und des Montageortes ist neben der Verschiebevorrichtung 6 und der Drehvorrichtung 7 eine Schwenkvorrichtung 8 in die Trägeraufnahme 5 integriert.

[0038] Die Schwenkvorrichtung 8 ermöglicht es, den Träger 4 relativ zum Mast 3 im Winkel zu verändern. Damit ist der Träger 4 in vertikaler und/oder horizontaler Richtung schwenkbar. Die Schwenkbewegungen lassen sich mittels eines Gelenkmechanismus umsetzen, wobei beispielsweise ein Spindel-Mutter-Getriebe bzw. ein Hydraulikantrieb (nicht dargestellt) den Antrieb und die Lagesicherung bewirken.

[0039] Die Drehvorrichtung 7 kann zusammen mit einer in Richtung des Trägers 4 dahinter angeordneten eindimensionalen Schwenkvorrichtung 8, wie beispielsweise eines Scharniers 8, ein Verschwenken des Trägers 4 in alle Richtungen ermöglichen.

[0040] Eine weitere scharnierartige Schwenkvorrichtung 8 ist hier im Verlauf des Trägers 4 angeordnet. Mit dieser Schwenkvorrichtung 8 werden auch ansonsten nicht auf gerader Linie von der Trägeraufnähme 5 aus zugängliche Montageorte erreichbar. Die im Verlauf des Trägers 4 angeordnete zusätzliche Schwenkvorrichtung 8 ist hier als Scharnier 8 ausgeführt. Mit einem Schwenkgelenk oder einem zweiten Scharnier (nicht dargestellt) kann die Schwenkbewegung auch mehrdimensional ausgeführt werden.

[0041] Der Träger 4 lässt sich am Schwenkgelenk 8 motorisch in die gewünschte Lage bringen. Das Schwenkgelenk 8 ist ein jeweils auf den Längsaussenseiten an der Trennstelle zwischen zwei Trägerelementen angeordnetes Scharnier 8. Zudem sind motorische Antriebe (nicht dargestellt) zum Bewegen des freien Endes des Trägers 4 vorhanden. Die motorischen Antriebe (nicht dargestellt) sorgen für die Bewegung und die Lagesicherung beim Schwenken.

[0042] Beide Schwenkvorrichtungen 8 realisieren gemeinsam einen beweglichen Versatz 7, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Schwenkgelenke 8 können auch als Kugelgelenke oder andere mehrdimensionale Gelenke (nicht dargestellt) ausgeführt sein. Alle Funktionen wie Verschieben, Verschwenken, Verdrehen, Teleskopausdehnung und Mastneigung können in einem Manipulator 1 realisiert sein.

[0043] Die Fig. 5 zeigt einen Manipulator 1 in einer Ansicht von oben. Der Grundrahmen 2 ist A-förmig ausgeführt und besteht aus den beiden Grundrahmensegmenten 2a, 2b sowie den Schenkeln 2c. Der Kragträger 4 ist mit einem Versatz 10 ausgeführt. Weiterhin ist im Verlauf des Kragträgers 4 ein scharnierartiges Schwenkgelenk 8 angeordnet. Durch die Stellung der Drehvorrichtung 7 wird hier eine horizontale Schwenkbewegung gezeigt.

[0044] Auf dem Grundrahmen 2 ist der Mast 3 mit der Trägeraufnahme 5, die Drehvorrichtung 7 und Verschiebevorrichtung 6 einschliesst, angeordnet. Der Träger 4 mit dem Versatz 10 ist hier zur Seite verdreht. Die Spannstreben 11 halten den Mast 3 auf dem Grundrahmen 2. Alle weiteren Elemente des Manipulators entsprechen den Beschreibungen zu den anderen Figuren.

[0045] In Fig. 6 ist der Manipulator 1 von der Seite des Kragträgers 4 aus dargestellt. Die Trägeraufnahme 5 mit der Drehvorrichtung 7, der Verschiebevorrichtung 6 sowie dem Versatz ermöglichen die Lageveränderung des Trägers 4. Die Höhenverschiebung erfolgt entlang der Richtung des aus zwei Teilen bestehenden Mastes 3, der von den Streben 11 am Grundrahmen 2 gehalten wird. Die am Grundrahmen 2 angeordneten Räder 14 ermöglichen die Beweglichkeit des Grundrahmens 2.

