DE7021414U

DE7021414U - Handgelenk fuer eine manipulator.

Info

Publication number: DE7021414U
Application number: DE7021414U
Authority: DE
Original assignee: CENTRAL RES LAB Inc
Current assignee: CENTRAL RES LAB Inc
Priority date: 1969-06-06
Filing date: 1970-06-08
Publication date: 1970-10-15
Also published as: FR2054565B1; US3572807A; DE2028087C2; FR2054565A1; DE2028087A1; JPS4923188B1; GB1257428A

Description

* ♦

DIPL.-CHEM. DR. ELISABETH JUNG "* '··""··' : 's.Mönchen 23.

CLEMENSSTRASSE 30

DIPL..CHEM. DR. VOLKER VOSSJUS telefon sxsoe?

_,.. -,,,„« -.„ „,»„-,, ^umnniUL-u TcLEGRAMM-ADKESSEs INVENT/MOHCmSH

DIPL.-PHYS. DR. JÖRGEN SCHIRDEWAhN _{TEUEX S}.,_9S8S

PATENTANWÄLTE

8. JUKI 1S7B

u.Z.: P 248aK (iiy/Dr.S)

flit Λ-X QCK

CENTRAL RESEAHCH LABORATORIES,
Red Wing, Minnesota, "V..St-*A.

Handgelenk für einen Manipulator

Priorität: 6. Juni 1969 /V. St. A. Anmelde-Er.: 830 950

( Die Erfindung besieht sicn auf ein Handgelenk für

j einen Manipulator mit einex* drehbaren Zangenschließanord—

nung. Hierbei handelt es sich un ein Handgelenk: für die Arnie

\ eines Manipulators zur Pemsteuerung, der von einer Bedie-

i. nungsperson staa Ausführen gewisser Handhabungen in einem

von ih-r entfernten Bereich, z.B. aa der gegenüberliegenden Seite einer abschirmenden Wand benutst vird. derartige Kani— pulatoren sind bekannt und veitverbreitet. Sin solcher Manipulator, für den das Handgelenk gesäS der Erfindung besonders geeignet ist, ist in der US—Patentschrift 2 771 199 beschrieben, lor besseren Anschaulichkeit wird die Anordnung nach der Erfindung axs Seil eines Haster-Slaire—Hanipulatars nach der ermähnten Patentschrift erläutert, wsim sie auch ebenfalls

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sur Verwendung in einem Manipulator mit Kraftantrieb, einem Servomanipulator, einem gelenkigen Manipulator und dergl« verwendbar ist.

Master-Slave-Kanipulatoren der in dem erwähnten j Patent beschriebenen Bauart umfassen im allgemeinen eine horizontale, rohrförmige Stütze, welche üblicherweise so in einer Hülse oder einem Rohr angebracht ist, daß sie sich durch eine im all gemeinen senkrechte, abschirmende Viand erstreckt und in der Wand drehbar "ist. Ein Master-Arm (Steuerarm) ist an einem Ende der horizontalen Stütze an einer Seite der Wand hängend angebracht, während ein Slave—Ana (gesteuerte Arm) as gegenüberliegenden Ende an der anderen Seite der Wand hängend angebracht ist. Seide Arme umfassen jeweils einen ortsfesten Seil, der an der horizontalen Stütze befestigt ist und sich mit derselben um ihre horizontale Achse dreht, sowie einen im Verhältnis dazu beweglichen Teil, der in Längsrichtung gegenüber dem ortsfesten Teil bewegbar ist. Die ortsfesten 'Teile sind¹ an der horizontalen, rohrförmigen Stütze angelenkt und uia die AnIenkungspunkte bewegbar, während die beweglichen Teile in Sichtung zu und von diesen Anlenkungspunktea bewegbar sind.

Bin Handgriff ist zum Erfassen durch die Bedienungsperson am unteren 3nde aes beweglichen Teils des Steuerarms abgestützt und steuert durch entsprechende, längs des Steuerarms durch die horizontale Stütze und längs des gesteuerten Arms übertragene Bewegungen die 3evegung einer am unteren Ende des beweglichen Teils des gesteuerten Arms abgestützten Zangeneinrichtung. Bas Handgelenk nach der Erfindung bildet die Einrichtung, über die die Zange mit deta gesteuerten Arm verbunden ist und in Abhängigkeit von vom Handgriff übertragenen Bewegungen arbeitet.

