DE69714715T2

DE69714715T2 - Einrichtung zur relativbewegung von zwei elementen

Info

Publication number: DE69714715T2
Application number: DE69714715T
Authority: DE
Inventors: Torgny Brogaardh
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2017-03-15
Also published as: JP2008200846A; ES2184074T3; ATE222161T1; CA2248627A1; SE9600999D0; EP0894038B1; DE69714715D1; KR19990087796A; US6301988B1; KR100484985B1; AU2185097A; SE508890C2; WO1997033726A1; JP2000506451A; SE9600999L; EP0894038A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Relativbewegung zweier Elemente, welche umfasst, eine Anordnung zur Bildung einer Verbindung zwischen einer ersten Stangenanordnung bzw. Verbindungselementanordnung und einer Bewegungsanordnung, wobei die Bewegungsanordnung zwischen der Verbindungsanordnung und einem der Elemente angeordnet ist, während die erste Stangenanordnung zwischen der Verbindungsanordnung und einem zweiten der Elemente angeordnet ist, wobei die erste Stangenanordnung umfasst wenigstens zwei erste Stangen bzw. Verbindungselemente, die relativ zur Verbindungsanordnung und dem zugehörigen Element der Elemente über Gelenke bzw. Verbindungsstücke verbunden sind, um in alle Richtungen schwenkbar zu sein, wobei die ersten Stangen zusammen mit der Verbindungsanordnung und dem zugehörigen Element der Elemente ein erstes Vierstangensystem bilden, wobei die Bewegungsanordnung eine Relativbewegung zwischen der Verbindungsanordnung und dem zugehörigen Element der Elemente ermöglichen kann, und Kraftbeaufschlagungsanordnungen, um die Stangenanordnung und die Bewegungsanordnung zu betätigen, um die relative Position zwischen den Elementen zu ändern. Eine derartige Vorrichtung wird in der US-A-5 386 741 gezeigt.
Die Relativbewegung der zwei Elemente bezweckt diese wechselweise in einer angestrebten Weise mittels der Kraftbeaufschlagungsanordnungen anzuordnen. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Manipulator oder Roboter bilden. Das zweite der Elemente soll direkt oder indirekt über eine Traganordnung ein Arbeitselement zur Ausführung der angestrebten Funktion tragen, beispielsweise Entnehmen, Anordnen, Verpacken und Palettieren. Es sei jedoch angemerkt, dass das Arbeitselement ebenfalls zum Ausführen eines anderen Arbeitsvorgangs als jener soeben Erwähnter verwendet werden kann. Gemäß einer ersten Ausführungsform kann das erste Element ein Basiselement bilden, welches im Raum gesichert ist, könnte jedoch gemäß einer zweiten Ausführungsform wenigstens einen Teil eines relativ zu einem Basiselement beweglichen bzw. bewegbaren Trägers bilden. Eine Kraftbeaufschlagungsanordnung dient dann zum Anpassen der Position des Trägers relativ zu dem Basiselement.
Ein Roboter von der einführender Weise definierten Art ist in der US 4 976 582 beschrieben. Zum Anordnen des zweiten Elements umfasst der Roboter drei Kraftbeaufschlagungsanordnungen, welche unisono, drei in einer Dreieckverteilung auf dem ersten Element angeordnete Kraftausübungselemente umfassen. Jedes der Kraftelemente ist mit dem beweglichen zweiten Element über seine eigene Verbindung verbunden, welche umfasst, zwei Stangenanordnungen und eine intermediäre Verbindungsanordnung. Diese drei parallel gekuppelten Verbindungen sind ebenfalls in einer Dreieckverteilung angeordnet. Jede dieser Verbindungen umfasst eine erste Stangenanordnung, welche zwei erste Stangen enthält, die mit dem zweiten Element und einer zweiten Stange schwenkbar verbunden sind, welche mit einem beweglichen Abschnitt des Kraftausübungselements starr verbunden ist und welche mittels einer Verbindungsanordnung mit den zwei ersten Stangen verbunden ist. Die zweite Stange ist hinsichtlich eines einzelnen Freiheitsgrads relativ zu dem stationären Abschnitt des Leistungsausübungselements beweglich. Die Verbindungsanordnung verbindet die erste und zweite Stange in schwenkbarer Weise mit zwei, jedoch nicht mehr als zwei Freiheitsgraden. Die durch die erste Stangen gebildete Stangenanordnung ist mit dem zweiten Element derart verbunden, dass zwei, jedoch nicht mehr als zwei Freiheitsgrade auftreten. In Wirklichkeit bilden die ersten Stangenanordnungen parallelogrammförmige Vierstangensysteme. Ein Nachteil bei diesem bekannten Roboter-Typ ist, dass er in Folge der vorstehend beschriebenen Dreieckverteilung vergleichsweise sperrig wird. Der Winkel zwischen Schwenkebenen von zwei benachbarten Stangen muss nämlich stets weniger als 180º betragen. Folglich ist es sehr schwer zwei oder mehr jener Roboter ohne Zusammenstoß nahe beieinander anzuordnen. Ein weiterer Nachteil ist, dass es strukturell schwierig ist den bekannten Roboter mit der erforderlichen Steifigkeit und Festigkeit zu entwerfen, da die beweglichen Abschnitte der drei Leistungsausübungselemente in Sternähnlicher Weise von dem ersten Element vorragen, welches hinsichtlich des Platzbedarfs so klein als möglich gebildet sein sollte, welches jedoch andererseits in der Lage sein muss die Leistungsausübungselemente aufnehmen zu können. Folglich bedeutet dies, dass es schwierig wird, mit den beweglichen Abschnitten der Leistungsausübungselemente starr verbundene Arme zu entwerfen, die eine ausreichende Breite aufweisen, soweit als die Arme selbst, als auch ihre Lager am ersten Element betroffen sind.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die Länge aller Arme gleich sein muss. Dies bedeutet, dass es nicht möglich ist den Roboter zu dem fraglichen Bewegungsmuster zu optimieren. Die Leistung wird in einem symmetrischen Arbeitsbereich stets symmetrisch verteilt sein, was nicht kosteneffizient ist.
Weiterhin kann der bekannte Roboter keine Kippbewegung des zweiten Elements ausführen, um Gegenstände zu holen, welche seitlich oder oberhalb des Roboters angeordnet sind.
Zusätzlich sind drei weitere Motoren erforderlich, um die Neigung des zweiten Elements zu verändern. Es wäre wünschenswert, dies mit lediglich einem zusätzlichen Motor durchzuführen, um ein kosteneffizientes Konzept zu erreichen.
Eine Folge der gleichseitigen Dreieckskonstruktion des bekannten Roboters ist, dass es ebenfalls schwierig ist ein Arbeiten horizontal über Beförderungsmitteln, Ladepaletten, etc. anzuordnen. Weiter sollte erwähnt werden, dass wenn ein Arbeitselement auf dem zweiten Element mittels eines Motors auf dem ersten Element angetrieben wird, eine sich zwischen dem ersten und zweiten Element erstreckende Achse bzw. Welle (axle) eine Drehmomentübertragende Kupplung umfassen muss, die eine Veränderung der Achslänge ermöglicht. In der Praxis, wird die Achse in geeigneter Weise aus zwei Achsteilen bestehend entworfen, die in Teleskop-Weise in Bezug zueinander versetzbar sind, und deren Drehmomentsübertragung durch Keile bzw. Splines (splines), Keil-Nuten (wedge grooves) oder ähnliches sichergestellt wird. Dies kompliziert die Ausführungsform und verteuert diese.
Aufgabe der Erfindung ist das Entwerfen von Wegen zur Entwicklung der Vorrichtung von der einführender Weise definierten Art, um einen oder mehrere der hier vorstehend erwähnten Nachteile zu beseitigen oder zumindest zu verringern. Eine besondere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer größeren Flexibilität, was den Entwurf der Vorrichtung anbelangt, derart dass zwei oder mehr Vorrichtungen vergleichsweise nahe beieinander zum Arbeiten angeordnet werden können.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst, indem die erste Stangenanordnung wenigstens eine dritte Stange umfasst, die über Gelenke relativ zu der Verbindungsanordnung und dem zugehörigen Element der Elemente verbunden ist, um in alle Richtungen schwenkbar zu sein, und dass die Gelenke der ersten und dritten Stange bzw. der ersten Stangen und der dritten Stange in einer Dreieckanordnung bzw. Dreieckform angeordnet sind.
Folglich bildet die erste Stangenanordnung eine Zwischenverbindung zwischen der Verbindungsanordnung und dem zugehörigen Element der Elemente mittels wenigstens drei Stangen. Dies schafft Möglichkeiten für einen asymmetrischen Entwurf der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zu einer Anpassung von deren Arbeitsbereich für den Zweck. Beispielsweise stellt dieser asymmetrische Charakter der erfindungsgemäßen Vorrichtung Möglichkeiten für eine sehr dichte Anordnung mehrerer Roboter in nachstehend erklärter Weise bereit. Dies unterscheidet die erfindungsgemäße Vorrichtung von der Vorrichtung gemäß der US 4 976 582, worin eine Dreieckstruktur mit gleichen Seiten angestrebt wird, und worin in jedem Fall der Winkel zwischen den Schwenkebenen von zwei benachbarten zweiten Stangen stets geringer als 180º sein muss.
Bevorzugt wird, dass die Bewegungsanordnung als ein zweites Vierstangensystem entworfen ist. Folglich werden das erste und zweite Vierstangensystem über die Verbindungsanordnung miteinander in Reihe gekuppelt sein. Dies stellt die Vorrichtung mit sehr vorteilhaften Betriebseigenschaften bereit. Eine besonders vorteilhafte Option ist, dass die Möglichkeit besteht, das zweite Vierstangensystem zum Erreichen eines Kippens des Arbeitsmittels mittels einer ein einzelnes Kraftausübungselement umfassenden Kraftbeaufschlagungsanordnung zu verwenden.
Die Verwendung von zwei über die Verbindungsanordnung in Reihe gekuppelten Vierstangensystemen beinhaltet, dass im Fall dass die Vierstangensysteme als Parallelogramme entworfen sind, zusätzlich ermöglicht wird, dass eine Kraftübertragung über Achsen erreicht wird, welche in den Vierstangensystemen bereitgestellt sind und mit Hilfe von Kardan-Gelenken und/oder Kegelzahnrädern bzw. Winkelgetrieben (angular gears), ohne dass in die Achssequenz eine Gleitkupplung oder Ähnliches eingeführt werden muss, um eine Achslängenkompensation zu betreiben.
