(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業ユニット（１）用の補償装置（５）であって、
前記補償装置（５）は、マニピュレータ（２）に対する第１のインタフェース部（７ａ）と、エンドエフェクタ（３）に対する第２のインタフェース部（７ｂ）とを有し、前記補償装置（５）は、前記マニピュレータ（２）と前記エンドエフェクタ（３）との間に配置可能であり、
少なくとも１つのジョイント装置（８）を備え、該少なくとも１つのジョイント装置（８）は、前記第１および第２のインタフェース部（７ａ，７ｂ）の各々の間の第１の軸線（Ｚ）と同じ方向に向けられていて、かつ第１および第２のジョイントパートナー（９，１０）を有し、前記第１のジョイントパートナー（９）は、前記第１のインタフェース部（７ａ）に結合されており、前記第２のジョイントパートナー（１０）は、前記第２のインタフェース部（７ｂ）に結合されており、
前記第１および第２のジョイントパートナー（９，１０）の一方はボール部（９）を有し、前記第１および第２のジョイントパートナー（９，１０）の他方は前記ボール部（９）に対する支持部（１０）を有し、前記ジョイント装置（８）は旋回ジョイントまたはボールジョイントを形成している、補償装置（５）において、
前記支持部（１０）は、少なくとも１つの傾斜面領域（１４）を有し、前記ボール部（９）は、通常位置から前記第１の軸線（Ｚ）に対して横方向（Ｘ−Ｙ）で補償位置に摺動可能であり、前記ジョイント装置（８）は摺動ジョイントを形成しており、
前記第１のインタフェース部（７ａ）と前記第２のインタフェース部（７ｂ）との間で運動自由度（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ，ＲＸ，ＲＹ，ＲＺ）の少なくとも１つをロックする、少なくとも１つのロック装置（１５）が設けられており、
前記ボール部（９）が前記補償位置から前記通常位置へ戻されるように前記ジョイント装置（８）に予荷重を加えるための予荷重装置（１１）が設けられており、
前記第１のジョイントパートナー（９）は、前記予荷重装置（１１）を介して前記第１のインタフェース部（７ａ）により、前記第２のジョイントパートナー（１０）の方向に摺動可能に予荷重を加えられており、前記第２のジョイントパートナー（１０）は、前記第２のインタフェース部（７ｂ）と固く結合されており、前記第２のジョイントパートナー（１０）は前記通常位置において、前記第１のインタフェース部（７ａ）の支持領域（１２）に支持されており、
前記ロック装置（１５）は、ロック区間（１８）と自由区間（１９）とを有するロックリング（１７）を有し、該ロックリング（１７）は、ロック位置におよび解放位置に動かすことができ、前記ロック位置では前記ロック区間（１８）が、前記ジョイント装置（８）および／または前記予荷重装置（１１）をロックし、前記解放位置では前記自由区間（１９）が、前記ジョイント装置（８）もしくは前記予荷重装置（１１）を解放する、ことを特徴とする、補償装置（５）。
【請求項２】
前記傾斜面領域（１４）は、中心軸線（Ｍ）を中心として完全にまたは少なくとも部分的に環状の円錐台部分として形成されており、前記中心軸線（Ｍ）は、前記第１の軸線（Ｚ）に対して等しく、同じ向きに向けられて、または平行に向けられて形成されている、請求項１記載の補償装置（５）。
【請求項３】
前記傾斜面領域（１４）は、中心軸線（Ｍ）を中心として完全にまたは少なくとも部分的に環状の円錐部分として形成されている、請求項２記載の補償装置（５）。
【請求項４】
前記ボール部（９）が前記補償位置から前記通常位置へ戻されるように前記ジョイント装置（８）に予荷重を加えるための予荷重装置（１１）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の補償装置（５）。
【請求項５】
前記予荷重装置（１１）は、前記第１および第２のジョイントパートナー（９，１０）にそれぞれ前記第１の軸線（Ｚ）の方向で互いに予荷重を加えており、前記傾斜面領域（１４）は、前記予荷重に抗して前記ボール部（９）が前記通常位置から前記補償位置へ移行するように形成されている、請求項４記載の補償装置（５）。
【請求項６】
前記ロック装置（１５）は、前記ロックリング（１７）を旋回させるためのモータを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の補償装置（５）。
【請求項７】