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Sie Betätigung der Zange am Handgelenk des gesteuerten &T?ng erfolgt überlieherweise durch Verwendung eines einzigen, vom Bandgriff am Handgelenk des Sjreuerarras ausgehenden und sich über die horizontale Stütze zur Zange erstreckenden, eine Ubaeare Bewegung ausführenden Bandes oder Seilzugs. 2£it Hilfe dieser eine lineare Bewegung ausführenden Einrichtung wird die Zange geschlossen. Zur Bückstellung des Handgriffs -und zum Öffnen der Zange sind Federn vorgesehen, die einen 5?eil der -Zangenanordnung umfassen. Wenn die Reibung in der Zangenanordnung aus irgendeinem Grund zunimmt, reicht die Sraft &ex Federn zum Öffnen der Zange nach der Freigäbe des Eanagx±££3 claves «le Bedienungsperson manchmal nicht aus.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den oben erwähnten und weitere, sicii aus der bekannten Anordnung ergebende liachteile weitmöglichst zu vermeiden.

2)as Handgelenk naelh. der Erfindung umfaßt einen positiven, in zwei Richtungen wirkenden drehantrieb, der der Zange einen Antrieb ixa Sinne einer Öffnungsbewegung wie auch einer Schließbewegung übermittelt. Dies wird dadurch erreicht, daß anstelle eines einzigen, eine lineare Bewegung übertragenden Elements zv/ei derartige Elemente vorgesehen sind, die einander entgegengesetzt sind. Biese einander entgegengesetzt wirkenden linearen Elemente übertragen Bewegungen vom Steuerana auf Bandtronaela iia Handgelenk des gesteuerten Anns und treiben von dort nbes: entsprechende Getriebe direkt die die Schließbewegung ausführenden i£eile der Zange an. Diese drehbare ZangeaschlieSaaordnung gibt der Zange zusätzliche Flexibilität. Sie erweitert den Kraftbereich der Zangenschließbewegung, da sie eine Srhöhung der Schließkraft gegenüber der Bandspannung ermöglicht, Angesichts des direkten, in zwei Richtungen wirkenden Antriebs der Zange fallen die Federn zuni Öffnen dier Zaiige weg. Ba die linearen Elemente vorgespannt sein können, treten beim Betrieb der An-

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ordnung weniger starke Ablenkungen oder Ihirchblegungen auf, so daß insgesamt eine leistungsfähigere Anordnung entstellt.

Die Erfindung land vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Pig» 1 ist eine Seitenansicht des Handgelenks nacli der Erfindung und zeigt ds2i in senkrechter Sichtung voneinander trennbare Abschnitte;

Pig. 2 ist ein Schnitt längs der T»i"nie 2—2 in Pig. 1 in Sichtung der Pfeile gesehen;

:■ Pig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 in Pig. 1 in Sicntung der Pfeile ge seilen;

Pig. 4 ist eine jJraufsicjht auf öas Handgelenk nach, der Erfindung;

Pig. 5 ist ein horizontaler Schnitt durch den oberen Bereich des Zwischenteils des Handgelenks nach der J3rfindung längs der Linie 5—5 ia Pig. 1;

Pig,. 6 ist ein horisontaler Schnitt durch den unteren Bereich des Zwischenteils längs der linie 6-6 in Pig.1 nach oben gesehen;

Pig. 7 ist eine Draufsieht auf asu unteren Abschnitt des Handgelenk? nach der 3rfindung;

Pig. 8 ist ein Grundriß einer zwangläufig angetriebenen Zange in geöffneter Stellung;

Pig. 9 ist eine Ansicht ähnlich Pig* 8 in verkleinertem Haßstab und zsigt die Zange in geschlossener Stellung;

Fig.10 ist eine Stirnansicht der Zange;

Pig.11 Ist ein Schnitt längs der Linie 11-11 in Pig. 8 in Richtung der Pfeile gesehen In vergrößerten Maßstab;

Pig,12 ist eins scheaatische, perspektivische Darstellung, die zeigt, wie die Betätigung des Handgriffs aa

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Steuerarm das Öffnen und Schließen der vom gesteuerten getragenen Zange "bewirkte