Einige vorteilhafte Entwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Diese Entwicklung und Vorteile in Verbindung mit der Erfindung werden insbesondere in der nachstehenden Beschreibung behandelt.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen folgt nachstehend eine genauere Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsform-Beispiele:
In den Zeichnungen, worin:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Roboters ist;
Fig. 2 noch eine schematische Ansicht des Roboters in einer perspektivischen Darstellung ist;
Fig. 3 und 4 Ansichten ähnlich zu Fig. 1 des Roboters in verschiedenen Positionen sind;
Fig. 5 eine von oben betrachtete Ansicht des Roboters ist;
Fig. 6 eine Aufsicht ist, welche in Entsprechung zu Fig. 5, den durch den Roboter belegten Platz erläutert;
Fig. 7 eine Aufsicht ist, welche die Anordnung von vier verschiedenen Robotern erläutert, die nahe beieinander arbeiten, vorrausgesetzt dass eine Spiegelbildvariante des in Fig. 1-6 veranschaulichten Roboters hergestellt wird;
Fig. 8 eine schematische Ansicht in perspektivischer Darstellung ist, welche einer Variante der vorstehenden Ausführungsform erläutert;
Fig. 9 und 10 perspektivische Ansichten einer weiteren, Roboter-Variante sind, welche in zwei, in gewisser Weise unterschiedlichen Positionen gezeigt werden;
Fig. 11 eine Seitenansicht des Roboters gemäß Fig. 9 und 10 in einer unterschiedlichen Position ist;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht ist, welche eine Ausführungsform einer Transmissionsanordnung zur Kraftübertragung von einem Antriebselement auf dem ersten Element zu einem angetriebenen Element auf dem zweiten Element ist;
Fig. 13 und 14 perspektivische, schematische Ansichten sind, welche weitere Roboter- Alternativen erläutern;
Fig. 15 eine Seitenansicht einer Alternative zu der in Fig. 12 erläuterten Übertragung ist;
Fig. 16 eine perspektivische Ansicht ist, welche ein Arbeitselement erläutert, das auf einer Traganordnung angeordnet ist, welche relativ zu dem zweiten Element beweglich ist;
Fig. 17 eine Seitenansicht ist, welche eine mögliche Koordination der ersten und zweiten Vierstangensysteme erläutert;
Fig. 18-23 Seitenansichten sind, welche verschiedene Roboter-Varianten in verschiedenen Anwendungsfällen erläutern;
Fig. 24 und 25 schematische, perspektivische Ansichten sind, welche eine weitere Roboter- Alternative erläutern;
Fig. 26 und 27 perspektivische Ansichten sind, welche Teile einer weiteren Roboter- Alternative in zwei verschiedenen Positionen erläutern;
Fig. 28 eine detaillierte Ansicht in perspektivischer Darstellung ist, welche einen möglichen Entwurf in der Ausführungsform gemäß Fig. 13 und 14 erläutert; und
Fig. 29 eine perspektivische Ansicht ist, welche alternative Entwürfe hinsichtlich der ersten Stangenanordnung erläutert.
Zur Vereinfachung des Verständnisses wurden nachstehend in verschiedenen Ausführungsformen für ähnliche oder entsprechende Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei jedoch für Ausführungsformen spezifische Buchstaben zugefügt wurden.
Der in den Fig. 1-4 erläuterte Roboter ist für eine relative Versetzung von zwei Elementen 1, 2 vorgesehen. Das Element 1 in diesem Beispiel soll ein Basiselement bilden, relativ zu dem das Element 2 im Raum angeordnet werden soll. Das Element 2 soll ein Arbeitselement 3 tragen, entweder direkt, wie in Fig. 1 angegeben, oder indirekt über eine Traganordnung, wie nachstehend ausgeführt.
Der Roboter umfasst eine Anordnung 4 zur. Bildung einer Verbindung zwischen einer Stangenanordnung und einer Bewegungsanordnung 6. Die Stangenanordnung 5 ist zwischen der Verbindungsanordnung 4 und dem zweiten Element 2 angeordnet, während die Bewegungsanordnung 6 zwischen der Verbindungsanordnung 4 und dem ersten Element 1 angeordnet ist. Die Stangenanordnung 5 umfasst wenigstens zwei erste Stangen 9, welche relativ zu der Verbindungsanordnung 4 und dem Element 2 über Gelenke 7 beziehungsweise 8 schwenkbar verbunden sind, wobei die ersten Stangen zusammen mit der Verbindungsanordnung 4 und dem Element 2 ein erstes Vierstangensystem FS1 bilden. Die Gelenke 7, 8 von jeder dieser Stangen 9 sind derart entworfen, dass die fragliche Stange in alle Richtungen relativ sowohl zu der Verbindungsanordnung 4, als auch zu dem Element 2 schwenkbar wird.
Die Bewegungsanordnung 6 kann eine Relativbewegung zwischen der Verbindungsanordnung 4 und dem ersten Element 1 ermöglichen. Insbesondere soll die Bewegungsanordnung 6 zur Bewegung der Verbindungsanordnung 4 relativ zum ersten Element 1 verwendet werden. Dann ist bevorzugt, dass die Bewegungsanordnung 6, bei einer derartigen relativen Versetzung zwischen dem Element 1 und der Verbindungsanordnung 4, eine im wesentlichen konstante Relation zwischen ihnen selbst, soweit eine Neigung betroffen ist, aufrechterhalten kann. In anderen Worten ausgedrückt, die Verbindungsanordnung 4 soll bei Betrieb der Bewegungsanordnung 6 relativ zu dem Element 1 ohne Veränderung der Ausrichtung der Verbindungsanordnung 4 im Raum bewegt werden. Als ein Beispiel für Bewegungsanordnungen 6 können jene erwähnt werden, welche lineare Bewegungen ausführen können, beispielsweise Kolben-Zylinder-Mechanismen, Kugelumlaufspindel-Anordnungen, Zahnstangen-Antriebsvorrichtungen. Durch eine derartige lineare Versetzung wird die konstante Ausrichtung der Verbindungsanordnung 4 sichergestellt. Es sei jedoch betont, dass ebenfalls andere Bewegungsanordnungs-Typen in Frage kommen können.
Gemäß einer besonders bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Bewegungsanordnung 6 als eine zweite Stangenanordnung entworfen, welche wenigstens eine zweite Stange 10 umfasst, welche relativ zu der Verbindungsanordnung 4 und dem ersten Element 1 schwenkbar ist. Es ist dann besonders bevorzugt, dass die Stangenanordnung 6 wenigstens zwei zweite Stangen 10, 11 umfasst, welche relativ zu der Verbindungsanordnung 4 und dem ersten Element 1 schwenkbar sind. Die Stangenanordnung 6 bildet mit ihrer Stange 10, 11 und zusammen mit der Verbindungsanordnung 4 und dem Element 1 ein zweites Vierstangensystem FS2. Die Gelenke der Stangen 10, 11 relativ zu Element 1 werden mit 12 bezeichnet, während die Gelenke relativ zu der Verbindungsanordnung 4 mit 13 bezeichnet werden (siehe Fig. 1).
Bevorzugt wird, dass die Gelenke 12, 13 in dem Vierstangensystem FS2 einen einzigen Freiheitsgrad ermöglichen, d. h. eine reine Schwenkbewegung um zueinander parallele Schwenkachsen. Folglich wird das Vierstangensystem FS2 in parallelen Ebenen schwenken.
Die Stangenanordnung 5 umfasst wenigstens eine dritte Stange 14, welche relativ zu der Verbindungsanordnung 4 und dem Element 2 über Gelenke 15 beziehungsweise 16 schwenkbar verbunden ist. Die Gelenke 7, 15; 8, 16 der ersten und dritten Stangen 9, 14 sind in einer Dreieck-Anordnung angeordnet. Eine Dreieck-Anordnung mit rechtem Winkel ist in Fig. 1-4 erläutert, während in Fig. 26 und 27 eine Dreieck-Anordnung erläutert ist, bei welcher alle Winkel kleiner als der rechte Winkel sind. In dieser Hinsicht ist das Minimalkriterium, dass die Gelenke die Dreieck-Anordnung bilden, d. h. dass die Gelenke nicht in ein und derselben Ebenen angeordnet sind. Die Dreieck-Anordnung bedeutet, dass die Stangen 9, 14 das Element 2 in wenigstens drei Punkten tragen werden.
Die Stange 14 bildet mit jeder der Stangen 9, der Verbindungsanordnung 4 und dem Element 2 ein drittes Vierstangensystem FS3. Entsprechend sind zwei Vierstangensysteme FS3 in dem Beispiel enthalten. Es wird darauf hingewiesen, dass natürlich mehr als eine Stange 14 auftreten kann. Dann werden natürlich mehr Vierstangensysteme FS3 gebildet. Außerdem können mehr als zwei Stangen 9 auftreten, so dass entsprechend mehr Vierstangensysteme FS1 gebildet werden.
Die Stangen 9 weisen eine im wesentlichen gleiche Länge auf. Zusätzlich sind sie im wesentlichen parallel. Folglich bildet das Vierstangensystem FS1 ein Parallelogramm.
Die Stangen 10, 11 weisen eine im wesentlichen gleiche Länge auf. Zusätzlich sind sie vorzugsweise im wesentlichen parallel. Folglich bildet ebenfalls das Vierstangensystem FS2 ein Parallelogramm.
Die Stange 14 ist im wesentlichen gleich lang wie die Stangen 9. Außerdem ist die Stange 14 vorzugsweise im wesentlichen parallel zu den Stangen 9. Jedes der zwei Vierstangensysteme F53, welches in dem Beispiel auftritt, bildet entsprechend Parallelogramme. Es sei angemerkt, dass falls mehrere Stangen 14 auftreten, sie im wesentlichen die gleiche Länge wie die Stangen 9 aufweisen und im wesentlichen parallel dazu sein sollten. Es sei angemerkt, dass die Stangenanordnungen 5 und 6 in dem Beispiel mittels der Verbindungsanordnung 4 derart verbunden sind, dass ein Winkel a, insbesondere ein im wesentlichen rechter Winkel, zwischen einer Ebene P1 durch die Gelenke 7 und 15 und einer Ebene P2 (siehe Fig. 3) vorliegt, welche die Gelenke 13 schneidet und im wesentlichen senkrecht zu der Schwenkebene der Stangen 10, 11 verläuft. Wie nachstehend ersichtlich, kann der Winkel jedoch willkürlich innerhalb des Intervalls 0-360º sein. In der erläuterten und einen Winkel von etwa 90º aufweisenden Ausführungsform wird die Verbindungsanordnung 4, gemäß Fig. 1 und 3-4 von der Seite betrachtet, eine im wesentlichen L-ähnliche Gestalt aufweisen. In der Ausrichtung gemäß den Figuren, umfasst die Verbindungsanordnung 4, von der Seite betrachtet, einen im wesentlichen vertikalen Schenkel bzw. Schaft und einen in wesentlichen horizontalen Schenkel. Der vertikale Schenkel ist an die Stangen 10, 11 gekuppelt, während der Horizontale an die Stangen 9 und 14 gekuppelt ist. Der horizontale Schenkel kann, von oben betrachtet, eine winklige Form mit zwei Beinen aufweisen, wovon sich eines entlang FS1 erstreckt, während sich das andere entlang einem von FS3 erstreckt.
