DE1954015B2 - Gelenkkopf fuer einen master-slave- manipulator - Google Patents

Gelenkkopf fuer einen master-slave- manipulator

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DE1954015B2 DE19691954015 DE1954015A DE1954015B2 DE 1954015 B2 DE1954015 B2 DE 1954015B2 DE 19691954015 DE19691954015 DE 19691954015 DE 1954015 A DE1954015 A DE 1954015A DE 1954015 B2 DE1954015 B2 DE 1954015B2
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Lester Walter; Jelatis Demetrius George Dr.; Red Wing Minn. Haaker (V.St.A.)
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Central Research Laboratories Ine, Red Wing, Minn. (V.StA.)
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T74/2186Gear casings

Description

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird in folgendem an Hand von Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Gelenkkopfes und zeigt zwei in senkrechter Richtung voneinander trennbare Gehäuseabschnitte unter teilweiser Weglassung der Darstellung des Innenaufbaus;
Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Gelenkkopf gemäß Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Ansicht einer Stirnfläche eines Bandtrommelteils;
Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4;
Fig. 6 ist eine Ansicht einer Stirnfläche eines anderen Bandtrommelteils;
Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gelenkkopfes und zeigt einen abgedichteten Gelenkkopf mit drei in senkrechter Richtung voneinander trennbaren Gehäuseabschnitten; Fig. 8 ist ein Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 7; Fig. 9 ist ein Schnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 7;
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf den Gelenkkopf gemäß Fig. 7;
Fig. 11 ist ein horizontaler Schnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 7;
Fig. 12 ist ein horizontaler Schnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 7;
Fig. 13 ist eine Draufsicht auf den untersten Ge häuseabschnitt des Gelenkkopfes gemäß Fig. 7;
Fig. 14 ist ein senkrechter Teilschnitt in größerem Maßstab und zeigt einen Ölbehälter für die Dichtungsanordnung des Gelenkkopfes gemäß Fig. 7;
Fig. 15 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Gelenkkopfes mit einer Schutzhülle;
Fig. 16 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Gelenkkopfes mit einer auf andere Art befestigten Schutzhülle;
Fig. 17 ist eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gelenkkopfes und zeigt einen Gelenkkopf mit drei in senkrechter Richtung voneinander trennbaren Gehäuseabschnitten und mit einer Einrichtung zum Drehen des Werkzeugs im Zwischenabschnitt des Gehäuses;
Fig. 18 ist ein Schnitt längs der Linie 18-18 in Fig. 17;
Fig. 19 ist eine teilweise im Schnitt längs der Linie 19-19 in Fig. 17 dargestellte Stirnansicht eines Gesparres im Zwischenabschnitt des Gehäuses;
Fig. 20 ist ein horizontaler Schnitt durch den Zwischenabschnitt längs der Linie 20-20 in Fig. 17;
Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht eines Gelenkkopfes mit einem Antriebsmotor im Zwischenabschnitt des Gehäuses.
In Fig. 1 ist ein Gelenkkopf 10 in einer linksseitigen Ansicht vom Standpunkt der Bedienungsperson dargestellt. Der gleiche Gelenkkopf ist in entsprechender Lage sowohl am Master-Arm als auch am Slave-Arm vorgesehen. In praktisch allen Fällen werden Manipulatoren mit erfindungsgemäßen Gelenkköpfen paarweise im gegenseitigen Abstand verwendet, so daß die Bedienungsperson mit zwei Master-Armen zwei Slave-Arme so handhaben kann, daß die Tätigkeit eines Handpaares auf der anderen Seite der Abschirmwand reproduziert wird.
Bei dem in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausfiihrungsbeispiel weist der Gelenkkopf 10 ein. Gehäuse auf, dessen oberer Gehäuseabschnitt aus zwei komplementären, halbzylindrischen Schalen 11 und 12 und dessen unterer Gehäuseabschnitt aus zwei komplementären, sich nach vorn und unten erstreckenden hohlen Schalen 13 und 14 zusammengesetzt ist, die mit den Schalen 11 bzw. 12 verbunden sind. Die Oberseite des Gehäuses ist offen. Jede der oberen Schalen 11 und 12 ist mit zwei hochstehenden, bogenförmigen Laschen 15 versehen, über die das Gehäuse des Gelenkkopfes 10 an dem unteren Ende eines rohrförmigen Master- oder Slave-Arms angebracht und beispielsweise mittels Schrauben 16 befestigt werden kann. Der Rest des Gehäuses ist mit Ausnähme eines breiten mittleren Schlitzes 17 in den vorderen sich nach unten erstreckenden Flächen des unteren Gehäuseabschnitts geschlossen. Infolge des Schlitzes 17 können Hebebewegungen eines Arbeitsteils, wie eines Handgriffs und einer Zange, durch einen rohrförmigen Schaft 18 eines Kegelrades 19, der sich durch den Schlitz erstreckt, ausgeführt werden. Die beiden Gehäuseabschnitte sind vorzugsweise in einer halb überlappten Stoßverbindung zur leichten Trennung in senkrechter Richtung mittels zweier Schraubenpaare 21 und 22 miteinander verbunden.
Lagerzapfen 23 eines Jochs 24 sind in zwei Kugellagern 25 drehbar gelagert, die in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des unteren Gehäuseabschnitts abgestützt sind. Eine Achse 26 ragt vom Joch 24 nach unten und trägt zwei Kugellager 27 und 28, mit deren Hilfe der Schaft 18 um eine Drehachse senkrecht zur Drehachse der J och lagerzapfe η drehbar gelagert ist. Das nicht dargestellte Arbeitsteil ist vom Schaft 18 abgestützt. Das Kegelrad 19 kämmt mit zwei Kegeldifferentialrädern 29, die mittels zweier Kugellagerpaare 30 so gelagert sind, daß sie sich um die Lagerzapfen 23 des Jochs 24 drehen köi.nen, und die mittels Schrauben 31 an sich gemeinsam mit ihnen drehenden Stirnrädern 32 befestigt sind.
Eine ortsfeste Achse 33, deren Enden in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des unteren Gehäuseabschnitts abgestützt sind, trägt zwei zweiteilige Stufenzahnräder 34-35, die über zwei Kugellagerpare 36 drehbar gelagert sind. Das Stufenzahnrad 34-35 ist so ausgelegt, daß es ein höheres Übersetzungsverhältnis ergibt. Der Zahnradteil 34 mit dem kleineren Durchmesser kämmt mit dem am Differentialkegelrad 29 befestigten Stirnrad 32. Jedes Zahnradteil 35 mit dem größeren Durchmesser kämmt mit einem zwischengeschalteten Stirnrad 37, das durch ein Lager 38 drehbar gelagert ist. Die Lager 38 sind von zwei befestigten Stummelwellen 39 abgestützt, die sich von den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des unteren Gehäuseabschnitts nach innen erstrecken und mittels Schrauben 40 befestigt sind.