Das in Pig. 1 iss Aufriß gezeigte Handgelenk stellt "vom Standpunkt der Bedienungsperson des Manipulators eine Ansieht eines Handgelenks am gesteuerten Ana in normaler Buhestellung iron rechts gesehen dar. Ein weiteres Handgelenk in der gleichen relativen Stellung ist am Steuerarm vorgesehen. Bei dem Handgelenk am Steuerarm kann es sich allgemein um ein Handgelenk entsprechend der parallellaufenden Patentanmeldung P 19 54 015.9 bzw. der Gebrauchsmusteranmeldung G 69 41 77O.5/35b (u.Z.i E 767 und £ 768} handeln. Es ist aber auch jedes beliebige andere Handgelenk geeignet, vorausgesetzts daß es Handgriffbewegungen übertragen kann. Fur muß der Zangenantrieb entsprechend der vox-liegenden Besehreibung ausgebildet sein. In praktisch allen Fällen werden die Manipulatoren, von denen die Handgelenke einen !eil bilden, in im Abstand voneinander vorgesehenen Paaren benutzt, so daß die Bedienungsperson durch Betätigung von zwei Steuerarmen zwei gesteuerte Arme handhaben kann, um damit die Wirkung eines Handpaars in dem von der Bedienungsperson abgewandten Bereich jenseits der abschirmenden Viand zu reproduzieren. Soweit möglich, sind zum Erleichtern eines Vergleichs mit dem Handgelenk nach der oben erwähnten früheren Anmeldung die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Das insgesamt mit 10 bezeichnete Handgelenk ist von einem Gehäuse umgeben, dessen Oberteil aus zwei einander entsprechenden, im allgemeinen halbzylindrischen Schalen oder Mantelteilen 11 und 12 aufgebaut ist und dessen Unterteil aus zwei einander entsprechenden, sich nach unten und vorn erstreckenden, hohlen Mantelteilen oder Schalen 15 und 14 besteht. Ober- und Unterteil des Gehäuses sind durch ein weiter unten näher erläutertes Zwischenteil 70 miteinander verbunden. !Die Oberseite des Gehäuses ist offen. Jede der

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Schalen 11 und 12 des Gehättseölierteils ist mit zwei nach oben ragenden, gekrümmten riäsen 15 versehen:* mittels äenen das Gehäuse des Handgelenks am unteren Ende eines Auslegerrohrs des gesteuerten Arms angebracht und beispielsweise mittels Schrauben befestigt werden kann. Der Rest des Gehäuses ist mit Ausnahme eines breiten, mittleren Schlitzes 17 in den sich nach vorn und unten erstreckenden Flächen des Gehäuseunterteils geschlossen. Dieser Schlitz ermöglicht die Übertragung von Hebebewegungen des Handgriffs und der Zange über den rohrförmigen Schaft 18 eines konisch verzahnten Ritzels 19, welcher sich durch den Schlitz erstreckt.

Lagerzapfen 23 eines Jochs 24 sind in zwei Kugellagern 35 drehbar gelagert, die in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des unteren Gehäuseteils abgestützt sind. Eine rohrförmige Hohlwelle 26 erstreckt sich vom Joch. 24 und trägt zwei Kugellager 27 und 28, mini deren Hilfe der rohrförmige Schaft 18 des Ritzels 19 um eine Achse senkrecht zur Drehachse der Lagerzapfen für das Joch drehbar gelagert ist. Die Zange des Manipulators ist vom rohrförmigen Schaft 18 abgestützt. Das Ritzel 19 kämmt mit zwei Differentialgetriebe-Kegelrädern 29, die über zwei Kugellagerpaare 30 um die Lagerzapfen 23 des Jochs 24 drehbar gelagert lind beispielsweise mittels Schrauben 31 mit Stirnrädern 32 zur gemeinsamen Umdrehung verbunden sind.

Eine ortsfeste Welle 33, deren Enden in d<2n einander gegenüberliegenden Seiten des unteren Abschnitts des GehäuseZwischenteils abgestützt sind, trägt zwei mit zweifacher Verzahnung ausgebildete Zahnräder 34-35, die mittels zwei Kugellagerpaaren 36 drehbar gelagert sind. Die Stirn— radabschnitte 34 der zweifach verzahnten Zahnräder kämmen mit den mit den Kegelrädern 29 verbundenen Stirnrädern 32. Die Kegelradabschnitte 35 der zweifach verzahnten Zahnräder kämmen mit Kegelrädern 71 an den Enden von Wellen 72 _s die im

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mittleren Gehäuseteil 70 drehbar gelagert sind, wie weiter unten näher erläutert. Kegelräder 74 an den gegenüberliegenden Enden der Wellen 72 kämmen mit den Kegelradabschnitten 75 von zweifach verzahnten Zahnrädern 75-57, die jeweils über Lagerpaare 38 drehbar gelagert sind, welche von einer in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des oberen Abschnitts des Gehäusezwischenteils abgestützten, ortfesten Welle 59 getragen sind.

Zweiteilige Anhebe- und Verdrehbandtrommein sind von einer horizontalen, ortsfesten Welle 41 getragen, deren Enden in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des GehäuseoberteiLls des Handgelenks abgestützt sind. Jede Trommel bestellt aus einem inneren, mit Flanschen versehenen fEx^tmaelabschnitt 42 und aus einem äußeren, gleichfalls mit !Flanschen versehenen Troanelabschnitt 44, die auf einer Nabe 43 angeordnet sind, welche eine sich nach außen erstreckende, gezahnte Verlängerung 45 aufweist, deren Zähne mit den Zähnen des Stirnraöabschnitts 37 des zweifach verzahnten Zahnrades 75~37 kämmen. Die Bandtromaielanordnung ist mittels Lagerpaaren 46 ua die Welle 41 drehbar gelagert. Beide irosaelabschnltte haben den gleichen Durchmesser und sind "beispielsweise nittels Schrauben 47 an der gezahnten Verlängerung 45 der Habe 43 befestig*, so daß sie sich als Einheit drehen.