Die Stangen 9, 14 der ersten Stangenanordnung 5 und die dazu gehörigen Gelenke 7, 8 beziehungsweise 15, 16 bilden in diesem Fall zwischen der Verbindungsanordnung 4 und dem zweiten Element 2 Verbindungen, die eine relative Drehung um im wesentlichen zu den Stangen parallel verlaufende Achsen (axes) ermöglichen. Eine derartige Ausführungsform setzt voraus, dass die Stangen 7, 8, 15, 16 drei Freiheitsgrade ergeben, nämlich das vorstehend diskutierte Schwenken um zwei reale oder virtuelle Achsen unter einem Winkel zueinander plus die Drehung um Achsen parallel zu den Stangen 9, 14. Ein derartiger Entwurf weist den Vorteil auf, dass die Stangen 9, 14 und ihre Gelenke zur Annahme von Drehungsbelastungen nicht dimensioniert werden müssen. Ein Entwurfsbeispiel für die Gelenke für diesen Zweck sind Kugelgelenke. Es sei jedoch angemerkt, dass das minimale, erfindungsgemäße Funktionalitätskriterium, soweit die Gelenke 7, 8 und 15, 16 betroffen sind, ist, dass sie den Stangen 9, 14 die Freiheit bieten sollten in alle Richtungen in Bezug zur Verbindungsanordnung 4 und zum zweiten Element 2 zu schwenken, d. h. dass zwei Freiheitsgrade in Form eines Schwenkens um zwei, zwischen sich einen Winkel bildende Achsen auftreten müssen. Wenn nicht mehr als zwei Freiheitsgrade in dieser Weise vorliegen; so sind die Stangen und ihre Gelenke in der Lage Drehungsbelastungen um zu den Stangen parallele Achsen zu übertragen. In einem derartigen Fall könnten die Gelenke aus Kardan-Gelenken oder anderen Gelenken mit doppelten, nicht parallelen Schwenkachsen bestehen. Derartige Entwürfe werden nachstehend eingehender in Verbindung mit den Ausführungsformen gemäß Fig. 13-14, 24-25 und 28-29 besprochen.
Eine erste 17 und zweite 18 Kraftbeaufschlagungsanordnung kann veranlassen, dass die Stangen 9, 14 in der Stangenanordnung 5 relativ zu der Verbindungsanordnung 4 schwenken. Die Anordnungen 17, 18 umfassen jeweils ein Leistungsausübungselement 19 beziehungsweise 20, welches einen stationären, relativ zu dem Element 1 starr verbundenen Abschnitt und einem beweglichen Abschnitt 21 beziehungsweise 22 aufweist, welcher jeweils einen einzelnen Freiheitsgrad relativ zu dem stationären Abschnitt aufweist und welcher mit dem Element 2 über eine jeweilige Stangenarm-Anordung 23, 24 verbunden ist. Die Kraftbeaufschlagungsanordnungen 17, 18 können das Element 2 in wechselseitig unterschiedliche Richtungen betätigen, um dieses im Raum anzupassen bzw. zu justieren.
Die Stangenarm-Anordung 23 in einer der Kraftbeaufschlagungsanordnungen, nämlich der mit 17 Bezeichneten, umfasst wenigstens zwei Stangenarme 26, welche mit dem Element 2 über Gelenke 27 und mit dem beweglichen Abschnitt 21 über Gelenke 29 schwenkbar verbunden sind. Jedes dieser Gelenke 27, 29 sollte entworfen sein, um ein Schwenken des einzelnen Stangenarms 26 in alle Richtungen relativ zu dem zweiten Element 2 und dem beweglichen Abschnitt 21 zu ermöglichen, d. h. dass wenigstens zwei Freiheitsgrade vorliegen sollten, nämlich eine Möglichkeit zum Schwenken um doppelte, nicht-parallele Schwenkachsen. Die Gelenke können folglich in diesem Fall aus Kardangelenken oder anderen Zwei-Achsen-Gelenken bestehen. Zusätzlich wird vom Schutzbereich der Erfindung umfasst, dass jedes der Gelenke 27, 29 einen weiteren Freiheitsgrad relativ zu dem Element 2 oder dem beweglichen Abschnitt 21 umfassen kann, nämlich Drehung um eine im wesentlichen zu dem fraglichen Stangenarm 26 parallele Achse. In einem derartigen Fall können die Gelenke beispielsweise durch Kugelgelenke gebildet sein.
Die Stangenarm-Anordnung 23 umfasst im Beispiel einen dritten Stangenarm 28, welcher mit den Stangenarmen 26 über die Gelenke 29 verbunden ist. Andererseits ist der Stangenarm 28 mit dem beweglichen Abschnitt 21 starr verbunden oder alternativ mit dem Abschnitt 21 über ein Gelenk 30 verbunden, welches einen einzelnen Freiheitsgrad umfasst, d. h. in der Praxis eine reine Drehung.
Die Stangenarme 26 bilden zusammen mit den zugehörigen Gelenken 27, 29 ein Vierstangensystem. Bevorzugt wird, dass dieses System als ein Parallelogramm entworfen ist.
Da der bewegliche Abschnitt 21 lediglich einen Freiheitsgrad relativ zu dem Element 1 aufweist, wird der Stangenarm 28 seine räumliche Ausrichtung beibehalten. Die Parallelogramm-Struktur, welche durch den Stangenarm und die Stangenarme 26 in Kombination mit dem Element 2 gebildet wird, beinhaltet entsprechend, dass die Kraftbeaufschlagungsanordnung 23 in ihrer Gesamtheit das zweite Element 2 gegen ein Schwenken relativ zu der Verbindungsanordnung 4 um Achsen feststellen wird, welche im wesentlichen senkrecht zu Ebenen verlaufen, worin sich Gelenke 7, 15; 8, 16, die an den Enden der Stangen 9, 14 vorhanden sind, befinden. Diese Eigenschaft der Stangenarm- Anordnung 23 beinhaltet, dass entsprechend das Element 2 im Raum festgestellt wird, vorausgesetzt, dass FS2 feststellbar ist, soweit alle Freiheitsgrade betroffen sind, außer bei einem Weiteren, der entsprechend durch die zweite Kraftbeaufschlagungsanordnung 18 bereitgestellt werden muss.
Der einzig verbleibende Freiheitsgrad kann im Fall, dass die Stangenarm-Anordnung 24 eine einzelnen Stangenarm 31 umfasst, der mit dem beweglichen Abschnitt 22 und dem zweiten Element 2 über Gelenke 32 verbunden ist, festgestellt werden. Diese Gelenke sollten derart entworfen sein, dass der Stangenarm 31 in alle Richtungen relativ, sowohl zu dem beweglichen Abschnitt 22, als auch zu dem Element 2 schwenkbar ist. Zusätzlich könnte das Gelenk 32 einen weiteren Freiheitsgrad ermöglichen, in Form einer Drehung um eine zu dem Stangenarm 31 parallel verlaufende Achse, relativ zu dem beweglichen Abschnitt 22 und dem Element 2. In letzterem Fall würden drei Freiheitsgrade zur Hand sein. Folglich könnten die Gelenke 32 aus Kardangelenken, aus anderen, ein Schwenken um doppelte, nichtparällele. Achsen ermöglichenden Gelenken, Universal-Gelenken, Kugelgelenken, etc. bestehen. Eine Alternative zu einem Entwurf, bei dem die Stangenarm-Anordnung 24 aus einem einzelnen Stangenarm 31 besteht, ist ein Entwurf von dieser analog zu der Stangenarm-Anordnung 23. Dies ist nicht notwendig um ein Feststellen aller Freiheitsgrade zu erreichen, kann jedoch in bestimmten Fällen aufgrund der mit doppelten Stangenarmen erreichten zusätzlichen Stabilität erwünscht sein.
Es sei angemerkt, dass nachstehend Gelenke, die einen einzelnen Freiheitsgrad ermöglichen gelegentlich mittels eines Ovals (siehe das Gelenk 30) in perspektivischen Ansichten angezeigt werden, während Gelenke mit zwei oder mehr Freiheitsgraden mit einem Kreis angezeigt werden.
Das Leistungsausübungselement 19 und/oder 20 ist in dem Beispiel durch eine Dreheinrichtung gebildet, deren Stator den stationären Abschnitt und deren Rotor den beweglichen Abschnitt 21 beziehungsweise 22 bildet oder darin enthalten ist. In dem Beispiel hat der bewegliche Abschnitt 21, 22 den Charakter eines mit einem Freiheitsgrad schwenkbaren Arms. Es sei jedoch angemerkt, dass der bewegliche Abschnitt 21 beziehungsweise 22 ebenfalls beweglich sein könnte, soweit ein einzelner anderer Freiheitsgrad betroffen ist, beispielsweise Translation. Ein derartiger, in Translation beweglicher Abschnitt 21, 22 würde dann in analoger Weise mittels seines extremen bzw. äußersten Endes mit der Stangenarm-Anordnung 23 beziehungsweise 24 verbunden sein.
Eine dritte Kraftbeaufschlagungsanordnung 33 kann die zweiten Stangen 10, 11 veranlassen relativ zu dem Element 1 zu schwenken. Die Anordnung 33 umfasst ein Leistungsausübungselement mit einem relativ zu dem ersten Element 1 starr verbundenen, stationären Abschnitt und einem beweglichen Abschnitt, der mit einer der Stangen verbunden ist, nämlich der mit 10 Bezeichneten. Das Leistungsausübungselement 33 wird in geeigneter Weise durch eine Dreheinrichtung gebildet, deren Stator den stationären Abschnitt bildet und deren Rotor mit der Stange 10 starr verbunden ist.
Soweit der Roboter bislang beschrieben wurde und auf Fig. 1 basiert, bewirkt ein Schwenken der Stangen 10, 11 mittels des Kraft-Elements 33, dass die Verbindungsanordnung 4 in paralleler Weise im Raum bewegt wird, während deren Ausrichtung erhalten bleibt und das Entsprechende wie für das Element 2 durch Vermittlung der Stangenanordnung 5 relevant ist.