Von einer ortsfesten horizontalen Achse 41, deren Enden in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des oberen Gehäuseabschnitts abgestützt sind, sind neuartige, zweiteilige Anhebe- und Vordrehbandtrommeln getragen. Jede der beiden Trommeln weist einen inneren, mit Flanschen versehenen Trommelteil 42 mit einer Nabe 43 kleineren Durchmesser1: auf, auf der ein äußeres, mit Flanschen versehenes Trommelteil 44 angebracht ist. Das innere Trommelteil 42 weist ferner eine sich nach außen erstreckende, gezahnte, rohrförmige Nabenverlängerung 45 auf, deren Zähne mit den Zähnen des zwischengeschalteten Stirnrades 37 kämmen. Jede
Bandtrommel 42-44 ist mittels Lagerpaaren 46 auf der Achse 41 drehbar gelagert. Beide Trommelteile 42 und 44 haben gleichen Außendurchmesser und sind beispielsweise mittels Schrauben 47 derartig miteinander verbunden, daß sie sich gemeinsam drehen.
Übertragungsbänder, beispielsweise für Anhebe- und Verdrehbewegung, können in entgegengesetzten Umschlingungsrichtungen in den jeweiligen Nuten oder Rinnen der zusammengesetzten Bandtrommel liegen, so daß bei Drehung der Trommel ein Band aufgewickelt wird, während das andere abgewickelt wird. Wie am besten aus den Fig. 4, 5 und 6 zu entnehmen ist, haben die Trommelteile 42 und 44 Bandaufnahmeschlitze 48 bzw. 49. Wie Fig. 5 am deutlichsten zeigt, erstrecken sich die Schlitze zur Vermeidung einer übermäßigen Schwächung der Konstruktion nur teilweise durch jeden Bandtrommelteil. Um einen zwangsläufigen rechteckigen Endanschlag für die Bandenden zu schaffen, ist ein Stiftaufnahmeloch 50 in Querrichtung zum Schlitz gebohrt. Wenn das Bandende bis zur Anlage am Stift in den Schlitz eingeschoben ist, wird es mittels einer Befestigungsschraube 51 in einem sich senkrecht zur Ebene des Bandendes erstreckenden Gewindeloch 52 befestigt.
Beim Trennen des Gehäuses in senkrechter Richtung in die beiden Gehäuseabschnitte werden die Zahnräder 45 außer Eingriff mit den Zahnrädern 37 gebracht.
Bei vielen Manipulatoren sind die Bewegungsbahnen der die Anhebe- und Verdrehbewegungen übertragenden Bänder verhältnismäßig kurz. In einem solchen Fail können die Bänder, wenn Raum für die ungehinderte Bewegung einer sperrigen Klammer vorhanden ist, auf die richtige Spannung eingestellt und dann verklammert werden. Bei anderen Manipulatoren ist die Länge der Bewegungsbahn der Anhebe- und Verdrehbänder größer, so daß bei einer Bahn der notwendigen Länge kein Raum für die Bewegung von Bandklammern vorhanden ist, so daß keine Klammern verwendet werden können. Die einstellbaren, zweiteiligen Bandtrommeln des erfindungsgemäßen Gelenkkopfes 10 erfordern keine Bandklammern, da die Bänder bei den meisten Manipulatoren in ununterbrochener Länge vom Master-Gelenkkopf bis zum Slave-Gelenkkopf oder bei abgedichteten Manipulatoren (beispielsweise gemäß den US-PSen 3 164267 und 3 425 569) vom Gelenkkopf zur Transfertrommel gewunden werden können.
Um das Spannen des Bandes zu erleichtern, können die Bandtrommelteile in einer Vielzahl verschiedener Relativstellungen miteinander verbunden werden. Dies geschieht mittels mehrerer zueinander komplementärer Löcher, in die Befestigungsschrauben 47 einsetzbar sind. Ein Vergleich zwischen den Fig. 4 und 6, die die Stirnflächen der Trommelteile zeigen, ergibt, daß der Trommelteil 42 mit mehreren diametral im Abstand voneinander vorgesehenen Schraubenaufnahmelöchern 53 bis 58 versehen ist, die um das Trommelteil herum im Abstand voneinander und in gleichem Abstand von der Drehachse sowie unter verschiedenen radialen Winkeln liegen, wie aus Fig. 6 hervorgeht. DerTrommelteil44ist in ähnlicher Weise mit drei Paaren einander diametral gegenüberliegender Schraubenauf nahmelöcher 59 bis 61 verschen, die in gleichen Abständen und unter radialen Winkeln von 60" sowie im gleichen Abstand von der Drehachse wie die Löcher 53 bis 58 vorgesehen sind. Der Trommelteil 42 hat mehr Löcher als der Trommelteil 44.
Die Trommelteile 42 und 44 werden Stirn gegen Stirn zusammengebaut. Angenommen, der Trommelteil 44 sei auf dem Trommelteil 42 so angeordnet, daß die Löcher 53 und 59 fluchten, so stellt dies eine r> von 36 verschiedenen Möglichkeiten des Zusammenbaus der Trommelteile dar. Wenn das Trommelteil 42 ortsfest gehalten und das Trommelteil 44 im Uhrzeigersinn um 10° weiter gedreht wird, so werden die Löcher 56 und 61 aufeinander ausgerichtet. Bei einer weiteren Drehung des Trommelteils 44 im Uhrzeigersinn um 10° gelangen dann die Löcher 54 und 59 zur Fluchtung miteinander. Diese Reihenfolge setzt sich wie folgt fort:
54-59 53-60 55-60 54-61
57-61 56-59 58-59 57-60 55-59 54-60 53-61 55-61 58-61 57-59 56-60 58-*0
und dann zurück zu den Löchern 53, die mit den Löchern 59 fluchten. Dann wiederholt sich das Schema,
2<> um eine Umdrehung des Trommelteils 44 gegenüber dem Trommelteil 42 zu vervollständigen. Auf diese Weise können die Bandtrommelteile in einer von 36 verschiedenen Relativstellungen aneinander befestigt werden, so daß sie sich als Einheit drehen. Beim Zu-
^ sammenbau oder beim Einstellen des Gelenkkopfes 10 werden die Trommelteile 42 und 44 mit den in der bekannten Anhebe- und Verdrehanordnung befestigten Bändern so lange gegeneinander verdreht, bis die richtige Bandspannung erreicht ist. Dann wer-
3» den die Trommelteile 42 und 44 durch das am nächsten zusammenliegende Paar zusammenpassender Löcher aneinander befestigt.