Eür den Fachmann liegt es aaif der Hand, daß die die Hebe— und Verdrelibewegungen übertragenden Bänder oder ähnliche, eine lineare Bewegtuag übertragende Elemente sich in entgegengesetzten Sichtungen in iiiren -jeweiligen Hüten oder Hinnen der zusammengesetzten Banatromüiel erstrecken, so daß bei einer üisdrehung der Srosmel ein Band auf die fEroamel aufge wickelt wird, während das asäere abgewickelt wird.

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Eine Winkelbewegung des Jochs 24 um die lagerzapfen 23 Ist durch die Enden der Schlitzöffnung 17 im Handjgeienlcge.feäuse begrenzt, durch die sich der Schaft des konisch verzahnten Ritzels 19 erstreckt. Ein in das Differentialgetriebe 29-32 eingesetzter Zapfen oder Stift 62 begrenzt die Bewegung der Zahnräder dieses Getriebes in beiden Richtungen, indem er mit einer Schraube 62A im Joch in Singriff tritt. Dies hat zur Folge, daß die Bandbewegungen der Trommeln, die unmittelbar mit-dem Differentialgetriebe verbunden sind, begrenzt sind.

Der im allgemeinen zylindrische GehäuseZwischenteil 70 ist mit dem Gehäuseunterteil vorzugsweise in einer hier gezeigten, halb überlappten Stoßverbindung fest verbunden. Zwei sich senkrecht erstreckende, gekrümmte Seitenplatten 76 und 77 sitzen auf Schultern an der Oberseite an einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenteils 70. Die Enden der Welle 39 sind in diesen Seitenplatten abgestützt. Das Gehäuseoberteil ist vorzugsweise mit einer halb überlappten Stoßverbindung mit der Oberseite des Zwischenteils verbunden. Die oberen Gehäuseschalen 11 und.12 sind so gestaltet und erweitert, daß sie die ia Inneren angeordneten Drehelemente umhülleii, wie am besten aus Fig. 4 zu entnehmen ist. Die die Zahnräder 7 umhüllenden, vorderen, unteren Abschnitte der Schalen 11 und 12 überlappen die Seitenplatten 76 und 77, wie am besten aus Pig. 2 zu. entnehmen ist.

Durch das Gehäusezwisehenteil 70 erstrecken sich mehrere Kanäle 78, in denen Wellen 72 angeordnet sind. Jede Welle 72 ist von einem in den entsprechenden Kanal 78 eingepaßten Lagerpaar 79 abgestützt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist jede Welle 72 von zwei im Abstand voneinander vorgesehenen, federnd nachgiebigen Dichtungsringen. 80 umgeben. Jeder dieser Dichtungsringe 80 ist in einem ait Flan—

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sehen versehenen Haltering 71 aufgenommen, der in enger Passung auf einer Innenschulter im Kanal 78 sitst*

Die drehbare Zangenschließanordnung ist wie folgt aufgebaut: Eine zweiteilige Bandtrommel zum Öffnen und Schließen der Zange, die mit Flanschen versehene Trommelabschnitte 95 und 96 sowio ein Zahnrad 97 umfaßt, welche beispielsweise mittels Schrauben 98 untereinander verbunden sind, ist auf der ortsfesten Welle 41 mittels eines Lagerpaars 99 drehbar gelagert. Diese Trommel ist zur Aufnahme von Bändern geeignet, welche in entgegengesetzter Richtung um die Irommel gewickelt sind, wie bereits in Zusammenhang mit den Hebe- und Verdrehbewegungen erwähnt.

Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, kämmt das Zahnrad 97 mit dem Stirnradabschnitt 100 eines zweifach verzahnten Zahnrads, welches auch noch einen Kegelradabschnitt aufweist.. Mittels eines Lagerpaares 102 ist dieses zweifach verzahnte Zahnrad 100-101 auf einer ortsfesten Welle 103 drehbar gelagert, die im oberen Bereich des GehäuseZwischenteils 70 abgestützt ist. Der Kegelradabschnitt 101 steht seinerseits mit dem Kegelrad 74 in Singriff, welches von einem Ende einer der Wellen 72 getragen istj die sich durch das trennende Zwischenteil 70 ers-trecken und einen Seil der beschriebenen drehbaren Dichtung umfassen. Das Kegelrad 71 am entgegengesetzten Ende der Welle 72 an der entgegengesetzten Seite der doppelten Dichtsusg steht seinerseits xwi einem zweifach verzahnten Zahnrad in -Eingriff, welches einen Kegelradabschnitt 105 und einen Si;irnradabschnit;t; 106 aufweist. Das doppeltwirkende Zahnrad 105—106 ist über ein La— gerpaar 107 auf einer ortsfesten Welle 108 drehbar gelagert s die im unteren Abschnitt des Geitäusezwisciienteüs 70 abgestützt ist.