１つの共通の円弧上に配置されている、少なくとも３つの前記ジョイント装置（８）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の補償装置（５）。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の補償装置（５）を備えた作業ユニット（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、作業ユニット用の補償装置であって、該補償装置は、マニピュレータに対する第１のインタフェース部と、エンドエフェクタに対する第２のインタフェース部とを有しており、したがって補償装置はマニピュレータとエンドエフェクタとの間に配置されていて、少なくとも１つのジョイント装置を備えており、少なくとも１つのジョイント装置は、各インタフェース部間の第１の軸線と同じ方向に向けられていて、第１および第２のジョイントパートナーを有しており、第１のジョイントパートナーは第１のインタフェース部に結合されており、かつ第２のジョイントパートナーは第２のインタフェース部に結合されており、一方のジョイントパートナーはボール部を有しており、かつ他方のジョイントパートナーはボール部に対する支持部を有しており、ジョイント装置は旋回ジョイントまたはボールジョイントを形成しているものに関する。本発明はさらに、前記補償装置を備えた作業ユニットに関する。
【０００２】
自動化技術では、例えばワークを把持して位置決めするために、ロボットが多様に用いられる。ロボットは、極めて高い位置決め精度を有しているが、ワークの未知のまたは不正確な位置決めに基づき、把持タスクや接合タスクにおいてエラーの生じる場合がある。このような位置誤差を相殺することができるようにするために、ロボットと、ロボットにより動かされるグリッパとの間に設置可能な補償装置が知られている。このような補償装置はグリッパとロボットとの間の相対移動を可能にし、この場合、位置誤差を相対移動により相殺することができるようになっている。結果的にこのような補償装置により、ワークの位置に課される誤差要求が単純化される。
【０００３】
恐らく最も近い従来技術を成す、旧東ドイツ国経済特許第２９６２４５号明細書の刊行物に記載の組立補償装置は、ロボットとマニピュレータとの間に配置されている。この組立補償装置は連続的な構造原理を実現しており、この場合は誤差補償を達成するために、複数の軸受箇所を介して異なる自由度を可能にしている。とりわけこの組立補償装置は、ロボットのＸ軸線およびＹ軸線に対して相対的なグリッパの旋回に関する誤差調整を可能にするボールジョイントを有している。さらに、Ｚ方向での高さ調整、Ｚ方向周りの旋回ならびにＸ−Ｙ平面内での直線移動が、別の軸受箇所を介して可能である。
【０００４】
発明の開示
本発明の枠内で、請求項１記載の特徴を備える補償装置ならびに請求項１１記載の特徴を備える作業ユニットを提案する。本発明の好適または有利な実施形態は、各下位請求項、以下の説明ならびに添付図面から明らかである。
【０００５】
本発明による補償装置は、作業ユニット用に適しておりかつ／または形成されている。作業ユニットは、マニピュレータ、例えばロボット等、特に屈曲アームロボット、カルテシアンロボット、ピックアンドプレースロボット等、ならびにエンドエフェクタ、例えばグリッパ等を有している。組込状態において補償装置は、マニピュレータとエンドエフェクタとの間に、特に連続的に配置されている。特にエンドエフェクタは、補償装置を介してマニピュレータにより支持される。
【０００６】
補償装置は、マニピュレータに結合するための第１のインタフェース部ならびにエンドエフェクタに結合するための第２のインタフェース部を有している。例えば第１のインタフェース部は、クイックカップリングまたはねじ締結手段を介してマニピュレータに結合されていてもよく、第２のインタフェース部は、クイックカップリングまたはねじ締結手段を介してエンドエフェクタに結合されていてもよい。各インタフェース部はそれぞれ、１つの構成群として形成されていてもよい。
【０００７】
補償装置は、第１のインタフェース部と第２のインタフェース部との間の相対運動を、複数の運動自由度において可能にする。つまりエンドエフェクタは、マニピュレータに対して相対的に、複数の運動自由度において運動可能であり、これにより、例えば把持タスク、位置決めタスクおよび／または接合タスクにおける誤差を相殺することができるようになっている。運動自由度は、並進自由度および／または回転自由度として形成されていてもよい。
【０００８】
機能的に見ると、エンドエフェクタがマニピュレータに対して相対的に、補償装置により位置変更されることで、作業ユニットは補償装置を介して、誤って位置決めされたワークまたはツールをエンドエフェクタでもって把持することができるようになっている。
【０００９】
好適には、各インタフェース部は第１の軸線の方向に連続的にまたは順次並べられている。特に好適には、第１の軸線はＺ軸線および／またはマニピュレータの高さ方向軸線として形成されている。
