缆索机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种用于建造结构或操纵工件的缆索机器人(1)，其包括工作头(4)，工作头通过具有至少三个控制缆索(5、6)的缆索系统(2)悬挂在具有至少三个支撑柱(7、8、9、10)的支撑结构(3)上，其中，设置有用于相对于支撑结构和/或相对于工作头调节控制缆索的缆索绞盘(24、25)，并且能够通过电子控制装置(26)驱动缆索绞盘以移动工作头，其中，支撑结构的支撑柱分别以能够俯仰和/或能够伸缩的方式被布置在转台(13)上，转台具有用于吸收由缆索系统引入到相应支撑柱的倾斜力矩的压载物(20)，并以能够围绕竖直转台轴线(14)旋转的方式被布置在底盘(15)上，底盘具有行驶机构(16)并被构造为能够与转台和向下俯仰和/或缩回的支撑柱一起移动。起移动。起移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】缆索机器人


[0001]本专利技术涉及一种用于建造结构和/或操纵工件的缆索机器人，其包括工作头，该工作头通过具有至少三个控制缆索的缆索系统悬挂在具有至少三个支撑柱的支撑结构上，其中，设置有用于相对于支撑结构和/或相对于工作头调节缆索系统的缆索绞盘，并且可以通过用于移动工作头的电子控制装置驱动缆索绞盘。

技术介绍

[0002]通常将缆索机器人称为机械手，它不使用僵硬或刚性的连接部件、吊臂或臂作为诸如关节臂机器人等运动传递部件，而是使用柔性牵引元件进行力传递。特别是钢索或纤维缆索等缆索形式的这种柔性牵引元件，通常从支撑结构上的不同铰接点被引导到由拉紧的缆索支撑的工作头。通过缆索绞盘放出或收回缆索，可以相对于支撑结构调节缆索系统并因此移动工作头，该缆索绞盘被布置在所述铰接点处的支撑结构上或被定位在其他位置处，并能够通过一个或多个偏转轮收回缆索。如有必要，也可以相对于工作头调节缆索系统，例如通过设置在工作头上的诸如绞缆机等缆索绞盘。通过以协调的方式(例如，彼此同步或彼此相反地)放出和收回缆索，工作头能够可选地在垂直方向上和/或在水平方向上移动。
[0003]通过使用这种可调节的缆索系统，可由工作头操作的工作空间或区域几乎可以无限扩大，特别是比传统的关节臂机器人或门式机器人大得多。同时，由于缆索可以实现高移动速度，因此能够以非常高的速度和加速度移动。
[0004]由于工作区域非常大，这种缆索机器人例如用于在体育场或还在建筑工地中移动电视摄像机或摄影机，以便制造诸如房屋或其一部分等更大的建筑物，或为其运输材料。受3D打印技术的启发，例如众所周知的是在这种缆索机器人上移动作为工作头的喷射混凝土输出头，以产生喷射混凝土轮廓或以精确的方式放置预制构件，以便建造一面墙或建筑墙体(参见Christian K.Karl等人的《建筑行业的工业4.0—楼宇自动化施工对商业职业培训的影响“Industrie 4.0in der Bauwirtschaft
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Einfluss der automatisiertenauf die gewerbliche Berufsbildung”》，科隆大学，2017)。然而，原则上，这种缆索机器人也可用于诸如钢结构公司、风力涡轮机制造商或造船厂等制造工业，以便制造或出售更大的结构或工件。由于缆索伸长和有时很长的传输路径，至少到目前为止，缆索机器人很少用于具有尽可能高精度的定位任务。
[0005]为了在很长的缆索上减轻重量，已经提出了使用高强度纤维缆索来代替钢索，该高强度纤维缆索可以由诸如芳纶纤维(HMPA)、芳纶/碳纤维混合物、高模量聚乙烯纤维(HMPE)或聚(对
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亚苯基
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2,6