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Der Zahnradabschnitt 1Q6 steif In Eingriff mit einem Zahnrad 109» welches über ein Lagerpaar 110 auf "einer ortsfesten Welle 111 drehbar gelagert Ist, die von den unteren Gehäuseteilen 13 *nm 14 abgestützt Ist. Bas Zahnrad 109 TräTTiTnt. mit dem Stlmradabsehnltt 112 eines doppeltwirkenden Zahnrades, welciies auch noch einen Kegelradabschnitt 113 aufweist. Das Differentialgetriebe 112-113 ist mittels eines Lagers.114- um die Lagerzapfen 23 des Jochs 24 drehbar. Der Kegelradabschnitt 113 käsmit alt einem Kegelrad 115, welches an einem Ende eiser sich cknrch das Joch und die rohrf örmige Hohlwelle 26 erstreckenden, drehbaren Welle 116 befestigt Ist. Sin Ende der Welle 116 1st in einem Lager 117 im Joch 24 drehbar gelagert, während «?as andere Ende in einem Lager 118 in eines am Ende der Hohlwelle 26 befestigten Kragen drehbar gelagert 1st. Das untere Ende der Welle 116 trägt ein Antriebszahnrad 120 zum übertragen von Zangenschließ- und -Öffnungsbewegungen vom Handgriff am Ende des Steuerarms auf die hier nicht gezeigte Zange.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sind die in sich geschlossenen Abschnitte des Gehäuses xn teilweise teleskopartigen Verbindungen zusammengesetzt und bilden einen kompakten, starren Aufbau. Dis Verbindung kann In bekannter Weise durch Schrauben hergestellt sein« In der Oberseite des Gehäusezwischenteils 70 ist ein senkrechtes Loch 123 zum Einsetzen eines die Lage bestimmenden Zapfens ausgebildet. Ein entsprechendes, hier nicht gezeigtes Loch ist in der Unterseite des oberen Gehäuseteils vorgesehen, um die richtige Orientierung der Bauelemente innerhalb des Gehäuses zu gewährleisten. In ähnlicher Weise sind Löcher 124 in der Oberseite des Gehäuseunterteils zum Einsetzen von die Lage bestimmenden Stiften vorgesehen, die in entsprechende Löcher 125 in der Unterseite des Gehäusezwischenteils 70 passen und zur Lagebestimmung der Vorrichtungen in den jeweiligen Geffiitten dienen. Unter Abdichtung angebrachte Bsfe&ti=

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gungsmittel 123A im Gehäusezwischenteil 70 verbinden das Zwischenteil isit des Oberteil des Gehäuses.

Die Art und Weise, in der die drehbare ZangensehläeSanoronung des Handgelenks am gesteuerten Arm in Abhängigkeit von einer vom Steuerarm übertragenen Bewegung betätigt wird, ist schematises in Fig. 12 dargestellt. Die entsprechenden Bauteile des Handgelenks am Steuerarm sind mit; des gleichen-Bezugszeiches unter· Hinzufügung eines "M" gekennzeichnet· Weini öie Bedienungsperson eine Sehließkraft auf den Handgriff am Steuerarm aufbringt, wird diese Kraft auf das Äntrlebszalinrad 120H an einem Ende der Antriebswelle 11633 aufgebracht, deren entgegengesetztes Ende das Kegelrad 115H trägt.

Die Welle 116M dreät sick frei uis ihre eigene Längsachse und sciiwenkt (ait dem Joch 24 und dem Schaft 18 des konisch verzahnten Kitzels 19) us die Achse der Lagerzapfen 23M. Die Zähne des Kegelrades 11533 JSränmen fflit denen des Kegelrades 113M, welches sich mit dem Stirnrad 112M um die Achse der Lagerzapfen dreht. Die Zähne des Stirnrades 112M kämmen ihrerseits ait öeaen des Zahnrades 109M, welche oit den Zähnen des Stimradabscimitts 10613 des zweifach verzahnten Zahnrads kämmen, das auch noch den Kegelradabschnitt 105M aufweist. Die Zahne dieses Kegelradabschnitts105M kämmen mit dem Kegelrad 71M an einem Ende der Welle 72M, deren entgegengesetztes Ende das kegelrad 74M trägt, dessen Zähne mit dem Kegelradabsclmitt 101M des zweifach verzahnten Zahn~ rades kämmen, dessen anderer Teil von dem Stirnradabsehnitt 100M gebildet ist.