【００１０】
補償装置は、少なくとも１つのジョイント装置を有している。最も小型の実施形態では、補償装置はジョイント装置を１つしか有していなくてもよい。少なくとも１つのジョイント装置は、第１の軸線に対して同じ方向または平行に向けられている。
【００１１】
ジョイント装置は、第１および第２のジョイントパートナーを有している。第１のジョイントパートナーは第１のインタフェース部と結合されており、第２のジョイントパートナーは第２のインタフェース部と結合されている。
【００１２】
特に第１のインタフェース部は、少なくとも１つのジョイント装置を介して、第２のインタフェース部に対して相対的に位置を変えることができる。つまり各インタフェース部は、マニピュレータとエンドエフェクタとを少なくとも１つのジョイント装置に結合する連結手段を形成している。
【００１３】
一方のジョイントパートナーはボール部を有しており、他方のジョイントパートナーはボール部に対する支持部を有している。ボール部は、特に好適には球面状に形成されている。変化実施形態において、ボール部は凸状の自由形状として実現されていてもよい。支持部は機能的に、ジョイント装置が旋回ジョイントまたはボールジョイントを形成するように形成されている。支持部の好適な形態は、後で説明する。旋回ジョイントは、第２のインタフェース部に対して相対的な、第１のインタフェース部の少なくとも１つの旋回軸線を中心とした旋回を可能にし、この場合、旋回軸線は第１の軸線に対して横方向、特に垂直に延在している。特に好適には、ジョイント装置は互いに垂直に配置された２つの前記のような旋回軸線を中心とした旋回を可能にする。第１の軸線をＺ軸線と云う場合、ボールジョイントはＸ−Ｙ平面内の少なくとも１つ、好適には２つの独立した旋回軸線を中心とした旋回を可能にする。
【００１４】
本発明の枠内で提案するのは、支持部が少なくとも１つの傾斜面領域を有している点であり、この場合、ボール部は、通常位置から第１の軸線に対して横方向で補償位置に摺動可能であり、ジョイント装置は摺動ジョイントを形成している。
【００１５】
つまり本発明の枠内では、２つの機能がジョイント装置に集約されており、この場合、旋回運動と直線的な摺動運動の両方が、同一ジョイント装置により可能になる。２つの機能を単一のジョイント装置に統合することにより、補償装置を簡略化しかつ／または従来技術に比べてよりコンパクトに、特により少数の、連続的に順次配置された軸受箇所を備えて形成することができる。すなわち２つの機能の集約は、このような補償装置に関する新規の構想を成すものである。
【００１６】
本発明の１つの好適な構成では、傾斜面領域が、中心軸線を中心として完全にまたは少なくとも部分的に環状の円錐台部分として形成されている。中心軸線は、特に好適には第１の軸線に対して同じ向きまたは平行に向けられている。傾斜面領域が完全に環状の円錐台部分として形成されている場合には、ボール部が円錐台部分に沿って、中心軸線に対して半径方向である横方向に進むことにより、支持部に対して相対的なボール部の摺動運動が、中心軸線に対して垂直なあらゆる方向に行われてもよい。ただし、円錐台部分が部分的にしか環状に形成されていないことにより、特定の方向を遮断することも可能である。例えば、円錐台部分は、中心軸線を中心として１８０度にわたってのみ延在していてもよく、この場合、ボール部は円錐台部分に沿ってのみ、横方向に摺動可能である。１つの好適な構成では、円錐台部分は円錐部分として、特に直円錐部分として形成されている。
【００１７】
旋回運動が、互いに垂直に配置された２つの旋回軸線を中心として可能であるのではなく、このような旋回運動が、支持部の形態に基づき特定の旋回方向において阻止されているように、支持部が形成されていることも可能である。
【００１８】
本発明の１つの好適な構造上の構成では、補償装置は、ジョイント装置に予荷重を加えるための予荷重装置を有している。この場合、予荷重装置および／または予荷重は、ボール部が補償位置から通常位置へ戻されるように形成されている。予荷重装置は、一体的にまたは複数の構成部材から形成されていてもよい。
【００１９】
予荷重装置の好適な実現では、予荷重装置は、ジョイントパートナーがそれぞれ第１の軸線の方向で互いに予荷重を加えられるように形成されている。この場合、各ジョイントパートナーのうちの１つだけ、または両ジョイントパートナーに、第１の軸線の方向で予荷重が加えられている、ということが想定されていてもよい。傾斜面部分は好適には、ボール部の、通常位置から補償位置への移行が、予荷重または予荷重力に抗して行われるように形成されている。特に傾斜面部分は、ボール部の、通常位置から補償位置への移行が、第１の軸線の方向でジョイント装置の全長を増大させるように形成されている。この構成により、ジョイント装置ひいては補償装置は誤差補償のために補償位置に変位した後で、自動的に通常位置に戻される、ということが達成される。