Der Roboter umfasst jedoch einen Entwurf mittels dem das Element 2, soweit seine Ausrichtung betroffen ist, verändert werden kann, d. h. gekippt werden kann, und dies insbesondere als Folge einer Form-Änderung der Stangenanordnung 6. Für diesen Zweck wird das erste Element 1 durch zwei Teile 1a und 1b gebildet, die um eine mit der Schwenkachse (hinge axis) 12 der Stange 10 zusammenfallende Achse schwenkbar miteinander verbunden sind. Eine vierte Kraftbeaufschlagungsanordnung 34 kann den zweiten Teil 1B relativ zu einem ersten 1A der Teile schwenken. Dieser zweite Teil 1B bildet eine Stange in dem Vierstangensystem FS2, in dem er mit den zwei anderen Stangen 10, 11 schwenkbar (hingedly) verbunden ist. Die Anordnung 34 umfasst ein Leistungsausübungselement, das einen mit dem Element-Teil 1A starr verbundenen, stationären Abschnitt und einen mit dem Teil 1B starr verbundenen, beweglichen Abschnitt aufweist.
Insbesondere wird das Leistungselement 34 durch eine Dreheinrichtung gebildet, wobei der Stator mit dem Teil 1A verbunden ist und deren Rotor mit dem Teil 1B verbunden ist.
Wenn das Kraftelement 33 immobilisiert ist, so nimmt die Verbindung 10 ein und dieselbe Position im Raum ein. Wenn das Kraftelement 34 angetrieben wird, so wird das Teil/die Stange 1B im Raum und dann ebenfalls relativ zu der Stange 10 geschwenkt. Diese führt zur Entstehung einer Verformung des Parallelogramms FS2, derart dass die Verbindungsanordnung 4 und entsprechend ebenfalls das Element 2 geneigt wird, wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Eine derartige Neigung beinhaltet einen weiteren Freiheitsgrad für ein Arbeitselement, das auf dem Element 2 bereitgestellt wird. Wenn das Kraftelement 34 immobilisiert ist, so nimmt die Stange/das Teil 1B stets ein und dieselbe Position relativ zu dem Teil 1A ein, was bedeutet, dass dann kein Kippen des Elements 2 auftreten kann; aber statt dessen ein Schwenken der Stange 10 eine Bewegung des Elements 2 im Raum beinhaltet, während eine konstante Ausrichtung beibehalten wird.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass das Element 2 in der XY-Ebene durch Schwenken der Stangen 9, 14 mittels der Kraftbeaufschlagungsanordnung 17, 18 bewegt werden kann. Durch Schwenken der Stangen 10, 11 kann das Element 2 in der XZ-Ebene versetzt werden. Es sei jedoch angemerkt, dass vom Schutzbereich der Erfindung ebenfalls umfasst wird, dass das Parallelogramm FS2 mehr oder weniger quer bzw. schräg relativ zu der XZ-Ebene arbeitet. In Fig. 8 wird in dieser Hinsicht eine extreme Ausführungsform gezeigt, nämlich dass das Parallelogramm FS2 in der XY-Ebene arbeitet. Ein sehr guter Freiheitsgrad in der XY-Ebene wird dann erreicht, jedoch müsste die Ausführungsform mit weiterer Bewegungsfreiheit in der XZ-Ebene ergänzt werden, um im allgemeinen Sinne interessanter zu sein. Alle Ausrichtungsarten von FS2, so dass es in Ebenen zwischen der XY- und der XZ-Ebene arbeitet, sind möglich.
Der Roboter gemäß Fig. 2 wird in Fig. 5 in einer Aufsicht, d. h. von oben, erläutert. Die Umrisse werden ausdrücklicher in Fig. 6 gezeichnet. Wie ersichtlich, weist der Umriss eine lange gerade Seite auf, die falls der Wunsch nach einer dichten Anordnung von mehreren Robotern besteht, durch eine Anordnung zu einer entsprechenden Seite eines anderen Roboters verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine Roboter-Variante, welche in Bezug zu der von Fig. 6 spiegelverkehrt ist, zum Anordnen von vier Robotern in der dichtesten Anordnung wie in Fig. 7 gezeigt verwendet werden.
Eine Roboter-Variante die in ihren wesentlichen Merkmalen, der von Fig. 1-4 entspricht, wird in Fig. 9-11 erläutert. Allgemein gesagt, ist der Unterschied, dass der Winkel zwischen den Ebenen P1 und P2 in der unter Anleitung von Fig. 3 diskutierten Ausführungsform gemäß Fig. 9-11 0º beträgt. Außerdem fallen die zwei Ebenen in der letzteren Ausführungsform zusammen oder sind möglicherweise durch einen kleineren Abstand getrennt, welcher in anderen Ausführungsformen viel größer sein kann, für den Fall, dass ein Bedarf besteht einen Abstand zwischen den Stangenanordnungen 5a und 6a zu erreichen. Im Übrigen, wird das erste Element 1a in Fig. 9 als ein T-förmiges Basiselement erläutert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wie sie mit Hilfe von Fig. 1-11 beschrieben worden ist, beinhaltet eine extrem große Flexibilität, derart dass eine Anpassung des Arbeitsbereichs erfolgen kann. Wie bereits beschrieben, kann der Winkel α nach Bedarf verändert werden. In Fig. 17 wird ebenfalls erläutert, dass der Winkel &epsi;, d. h. die Ausrichtung des Vierstangensystems FS2 nach Bedarf, praktisch zwischen 0 und 360º, verändert werden kann. In Fig. 10 ist ein Winkel β angegeben, nämlich der Winkel zwischen einer ersten, die Gelenke 7 der Stangen 9 verbindenden Linie und einer zweiten, das Gelenk 15 der Stange 14 mit dem benachbarten Gelenk 7 verbindenden Linie. Dieser Winkel β kann willkürlich innerhalb des Intervalls 0-360º liegen, obwohl der Vorbehalt angeführt wird, dass der Winkel von 0º, 180º und 360º getrennt bzw. verschieden sein muss. In Fig. 10 kommt in dem Beispiel ebenfalls ein Winkel χ vor, nämlich der Winkel zwischen P2 (vergleiche mit Fig. 3) und einer Linie, welche die oberen Gelenke verbindet, die in einigen der zwei Vierstangensysteme FS1 enthalten sind. Außerdem ist ein Winkel δ in Fig. 9 erläutert, wobei der Winkel der Winkel zwischen der Schwenkebene von FS2 und der Ebene sein soll, in der die oberen Gelenke 7, 15 der Stangen 9, 14 vorliegen. Alle diese Winkel α, β, χ, δ, &epsi; können modifiziert werden, um die angestrebte Anpassung des Bewegungsbereichs und die gewünschte Leistung des Roboters in bestimmte Richtungen zu erreichen.
Weiterhin wird angemerkt, dass eine weitere Anpassung der Roboter-Struktur durchgeführt werden kann, indem die Ebenen, in denen FS2 und der bewegliche Abschnitt 21 schwenken, zur Bildung eines Winkels relativ zueinander angeordnet werden, anstatt wie in Fig. 1-4 und 9-11 beabsichtigt, parallel zu sein. Diese zwei Ebenen werden als P3 und P4 in Fig. 5 angegeben. Wie beispielsweise in Fig. 6 mit gestrichelter Linie angegeben, könnten diese Ebenen relativ zueinander unter einem Winkel vorliegen, derart dass eine Grenzseite des Roboters winklig anstelle planar werden würde. Weiterhin sei angemerkt, dass die Armlänge des Roboters unterschiedlich sein kann und den Umständen entsprechend variieren kann.
In Fig. 1Z wird erläutert, dass ein Kraft-Element 33b die Form der Stangenanordnung 6b verändern kann, in dem veranlasst wird, dass die Stange 10b schwenkt. Ein Antriebselement 36 in Form eines Motors wird auf dem ersten Element 1b angeordnet und treibt einen parallel zu der Stange 10b angeordneten Arm 37 zum Schwenken an, geeigneterweise in einer im wesentlichen parallel zu der Schwenkebene der Stangenanordnung 6b verlaufenden Ebene. Der Arm 37 ist über ein Gelenk 38 mit einem Stangenarm 39 verbunden, welcher wiederum über ein Gelenk 40 mit einem angetriebenen Element 42A über einen Stangenarm 41 verbunden ist. Das angetriebene Element 42A kann mittels des Stangenarms 41 in eine drehende Bewegung versetzt werden. Das angetriebene Element 42A ist wiederum geeigneterweise angeordnet, um ein Arbeitselement 3b auf dem zweiten Element 2b in Drehung zu versetzen. Zu diesem Zweck kann das angetriebene Element 42A in einem geeigneten Getriebe enthalten sein, beispielsweise in einem Winkelgetriebe zusammen mit einem weiteren, an das Arbeitselement 3B gekuppelten Element 42B. Die Elemente 42A und 42B werden in geeigneter Weise durch Räderübersetzungsvorrichtungen gebildet.
In einer Ruhestellung ist der Arm 37 parallel zu der Stange 1 Ob in der Stangenanordnung 6b, während der Stangenarm 39 in der Ruhestellung parallel zu der ersten und dritten Stange in der Stangenanordnung 5b verläuft. Wenn der Arm 37 und der Stangenarm 39 in diesen Ruhestellungen angeordnet sind, so werden sie beim Schwenken der Stangen in den Stangenanordnungen 5b und 6b passiv folgen, ohne dass das Arbeitselement 3b eine Drehbewegung erfährt. Erst dann wenn der Motor 36 ein Schwenken des Arms 37 bereitstellt, wird eine Drehbewegung erzeugt und die Arme 37, 39 werden aus einer Parallelität mit Stangen in den jeweiligen Stangenanordnungen herausgebracht.
Die Gelenke 38, 40 müssen in der Lage sein ein Schwenken in alle Richtungen zu ermöglichen, d. h. sie müssen wenigstens zwei Freiheitsgrade umfassen.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 13 und 14 weicht von den vorstehenden Ausführungsformen in soweit ab, als der Entwurf der Stangenanordnung 5c und die Stangenarm-Anordnung 17c betroffen sind. In dieser Ausführungsform bilden die Stangen 9c, 14c der Stangenanordnung 5c zusammen mit den zugehörigen Gelenken 43, 44, 15c, 16c Verbindungen zwischen der Verbindungsanordnung 4c und dem Element 2c, wobei wenigstens eine der Verbindungen drehfest ist, d. h. in der Lage ist ein Drehmoment um eine parallel zu der Stange in der Verbindung verlaufende Achse zu übertragen. In der Praxis sind in der Ausführungsform gemäß Fig. 13 und 14 drei derartige Verbindungen. Falls eine dieser in der erwähnten Weise Drehmoment-übertragend ist, so wird ebenfalls das Element 2c gegen eine Drehung um eine Achse festgestellt, welche zu einer in der Verbindung enthaltenen Stange parallel verläuft. Dies bedeutet, wie nachstehend näher beschrieben wird, dass die Kraftbeaufschlagungsanordnung 17c vereinfacht werden kann, derart dass sie nicht wie in den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 9 das zweite Element 2 gegen Drehung feststellen muss.