Jede der zusammengesetzten Bandtrommeln dreht sich unabhängig von der anderen. Im Gebrauch ver-
3rj laufen die paarweise vorgesehenen Bänder durchgehend von einer zusammengesetzten Trommel im Gelenkkopf am Master-Ende des Manipulators bis zur entsprechenden Trommel im Gelenkkopf am Slave-Ende, so daß auf Grund der Vorspannung der Bänder eine Bewegung ohne toten Gang zwischen den Trommeln am Master-Ende und am Slave-Ende übertragen werden kann. Die Trommeln sind völlig unabhängig voneinander. Sie drehen sich in entgegengesetzten Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit bei reii ner Verdreh-Drehung und drehen sich in der gleichen Richtung mit gleichen Geschwindigkeiten bei reiner Anhebe-Drehung. Bei kombinierten Anhebe- und Verdrehbewegungen können sie sich mit beliebiger Kombination von Geschwindigkeiten und Richtungen drehen. Eine zusammengesetzte Trommel kann festgehalten werden, während die andere gedreht wird, um eine kombinierte Anhebe- und Verdrehbewegung zu erzeugen.
Eine Winkelbewegung des Jochs 24 um die Achsen
3") der Lagerzapfen 23 ist durch die Enden des Schlitzes 17 im Gehäuse, durch die sich der Schaft 18 des Kegelrades 19 erstreckt, begrenzt. In das Differentialgetriebe 29-32 eingesetzte Stifte 62 begrenzen die Bewegung der Differentialkegelräder 29 in beiden
W) Richtungen, indem sie mit dem Joch 24 in Eingriff treten. Infolgedessen sind die Bewegungen der direkt mit dem Differentialgetriebe verbundenen Trommeln begrenzt.
Eine Führungsriemenscheibe 63 ist über ein zwi-
H5 sehen den beiden Bandtrommeln angeordnetes Kugellager 64 auf der Achse 41 drehbar gelagert. Über die Reimenscheibe 63 kann ein Kabel laufen, das außerdem zwischen zwei weiteren, im Joch 24 drehbar
gelagerten Führungsriemenscheiben 65 hindurchgeführt ist. Das Kabel erstreckt sich weiter durch die hohle Achse 26 des Jochs 24. Das Kabel stellt also eine Verbindung her zwischen dem Betätigungsgriff am Master-Gelenkkopf und der Zange am Slave-Gelenkkopf und verläuft durch die horizontale Stütze.
Es ist eine mittlere senkrechte Zunge 66 vorgesehen, um den oberen und den unteren Gehäuseabschnitt zueinander auszurichten und eine Relativdrehung zwischen beiden zu verhindern. Das untere Ende 67 der Zunge 66 steht mit Ausnehmungen in den unteren Schalen 13 und 14 in Eingriff, und die Zunge ist mittels einer Schraube 68 befestigt. Das obere Ende der Zunge 66 steht mit Ausnehmungen in den Unterkanten der oberen Schalen 11 und 12 an ihrem Berührungspunkt hinten am Gehäuse in Eingriff. Die Zunge 66 übt eine doppelte Funktion aus, da ihre vordere geneigte Fläche 69 noch als Kabelführung dient, die das Kabel in der Riemenscheibe 63 hält.
Auf Grund der hier gezeigten relativen Proportionen der Bandtrommeln, ihrer Stirnräder 45, der zwischengeschalteten Stirnräder 37, 35, 34 und des Differentialgetriebes 29-32 bewegt sich ein Punkt auf der Bandtrommel etwa 5,7mal so weit wie Punkte auf den Wälzkreisen der Differentialräder 29. Folglich beträgt die von den Bändern übertragene Last ungefähr ein Sechstel der an den Differentiairädern aufgebrachten Last. Das erhöhte Übersetzungsverhältnis des Gelenkkopfes 10 führt zu geringeren Banddehnungen bzw. einer erhöhten Lasttragfähigkeit und bringt gleichzeitig eine höhere Steifigkeit mit sich, die um einen dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses entsprechenden Wert vergrößert ist.
Die Fig. 7 bis 16zeigen ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Gelenkkopfes, der das als Zange ausgebildete Werkzeug des Slave-Arms eines Manipulators trägt und bei dem eine Dichtungsanordnung zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuseabschnitt vorgesehen ist. Der Gclenkkopf des Master-Arms, mit dem dieser abgedichtete Gelenkkopf des Slave-Arms verwendet werden soll, kann im wesentlichen der bereits beschriebenen Art entsprechen oder kann auch von anderer Bauart sein, vorausgesetzt, daß Handgriffbewegungen. übertragen werden können und der Zangenanlrieb für direkten, zwangsläufigen Antrieb geeignet ist.
Der insgesamt mit H)A bezeichnete abgedichtete Gclenkkopf weist ein Gehäuse auf, das im wesentlichen dem bereits beschriebenen Gehäuse entspricht und einen oberen Abschnitt aus zwei komplementären, im wesentlichen halbzylindrischen Schalen 11/4 und 12/4 und einen unteren Abschnitt aus zwei komplementären, sich nach unten und vorn erstreckenden hohlen Schalen 13/1 und 14/4 aufweist. Diese beiden Gehäuseabschnitte sind durch einen mittleren, abgedichteten Zwischenabschnitt 70 verbunden, der nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.
Die Einrichtungen im oberen und unteren Gehäuseabschnitt des Gclenkkopfes 10/1 entsprechen im wesentlichen den bereits beschriebenen. Auf bestehende Unterschiede wird hingewiesen.
Eine ortsfeste Achse 33/1, deren Enden in den einander gegenüberliegenden Seiten des unteren Teils des Gehäusezwischenabschnitts 70 abgestützt sind, trägt zwei zweiteilige Zahnräder 34,4 35/1, die über zwei Kugellagerpaare 36 drehbar gelagert sind. Die Stiriiradtcilu 34,4 kämmen mit an ilen Differentialke-Kolriidcrn 2M befestigten Stirnrädern 32.
Die Kegelradteile 35/4 kämmen mit Kegelrädern 71 an den Enden von Wellen 72, die im Zwischenabschnitt 70 drehbar und abgedichtet gelagert sind, wie nachfolgend näher erläutert. Kegelräder 74 an den entgegengesetzten Enden der Wellen 72 kämmen mit den Kegelradteilen 75 eines zweiteiligen Zahnrades 75-37/1, die jeweils in Lagern 38/4 drehbar gelagert sind. Die Lager 38/4 sind von einer in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des oberen Teils des Gehäusezwischenabschnitts 70 abgestützten festen Achse 39/1 getragen.