【００２０】
極めて簡単な第１の実施形態では、予荷重装置または予荷重装置の一部は、例えば一方のジョイントパートナーを、他方のジョイントパートナーの方向と同時に第１の軸線の方向に、予荷重力としての押圧力でもって押圧する圧縮ばねとして形成されていてもよく、これにより一方のジョイントパートナーは、他方のジョイントパートナーに押し当てられることになる。
【００２１】
このように構成された補償装置は、既に説明したように、エンドエフェクタを介して導入される位置誤差を相殺することができる。ただしいくつかの運転状態では、このような誤差補償機能を非作動にすることが有利である。特にいくつかの運転状態では、補償装置が１つのみ、若干数のみ、または全ての運動自由度に関して不動に設定されると有利である。これらの運転状態を考慮して、好適には、補償装置は、第１のインタフェース部と第２のインタフェース部との間で少なくとも１つの運動自由度をロックする、少なくとも１つのロック装置を有している。ロック装置は、例えば手動で操作可能である。ただし好適には、ロック装置は制御して操作することができるようになっており、ロック装置は、例えば制御信号を介して作動され得ると共に、非作動にされ得る。
【００２２】
本発明の１つの好適な実現では、ロック装置が予荷重装置をロックすることが想定されている。予荷重装置のロックにより少なくとも、ジョイント装置の全長の増大が阻止される、ということが達成され、その結果、ジョイント装置は摺動ジョイントとしてロックされていることになる。複数のジョイント装置が使用され、予荷重装置が全てのロック装置に対してロックされる場合にはさらに、各ジョイント装置はボールジョイントとしても、やはり不動に設定される。これによりロック装置は、補償装置の不動切換の簡単な実現を可能にする。
【００２３】
本発明の１つの好適な構造上の構成では、補償装置は少なくともまたはちょうど３つのジョイント装置を有している。特に好適には、少なくとも３つのジョイント装置は、１つの共通の円弧上に配置されている。この円弧は、特に第１の軸線に対して半径方向の平面内に位置している。少なくともまたはちょうど３つのジョイント装置が、それぞれボール・摺動ジョイントとして形成されていることにより、３つの並進運動自由度と、３つの回転運動自由度とが生ぜしめられる。これにより、補償装置はあらゆる空間方向に、誤差補償を実施することができるようになっている。
【００２４】
本発明の１つの好適な実現では、第１のジョイントパートナーは、予荷重装置を介して第１のインタフェース部により、第２のジョイントパートナーの方向に摺動可能に予荷重を加えられており、第２のジョイントパートナーは、第２のインタフェース部と固く結合されていることが想定されている。
【００２５】
第１および第２のジョイントパートナーを分離不能にするために、好適には、第２のジョイントパートナーは通常位置において、第１のインタフェース部の支持領域に、第１の軸線の方向で支持されている。ジョイント装置を摺動ジョイントとして使用した場合、第２のジョイントパートナーは、支持領域に沿って横方向に摺動することになる。ボールジョイントとして使用した場合、第２のジョイントパートナーは支持領域に対して相対的に傾動することになる。
【００２６】
本発明の１つの好適な構造上の実現では、少なくとも１つのロック装置は、周方向に見て複数のロック区間と複数の自由区間とを有するロックリングを有している。特にロック区間は、第１の軸線の方向に見て自由区間よりも厚肉に形成されている。ロックリングは、好適には前記円弧に対して同軸的に位置決めされていると共に、回動可能かつ／または旋回可能に配置されている。ロックリングは旋回により、ロック位置と解放位置との間で切換可能である。ロック位置ではロック区間が、ジョイント装置および／または予荷重装置をロックする。特にロック区間はロック位置において、第１の軸線の方向でジョイント装置に整合するように配置されている。解放位置ではロックリングの自由区間が、ジョイント装置もしくは予荷重装置を解放する。特に自由区間は解放位置において、ジョイント装置と整合するように配置されている。補償装置がちょうど３つのジョイント装置を有している場合、補償装置はロックリングに３つのロック区間を見せており、これらのロック区間はジョイント装置と同様に、互いに１２０度ずつずらされて配置されている。ロック区間の間には、やはり１２０度ずつずらされた自由区間が位置決めされており、ロックリングを旋回または回動させることにより、ロック装置を切り換えることができるようになっている。