Insbesondere sind die zwei ersten Stangen 9c mittels Verbindungsteilen 43 verbunden, die mit der Verbindungsanordnung 4c beziehungsweise dem Element 2c mit einem und nicht mehr als einem Freiheitsgrad drehbar verbunden sind. Die zwei ersten Stangen 9c sind mit einem und nicht mehr als einem Freiheitsgrad mit dem Verbindungsteil 43 über Drehbefestigungen 44 verbunden, welche Drehachsen bilden, die im wesentlichen senkrecht zu den Drehachsen der Verbindungsteile 43 verlaufen, relativ zu der Verbindungsanordnung 4c und dem Element 2c. Die zwei Stangen 9c sind mit den Verbindungsteilen 43 mittels der Gelenke 44 um die Drehachsen der Verbindungsteile 4 verbunden, so dass entsprechend eine Drehung der Verbindungsteile 43 relativ zu der Verbindungsanordnung 4c und dem Element 2c zwangsweise veranlasst, dass die Stangenarme 9c an dieser Drehung teilnehmen. Wie sich aus einem Vergleich mit Fig. 14 zeigt, ist ersichtlich, dass die Stangen 9c frei sind in Parallelität mit einer Ebene zu schwenken, welche sich durch die Drehachsen der Verbindungsteile 43 erstreckt. Der Entwurf der dritten Stange 14c ist in dieser Verbindung nicht kritisch. Die Gelenke 15c beziehungsweise 16c relativ zu der Verbindungsanordnung 4c und dem Element 2c können von willkürlicher Art sein, solange sie zwei oder drei Freiheitsgrade aufweisen, gemäß dem, was mit Hilfe der Ausführungsform gemäß Fig. 1-4 diskutiert worden ist.
Die Verbindungsteile 43 und die Anordnung der Stangen 9c auf den Teilen zur Verhinderung einer Drehung relativ zu den Teilen, bedeutet, dass die Stangenanordnung 5c das Element 2c hinsichtlich eines zusätzlichen Freiheitsgrades sichert, über das hinaus, was bei der Stangenanordnung S in der Ausführungsform gemäß Fig. 1-4 der Fall ist. Dies bedeutet, dass die Stangenarm-Anordnung 23c in Fig. 13 und 14, anstelle der komplexeren, in der vorstehenden Ausführungsform verwendeten Parallelogramm-Anordnung, als ein einfacher Stangenarm 45 entworfen werden kann, d. h. dass die zwei Kraftbeaufschlagungsanordnungen 17c und 18c lediglich derart entworfen werden müssen, dass sie in der Lage sind die Stangenanordnung 5c und/oder das Element 2c derart zu betätigen, dass das gewünschte Schwenken hiervon in zwei Dimensionen relativ zu der Verbindungsanordnung 4c erreicht werden kann.
In Fig. 28 wird detaillierter erläutert, wie die Ausführungsform gemäß Fig. 13 und 14 entworfen werden kann. Insbesondere werden die Verbindungsteile 43 relativ zu der Verbindungsanordnung 4c und dem zweiten Element 2c um im wesentlichen parallel verlaufende Achsen 74 drehbar gehalten. Die Stangen 9c sind mit den Verbindungsteilen 43 über Gelenke 75 um Achsen 76 schwenkbar verbunden, welche im wesentlichen senkrecht zu den Drehachsen 74 der Verbindungsteile 43 relativ zu der Verbindungsanordnung 4c und dem zweiten Element 2c verlaufen. Entsprechend können die Stangen 9c relativ zu den Verbindungsteilen 43 in Ebenen schwenken, welche parallel zu einer Ebene durch beide Achsen 74 verlaufen. Im Gegenteil, die Gelenke 75 sind derart entworfen, dass die Stangen 9c nicht relativ zu den Verbindungsteilen 43 um Achsen parallel zu den Stangen 9c gedreht werden können. Folglich liegen Verbindungen, welche eine relative Drehung um derartige Achsen verhindern, zwischen der Verbindungsanordnung 4c und dem Element 2c vor.
Hinsichtlich Fig. 28 sei angemerkt, dass es ausreichen würde, um die diskutierte, eine relative Drehung zwischen der Verbindungsanordnung 4c und dem Element 2c verhindernde Verbindung zu erreichen, dass lediglich eine der Stangen 9c mit den zwei Verbindungsteilen 43 über Gelenke 75 verbunden sein würde, die eine Verbindung bilden, welche eine relative Drehung um eine parallel zu der fraglichen Stange 9c verlaufende Achse verhindert. Die andere Stange 9c könnte entsprechend mit den Verbindungsteilen 43 über Gelenke verbunden sein, welche zusätzlich eine Drehung um eine parallel zu der zuletzt erwähnten Stange verlaufenden Achse ermöglichen. Eine stabilere Ausführungsform wird jedoch für den Fall erreicht werden, dass beide Stangen 9c mit den Verbindungsteilen 43 in einer Weise koordiniert sind, welche eine relative Drehung verhindert.
In diesem Zusammenhang erfolgt eine Bezugnahme auf Fig. 29, welche eine Alternative zeigt, soweit die Stangenanordnung 5n betroffen ist. In diesem Fall werden vier-Stangen zwischen der Verbindungsanordnung 4n und dem zweiten Element 2n erläutert, wobei zwei dieser Stangen derart geplant sind, dass sie aus den ersten Stangen 9n bestehen, während zwei durch dritte Stangen 14n gebildet sind. Die Gelenke 7n, 8n, 15n und 16n der Stangen 9n, 14n sind hier alle von einer ähnlichen Ausführungsform; insbesondere stellen die Gelenke eine Schwenkbarkeit der einzelnen Stange relativ sowohl zu der Verbindungsanordnung 4n, als auch zu dem Element 2n in alle Richtungen bereit. Dies wird dadurch erreicht, dass das Gelenk die Freiheit hat, um zwei Achsen 77, 78 zu schwenken, welche miteinander einen Winkel bilden. Das einzelne Gelenk kann den Charakter von einem Kardangelenk oder von ähnlichem aufweisen. Ein derartiger Gelenk-Typ bietet keine Freiheit für eine Drehung der fraglichen Stange um eine zu ihr selbst parallel verlaufende Achse relativ zu der Verbindungsanordnung 4n und dem Element 2n. Falls die fragliche Stange zu einer Ausführungsform gehört, die eine relative Drehung verhindert, wird folglich eine Verbindung gebildet, welche eine relative Drehung zwischen der Verbindungsanordnung 4n und dem Element 2n verhindert. Die in Fig. 29 am weitesten rechts erläuterte Stange 9n stellt eine derartige, eine relative Drehung verhindernde Ausführungsform dar. Wenn wenigstens eine der aus Stange und zugehörigen Gelenken bestehenden Verbindungen entsprechend entworfen ist, so können die Kraftbeaufschlagungsanordnungen 17c und 18c ähnlich zu dem, was in Fig. 13 und 14 erläutert wurde, vergleichsweise einfach entworfen werden und derart, dass sie lediglich das Element 2 im Raum anordnen; in einem derartigen Fall muss keine der Kraftbeaufschlagungsanordnungen 17c, 18c zum Beseitigen des Freiheitsgrads entworfen werden, welcher aus einer Möglichkeit einer relativen Drehung zwischen der Verbindungsanordnung 4n und dem Element 2n besteht.
Fig. 29 erläutert jedoch ebenfalls ein Beispiel, bei dem die drei anderen Stangen Drehverbindungen 79 zwischen ihren Gelenken umfassen, welche an den Enden der Stangen vorliegen, wobei die Drehverbindungen 79 eine Drehung von Stangen-Teilen ermöglichen, welche an beiden Seiten der Drehverbindung relativ zu einander um im wesentlichen zu den Stangen parallel verlaufende Drehachsen vorliegen. Insbesondere sollten diese Drehverbindungen 79 derart entworfen sein, dass sie in der Lage sind, Druck- und Zugkräfte entlang der Stangen zu übertragen. Die einzige vorgesehene relative Bewegungsfreiheit ist entsprechend eine reine Drehung um parallel zu den Stangen verlaufende Achsen. Im Fall, dass alle Stangen eine Möglichkeit zur Drehung aufweisen, die durch derartige Drehverbindungen 79 oder in einer anderen Weise gebildet wird, so liegt ebenfalls eine Möglichkeit für eine Drehung zwischen der Verbindungsanordnung 4n und dem Element 2n um parallel zu den Stangen verlaufende Achsen vor. Eine Entfernung der Drehverbindung 79 hinsichtlich einer der Stangen ist zum Feststellen gegen eine derartige Drehung ausreichend. Natürlich können die Drehverbindungen 79, in einer vorstehend bereits diskutierten Weise, durch Gelenke an wenigstens einem Ende der fraglichen Stangen ersetzt werden, welchem ein dritter Freiheitsgrad bereitgestellt wird, welcher in einer Drehung besteht, beispielsweise indem die Gelenke als Kugelgelenke entworfen werden.
In Fig. 15 werden zwei Vierstangensysteme FS1 und FS2 in Verbindung mit einer Transmissionsanordnung erläutert, welche für eine winklige Relation bzw. Winkelrelation, im Beispiel für einen rechten Winkel, mittels der Verbindungsanordnung 4d geeignet ist. Die in Fig. 15 erläuterte Transmissionsanordnung ist für einen Kraft-Transfer von dem Antriebselement 46 auf dem ersten Element 1 an ein angetriebenes Element, beispielsweise ein Arbeitselement 3 auf dem zweiten Element 2, vorgesehen. Die Transmissionsanordnung umfasst Achsen 47, welche sich im wesentlichen parallel zu den Stangen in dem Parallelogramm-förmigen ersten und zweiten Vierstangensystem FS1 und FS2 erstrecken, wobei die Achsen 47 mittels Kardangelenken 48 an kürzere Achsstifte bzw. Achszapfen 49 gekuppelt sind, welche verbunden sind, mit dem Antriebsmotor 46, dem Arbeitselement 3 und in dem Beispiel, mit den in einem Winkelgetriebe 50 enthaltenen Räderübersetzungsvorrichtungen. Diese Räderübersetzungsvorrichtungen sind auf der Verbindungsanordnung 4 drehbar gehalten. Folglich kann eine Drehbewegung von dem Motor 46 auf das Arbeitselement 3 übertragen werden. Bei einer Verwendung der Transmissionsanordnung in der Ausführungsform gemäß Fig. 9-11 könnte das Winkelgetriebe 50 vermieden werden und statt dessen könnten Achsen, analog zu den mit 47 Bezeichneten, direkt in Nähe der Verbindungsanordnung 4a mittels eines Kardangelenks zusammen gekuppelt werden. In einem derartigen Fall könnte ein intermediäres, an die Achsen 47 über Kardangelenke gekuppeltes Achsenstück möglicherweise in einem derartigen Fall zwischen Achsen vorliegen, welche jenen, mit 47 in Fig. 15 Bezeichneten entsprechen, wobei der Zweck des Achsstücks ist, einen möglichen Abstand der Stangenanordnungen 5a und 6a voneinander mittels der Verbindungsanordnung 4a zu überbrücken.