Die Zähne des Stirnrades 1ÖQK Kämasn mit denen des Stirnrades 97M, welches zur Umdrehung laxt den Bandtroaaelabschnitten 95M und 96M angebracht ist. Bänder 140 und 141

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sind an den Trommelabsehnitten.* 95M ozw." 96K derartig oefestigt, daß sie sick in entgegengesetzten Sichtungen erstrecken, so daß bei der !Drehung, der Sroisaei ein !fend auf die Trommel aufgewickelt wird, während ö_as aadsre aage— wickelt wird.

Wie dem Fachmann bekannt ist, erstrecken sieh, die Bänder jnach oben und über zwei ieitrollen 142 an der Oberseite eines Auslegerronrs des Steueranns, von dort nach im— tfeji um zwei Leitrollen 143, die einen 2eil äer Sciieitelan— Ordnung unten am Hauptrohr des Steuerarss bilden, dann nacii oben um zwei Leitrollenpaare 144 und 145» öle einen Seil der Scnwenkanordnung oben am Eauptrohr des Steuerarss aufweisen, durch, die horizontale Stütze, um iei^rollen 146 und 147 am oberen Ende des Hauptrohrs des gesteuerten Arms und von dort zu &en Trommelabschnitten 95 und 96 des Handgelenks sn gesteuerten

Die Bänder 140 und 141 sind in entgegengesetzter Richtung von den entgegengesetzten Enden, aa denen sie an. den Trommelabschnitten 95M vm& 96M befestigt sind, um die Trommelabschnitte 95 und 96 gewickelt* tienn. also das Band 141 um den Trommelabschnitt 96H gewickelt wird, wickelt es sich vom Tronnnelabschnitt 96 ab und umgekehrt. Gleichzeitig wird beim Abwickeln des Bandes 140 vom TroEUnelabschnitt 95M dieses Band um den Trommelabschnitt 95 gewickelt.

Das sich mit der Bandtrommel 95-96 drehende Stirn rad 97 kämmt mit den Zähnen des Stirnradabschnitts 100 des zweifach verzahnten Zahnrads, dessen Kegelradabschnitt 101 mit den Zähnen des Kegelrades 74 an einem Ende der abgedichteten Welle 72 kämmt. Das Kegelrad 71 am gegenüberliegenden Ende der Welle 72 kämmt mit dem Kegelradabschnitt 105 des zweifach verzahnten Zahnrades, dessen Stirnradabsehnitt 106 mit den Zähnen des Zahnrades 109 kämmt_y welches

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seinerseits mit den Zähnen des' Stirnradabschnitts 112 des Differentialgetriebes in Eingriff steht, dessen Kegelradab— schnitt 113 das Kegelrad 115 an .der Antriebswelle 116 für die Zangenschließbewegung antreibt. Das Antriebsritzel betätigt die Schließvorrichtung der Zange.

Wenn der Handgriff und die Zange in Eebedrehbewe— gung angetrieben werden, schwenken die Antriebswellen 116 und 116M um die. gleichen Winkel um die Achse der Lagerzapfen 23 und 23M mit den Jochen 24 und 24M» In ähnlicher Weise verden bei einer Verarehdrehbewegung die konisch verzahnten Bitzel 19 und 19K um die gleichen Winkel um die Achsen und ti6K gedreht. Diese Drehbewegungen führen zu identischen Drehungen gegenüber einem festen Bezugssystem aus den Kegelrädern 113 und 113K» so daß trotz der durch diese Handge— lenkdrehbewegungen verursachten Bewegungen der Zahnrädervorgelege und Kupplungsbähder der Schließanordnung keine Drehbewegung der fellen 116 und 11614 gegenüber der Zange und dem Handgriff erfolgt, so daß die Zangenöffnung unverändert bleibt, wenn die HandgriffÖffnung am Steuerarm gleichbleibt. Die Schließanordnung ist also aufgrund ihres Aufbaus automatisch kompensiert und von Hebe- und Verdreh—Drehbewegungen des Handgelenks unabhängig.