【００２７】
本発明の１つの好適な改良では、ロック装置は、ロックリングを旋回させるためのモータを有している。例えばロックリングは半径方向内向きの歯列を有していてもよく、この歯列には、伝動装置技術によりモータに接続された歯車が係合しており、これにより、旋回運動をロックリングに導入することができるようになっている。
【００２８】
本発明の可能な改良では、ロック装置はさらなるまたは別のロックを有しており、このロックはロック位置において、補償装置の少なくとも１つの運動自由度をロックする。
【００２９】
本発明の別の対象は、マニピュレータとエンドエフェクタとを備えた作業ユニットを形成しており、マニピュレータとエンドエフェクタとの間には、上述したようなもしくは先行の各請求項のうちのいずれか１項記載の補償装置が配置されている。
【００３０】
本発明の別の特徴、利点および作用は、本発明の好適な実施例の以下の説明ならびに添付図面から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】補償装置を備えた作業ユニットの概略図である。
【図２】図１に示した補償装置の大幅な概略図である。
【図３】図３ａ，図３ｂ，図３ｃは、先行図面に示した補償装置に設けられるジョイント装置の３つの異なる実施形態をそれぞれ示す図である。
【図４】図４ａ〜図４ｆは、先行図面に示した補償装置および／またはジョイント装置に設けられるロック装置の６つの異なる変化態様をそれぞれ示す図である。
【図５】図５ａおよび図５ｂは、ロック装置の２つの磁気的な実施形態を、先行図面と同様に示す図である。
【図６】補償装置の第２の実施例を、補償装置のＺ軸線に対して平行に断面して示す概略図である。
【図７】図６に示した補償装置を、Ｚ軸線に対して垂直な断面で示す概略断面図である。
【図８】図６および図７に示した補償装置を、ロック状態で図６と同様に示す図である。
【図９】先行図面に示した補償装置を、Ｘ方向に変位した状態で同様に示す断面図である。
【図１０】先行図面に示した補償装置を、Ｙ方向に変位した状態で同様に示す断面図である。
【図１１】先行図面に示した補償装置を、Ｚ方向に変位した状態で示す図である。
【００３２】
互いに対応する構成部材および値は、各図面において互いに対応する符号で表されている。
【００３３】
図１には、作業ユニット１が自動化されてワークまたはツールの上げ下ろしおよび／または位置決めに用いられる様子が概略的に示されている。作業ユニット１は、本例では屈曲アームロボットとして形成されたマニピュレータ２を有しているが、原則としてマニピュレータ２は、任意のロボット形態を有していてもよい。作業ユニット１はエンドエフェクタ３を有しており、本例ではエンドエフェクタ３は、ワーク４を保持するグリッパとして形成されている。
【００３４】
マニピュレータ２とエンドエフェクタ３との間には補償装置５が配置されており、補償装置５は、エンドエフェクタ３とマニピュレータ２との間に連続的または直列に位置決めされている。
【００３５】
補償装置５に配置されたツール座標系６を見ると、補償装置５は、Ｚ方向においてマニピュレータ２とエンドエフェクタ３との間に配置されている。Ｚ軸線に対して垂直にＸ軸線が延びており、Ｘ軸線に対して直角にＹ軸線が延びている。
【００３６】
補償装置５は、エンドエフェクタ３が−用途に応じて構成されるべき−複数の異なる運動自由度で、マニピュレータ２に対して相対的に可動である、ということを可能にする。下側に象徴的に示された記号から読み取れるように、最も一般的な形態の実施例では、該実施例がＸ軸線、Ｙ軸線もしくはＺ軸線に沿った並進運動ＴＸ，ＴＹおよびＴＺで、ならびにＸ軸線、Ｙ軸線もしくはＺ軸線を中心とした回転運動自由度ＲＺ，ＲＹおよびＲＸで可動である、ということが可能である。
【００３７】
補償装置５の根底を成す思想は、作業ユニット１によりワーク４を把持または位置決めする際に、把持するときのワーク４の目標位置と実際位置との間、もしくは下ろすときのワーク４の降下目標位置と降下実際位置との間に位置誤差が生じる場合がある、という点にある。このような誤差が生じると、作業ユニット１がワーク４を把持もしくは下ろすことは最早不可能になり、代わりに衝突が生じることになる。そこで補償装置５が、エンドエフェクタ３とマニピュレータ２との間の相対運動を可能にすることで、エンドエフェクタ３がこの相対運動、特に相対摺動および／または相対回動の枠内で、把持するときのワーク４の位置もしくは下ろすときの降下位置に自動で合わせる、特に調整することができるようになっている。
【００３８】