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苯并二唑)纤维(PBO)等高强度合成纤维制成或具有上述材料。由于在断裂强度几乎相同的情况下与钢索相比高强度纤维缆索的重量减轻高达80％，因此可以提高有效载荷或允许的提升载荷，因为显著降低了有效载荷要考虑的缆索自重。除了减轻构造重量以外，还减少了要移动的质量，从而进一步提高了有效载荷。此外，纤维缆索的设计不易受到风引起的横向振动的干扰，例如在桥梁施工中处于张紧状态的缆索就
属于这种情况。
[0006]除了所述重量优势以外，使用合成纤维缆索的缆索驱动器的特点在于显著更长的使用寿命、更容易操作、良好的挠性及不再需要缆索润滑。
[0007]例如，马丁
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威尔(Martin Wehr)于2017年5月在斯图加特大学的机械搬运与物流研究所的报告“对高动态应力下高强度合成纤维缆索的研究的贡献(Beitrag zur Untersuchung von hochfesten synthetischen Faserseilen unter hochdynamischer Beanspruchung)”中提出的，在缆索机器人上使用这种高强度纤维缆索。文献WO 2017/174201 A1也说明了一种缆索机器人，针对其控制缆索提出了包括诸如聚酯等合成纤维的高强度纤维缆索，其中，所述缆索机器人应携带喷射混凝土头，借助于该喷射混凝土头涂覆可喷射的混凝土，并因此将增材建造建筑墙体。在此，控制缆索通过缆索绞盘放出或收回，该缆索绞盘紧固到矩形的、类似门架的支撑结构上。
[0008]文献DE 10 2014 015 335 B4示出了一种用于建造喷射混凝土墙的类似缆索机器人，根据该文献，将多个独立的支撑柱用作支撑结构，这些支撑柱被构造为可移动控制的。具体地，将四个井格桁架支撑柱安装在矩形建筑工地的角点。两个缆索分别从井格桁架柱下降到工作头，这两个缆索在井格桁架柱的上部区域的偏转轮上转向并缠绕在柱脚区域的缆索卷筒上。
[0009]然而，实际上覆盖更大工作区域并也可例如用于建筑工地或建筑物建造的这种缆索机器人很复杂，且难以在使用地点架设和安装或拆卸。一方面，支撑结构或其部件由于其相应尺寸而不再容易进行运输。另一方面，需要相当长的安装时间来安装支撑结构并将其部件彼此对准。
[0010]此外，还存在的问题是，如果在安装支撑结构时由于不准确性或对准误差而导致控制缆索的铰接点与其设定位置存在仅很小的偏差，这例如可能是由于倾斜放置或支撑柱彼此之间的间距不准确造成的，则工作头的定位精度会很快受到严重影响。由于控制缆索的倾斜路线，铰接点的位置误差例如对工作头的高度位置方面有很大影响。同时，如果铰接点的位置不准确地对应于为此预定的网格，则工作头的由控制装置预定的行进路径(例如，直线行进路径)可能会失真。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术的目的是提供一种改进的上述类型的缆索机器人，该缆索机器人避免了现有技术的缺点并且以有利的方式进一步发展了现有技术。特别地，应提供一种具有大工作区域的易于运输的缆索机器人，尽管其安装和拆卸简单快捷，但在移动工作头时仍能实现高定位精度。
[0012]根据本专利技术，所述目的通过根据权利要求1所述的缆索机器人来实现。本专利技术的优选实施例是从属权利要求的主题。
[0013]因此，提出了将支撑结构的支撑柱彼此分离地构造为移动单元并且布置在可移动的底盘(Unterwagen)上，该底盘同时用作用于架设支撑柱的支撑底座。根据本专利技术，可以将支撑柱分别以可俯仰和/或可伸缩和/或可折叠的方式布置在转台上，该转台包括用于吸收由缆索系统引入到各个支撑柱中的倾斜力矩的压载物，并且该转台以能够围绕竖直轴线旋转的方式布置在底盘上，该底盘具有行驶机构并被构造为能够与转台和向下俯仰和/或缩