Wenn auch die drehbare Zangenschließanordnung &ach der Erfindung im Zusammenhang mit einem abgedichteten Handgelenk nach der eingangs erwähnten früheren Anmeldung beschrieben wurde, so sei doch darauf hingewiesen, daß sie ni^ht auf die Verwendung in derartigen Handgelenken beschränkt ist. Stattdessen können z.B. die drehbaren Dichtungen und die dazugehörigen Bauteile einschließlich der Welle 72, der Kegelräder 71 und 74 und der zweifach verzahnten Zahnräder 100-101 sowie 105-106 weggelassen sein und die Zähne der Kegelräder 97 und 109 so angeordnet sein, aas sie öixfekt od#r iT$er estspseelhfeiide LeerlaaisäcLer in Eingriff stehen·

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Eine Zangenanord.nung mit zwangsläufigem Antrieb, die besonders zur Verwendung mit dem Handgelenk nach der Erfindung geeignet ist, ist in den Pig. 8 bis 11 gezeigt. Die insgesamt mit 126 bezeichnete Zangenanordnung ist am Schaft 18 des konisch verzahnten Ritzels 19 mittels einer Hülse 127 und zwei durch Schrauben 128 in ihrer Lage gehaltene Keile befestigt. Das Gehäuse der Zangenanordnung weist gyei parallel«^ as 4er· Hülse 127 angebrachte Platten 129 und 130 auf* Die Zangenbacken 131 und 132 sind von einem doppelten Parallelgestänge 133-136 abgestützt, welches an einem Ende an Wellen» die im Boden der Backen gehalten sind, und am anderen Ende in Wellen, die zwischen den Platten 129 und 130 abgestützt sind, ang^lenkt ist.

Ein die Bewegung der Backe 131 steuerndes Verbindungsstück bzw. ein Betätigungsarm 137 ist an einem Ende einer in Boden der Backe 131 getragenen »Teile 138 sßgelenkt* Das entgegengesetzte Sade des Betätigungsams 137 ist bei 139 an eineis verhältnismäßig kürzeres Verbindungsstück angelenkt * dessen entgegengesetztes Sade mit einer Welle 141 schwenkbar verbunden ist» die zwischen äen Platten und 130 an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses der Zange abgestSzt ist. In ähnlicher Weise ist die Backe 132 durch ein Verbindungsstück bzw. einen Betätigungsarm 142 gesteuert, der an einem Snde an einer Walle 143 is Boden der Backe und am gegenüberliegenden Ende bei 144 au einem kürzeren Verbindungsstück 145 angelenkt ist, dessen entgegengesetztes Ende mit einer »eile 146 im Gehäuse der Zangenanordnung schwenkbar verbunden ist.

Die inneren, konvex gekrümmten Sandf lachen, der Verbindungsstücke 137 und 142 sind jeweils mit einer Stirn— radverzahnung 147 versehen (Fig. 8). Diese Zähne 147 an den Verbindungsstücken 137 und 142 kämmen mit einem Stirnradpaar

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148, weiches an Kegelrädern 149 dauerhaft befestigt und über Lagerpaare 150 auf einer in den Seitenplatten des-Gehäuses der Zangenanordnung befestigten Welle' 151 drehbar gelagert ist. Um die Verbindungsstücke 137 und 142 in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen, werden die zusammengesetzten Stirn- und Kegelräder 148-149 durch ein konisches Antriebsrad 152, dessen Zähne mit den Zähnen der Kegelradabschnitte kämmen, in entgegengesetzten Richtungen gedreht.

Das konische Antriebsrad 152 ist innerhalb einer Hülse 153 im Gehäuse der Zangenanordnung mittels eines Lagerpaars 154 drehbar gelagert. Sei diesem Antriebsrad 152 handelt es sich um das Stützrad für ein planetarisches Untersetzungsgetriebe, bei dem mehrere Stirnräder 155 mittels Lagern 156 auf Wellen 157 drehbar angebracht sind. Die Drehachsen der Stirnräder 155 des Planetengetriebes erstrecken sich parallel zur Achse des Antriebsrades 152. Die Wellen 157 sind im Körper des Antriebsrades und in einem mittels einer Schraube 159 oder dergl. am Körper des Antriebsrades befestigten Ring 158 gehalten. Die Zähne der Stirnräder 155 kämmen mit denen eines am Ende dter Welle 116 des Handgelenks befestigten Antriebsritzels 120A und mit einem-in der Hülse 15»3 abgestützten Sonnenradlcranz 160. Das Planetengetriebe wird in Abhängigkeit von -der Betätigung des Handgriffs am Steuerara gedreht, wie bereits erwähnt. Durch das Planetengetriebe wird aas von der kleinen Welle 116 zu übertragende Drehmoment herabgesetzt.