図２には、補償装置５が再度大幅な概略図で示されており、この場合、補償装置５はマニピュレータ２に面した側に第１のインタフェース部７ａを有しており、かつエンドエフェクタ３に面した側に第２のインタフェース部７ｂを有していることが認められる。図示の実施例では、インタフェース部７ａ，７ｂはそれぞれ、フランジ板として形成されている。ただし１つの構造の実現において、インタフェース部７ａ，７ｂはそれぞれ、例えば構成群として形成されていてもよい。
【００３９】
第１のインタフェース部７ａと第２のインタフェース部７ｂとの間には３つのジョイント装置８が設けられており、これらのジョイント装置８はそれぞれ、Ｚ軸線に対して平行に延在している。ジョイント装置８は、第２のインタフェース部７ｂを可撓性のインタフェース部として、位置固定されたインタフェース部７ａに対して相対的に、運動自由度ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ，ＲＸ，ＲＹ，ＲＺに従って動かすことを可能にする。
【００４０】
図中、各ジョイント装置８は１つの共通の円弧上で、中心に延びる、Ｚ軸線に対して同じ方向または平行に向けられた１つの軸線の周りに配分されている。
【００４１】
図３ａ、図３ｂ、図３ｃはそれぞれ、補償装置５内でのジョイント装置８の実現および組込みに関して可能な実施例を示すものである。
【００４２】
大幅な概略図において再度、第１のインタフェース部７ａと第２のインタフェース部７ｂとが認められる。ジョイント装置８はＺ軸線に対して平行に向けられていて、ジョイント装置８の第１のジョイントパートナーを形成するボール部９ならびにジョイント装置８の第２のジョイントパートナーを形成する支持部１０を有している。
【００４３】
ボール部９は、図３ａに示す実施例では１つのボールとして形成されている。支持部１０は円錐台形の、本例では円錐形の支持部または凹状の切欠きとして形成されており、この場合、支持部１０は中心軸線Ｍを中心として完全に環状に延在しており、中心軸線ＭはＺ軸線に対して平行に向けられている。支持部１０は中心または中央に、ボール部９用の、特にセルフセンタリング式の支持体１３を形成しており、ボール部９は、傾斜面領域１４としての円錐台形の、特に円錐形の周面を介して、半径方向に送られるようになっている。
【００４４】
補償装置５は予荷重装置１１を有しており、予荷重装置１１は、本実施例３ａではばね装置、特にうず巻ばね装置として形成されており、かつボール部９、特にボールに、Ｚ軸線に対して平行に支持部１０に向かって予荷重を加え、これによりボール部９は、予荷重が加えられた状態で支持部１０に当接することになる。
【００４５】
第１のインタフェース部７ａは支持領域１２を有しており、支持領域１２には図示の通常位置で、第２のジョイントパートナーとして形成された支持部１０が、直接または間接的に支持されている。第２のジョイントパートナーとしての支持部１０は、第２のインタフェース部７ｂと固く結合されている。
【００４６】
第２のインタフェース部７ｂは、各運動自由度に従って通常位置を起点として補償位置へ、次のように第１のインタフェース部７ａに対して相対的に可動である。
【００４７】
第２のインタフェース部７ｂがＺ軸線の方向および／または第１のインタフェース部７ａの方向に運動すると、予荷重装置１１が収縮して運動自由度ＴＹが生じることになる。
【００４８】
第２のインタフェース部７ｂがＹ方向に運動すると、支持部１０および／または第２のジョイントパートナーは支持領域１２上で摺動し、このときボール部９は予荷重装置１１の予荷重力に抗して、第１のインタフェース部７ａに向かって押圧される。これにより、運動自由度ＴＹが可能になる。支持部１０の円錐台形、特に円錐形の形態に基づき、第２のジョイントパートナーおよび／または支持部１０ひいては支持部１０と固く結合された第２のインタフェース部７ｂは、補償位置から通常位置へ戻される。
【００４９】
同様に、第２のジョイントパートナーおよび／または支持部１０および／または第２のインタフェース部７ｂは、Ｘ軸線の方向で第１のインタフェース部７ａに対して相対的に可動である。
【００５０】
つまりジョイント装置８は、運動自由度ＴＸ，ＴＹおよびＴＺを達成するための摺動ジョイントを形成している。
【００５１】
さらにジョイント装置８はボールジョイントとしても形成されているので、第２のジョイントパートナーおよび／または支持部１０は、運動自由度ＲＸ，ＲＹ，ＲＺに関して第１のジョイントパートナーおよび／またはボール部９に対して相対的に旋回され得る。つまり第２のインタフェース部７ｂは、運動自由度ＲＸ，ＲＹおよびＲＺに関して第１のインタフェース部７ａに対して相対的に変位可能である。
【００５２】