回和/或折叠到运输位置的支撑柱一起移动。支撑柱不需要专门安装在将单独架设的底座上，而是可以在底盘上移动到期望安装位置，以便在此在工作位置将它们架设在底盘上。
[0014]在此，通过使转台相对于其他支撑柱和/或根据缆索系统的期望走向旋转，可以简单地对准相应的支撑柱，其中，安装在转台上的压载物可以补偿或吸收由缆索系统引入到支撑柱中的倾斜力矩。
[0015]在此有利地，缆索系统包括由高强度合成纤维制成或至少具有这种纤维的高强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于建造结构或操纵工件的缆索机器人，所述缆索机器人包括工作头(4)，所述工作头通过具有至少三个控制缆索(5、6)的缆索系统(2)悬挂在具有至少三个支撑柱(7、8、9、10、11)的支撑结构(3)上，其中，设置有缆索绞盘(24、25)，所述缆索绞盘用于相对于所述支撑结构(3)和/或相对于所述工作头(4)调节所述控制缆索(5、6)，并且能够由电子控制装置(26)驱动，以移动所述工作头(4)，其特征在于，所述支撑结构(3)的所述支撑柱(7、8、9、10、11)分别以能够俯仰和/或能够伸缩的方式被布置在转台(13)上，所述转台具有用于吸收通过所述缆索系统(2)引入到相应的所述支撑柱中的倾斜力矩的压载物(20)，并以能够围绕竖直的转台轴线(14)旋转的方式被布置在底盘(15)上，所述底盘具有行驶机构(16)并且被构造为能够与所述转台(13)和向下俯仰和/或缩回的所述支撑柱(7、8、9、10、11)一起移动。2.根据前一项权利要求所述的缆索机器人，其中，在所述转台(13)上设置有用于使所述支撑柱从平躺的运输位置向上俯仰到竖直的工作位置的俯仰驱动器(18)，特别是至少一个俯仰缸。3.根据前述任一项权利要求所述的缆索机器人，其中，均包括多个柱部分的所述支撑柱(7、8、9、10)分别分配有伸缩和/或折叠驱动器，所述伸缩和/或折叠驱动器用于使所述柱部分从更小柱长的运输位置伸展和/或展开到更大柱长的工作位置。4.根据前述任一项权利要求所述的缆索机器人，其中，所述底盘(15)具有用于驱动至少一个行驶机构轴的行驶驱动器并且包括至少一个可转向的行驶机构轴，所述行驶驱动器特别是内燃机和/或电动马达。5.根据前述任一项权利要求所述的缆索机器人，其中，所述控制缆索(5、6)被构造为包括合成纤维的高强度纤维缆索。6.根据前述任一项权利要求所述的缆索机器人，其中，至少一个所述支撑柱(10)由旋转塔式起重机的塔架(11)形成，所述旋转塔式起重机支撑起重臂(32)，带有吊钩(33)的吊索从所述起重臂延伸，其中，优选地，吊运车以能够移动的方式安装在所述起重臂(32)上，所述吊索在所述吊运车上延伸。7.根据前一项权利要求所述的缆索机器人，其中，所述旋转塔式起重机被构造为下旋转式起重机，所述下旋转式起重机的所述塔架在其下端部处安装在转台(13)上，所述转台以能够围绕竖直的转台轴线(14)旋转的方式支撑。8.根据前述任一项权利要求所述的缆索机器人，其中，所述旋转塔式起重机被构造为移动式起重机，所述移动式起重机的所述塔架(11)被安装在具有行驶机构(16)的底盘(15)上，所述底盘能够与所述塔架一起移动。9.根据前述任一项权利要求所述的缆索机器人，其中，所述电子控制装置(26)包括传感器装置(29)以及调整和/或校正模块，所述传感器装置用于检测所述支撑柱(7、8、9、10)和/或其上设置的用于所述缆索系统的铰接点(22、23)相对于彼此的位置和/或朝向，所述调整和/或校正模块用于根据所检测的所述支撑柱和/或其上设置的所述铰接点相对于彼此的位置和/或朝向来调整和/或校正用于调节所述缆索绞盘(24、25)的控制命令。10.根据前一项权利要求所述的缆索机器人，其中，所述传...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特，
申请(专利权)人：利勃海尔工厂比伯拉赫股份有限公司，
类型：发明
国别省市：