Die Zähne der sich nach außen erstreckenden gezahnten Verlängerung 45 der die Trommelteile der Anhebe- und Verdrehtrommeln tragenden Nabe 43 kämmen mit den Zähnen des Stirnradteils 37/4 des zweiteiligen Zahnrades 75-37/4. Beim Trennen des Gelenkkopfes H)A werden die Zahnräder 45 außer Eingriff mit den Zahnrädern 37/4 gebracht. Dies ermöglicht eine leichte Abnahme einer Schutzhülle als abgedichtete Anordnung zusammen mit dem Zwischenabschnitt 70 des Gelenkkopfes 10/1.
Der im wesentlichen zylindrische Zwischenabschnitt 70 dient als Sperrwand zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuseabschnitt und trägt mehrere, Drehbewegungen zulassende Dichtungen. Der abgedichtete Zwischenabschnitt 70 ist am unteren Gehäuseabschnitt, vorzugsweise in der gezeigten halb überlappten Stoßverbindung, fest angebracht. Im oberen Bereich des Zwischenabschnitts 70 sitzen zwei sich senkrecht erstreckende gekrümmte Seitenplatten 76 und 77 auf Schultern an der Oberseite an einander gegenüberliegenden Seiten des restlichen Zwischenabschnitts 70. Die Enden der Achse 39/1 sind in diesen Seitenplatten 76 und 77 abgestützt. Der obere Gehäuseabschnitt ist, vorzugsweise durch eine halb überlappte Stoßverbindung, oben am Zwischenabschnitt 70 fest angebracht. Die oberen Gehäuseschalcn 11/4 und 12/1 sind nach Bedarf so gestaltet und erweitert, daß sie die innen angebrachten Bandtrommein umhüllen, wie am besten aus Fig. K) hervorgeht, Die vorderen unteren Bereiche der Schalen 11/1 und 12/4, die die Zahnräder 37/1 umschließen, überlappen die Seitenplatten 76 und 77, wie am besten aus Fig. 8 zu entnehmen ist.
Den Zwischenabschnitt 70 durchdringen mehrere Kanäle 78, durch die sich Wellen 72 erstrecken. Jede Welle 72 ist von zwei in den zugeordneten Kanal 7t eingepaßten Lagern 79 abgestützt. Außerdem ist jede Welle 72 von zwei im Abstand voneinander vorgesehencn, nachgiebigen Dichtungsringen 80 umgeben Wie am besten aus Fig. 14 zu entnehmen ist, ist jcdei dieser Dichtungsringe 80 im Schnitt im wesentlicher U-förmig. Der mit der Welle 72 in Eingriff stehende Innenteil des Dichtungsrings 80 hat eine anfängliche öffnung, die etwas kleiner ist als die Welle 72. Aul diese Weise hält die Nachgiebigkeit des Dichtungsringes 80 einen gleichbleibenden Dichtungseingriff mil der Welle 72 aufrecht. Jeder Dichtungsring 80 ist it einem mit Flanschen versehenen Haltering 81 gehalten, der eng in den Kanal 78 eingepaßt ist und aul eimer Inncnschultcr in demselben ruht.
Zum zusätzlichen Schutz ist ein Ölbehälter 85 iir Zwischenabschnitt 70 vorgesehen. Dieser Behälter 8f ist durch einen mit einem Gewinde und mit cincrr abdichtenden O-Riiig 87 versehenen Stopfen 86 geschlossen. Die Kammern 88 zwischen den Dichtungsringen 80 stellen mit dem Behälter 85 über ringförmige Vcrbindungskammern 89 und 90 in Verbindung
Das Öl im Behälter 85 wird vorzugsweise unter geringem gleichbleibendem Überdruck gehalten, zum Beispiel mittels eines Faltenbalges 91, der unter der Spannung einer Schraubenfeder 92 steht, die durch eine Öffnung im Stopfen 86 in den Faltenbalg 91 eingesetzt und mittels eines mit Gewinde ausgestatteten weiteren Stopfens 93 in ihrer Lage gehalten ist. Ein plötzlicher Druckanstieg auf der einen oder der anderen Seite der beiden Dichtungsringe 80 hat das Bestreben, auf die Innenseite der einander gegenüberliegenden Dichtlippen einen Druck auszuüben, der die abdichtende Oberfläche in noch engere abdichtende Berührung mit der Welle 72 bringt.
Der gezeigte Slave-Gelenkkopf Ii)A weist eine neuartige drehbare Zangenschließeinrichtung auf. Eine zweiteilige Zangenschließbandtrommel umfaßt mit Flanschen versehene Trommelteile 95 und 96 sowie ein Zahnrad 97, die mittels Schrauben 98 aneinander befestigt und über ein Lagerpaar 99 auf der Achse 41 drehbar gelagert sind. Diese Trommel kann in entgegengesetzten Richtungen um die Trommel gewickelte Bänder aufnehmen, wie bereits im Zusammenhang mit den Anhebe- und Verdrehbewegungen beschrieben.
Wie am besten aus Fig. 9 hervorgeht, steht das Zahnrad 97 mit dem Stirnradteil 100 eines zweiteiligen Zahnrades, das außerdem den Kegelradtei! 101 umfaßt, in Eingriff und kämmt mit demselben. Das zweiteilige Zahnrad 100-101 ist über ein Lagerpaar
102 drehbar gelagert, das auf einer im oberen Bereich des Zwischenabschnitts 70 gelagerten festen Achse
103 befestigt ist. Der Kegelradteil 101 steht seinerseits mit einem Kegelrad 74 in Eingriff, das von einem Ende einer der Wellen 72 getragen ist, die sich durch den Zwischenabschnitt 70 erstrecken und so wie oben besehrieben abgedichtet sind. Ein Kegelrad 71 am entgegengesetzten Ende der Welle 72 an der gegenüberliegenden Seite der doppelten Dichtung steht seinerseits mit einem zweiteiligen Zahnrad in Eingriff, das aus einem Kegelradteil 105 und einem Stirnradteil 106 besieht. Dieses zusammengesetzte Zahnrad 105 -106 ist über ein Lagerpaar 107 auf einer im unteren Bereich des Zwischenabschnitts 70 getragenen, festen Achse 108 drehbar gelagert.