前記各運動自由度は、補償装置５が図３ａ〜図３ｃに示したように唯一つの単一のジョイント装置８を有している場合だけでなく、例えば図２に示したようにちょうどまたは少なくとも３つのジョイント装置８を有している場合にも実現可能である。さらに、運動自由度ＲＺに関してばね弾性的な戻りが達成される。
【００５３】
補償運動を補償装置５に導入するためには、例えばエンドエフェクタ３がワーク４を把持する際に僅差でワーク４に届かず、ワーク４を正しく把持するために、補償運動により自動的に所定の位置へもたらすことが想定されていてもよい。
【００５４】
図３ａに示した実施例の利点は、ボールとして形成されたボール部９が、支持部１０にわたって転動可能である、という点にある。つまり支持部１０は、ボール部９用の傾斜面領域１４を形成しており、この場合、ボール部９が通常位置から補償位置へ移行する際に、摺動ジョイントを利用してボール部９が傾斜面領域１４上を進行すると共に、本実施例では転動するようになっている。
【００５５】
これに対して図３ｂに示すジョイント装置の実施例は、図３ａに示した実施例と同様に形成された支持部１０に位置する丸み付けられたピンとして形成されたボール部９を有している。図３ｂに示す構成の利点は、ボール部９がＺ軸線の方向において、より良好に案内可能になっている、という点にある。しかしながら、ボール部９は傾斜面領域１４を利用した場合、支持部１０に対して相対的にずらされかつ／または滑動することしかできないので、図３ａに示した実施例に比べて、より高い摩擦が生じる場合もある。
【００５６】
図３ｃでは、図３ｂに示した実施例と比べると、第１および第２のジョイントパートナーの動作機構が逆転した構成が見られ、図３ｃでは、支持部１０は予荷重装置１１を介して第１のインタフェース部７ａ内でＺ軸線の方向に予荷重を加えられかつ摺動可能に支持されているのに対し、第２のジョイントパートナーであるボール部９は、第２のインタフェース部７ｂに固定されて配置されている。ただし機能形式は、前記各実施例と同じである。
【００５７】
図４ａ〜図４ｆには、運動自由度ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ，ＲＸ，ＲＹ，ＲＺを選択的に限定することができる、様々な変化態様が示されている。このために補償装置５は各１つのロック装置１５を有しており、ロック装置１５は特定の運動自由度ひいては第２のインタフェース部７ｂと第１のインタフェース部７ａとの間の相対運動を阻止する。ロック装置１５は選択的に、固定されて、または作動および非作動可能に、補償装置５に配置されていてもよい。ロック装置１５は図中、象徴的にのみ図示されており、ロックの作用点を可視化している。
【００５８】
図４ａでは例えば、ロック装置１５は第２のインタフェース部７ｂと、第１のインタフェース部７ａおよび特に支持領域１２との間に配置されている。ロック装置１５により、運動自由度ＴＺならびに運動自由度ＲＸおよびＲＹが阻止されている。
【００５９】
図４ｂでは、別のロック装置１５がＺ軸線の方向でボール部９と第１のインタフェース部７ａとの間に配置されており、これにより予荷重装置１１がロックされている。このロック装置１５は、全ての運動自由度ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ，ＲＸ，ＲＹ，ＲＺのロックを生ぜしめる。
【００６０】
図４ｃでは、ロック装置１５が支持部１０と第１のインタフェース部７ａとの間で‐Ｚ軸線の方向に作用するように‐かつボール部９と第１のインタフェース部７ａの側壁との間でＹ方向に作用するように配置されている。このロック装置１５により、運動自由度ＴＺならびにＲＸおよびＲＹが阻止される。
【００６１】
図４ｄでは、ロック装置１５は支持部１０と第１のインタフェース部７ａの側壁との間でＹ軸線の方向に作用するように設けられており、これにより運動自由度ＴＸおよびＴＹが阻止されている。
【００６２】
図４ｅでは、ロック装置１５が支持部１０と支持領域１２との間でＸ軸線の方向に作用するように配置されており、これにより運動自由度ＴＸおよびＴＹが阻止されている。
【００６３】
図４ｆでは、ロック装置１５は図４ａに示したロック装置１５と近似する位置に配置されているが、この場合は球面先端部でもって第２のインタフェース部７ｂに支持されており、これにより運動自由度ＴＺだけがロックされている。
【００６４】
前述の図４ａ〜図４ｆには機械的なロック装置１５が示されたのに対し、図５ａ、図５ｂには、それぞれ磁気的なロック装置１５が示されている。図５ａでは、ボール部９にコイルが組み込まれており、このコイルは作動時に磁石としてボール部９を支持部１０と共に引き付けるため、運動自由度ＴＸ，ＴＹ，ＲＸ，ＲＹおよびＲＺが固定されている。これに対して図５ｂでは、磁気的なロック装置が支持部１０に配置されており、これにより作動時には全ての運動自由度が阻止されることになる。特に、支持部１０はボール部９により磁気的に閉じられる一方で、支持部１０はさらに、板部分である支持領域１２によっても磁気的に閉じられている。