[0046] Die Fig. 7 und 8 zeigen in zwei Seitenansichten einer Ausführung, in der die Räder 14 um eine vertikale Achse 16 auf der Stelle verdrehbar ausgeführt und um 90 Grad zueinander verdreht sind. Dazu ist die mit der Radhalterung 15 verbundene vertikale Achse 16 exakt über der Mitte des Rades 15 angeordnet, wie aus den beiden Ansichten in Fig. 8 und 9 deutlich wird. Die vertikalen Achsen 16 der Radhalterungen 15 sind im Grundrahmen 2 drehbar gelagert. Diese Anordnung ermöglicht eine Änderung der Laufrichtung der Räder 14, ohne dass es zu einer Lageänderung des Grundrahmens 2 kommt. Die jeweiligen Einzelantriebe (nicht dargestellt) der Räder 14 ermöglichen einen individuellen Antrieb und eine individuelle Lenkung.

[0047] In den Fig. 9 und 10 sind in zwei 90 Grad zueinander stehenden Seitenansichten Anordnungen eines Laufrades 14 auf einer T-Schiene 18 dargestellt. Das eigentliche Laufrad 14 läuft oben auf der T-Schiene 18. Unterhalb der Lauffläche der T-Schiene 18 sind hier beiderseits Gegenhalterollen 19 angeordnet. Das Laufrad 14 und die Gegenhalterollen 19 sind durch eine Radhalterung 15 mit dem Grundrahmen 2 verbunden. Die Gegenhalterollen 19 sind auf der dem Kragträger (nicht dargestellt) gegenüberliegenden Seite des Grundrahmens 2 angeordnet und verhindern so ein Kippen bei Lasten am Kragträger, da die Laufräder 14 sich nicht von den Schienen 18 heben können, sondern von den Gegenhalterollen 19 gehalten werden. Anstelle der Gegenhalterollen 19 können auch Gleitelemente angeordnet sein. Mit dieser Ausführung kann auf Gegengewichte auf dem Manipulator bzw. verlängerte Schenkel verzichtet werden.

Zusammenstellung der Bezugszeichen

[0048] <tb>1<SEP>- Manipulator <tb>2<SEP>- Grundrahmen, Stützsystem <tb>2a, 2b<SEP>- Rahmensegment <tb>2c<SEP>- Rahmenschenkel, Schenkel <tb>3<SEP>- Mast <tb>4<SEP>- Kragträger, Träger <tb>5<SEP>- Trägeraufnahme <tb>6<SEP>- Verschiebevorrichtung <tb>7<SEP>- Drehvorrichtung <tb>8<SEP>- Schwenkvorrichtung, Schwenkgelenk, Scharnier <tb>9<SEP>- Profilschiene <tb>10<SEP>- Versatz <tb>11<SEP>- Spannstrebe <tb>12<SEP>- Werkzeugaufnahme, Hilfsmittelaufnahme <tb>13<SEP>- Medienanschluss <tb>14<SEP>- Rad, Laufrad für Schiene <tb>15<SEP>- Halterungen der Räder, Radhalterung <tb>17<SEP>- vertikale Achse <tb>18<SEP>- T-Schiene <tb>19<SEP>- Gegenhalterolle

Claims (11)

1. Universeller Manipulator (1) mit einem waagerecht angeordneten Grundrahmen (2) als Stützsystem (2), wobei der Manipulator (1) mit Grundrahmen (2) in der Horizontalen in zumindest einer Dimension beweglich ist und auf dem Stützsystem (2) zumindest ein annähernd senkrecht ausgerichteter Mast (3) angeordnet ist und an dem Mast (3) mindestens ein Kragträger (4) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Mast (3) eine mehrdimensional bewegliche Trägeraufnahme (5) zur Befestigung des Kragträgers (4) angeordnet ist.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägeraufnahme (5) eine Verschiebevorrichtung (6), eine Drehvorrichtung (7) und/oder eine Schwenkvorrichtung (8) umfasst.

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf des Trägers (4) ein Versatz (10) angeordnet ist.

4. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragträger (4) teleskopartig ausgebildet ist.

5. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf des Trägers (4) mindestens eine Schwenkvorrichtung (8) angeordnet ist.

6. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundrahmen (2) sich jeweils beidseitig zum Träger (4), seitlich versetzt und zumindest annähernd parallel zur Hauptrichtung des Trägers (4), erstreckt.

7. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mast (3) schwenkbar und mittels mindestens einer längenveränderbaren Spannstrebe (7) einstellbar am Grundrahmen (2) angeordnet ist.

8. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Träger (4) zumindest eine Werkzeugaufnahme (12), zumindest ein Medienanschluss (13) und/oder zumindest eine Hilfsmittelaufnahme angeordnet sind.

9. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (12) und/oder die Hilfsmittelaufnahme (12) eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional beweglich ausgeführt sind.

10. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Grundrahmen (2) Luftkissen, Räder (14) oder Laufräder für Schienen angeordnet sind.

11. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (15) der Räder (14) um eine über der Mitte des Rades (14) angeordnete vertikale Achse (16) schwenkbar oder drehbar ausgeführt sind.