Der Zahnradteil 106 steht mit einem Zahnrad 109 in Kingriff, das über ein Lagerpaar 110 auf einer von den unteren Gehäuseschalen 13/1 und 14/1 getragenen, ortsfesten Achse 111 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 109 steht mit dem Stirnradteil 112 eines zusammengesetzten Zahnrades in Kingriff, welches außerdem einen Kegelradteil 113 unifaßt. Dieses Differentialgetriebe 112 113 isl über ein Lager 114 auf dem Lagerzapfen 23 des Jochs 24 drehbar gelagert. Der Kcgclradleil 113 kiimml mit eitlem Kegelrad 115, das an einem Knilc einer drehbaren Welle 116 belesiigt isl. die sich «.lurch das .loch 24 und die 1 lohlachse 2(> erstreckt. Kin Ende der Welle 116 ist in einem I agcr 117 im .loch 24 drehbar gelagert, während das gegenüberliegende linde in einem Lager 118 in einem Kragen 119 drehbar gelagert ist. der am Ende eier Hohlachse 26 befestigt ist. Das gegenüberliegende I-mieder Welle 116 trägt ein Zahnrad 120 zum Übertragen \nn /augenschließ und /,augcnöffiumgsbewegungcu.dii.' um einem llaiidgril'l am linde des Ma stet Anus im/engt Wim den. iiiit' die nicht dargestellte /auge.
Wir .ms den Zeichnungen Ihm wiigchl, passen obe-HM (ii'h.iiiM'.ibsclinilt. innerer (iehäuseabschnilt und Zwischenabschnitt 70 in teilweise teleskopartigen Verbindungen ineinander und bilden einen kompakten starren Aufbau, der in bekannter Weise, beispielsweise durch Schrauben, untereinander verbunden ist. Ein senkrechtes Loch 123 ist in der Oberseite des Zwischenabschnitts 70 zum Einsetzen eines die Lage bestimmenden Zapfens vorgesehen. Ein entsprechendes, hier nicht gezeigtes Loch ist in der Unterseite des oberen Gehäuseabschnitts vorgesehen, um die richtige Ausrichtung der im Gehäuse angeordneten Teile zu gewährleisten. In ähnlicher Weise sind Löcher 124 in der Oberseite des unteren Gehäuseabschnitts zum Einsetzen von die Lage bestimmenden Zapfen vorgesehen, die in entsprechende Löcher 125 in der Unterseite des Zwischenabschnitts 70 passen, um die in diesen Abschnitten angeordneten Teile zueinander auszurichten. Befestigungsteile 123/1, die in abdichtender Weise mit dem Zwischenabschnitt 70 verbunden sind, dienen der Befestigung des Zwischenab-Schnitts 70 am oberen Abschnitt.
Mit Hilfe des beschriebenen Gelenkkopfes 10/1 werden also Anhebe-, Verdreh- sowie Zangenschließbewegungen vom Master-Arm des Manipulators über lineare Bewegungen übertragende EIemente, wie Bänder, auf die oben im Gehäuse angeordneten Trommeln übertragen. Die dabei entstehende Drehbewegung der Trommeln wird über die Drehbewegungen zulassende Dichtungsanordnung auf das Betriebsdifferentialgetriebe am unteren Ende des Gehäuses übertragen. Die bisher zwischen den verschiedenen Teilen des Gelenkkopfes vorhandenen Durchlässe durch das Gehäuse sind wirksam ausgeschaltet.
Fig. 15 zeigt die Art, in der eine gewellte, rohrförmige Schutzhülle 130 am Zwischenabschnitt 70 ties Gelenkkopfes 10/1 befestigt ist. Eine Bandklammer
131 erstreckt sich um die Schutzhülle 130 und hält ihr unterstes Ende in festem Eingriff mit dem untersten Ende des Zwischenabschnitts 70. Die Schutzhülle 130 bewegt sich stets mit dem Gelenkkopf 10/1, mit dem sie fest verbunden ist. Unter gewissen Bedingungen kann eine solche starre Befestigung der Schutzhülle 130 eine Azimutdrehung des Slave-Arms behindern. Um das zu vermeiden, kann man die in Fig. Hi gezeigte andere Art der abgedichteten Befestigung der Schutzhülle 130 am Zwischenabsrhnitt 70 wählen. Hierbei ist das unterste Ende der Schutzhülle 130 mittels einer Bandklammer 131 an einem starren Ring
132 befestigt, der am untersten Rand des Zwischenabschnitts 70 über ein Lager 133 so angebracht ist, daß eine Drehung des Gelenkkopfes 10/1 im Ring möglich ist. Dies wiederum ermöglicht eine relative Drehung zwischen dem Slave-Armauslegerrohr und der Schutzhülle 130.
Zwei im Abstand voneinander vorgesehene nachgiebige Dichtungsringe 134 sind an der Innenseite des Schut/hüllcnbefestigungsringcs 132 angebracht. Im inneren Teil jedes Dichtungsringes 134 ist eine ctw.is kleinere Öffnung als der Durchmesser des /wischen abschuilts 70 vorgesehen, so daß ein nachgiebiger Eingriff mit dem Zwischcnahschnitl 70 bei glcichblci bciulci Abdichtung erzielt wird und eine Rclalivdrc hung des Gelenk kopfes 10,1 inner hiillulcs Schul/hu I lenhefesliguiigsringes 132 ermöglicht M. Eine liugloimigi' Kammer 135 steht mit dem Ölbehälter 85 iniHM'halb des Vw ischcuabschnills 70 über einen Kanal 136 in Vcibindung.
I )a ilic Schutzhülle .ibcrhalb des iiutcicn (ichiiusc
il
iibschnitts endet, muß sie keine Zangenbewegungen mitmachen. Sie kann daher weniger sperrig ausgebildet sein, schränkt die Sieht im eigentlichen Arbeitsbereich nicht mehr ein und ist weniger in Gefahr, beispielsweise durch Aufreißen oder Verbrennen bei Berührung heißer Gegenstände, beschädigt zu werden.
Die Fig. 17 bis 21 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gelenkkopfes zum Anbringen am Slave-Arm eines Manipulators. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zange mit Hilfe eines Hilfsgetriehcs, das zwischen dem oberen und unteren Gehäuseabschnitt angeordnet ist, kontinuierlich drehbar. Der zugeordnete Gelenkkopf am Master-Arm kann allgemein der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Art entsprechen oder von anderer Bauart sein, vorausgesetzt, daß er zum Übertragen von Handgriffbewegungen geeignet ist. Der insgesamt mit 10ß bezeichnete Gelenkkopf weist ein Gehäuse auf, das im wesentlichen dem an Hand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Gehäuse entspricht. Der obere Gehäuscabschnitt ist aus zwei komplementären, im wesentlichen halbzylindrischen Schalen 11 B und 12/? und der untere Gehäuscabschnitt aus zwei komplementären, sich nach unten und vorn erstreckenden hohlen Schalen 13/? und 14/i zusammengesetzt. Oberer und unterer Gehäuseabschnitt sind über einen das Hilfsgetriebe enthaltenden Zwischenabschnitt !70 verbunden, der nachfolgend im einzelnen erläutert wird.