Fig. 16 erläutert eine Roboter-Variante, welche im wesentlichen ähnlich zu der mit Hilfe von Fig. 1-4 Beschriebenen ist. Der merkliche Unterschied in diesem Zusammenhang ist, dass hier eine Traganordnung 51 für ein Arbeitselement 3d mit dem zweiten Element 2d schwenkbar verbunden ist. Eine Schwenkachse für die Traganordnung 51 wird mit 52 in Fig. 16 bezeichnet. Eine fünfte Kraftbeaufschlagungsanordnung 53 dient zum Schwenken der Traganordnung 51 um die Achse 52. Diese Anordnung 53 umfasst ein Kraftausübungselement 54, welches auf dem ersten Element 1d angeordnet ist. Dieses Kraftelement 54 umfasst einen mit dem Element 1d starr verbundenen stationären Abschnitt und einen beweglichen Abschnitt 55, der die Traganordnung 51 zum Drehen mittels einer einen oder mehrere Stange-Arme umfassenden Stangenarm-Anordnung 56 betätigen kann.
Fig. 17 erläutert eine Roboter-Variante in Seitenansicht. Der Zweck ist zu erläutern, dass die durch die Stangenanordnungen gebildeten Vierstangensysteme FS1 und FS2 in gewünschten relativen Positionen miteinander über die Verbindungsanordnung 4e, an die auszuführenden Arbeitsaufgaben angepasst, verbunden werden können.
Fig. 18 erläutert in einer Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Roboter mit dessen durch die Stangenanordnungen gebildeten Vierstangensystem FS1 und FS2. Wie ersichtlich verwendet die Ausführungsform ein Kippen des Elements 2f, wie mit Hilfe der Ausführungsform gemäß Fig. 1-4 beschrieben, wodurch ein Arbeitselement 3f veranlasst werden kann, Gegenstände, beispielsweise Deckplatten 57 aus einem Magazin, zu holen und diese Platten auf einen sich auf einer Beförderungsvorrichtung 59 in Bewegung befindlichen Behälter 58 aufzubringen. In diesem Fall weist das Arbeitselement 3f den Charakter eines Saug-Greif-Mittels auf, welches mittels einer, ein Kraftausübungselement und ein Arm- Stangensystem umfassenden Kraftbeaufschlagungsanordnung 60 um eine Achse 61 relativ zu dem Element 2f gedreht werden kann. Aufgrund dieser Drehbewegung kann die Ausrichtung des Arbeitselements 3f relativ zu dem Behälter 58 angepasst werden.
Fig. 19 erläutert eine Roboter-Anwendung mit einer etwas unterschiedlichen wechselseitigen Koordination und einem Entwurf der Stangenanordnungen, welche die Vierstangensysteme FS1 und FS2 bilden. Ebenfalls hier wird ein Kippen des Elements 2g verwendet, in diesem Fall zur Vereinfachung des Aufbringens einer Deckels 62 auf einen Behälter 63. Wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 18, werden ebenfalls hier Maßnahmen unternommen, um das Arbeitselement 3g um eine Achse 61 g relativ zu dem Element 2g zu drehen.
Fig. 20 erläutert eine Ausführungsform, die ähnlich zu der in Fig. 19 ist, mit einer zusätzlichen Transmissionsanordnung, welche zu der von Fig. 15 ähnlich ist, mit Ausnahme der Tatsache, dass hier die Winkelrelation zwischen den die Vierstangensysteme FS1 und FS2 bildenden Stangenanordnungen etwas unterschiedlich ist, und dass in Folge hiervon das Winkelgetriebe 50h hier etwas modifiziert ist.
Fig. 21 erläutert eine Anwendung ähnlich zu Fig. 20, jedoch mit einem Entwurf, der sich dem von Fig. 15 enger annähert.
Fig. 22 erläutert ein Stangenarm-System 64, welches zum Erreichen einer Drehbewegung eines Arbeitselements 31 verwendet werden kann, das auf dem Element 21 drehbar gehalten wird. Das Arbeitselement 31 soll einen Deckel 65 auf eine Dose 66 durch Drehung aufbringen, infolge der Tatsache, dass eine Schwenkbewegung einem Stangenarm 67 mittels eines Kraft-Elements mitgeteilt wird, wobei die Schwenkbewegung wiederum über weitere in der Stangenarm-Anordnung enthaltene Stangenarme schließlich auf das Arbeitselement 31 übertragen wird, um diesem eine Drehbewegung zu erteilen.
Fig. 23 erläutert, dass ein Kraftausübungselement 54j einer Kraftbeaufschlagungsanordnung, ähnlich zu der Ausführungsform gemäß Fig. 16, ein Schwenken (Kippen) einer Traganordnung 51j relativ zu dem Element 2j über ein Stangenarm-System 54j veranlassen kann. Eine Kraftbeaufschlagungsanordnung 18j von einer bereits beschriebenen Art, wird in vollständigen Linien erläutert. Jedoch wird in unterbrochener Linie eine Kraftbeaufschlagungsanordnung 67 erläutert, welche umfasst eine Stangenarm-Anordnung und ein Kraftausübungselement, nicht erläutert, welches auf dem ersten Element 1j angeordnet ist, um ein weiteres Element 68, das durch eine weitere Traganordnung oder ein Arbeitselement gebildet werden kann, in Bewegung relativ zu der bereits erwähnten Traganordnung 51j zu betätigen. Zu diesem Zweck ist die Komponente 68 derart geplant, um auf der Traganordnung 51j drehbar angeordnet zu sein.
Gemäß einer Variante könnten die Komponenten 51j und 68 eine Greifanordnung bilden. Sonst könnte die Traganordnung 51j einfach zum Erreichen eines Kippens einer Traganordnung für ein Arbeitselement in einer zu dem Vierstangensystem FS2 quer verlaufenden Richtung verwendet werden. Falls das Kraftausübungselement 34 (siehe Fig. 2) gleichzeitig zum Kippen des Elements 2 verwendet wird, so wird ein Roboter mit 6 Freiheitsgraden erhalten.
Fig. 24 und 25 erläutern eine Variante, bei der die Stangenanordnung 6k zwischen der Verbindungsanordnung 4k und dem zweiten Element 2k angeordnet ist. Die erste Stangenanordnung Sk ist zwischen der Verbindungsanordnung 4k und dem ersten Element 1k angeordnet. Das zweite Element 2k soll ein Arbeitselement 3k tragen.
Die erste und zweite Kraftbeaufschlagungsanordnung 17k, 18k können ein Schwenken der ersten und dritten Stange 9k und 14k der Stangenanordnung Sk relativ zu dem Element 1k veranlassen.
Die erste und zweite Kraftbeaufschlagungsanordnung 17k, 18k umfassen jeweils ein Kraftausübungselement 19k beziehungsweise 18k, wobei beide einen stationären, relativ zu dem ersten Element 1k starr verbundenen Abschnitt und einen beweglichen Abschnitt aufweisen. Der bewegliche Abschnitt kann die ersten und dritten Stange 9k und 14k betätigen, um relativ zu dem Element 1k zu schwenken. Der bewegliche Abschnitt des Kraftelements 18k ist mit einem Verbindungsteil 43k verbunden, um an einer relativen Drehung hierzu gehindert zu sein. Durch Drehen dieses Teils 43k relativ zu dem Element 1k, wird ein Schwenken in der vertikalen Ebene der in Fig. 24 im wesentlichen horizontal ausgerichteten Stangen 9k, 14k veranlasst werden.
Hieraus ist ersichtlich, dass die Stangen 9k mit dem Verbindungsteil 43k verbunden sind, um relativ dazu gegen ein Schwenken um die Drehachsen des Verbindungsteils 43k gesichert zu sein. Andererseits sind die Stangen 9k mit dem Verbindungsteil 43k über Gelenke 44k verbunden, welche ein Schwenken der Stangen 9k um im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Verbindungsteils 43k verlaufende Achsen ermöglichen. Folglich können die Stangen 9k in der Horizontalebene relativ zu dem Verbindungsteil 43k mittels der Gelenke 44k geschwenkt werden. Dies erfolgt mittels des Kraftelements 19k, dessen beweglicher Abschnitt 21k mit einer der Stangen 9k über einen Stangenarm 23k verbunden ist.
Die Stangen 9k sind mittels eines weiteren Verbindungsteils 43k an ihren von dem ersten Element 1 k abgewandten Enden verbunden. Dieser Verbindungsteil 43k und die Stangen 9k sind derart unter Verhinderung einer relativen Drehung verbunden, dass die Stangen das Teil 43k bei einer Drehung hiervon begleiten, und umgekehrt, dass das Teil 43k bei einem Schwenken der Stangen 9k gedreht wird. Auch die Gelenke 44k zwischen den Stangen 9k und dem Äußersten der Verbindungsteile 43k stellen lediglich einen Freiheitsgrad bereit, nämlich eine Drehung um im wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung des Verbindungsteils 43k verlaufende Achsen, derart dass ein Schwenken der Stangen 9k in der Horizontalebene ermöglicht wird.
Was die Stangen 9k und die Verbindungsteile 43k anbelangt, sei angemerkt, dass die gleichen Überlegungen, die mit Hilfe von Fig. 13-14 und 28-29 besprochen wurden, ebenfalls hier gültig sind.
Eine dritte Kraftbeaufschlagungsanordnung 33k kann ein Schwenken der zweiten Stangen 10k, 11k relativ zu der Verbindungsanordnung 4k veranlassen. Die dritte Kraftbeaufschlagungsanordnung 33k umfasst einen stationären, mit dem Element 1k starr verbundenen Abschnitt und einen beweglichen Abschnitt, welcher über eine Stangenarm- Anordnung 69 eine der Stangen in der Stangenanordnung 6k, nämlich die mit 10k Bezeichnete, betätigen kann. Diese Stange 10k wird relativ zu der Verbindungsanordnung 4k schwenkbar gehalten. In dem Beispiel wird erläutert, dass das schwenkbare Lager verwirklicht ist, indem die Stange 10k um das Teil 43k schwenkbar gelagert bzw. mit Zapfen gelagert ist, welches als eine Achse entworfen ist. Die Verbindungsanordnung 4k wird wiederum frei schwenkbar um das Verbindungsteil 43k gehalten.