【００６５】
図６には、本発明の別の実施例としての補償装置５の構造形態の概略断面図が示されている。この補償装置５もやはり、第１のインタフェース部７ａと第２のインタフェース部７ｂとを有しており、これらはそれぞれ１つの構成群として形成されている。Ｚ軸線の方向に延びるように３つのジョイント装置８が配置されており、これらのジョイント装置８は１つの共通の円弧の共通の直径上で、周方向に一定の相互間隔をあけて配置されており、特にそれぞれ１２０度だけ、互いにずらされている。第１のインタフェース部７ａには、ボールとして形成されたボール部９が設けられており、ボール部９は、Ｚ軸線の方向で摺動可能に配置されている。予荷重装置１１の機能は、環状の板ばね１６によって果たされ、板ばね１６は、前記円弧に対して同軸的に配置されていると共に、半径方向平面内でＺ軸線に向かって延在している。ボールとして形成されたボール部９のＺ軸線の方向（図６では上向き）での摺動に基づき、予荷重装置１１により生ぜしめられる予荷重力は増大されることになる。このボール部９もやはり、第１のジョイントパートナーを形成している。
【００６６】
やはり支持部１０として形成された第２のジョイントパートナーは、第２のインタフェース部７ｂと固く結合されておりかつその下面でもって支持領域１２に支持されている。第２のジョイントパートナーは支持領域１２を貫通して係合しており、この場合、貫通開口はＸ軸線およびＹ軸線の方向において、ＴＸ方向およびＴＹ方向での相対摺動が可能な大きさに形成されている。
【００６７】
図７には、図６に示した補償装置５が、Ｚ軸線に対して垂直な半径方向平面における概略横断面図で示されており、この場合、予荷重装置１１もしくは板ばね１６の領域に切断面が延在している。さらに図６に関連して図示されたロックリング１７は、Ｚ軸線の方向において厚肉部として形成された複数のロック区間１８を有している。各ロック区間１８の間には自由区間１９が示されている。図６では右側にロック区間１８と、‐ロック区間１８に比べるとＺ軸線の方向においてはるかに薄く形成された‐自由区間１９とが示されている。図７では、自由区間１９は符号としてのみ書き込まれている。
【００６８】
図７に示すロック装置１５の解放状態では、自由区間１９がボール部９と整合するように位置しているので、ボール部９は、Ｚ軸線の方向に摺動可能である。ロックリング１７が周方向にさらに動かされると、ロック区間１８がＺ軸線の方向でボール部９と整合するように配置され、これにより予荷重装置１１および／またはボール部９が、Ｚ軸線の方向での運動を阻止されるようになっている。換言すると、ボール部９は図４ｂに概略的に示したように、Ｚ軸線の方向においてロックされている。整理するためにさらに指摘しておくと、図４ｂではロック装置１５は予荷重装置１１に対して平行に配置されており、図６では予荷重装置１１は板ばね１６として形成されボール部９に直接に載置されており、かつこれに対して直列および／または連続的にロックリング１７が配置されている。
【００６９】
図８には図６と同様の図面で補償装置５が示されており、この場合、図６に比べると、ロックリング１７はロック位置に位置している。つまり、ボール部９はＺ軸線の方向（上向き）に変位することはできず、補償装置５の全ての運動自由度が阻止されている。
【００７０】
図９にはロックリング１７が再び解放位置で示されており、この場合、第２のインタフェース部７ｂは、第１のインタフェース部７ａに対してＴＸ方向にずらされている。このずれに基づき、ボール部９は支持部１０の傾斜面領域１４上でＸ軸線の方向に上昇し、これによりボール部９はＺ軸線の方向に押しずらされた。ボール部９の上昇により、一方ではＴＸ方向での摺動運動が実現される。他方では板ばね１６および／または予荷重装置１１が変形され、その結果予荷重力が増大して補償装置５に予荷重を加えることになり、これにより補償装置５は、図８に示した通常位置に再び戻ろうとする。図１０には、ＴＹ方向での相対的な摺動が示されており、この場合、傾斜面領域１４に沿ったボール部９の上昇がさらに明確に認められる。これに対して図１１には、Ｚ軸線の方向での摺動が認められる。
【００７１】
ＲＸ方向、ＲＹ方向およびＲＺ方向での摺動は、第２のインタフェース部７ｂの、第１のインタフェース部７ａに対して相対的な相対旋回により実現され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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