Die Einrichtungen im oberen und unteren Gehäuseabschnitt des Gelenkkopfes 10/? entsprechen im wesentlichen den bereits an Hand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Einrichtungen. Auf bestehende Unterschiede wird hingewiesen. So muß der Stift 62, der die Bewegung des Differentialgetriebes 29 32 begrenzt, weggelassen sein.
Eine ortsfeste Achse 33 W, deren Enden in den einander gegenüberliegenden Seiten des unteren Gehäuseabschnitts abgestützt sind, trägt zwei zweiteilige Stufenzahnräder 34/?-35/?, die über zwei Kugellagerpaare 36 drehbar gelagert sind. Eine auf der Achse 33 ti vorgesehene Büchse hält die Zahnräder im Abstand voneinander. Der Zahnradteil 34Ii mit dem kleineren Durchmesser kämmt, mit dem an den Differentialkegelrädcrn 29 befestigten Stirnrad 32. Der Stufenzahnradtcil 35 B mit dem größeren Durchmesser kämmt mit einem Ende von zwei doppelten, zwischengeschalteten Stirnrädern 37/f, die über Lager 38/? drehbar gelagert sind. Die Lager 38/? sind von einer Achse 39/? getragen, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden .Seitenwänden des unleren Gehäuseabschnitts erstreckt. Das andere Ende jedes der Zahnräder 37/? kämmt mit einem /.wischengeschalteten Stirnrad 171 des Zwischenabschnitts 170, wie nachfolgend im einzelnen erläutert.
Die Zähne der sich nach außen erstreckenden, gezahnten, rohrförmigen Nabenverlängerung 45 der Nabe 43, die die Trommelteile der Anhebe- und Vcr-(Irehhandtrommeln trägt, kämmen mit den Zähnen eines zwischengcschaltelcn Stirnrades 172.
Der obere und der untere Gchäuseabsehuitl sind in senkrechter Richtung vom Zwischenabschnitt 170 Hcnnbar. Vorzugsweise sind die Abschnitte aus (iniuden der Steifheil in einer halb überlappten Stoß verbindung ineinainlei gcpaßi uiiil milluls Schrauben "der ähnlicher Bcfcsiigungstcilc miteinander verbunden. Beim Trennen der C ichäuscabschniiie werden die Zahnräder 45 im nhcren Abschnitt außer Eingriff mit den zwischengeschalteten Stirnrädern 172 gebracht. Die Stirnräder 172 sind über Lager 173 drehbar gelagert, die von zwei sich von den oberen Enden der einander gegenüberliegenden Seitenwände des Zwischenabschnitts 170 nach innen erstreckenden und mittels Schrauben 175 befestigtem Stummelwellen 174 getragen sind. In ähnlicher Weise werden die Zahnräder 37 B im oberen Bereich des unteren Gehäuseabschnitts außer Eingriff mit den zwischengeschalteten Stirnrädern 171 gebracht, die über Lager 176 auf einer sich zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des unteren Endes des Zwischenabschnitts
170 erstreckenden Achse 177 drehbar gelagert sind.
Der Zwischenabschnitt 170 enthält ein Hilfsgetriebe, mit dem die Zange kontinuierlich gedreht und unabhängig vom Handgriff am Gelenkkopf des Master-Arms ausgerichtet werden kann. Eine feste Achse 178 erstreckt sich zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Zwischenabschnitts 170. Zwei zweiteilige zusammengesetzte Zahnräder, die jeweils einen mit dem zwischengeschalteten Zahnrad 172 kämmenden Stirnradteil 179 und einen Kegelradteil 180 aufweisen, die durch Schrauben 181 miteinander verbunden sind, sind in einem Lager !82 auf der Achse 178 drehbar gelagert. Der Kegelradteil 180 des zusammengesetzten Zahnrades 179-180 kämmt mit mehreren Kegelrädern 183, die über Lager 184 um im Kegelrad 186 abgestützte, radiale Speichenachsen 185 drehbar gelagert sind. Die Außenringkegelräder 186 sind über Lager 187 um die Achse 178 drehbar gelagert.
Die Kegelräder 183 kämmen mit den Kegelradtcilen 188 von zusammengesetzten zweiteiligen Zahnrädern, die mit den zwischengeschalteten Zahnrädern
171 kämmende Stirnradteile 189 aufweisen. Die zusammengesetzten Zahnräder 188 189 sind über Lager 190 um die Achse 178 drehbar gelagert. Bei den zusammengesetzten Zahnrädern 188—189 handelt es sich um spiegelbildliche Ausführungen der zusammengesetzten Zahnräder 179-180, wobei die einzelnen Teile mittels Schrauben 191 drehfest miteinander verbunden sind.
Der Zwischenabschnitt 170 weist, wie die Fig. 17, \l) und 20 zeigen, ein vorspringendes Gesperregehäuse 192 auf. Im Gesperregehäuse 192 ist über ein Lagerpaar 194 eine Welle 193 drehbar gelagert, die unter einem rechten Winkel zur Achse 178 liegt. Ein Kegelrad 195 ist am inneren Ende der Welle 193 derartig befestigt, daß es mit den Ringkegelrädern 186 kämmt. Eine Zahnscheibe 196 ist drehfest mit der Welle 193 verbunden.
Zwei Klinken 197 und 198 sind jeweils innerhalb des Gesperregehäuses 192 bei 199 bzw. 200 angelenkl. Die Klinken 197 und 198 stehen unter der Spannung einer Schraubenfeder 201, die sich /wischen den freien Klinkcnenclen erstreckt, Hiiie auf einer Welle 203 sitzende Klaue 202 kann mit einer Kerbe in der einen oder der anderen Klinke 197 oder 198 in Eingriff gedreht werden, um diese Klinke außer Eingriff mit der Zahnscheibe 196 zu hallen und eine Umdrehung der Zahnscheibe und der Welle 193 mn in der einen oiler der anderen Richtung zu ermöglicht, n. Wenn die Klaue 202 sich in ihrer mittleren neutralen SI ellung lic linde I. si ehe 11 beide Klinken 197 11 nil 198 durch die Kraft der Feder 201 mit der Zahn scheibe 196 in Eingriff und hallen die Welle 193 dreh 1'l'M. Wie Fig. 17 zeigt, crslicckt sich die Welle 203
durch das Gesperregehäuse 192 und ist zum Schwenken der Klaue 202 mit einem Greiffortsatz 204 versehen, um die Klinken 197 und 198 in Eingriff und außer Eingriff mit der Zahnscheibe 196 zu bringen.