Die Anordnung 33k umfasst ein Kraftausübungselement mit einem stationären, an dem Element 1k starr gesicherten Abschnitt und einen beweglichen Abschnitt 70, der den Charakter eines Arms aufweist und über wenigstens eine in der Stangenarm-Anordnung 69 enthaltene Stange die Stange 10k einer Schwenk-Betätigung unterwerfen kann, welche wiederum die Form der Stangenanordnung 6k verändert und eine Versetzen des Elements 2k veranlasst.
Die Stangen in dem Vierstangensystem 6k bilden ein Parallelogramm genauso wie die Stangen 9k und die verbindenden Achsen 43k. Es ist geeignet, jedoch nicht notwendig, dass der Stangenarm 69 zusammen mit einer der Stangen 9k ein Parallelogramm bildet und dasselbe ist hinsichtlich einer der Stangen 9k und der dritten Stange 14k ebenfalls anwendbar.
Das erste Element 1k wird durch zwei Teile gebildet, die schwenkbar miteinander verbunden sind. Insbesondere kann eine vierte 34k der Kraftbeaufschlagungsanordnungen einen zweiten Teil 1kB relativ zu einem ersten 1kA der Teile schwenken. Der zweite Teil 1kB ist über die dritte Stange 14k mit der Verbindungsanordnung 4k verbunden. Die Anordnung 44k umfasst ein Kraftausübungselement mit einem an dem Teil 1kA starr verbundenen, stationären Abschnitt und einem beweglichen Abschnitt, welcher relativ zu dem stationären Abschnitt einen Freiheitsgrad umfasst. Der Teil 1kB weist den Charakter einer, um eine durch das Kraftelement 34k definierte Achse schwenkbaren Stange auf. Durch Schwenken der Stange 1kB mittels des Kraft-Elements 34k kann die Verbindungsanordnung 4k über die dritte Stange 14k um das Verbindungsteil 43k geschwenkt werden und dies bewirkt ein Kippen des Elements 2k im Raum. Wenn jedoch die Stange 1kB mittels des Kraftelements 34k stationär gehalten wird, derart dass die Stange 14k mit den Stangen 9k eine Parallelogramm bildet, wird ein Schwenken der Stange 70 zu einer Formveränderung des Parallelogramms 6k führen, während eine konstante Ausrichtung des Elements 2k erhalten bleibt.
Es sei angemerkt, dass die Schwenkachse der Stange 1143 mit der verbindenden Achse 43k konzentrisch gemacht sein könnte, wäs bedeuten würde, dass die Stange 14k, auch wenn die Stange 1kB aus ihrer Basisstellung herausgeschwenkt ist, ein Parallelogramm mit einer der Stangen 9k bildet, derart, dass bei einem dreidimensionalen Schwenken der Stangen 9k und 14k mittels der Kraftausübungselemente 18k und 19k die Ausrichtung des Elements 2k im Raum erhalten bleibt.
Ansonsten sei angemerkt, dass mit der Hilfe einer Software-Kompensation bei nicht-idealen Parallelogramm-Übertragungen die Schwenkachsen für 10k und 4k von einander getrennt werden können und ebenfalls von der Drehachse des Teils 43k getrennt werden können und mit dieser nicht-parallel sein können.
Es sei angemerkt, dass in der Ausführungsform gemäß Fig. 24 und 25 der Verbindungsteil 43k in der Lage sein muss frei durch das Kraftausübungselement 33k und die Stange 70 durchgehen zu können, derart dass ein Betrieb des Kraftausübungselements 33k keine Betätigung des Verbindungsteils 43k beinhaltet.
Schließlich erläutern Fig. 26 und 27 eine erste Stangenanordnung 5m in Form der Stangen 9m und 14m, welche sich zwischen der Verbindungsanordnung 4m und dem zweiten Element 2m erstrecken. Hier ist ersichtlich, dass die Gelenke der Stangen 9m und 14m sich nicht in einer rechtwinkligen Relation befinden, sondern eher in einer Relation stehen, die von oben betrachtet, einem spitzwinkligen Dreieck ähnlich ist. Die zweite Stangenanordnung 6 wird in Fig. 26 und 27 nicht erläutert, soll jedoch natürlich hier ebenfalls umfasst sein. Die Kraftbeaufschlagungsanordnung 18m ist analog zu der zuvor Beschriebenen. Entsprechend werden hier keine weiteren Erläuterungen angegeben. Der Unterschied liegt darin, dass der bewegliche Abschnitt des Kraftelements 19m in der ersten Kraftbeaufschlagungsanordnung 17m starr mit einer Stange 21m in einem vierten Vierstangensystem FS4 verbunden ist, wobei die äußerste Stange 71 von dem ersten Element 1m abgewandt ist, welches eine Verbindung zu der Stangenarm-Anordnung 23m bildet, welche ähnlich zu der Ausführungsform in Fig. 1-4 aus zwei als ein Parallelogramm entworfenen Stangenarmen 26m besteht. Eine weitere Kraftbeaufschlagungsanordnung 72 umfasst eine Kraftausübungselement 72, welches angeordnet ist, um eine der äußersten Stange 71 gegenüberliegende Stange 73 des Vierstangensystem FS4 relativ zu dem ersten Element Im zu schwenken, um in einer in Fig. 27 angegebenen Weise das Vierstangensystem F54, die zugehörige Stangenarm-Anordnung 23 m und dadurch ebenfalls die Stangenanordnung 5 m zu kippen bzw. zu verzerren.
Die mit Hilfe von Fig. 26 und 27 beschriebene Kipp-Technik (skewing technique) kann ebenfalls angewendet werden, wenn eine geringere Drehbewegung zwischen den Elementen 2m und der Verbindungsanordnung 4 m erforderlich ist, um das fragliche Arbeitselement an eine Arbeitsaufgabe anzupassen. Angemerkt sei, dass F54 in Fig. 26 und 27 in der XY- Ebene arbeitet. FS4 könnte statt dessen geneigt sein; beispielsweise derart, dass FS4 im wesentlichen parallel zu Ebenen wäre, in denen die Stangenarme 26 m vorliegen.
Allen beschriebenen Ausführungsform ist gemeinsam, dass eine geeignete Steuereinheit, insbesondere in Form eines Computers, die Kraftausübungselemente der verschiedenen Roboter-Ausführungsformen steuern kann, um zu veranlassen, dass das zweite Element 2 oder direkt oder indirekt daran gekuppelte Elemente sich auf erwünschten Wegen bewegen.
Klar ist, dass die Erfindung nicht lediglich auf die hier vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Folglich können Detail-Anpassungen der Ausführungsformen in Abhängigkeit von den Umständen ausgeführt werden, ohne den in den Ansprüchen definierten Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Relativbewegung zweier Elemente (1, 2), bestehend aus einer Anordnung (4), die eine Verbindung zwischen einer ersten Stangenanordnung (5) und einer Bewegungsanordnung (6) herstellt, wobei die Bewegungsanordnung zwischen der Verbindungsanordnung (4) und einem (1, 2) der Elemente angeordnet ist, während die erste Stangenanordnung (5) zwischen der Verbindungsanordnung (4) und einem anderen (2, 1) der Elemente angeordnet ist, die erste Stangenanordnung (5) wenigstens zwei erste Stangen (9) aufweist, die über Gelenke (7, 8; 44) relativ zur Verbindungsanordnung (4) verbunden sind, und das zugehörige Element (2; 1) der Elemente in allen Richtungen schwenkbar ist, die ersten Stangen zusammen mit der Verbindungsanordnung (4) und dem zugehörigen Element der Elemente (1, 2) wenigstens ein erstes Vierstangensystem (FS1) bilden, die Bewegungsanordnung (6) eine Relativbewegung zwischen der Verbindungsanordnung (4) und dem zugehörigen Element der Elemente ermöglichen kann, und Kraftbeaufschlagungsanordnungen (17, 18, 33), um die Stangenanordnung (5) und die Bewegungsanordnung (6) zu betätigen, um die relative Position zwischen den Elementen (1, 2) zu ändern, wobei die erste Stangenanordnung (5) wenigstens eine dritte Stange (14) aufweist, die über Gelenke (15, 16) relativ zur Verbindungsanordnung (4) und dem zugehörigen Element (2, 1) der Elemente verbunden ist, um in allen Richtungen schwenkbar zu sein, die Gelenke der ersten und dritten Stange (9, 14) in einer Dreieckform angeordnet sind, die dritte Stange (14), jede der ersten Stangen (9), die Verbindungsanordnung (4) und das zugehörige Element der Elemente (1, 2) ein drittes Vierstangensystem (FS3) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Stange (9, 14) im wesentlichen gleiche Länge haben und im wesentlichen parallel sind, so daß die Vierstangensysteme (FS1 und FS3), die durch diese gebildet sind, Parallelogramme bilden, und daß die erste und zweite Kraftbeaufschlagungsanordnung (17, 18) durch Betätigung in wechselweise unterschiedlichen Richtungen die erste und dritte Stange (9, 14) veranlassen können, relativ zur Verbindungsanordnung (4) zu schwenken, um dadurch die relative Position zwischen den Elementen (1, 2) zu ändern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsanordnung (6) eine relative Bewegung zwischen der Verbindungsanordnung (4) und dem zugehörigen Element (1, 2) der Elemente zulassen kann, während eine im wesentlichen konstante Relation zwischen diesen aufrechterhalten wird, soweit die Neigung betroffen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsanordnung (6) durch eine zweite Stangenanordnung gebildet ist, die wenigstens eine zweite Stange (10) aufweist, die relativ zur Verbindungsanordnung (4) und dem zugehörigen Element (1, 2) der Elemente schwenkbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stangenanordnung (6) wenigstens zwei zweite Stangen (10, 11) aufweist, die zusammen mit der Verbindungsanordnung (4) und dem zugehörigen Element (1, 2) der Elemente ein zweites Vierstangensystem (FS2) bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Stangen (10, 11) in der zweiten Stangenanordnung (6) im wesentlichen gleiche Länge haben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Stangen (10, 11) in der zweiten Stangenanordnung (6) im wesentlichen parallel sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (9, 14; 79) der ersten Stangenanordnung (5) zusammen mit den zugehörigen Gelenken (7, 8, 15, 16) Verbindungen bilden, die eine relative Drehung zwischen der Verbindungsanordnung (4) und dem zugehörigen Element (2, 1) der Elemente um Achsen erlauben, die im wesentlichen senkrecht zu Ebenen sind, in denen sich Gelenke (7, 15; 8, 16), die an den Enden der Stangen (9, 14) vorhanden sind, befinden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (9, 14) der ersten Stangenanordnung (5) zusammen mit den zugehörigen Gelenken (7, 8, 15, 16, 43, 44) Verbindungen zwischen der Verbindungsanordnung (4) und dem zugehörigen Element (1, 2) der Elemente bilden, wobei wenigstens eine der Verbindungen drehfest ist, d. h. in der Lage ist, ein Drehmoment um eine Achse parallel zur Verbindung zu übertragen.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stangenanordnung (6) zwischen der Verbindungsanordnung (4) und dem ersten Element (1) der Elemente angeordnet ist, daß die erste Stangenanordnung (5) zwischen der Verbindungsanordnung (4) und dem zweiten Element (2) der Elemente angeordnet ist, und daß das zweite Element (2) ein Arbeitselement (3) tragen soll.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Kraftbeaufschlagungsanordnung (17, 18) jeweils ein Kraftausübungselement (19, 20) aufweist, das einen Abschnitt stationär relativ zum ersten Element (1) und einem beweglichen Abschnitt (21, 22) hat, der einen Freiheitsgrad relativ zum stationären Abschnitt hat, und das mit dem zweiten Element (2) über eine Stangenarmanordnung (23, 24) verbunden ist, und daß die erste und zweite Kraftbeaufschlagungsanordnung das zweite Element in wechselweise unterschiedlichen Richtungen betätigen kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangenarmanordnung (23) in einer ersten (17) der Kraftbeaufschlagungsanordnungen wenigstens zwei Stangenarme (26) hat, die schwenkbar mit dem zweiten Element (2) und dem beweglichen Abschnitt (21) über Gelenke (27, 29) verbunden sind, die den einzelnen Stangenarm (26) in allen Richtungen relativ zum zweiten Element (2) und dem beweglichen Abschnitt (21) schwenkbar machen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangenarmanordnung (24) in der zweiten (18) der Kraftbeaufschlagungsanordnungen Gelenke (32) hat, die die Stangenarmanordnungen in allen Richtungen relativ zum beweglichen Abschnitt (22) ebenso wie zum zweiten Element (2) schwenkbar machen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (32) der Stangenarmanordnung (24) eine Drehung der Stangenarmanordnung (24) relativ zum beweglichen Abschnitt (22) und/oder dem zweiten Element (2) zulassen können.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Kraftausübungselemente (19, 20) der ersten und zweiten Kraftbeaufschlagungsanordnung aus einer Dreheinrichtung gebildet ist, deren Stator den stationären Abschnitt und deren Rotor den beweglichen Abschnitt (21, 22) bildet oder darin enthalten ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Kraftbeaufschlagungsanordnung (33) die zweiten Stangen (10, 11) in der zweiten Stangenanordnung veranlassen kann, relativ zum ersten Element (1) zu schwenken.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß das erste Element (1) aus zwei Teilen (1A, 1B) gebildet ist, die schwenkbar miteinander verbunden sind, daß eine vierte (34) der Kraftbeaufschlagungsanordnungen ein zweites Teil (1B) relativ zu einem ersten Teil (1A) der Teile schwenken kann, und daß das zweite Teil (1B) eine Stange im zweiten Vierstangensystem (FS2) bildet, da es mit den zweiten Stangen (10, 11) schwenkbar verbunden ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ersten Stangen (9c) verbundene Einrichtungen der Verbindungsteile (43) sind, die mit einem Freiheitsgrad mit der Verbindungsanordnung (4c) bzw. dem zweiten Element (2c) drehbar verbunden sind, und daß zwei erste Stangen mit einem Freiheitsgrad mit den Verbindungsteilen durch Gelenke (44) schwenkbar verbunden sind, die Schwenkachsen bilden, die im wesentlichen senkrecht zu den Drehachsen der Teile relativ zur Verbindungsanordnung bzw. dem zweiten Element verlaufen, und daß die beiden ersten Stangen (9c) gegen eine Drehung relativ zu den Verbindungsteilen (43) um ihre Drehachsen gesichert sind, so daß die ersten Stangen (9c), die Verbindungsteile (43) und die Gelenke (44) Verbindungen bilden, die gegen eine Drehung um Achsen parallel zu den Stangen (9c) zwischen der Verbindungsanordnung (4c) und dem zweiten Element (2c) starr sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stangenanordnung (6k) zwischen der Verbindungsanordnung (4k) und einem zweiten (2k) der Elemente angeordnet ist, daß die erste Stangenanordnung (5k) zwischen der Verbindungsanordnung (4k) und dem ersten der Elemente (1k) angeordnet ist, und daß das zweite der Elemente ein Arbeitselement (3k) tragen kann.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Kraftbeaufschlagungsanordnung (17k, 18k) die erste und dritte Stange (9k, 14k) in der ersten Stangenanordnung (6k) veranlassen kann, relativ zum ersten Teil (1k) zu schwenken.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Kraftbeaufschlagungsanordnung (17k, 18k) jeweils ein Kraftausübungselement (18k, 19k) aufweist, das einen Abschnitt stationär relativ zum ersten Element (1k) und einen beweglichen Abschnitt (21k) hat, wobei der bewegliche Abschnitt die erste und dritte Stange (9k, 14k) betätigen kann, relativ zum ersten Element (1k) zu schwenken.

21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ersten Stangen (9k) durch Verbindungsteile (43k) verbunden sind, die mit einem Freiheitsgrad mit der Verbindungsanordnung (4k) bzw. dem ersten Element (1k) drehbar verbunden sind, daß die beiden ersten Stangen (9k) mit einem Freiheitsgrad mit den Verbindungsteilen durch Gelenke (44k) schwenkbar verbunden sind, die Achsen bilden, die im wesentlichen senkrecht zu den Drehachsen der Teile relativ zur Verbindungsanordnung (4k) bzw. dem ersten Element (1k) verlaufen, und daß die beiden ersten Stangen an einer Schwenkbewegung relativ zu den Verbindungsteilen (43k) um ihre Drehachsen gehindert sind, so daß die ersten Stangen (9k), die Verbindungsteile (43k) und die Gelenke (44k) Verbindungen bilden, die gegen eine Drehung um Achsen parallel zu den Stangen (9k) zwischen der Verbindungsanordnung (4k) und dem ersten Element (1k) starr sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Kraftbeaufschlagungsanordnung (33k) die zweiten Stangen (10k, 11k) in der zweiten Stangenanordnung (6k) veranlassen kann, relativ zur Verbindungsanordnung (4k) zu schwenken.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kraftbeaufschlagungsanordnung (33k) einen stationären Abschnitt hat, der mit dem ersten Element verbunden ist, und einen beweglichen Abschnitt (70), der zur Betätigung einer (10k) der zweiten Stangen über eine Stangenarmanordnung (69) ausgebildet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (1k) aus zwei Teilen (1kA, 1kB) gebildet ist, die schwenkbar miteinander verbunden sind, daß eine vierte (34k) der Kraftbeaufschlagungsanordnungen ein zweites Teil (1kB) relativ zu einem ersten (1kA) der Teile schwenken kann, und daß das zweite Teil mit der Verbindungsanordnung (4k) über die dritte Stange (14k) verbunden ist.

25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übertragungsanordnung zur Kraftübertragung von einem Antriebselement (46) am ersten Element (1) zu einem angetriebenen Element (3) am zweiten Element Achsen (47, 49) hat, die im wesentlichen parallel zu den Stangen im parallelogrammförmigen ersten und zweiten Vierstangensystem verlaufen, wobei die Achsen durch ein (a) Kardangelenke (48) oder (b) Kegelzahnräder (50) oder beide verbunden sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transmissionsanordnung zur Kraftübertragung von einem Antriebselement (36) am ersten Element (1b) zu einem angetriebenen Element (42A) am zweiten Element (2b) einen Arm (37) aufweist, der vom Antriebselement und einer Stangenarmanordnung (38-41) geschwenkt werden kann, die zwischen diesem Arm und dem angetriebenen Element (42A) angeordnet ist und das angetriebene Element (42A) drehen kann.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Element (42A) ein Arbeitselement (3b) am zweiten Element (2b) drehen kann.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (37) der Transmissionsanordnung in einer Ruheposition parallel zu den zweiten Stangen in der zweiten Stangenanordnung (6b) verläuft, während ein Stangenarm (39), der in der Stangenarmanordnung enthalten ist, in dieser Ruhestellung parallel zur ersten und dritten Stange in der ersten Stangenanordnung (5b) verläuft.

29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Traganordnung (51) für ein Arbeitselement (3d) mit dem zweiten Element (2d) schwenkbar verbunden ist, daß die Traganordnung relativ zum zweiten Element mittels wenigstens einer fünften Kraftbeaufschlagungsanordnung (53) drehbar ist, die ein Kraftausübungselement (54) aufweist, das am ersten Element (1d) angeordnet ist und die Traganordnung über wenigstens einen Stangenarm (56) betätigt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitselement (68) an der Traganordnung (51j) mittels wenigstens einer sechsten Kraftbeaufschlagungsanordnung beweglich angeordnet ist, die ein Kraftausübungselement aufweist, das am ersten Element (1j) angeordnet ist, um das Arbeitselement (68) zu betätigen, sich relativ zur ersten Traganordnung (51j) über wenigstens einen Stangenarm (67) zu bewegen.

31. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftausübungselement (19 m) in der ersten Kraftbeaufschlagungsanordnung (17 m) mit seinem beweglichen Abschnitt starr mit einer Stange (21 m) in einem vierten Vierstangensystem (FS4) verbunden ist, dessen extreme Stange (71) weggedreht vom ersten Element eine Verbindung mit der Stangenarmanordnung (23) bildet.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine siebte Kraftbeaufschlagungsanordnung (72) ein Kraftausübungselement aufweist, das eine Stange (73), die der extremen Stange gegenüberliegt, des vierten Vierstangensystems (FS4) relativ zum ersten Element (im) schwenken kann, um das vierte Vierstangensystem (FS4), die zugehörige Stangenarmanordnung (23m) und die erste Stangenanordnung (5m) zu kippen.

33. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Stange (9n, 14n) zwischen ihren Gelenken, die sich an deren Enden befinden, Drehverbindungen (79) aufweisen, die eine Drehung der auf beiden Seiten der Drehverbindung vorhandenen Verbindungsteile um Drehachsen im wesentlichen parallel zu den Stangen ermöglichen.

34. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem Industrieroboter gebildet ist, dessen zweites Element (2) direkt oder indirekt wenigstens ein Arbeitselement (3) tragen soll.