Wie aus Fig. 21 hervorgeht, kann am Zwischenabschnitt 170 ein Elektromotor 205 angebracht sein, der die Welle 193 und das Kegelrad 195 über ein Untersetzungsgetriebe im Getriebegehäuse 206 antreiben kann. Der über Schalter an der der Bedienungsperson zugänglichen Seite der Trennwand betätigbare Motor 205 kann zum Einstellen einer Stellung der Zange relativ zur Stellung des Master-Handgriffs durch eine Drehung der Welle 193 in der einen oder anderen Richtung für kurze Zeit oder zum kontinuierlichen Drehen der Zange eingesetzt werden, wenn die auszuführende Arbeit eine solche Bewegung erfordert.
Eine Führungsriemenscheibe 207 ist mittels eines Lagers 208 zwischen zwei Bandtrommeln auf der Achse 41 drehbar gelagert. Durch die Riemenscheibe 207 kann ein nicht gezeigtes Zangenkabel geführt werden. Eine weitere Führungsriemenscheibe 209 ist über ein Lager 210 auf der Achse 178 drehbar gelagert. Das Zangenkabel verläuft von der Riemenscheibe 209 zwischen zwei im Joch 24 drehbar gelagerten Führungsriemenscheiben 211 hindurch und weiter durch die Hohlachse 26 des Jochs 24 zur Zange. In der Strecke zwischen den Riemenscheiben 209 und 211 ist eine Schwenkpassung vorgesehen, um ein Verdrehen des Kabels zu verhindern.
Der Gelenkkopf 10 B kann auf normale Weise für eine Übertragung der Anhebe- und Verdrehbewegungen vom Handgriff des Master-Gelenkkopfs nach oben durch den Master-Arm, durch die horizontale Stütze und nach unten durch den Slave-Arm zu den Bandtrommeln 42-44 eingesetzt werden. Die Drehbewegung der Bandtrommeln wird über die Kette der Zahnräder 45,172,179-180,183 (wobei das Ringkegelrad 186 ortsfest ist), 188 bis 189, 171, 37ß, 35ß-34ß, 32-29 und 19 übertragen. Wenn der Gelenkkopf 10 B ein Gesperre umfaßt, wird das Kegelrad 186 dadurch festgehalten, daß die Zahnscheibe 196 durch die Klinken 197 und 198 gegen eine Umdrehung blockiert ist. Durch eine Bewegung des Greiffortsatzes 204 kann die eine oder die andere Klinke 197 oder 198 außer Eingriff gebracht werden, so daß eine Umdrehung der Zahnscheibe 196 in nur einer Richtung entsprechend der Drehung des Kegelrades 186 möglich ist. Wenn ein motorisierter Antrieb zum Drehen der Welle 193 und der Kegelräder 195 und 186 vorgesehen ist, dann kann entweder die Zange durch eine teilweise Drehung der Welle 193 in der einen oder anr;ren Richtung unabhängig vom Master-Handgriff ausgerichtet oder kontinuierlich in der einen oder der anderen Richtung gedreht werden. Letzteres ist beispielsweise beim Anziehen von Schrauben oder Muttern besonders vorteilhaft.
Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Gelenkkopf zur Koppelung von Längsbewegungen mehrerer Übertragungsbänder mit Bewegungen eines Arbeitsteils bei einem Master-Slave-Manipulator, wobei der Gelenkkopf ein Gehäuse aufweist, in dem mehrere, unabhängig voneinander drehbare Bandtrommeln angeordnet sind, die über eine Getriebeverbindung mit dem Arbeitsorgan gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandtrommeln (42,44; 95,96) sowie ein erster Teil (45; 45, 97) der Getriebeverbindung von einem ersten Gehäuseabschnitt (11, 12; UA, YlA; 11 ß, 12ß)unddas Arbeitsteil sowie ein zweiter Teil (37, 35, 34, 32, 29, 19; 37/1, 75, 74, 72, 71, 35/1, 34/4, 32, 29, 19; 100, 101, 74, 71, 105, 106, 109, 112, 115; 172, 179, 180, 183, 188,189, 171, 37ß, 35ß, 34ß, 32, 29, 19) der Getriebeverbindung von einem zweiten Gehäuseabschnitt (13, 14; 13/1, 14/1, 70; 13ß, 14ß, 170), der fest mit dem ersten Gehäuseabschnitt verbunden ist, getragen sind, und daß der erste und der zweite Gehäuseabschnitt mitsamt den von diesen getragenen Teilen voneinander trennbar sind.
2. Gelenkkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandtrommeln axial nebeneinander einen ersten Bandtrommelteil (42,
95) für ein an diesem befestigtes erstes Bandende und ein zweites Bandcrommelteil (44; 96) für ein an diesem befestigtes zweites Bandende aufweisen; und daß die Bandtrommelteile (42, 44; 95,
96) wahlweise in mehreren Relativwinkelstellungen miteinander verbindbar sind.
3. Gelenkkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandtrommelteile (42, 44; 95, 96) jeweils mit ringförmig verteilten Axialbohrungen (53 bis 61) versehen sind, wobei der Winkelabstand der Axialbohrungen (53 bis 61) bei den Bandtrommelteilen (42,44; 95,96) unterschiedlich ist; und daß die Bandtrommelteile (42, 44; 95, 96) durch in fluchtende Axialbohrungen (53 bis 61) eingesetzte Bolzen (47) miteinander verbunden sind.
4. Gelenkkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gehäuseabschnitt einen Zwischenabschnitt (70), der einen aus abgedichtet aufgenommenen Wellen (72) bestehenden Teil der Getriebeverbindung trägt, und einen Arbeitsteilabschnitt (13/1, 14/1) aufweist, wobei der Zwischenabschnitt (70) und der Arbeitsteilabschnitt (13/1, 14/1) mitsamt den von ihnen getragenen Teilen voneinander trennbar sind.
5. Gelenkkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gehäuseabschnitt einen Zwischenabschnitt (170), der eine ein Rotieren eines Werkzeugs ermöglichende Einrichtung (193, 195, 186) trägt, und einen Arbeitsteilabschnitt (13ß, 14 B) aufweist, wobei der Zwischenabschnitt (170) und der Arbeitsteilabschnitt (13ß, 14ß) mitsamt den von ihnen getragenen Teilen voneinander trennbar sind.
Die Erfindung betrifft einen Gelenkkopf gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Master-Slave-Manipulatoren dienen dazu, Handbewegungen einer Bedienungsperson in einen von der Bedienungsperson entfernten Bereich, beispielsweise die andere Seite einer vertikalen Abschirmwand, zu übertragen. Dabei ist der Manipulator üblicherweise von einer die Abschirmwand durchdringenden Hülse getragen. In der Hülse ist beispielsweise ein rohrförmiger Träger drehbar gelagert, an dem auf einer Seite ein Master-Arm und auf der anderen Seite ein Slave-Arm hängt. Der Master-Arm und der Slave-Arm können jeweils einen mit dem Träger drehbaren Teil und einem zu diesem Teil in Längsrichtung bewegbaren Teil aufweisen. Sowohl der Master-Arm als auch der Slave-Arm sind an ihrem unteren Ende mit einem Gelenkkopf versehen, wobei der Gelenkkopf auf der Master· Seite von der Bedienungsperson bedient wird und der Gelenkkopf auf der Slave-Seite zur Ausführung der gewünschten Arbeiten dient.
Bei einem bekannten Gelenkkopf der eingangs genannten Art (DT-AS 1179349 bzw. US-PS 3111230) für die Slave-Seite eines Master-Slave-Manipulatorb trägt das einstückige Gehäuse des Gelenkkopfes den gesamten Gelenkkopfmechanismus. Das Innere des Gehäuses ist nur von seinem oberen Anbringungsende oder seinem unteren Werkzeugende her, und das auch nur nach einer Zerlegung des Gelenkkopfes oder dessen Abnahme von dem ihn tragenden Teil, zugänglich. Ebenso verhält es sich bei einem weiteren bekannten Gelenkkopf dieser Art (FR-PS 1423981).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Gelenkkopf hinsichtlich Zugänglichkeit zu seinem Inneren zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Gelenkkopf erfindungsgemäß so ausgebildet, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.
Aus den US-PSen 3261480 und 3297172 gehen weitere Manipulatoren als bekannt hervor. Auch bei den Gelenkköpfen dieser Manipulatoren ist keine Möglichkeit beschrieben, Gehäuseabschnitte mitsamt der von ihnen getragenen Teile auf einfache Weise voneinander trennen zu können, um auf diese Art das Gehäuseinnere besser zugänglich zu machen.
Die erfindungsgemäße Trennbarkeit des Gelenkkopfes erleichtert insbesondere den anfänglichen Zusammenbau des Gelenkkopfes, das Einziehen der Übertragungsbänder, die Einstellung der richtigen Bänderspannung sowie Wartungs- und Reparaturarbeiten.
Der im Anspruch 1 verwendete Begriff »Übertragungsbänder« dient der Bezeichnung von Übertragungselementen, die bei Master-Slave-Manipulatoren Längsbewegungen durch Zugkräfte übertragen können. Das können beispielsweise auch Seile, Drahtzüge, Riemen u. dgl. sein.
Der erfindungsgemäße Gelenkkopf kann sowohl am Slave-Arm als auch am Master-Arm eingesetzt werden. Beim Einsatz am Master-Arm kann das Arbeitsteil ein von der Bedienungsperson zu ergreifendes Bedienungsteil sein, beispielsweise ein Griffteil, so daß durch Handbewegungen Längsbewegungen der Übertragungsbänder erzeugt werden. Beim Einsatz am Slave-Arm kann das Arbeitsteil ein Werkzeug sein, beispielsweise eine Zange, so daß durch die Längsbewegungen der Übertragungsbänder Werkzeugbewegungen erzeugt werden.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3572807A (en) * 1969-06-06 1971-03-30 Central Research Lab Inc Rotary tong squeeze system
US4033552A (en) * 1975-09-23 1977-07-05 Warn Industries, Inc. Winch and method of assembling the same
LU76066A1 (de) * 1976-10-25 1977-05-18
DE3272546D1 (en) * 1981-05-18 1986-09-18 British Nuclear Fuels Plc Shielded cells having manipulators comprising a master arm and a slave arm
DE3228945A1 (de) * 1982-08-03 1984-02-16 GdA Gesellschaft für digitale Automation mbH, 8000 München Vorrichtung zum antrieb der beiden achsen des handgliedes eines industrieroboters
FR2533159A1 (fr) * 1982-09-20 1984-03-23 Calhene Dispositif de raccordement deconnectable d'une genouillere sur un bras esclave de telemanipulateur et support de deconnexion correspondant
JPS59142088A (ja) * 1983-01-26 1984-08-15 三菱電機株式会社 ア−ク溶接ロボツトの関節機構
US4515039A (en) * 1983-08-18 1985-05-07 Ex-Cell-O Corporation Robot joint
JPS60127996A (ja) * 1983-12-15 1985-07-08 松下電器産業株式会社 工業用ロボツトの塵埃飛散防止装置
US4831531A (en) * 1987-02-20 1989-05-16 Sargent Industries, Inc. System for the performance of activity in space
FR2615431B1 (fr) * 1987-05-20 1989-08-18 Calhene Ste Nle Expl Dispositif de verrouillage automatique des mecanismes commandant les differents mouvements d'une pince de prehension d'un telemanipulateur, lors du demontage de la genouillere portant cette pince
DE3802533A1 (de) * 1988-01-28 1989-08-10 Behr Industrieanlagen Gelenkmechanismus fuer die selbsttaetige lageeinstellung eines arbeitsgeraetes, insbesondere handgelenkmechanismus eines industrieroboters
US5125759A (en) * 1991-02-04 1992-06-30 Chun Wendell H Adjustable compliant robotic wrist using an electro-rheological fluid
FR2797412B1 (fr) * 1999-08-13 2001-10-19 Sit Soc Innovations Tech Telemanipulateur
CN102259337B (zh) * 2010-05-28 2013-11-06 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 机器人臂部件
DE202010012232U1 (de) * 2010-09-06 2011-12-08 Wälischmiller Engineering GmbH Vorrichtung mit einer Antriebseinheit zum Antrieb eines Manipulatorarms eines Manipulators und Manipulator
CN104526713B (zh) * 2014-10-14 2016-04-13 浙江工业大学 刚性驱动、柔顺调控的自适应机器人关节
NL2029186B1 (en) 2021-09-15 2023-03-23 Univ Delft Tech Compliant closed cell universal joint

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2951448A (en) * 1945-11-13 1960-09-06 Frank C Rushing Centrifugal pump and shaft sealing means
NL111065C (de) * 1959-08-31
NL291905A (de) * 1962-04-25

Also Published As

Publication number Publication date
DE1954016A1 (de) 1970-06-04
DE1954015A1 (de) 1970-06-04
GB1226690A (de) 1971-03-31
US3543593A (en) 1970-12-01
DE1954016B2 (de) 1974-02-14
US3507163A (en) 1970-04-21
DE1954015C3 (de) 1978-09-07
GB1236006A (en) 1971-06-16
US3503273A (en) 1970-03-31
FR2022851A1 (de) 1970-08-07
US3543592A (en) 1970-12-01
FR2022889A1 (de) 1970-08-07
DE1954016C3 (de) 1974-10-10

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