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Claims

ft s · ι

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1. Handgelenk für einen Manipulator zur Fernsteuerung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit oberen: (11,12) und unteren Teilen (13,14); mehrere Aufnaiimemittel (42,44-95,96) für lineare Bewegungen übertragende Elemente, die im Oberteil des Gehäuses drehbar gelagert sind und von denen jedes unabhängig drehbar ist und jeweils ein Paar Um—

f fan£snuten zur Aufnahme der in entgegengesetzten Sichtungen

gewickelten* die lineare Bewegung übertragendes Elemente aufweist; an jeder der Aufnahmeeinrichtungen befestigte Ge-

] triebe (45,97)» wobei eine der Aufnahmeeinrichtungen (95,96)

die Zangenschließbetätigung steuert; eine Einrichtung alt mehreren Stirnrädern (32,112), die im Unterteil des Gehäuses drehbar gelagert sind; eine die Getriebe der Aufnahseei-nrich.— tungen mit den Stirnrädern betriebsmäßig verbindende Einrichtung (34,35_i71_i74>75,37-1OO,1O1,74,71,1O5,1O6,1O9); eine vom Unterteil (18) des Handgelenks abgestützte, Arbeit ausführende Einrichtung mit einer Zange (126); eine drehbare Zan— genschließanordnung im Unterteil des Handgelenks mit einer Welle (116), die um eine Achse (23) parallel zu'den Drehachsen der Aufnahmeeinrichtungen und Stirnräder schwenkbar und um eine dazu rechtwinklige Achse drehbar ist; eine Einrichtung zum betriebsmäßigen Verbinden der Stirnräder rait der die Arbeit ausführenden Einrichtung, wobei eins der Stirnräder (112) mit der Zangenschiießanordnung zum Steuern, des Schließens der Zange betriebsmäßig verbunden ist*

2, Handgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Joch (24) im Unterteil des Gehäuses begrenzt schwenkbar gelagert ist, daß die Stirnräder (32,112), auf den Lagerzapfen (23) des Jochs drehbar gelagert sind ur?.d daß ein konisch verzahntes Differentialgetriebe (29,113) zur Umdrehung mit jedem der Stirnräder drehbar gelagert ist*

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3. Handgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein konisch verzahntes Ritzel (1"9) am Joch (24) abgestützt und um eine Achse senkrecht zur Drehacitse des Differentialgetriebes (29,113) drehbar gelagert ist, dessen Zähne mit den Zähnen eines Paars (29) des Differentialgetriebes in Eingriff stehen, daß das Ritzel einen länglichen Schaft (18) aufweist, der sich durch einen Schlitz (17) im Unterteil des Gehäuses erstreckt, daß die Zangenantriebswelle (116) sich durch das Ritzel erstreckt und darin ■um die Drehachse desselben drehbar gelagert i/=t, daß ein Ende (120) der Antriebswelle (116) betriebsmäßig so angeschlossen ist, daß es die Zange antreibt, und daß das andere 'Ende (115) der Antriebswelle (116) betriebsmäßig so angeschlossen ist, daß es von dem einen Rad (113) des Differentialgetriebes angetrieben wird, welches mit der Aufuahnieeinrichtung (95,So) betriebsmäßig verbunden ist, um die Zangenbewegung zu steuern.

4. Handgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zangenanordnung ein Zangengehause ♦129,130) umfaßt, welches am Schaft (18) des Ritzels (19) befestigt ist, daß zwei hin- und herbewegliche "Backen (131, 132) mit einem Verbindungsgestänge (133-136) schwenkbar verbunden sind, welches im Zangengehäuse schwenkbar befestigt ist, daß zwei Betätigungsarme (137,142) jeweils an einer der Backen befestigt sind, daß in jedem der Arme Zähne (147) ausgebildet sind, daß im Zangengehäuse ein Stirnradpaar (14S) vorgesehen ist, dessen Zähne mit den Zähnen (147) der Ana© (137,142) in Eingriff stehen, und daß eine Antriebseinrichtung (149*152,155,120A) die Stirnräder (148) mit der Antriebswelle (116) betriebsmäßig verbindet.

5. Handgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Zangenantriebswelle (116) ein

iebsritzel (120A) an einem Ende- aufweist- daß die Stirn-

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räder (148) im Zangengehäuse jeweils zur Umdrehung mit einem Kegelrad (148) auf der gleichen Achse angebracht sind, daß ein weiteres, konisch verzahntes Ritzel (152) im Zangengehäuse drehbar gelagert ist, dessen Zähne mit den Zähnen der beiden Kegelräder (149) in Eingriff stehen* und daß das Ritzel (152) betriebsmäßig so angeschlossen ist (155)» daß es vom 'Antriebsritzei (izöA) an der zangenantrlebsweiie (116) getrieben wird.

β* Handgelenk nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Zange ein im Unterteil des Handgelenks befestigtes Gehäuse (fi?9_f13O) aufweist, daß zwei hin- und herbewegliehe Backen (131 »132) rait eines* Verbindungsgestänge (133-136) schwenkbar verbunden sind, welches ia Zangengehäuse schwenkbar¹ angebracht ist, daS mindestens ein Betätigungsana {13?» 142) aait einer der Backen verbunden ist» daß in den Ära Zähne (147) ausgebildet sind, daS sind&stens ein Stirnrad (148) Iq Zangen&ehäuse vorgesehen Ist, dessen Zähne ait den Zähnen (147) des Anas in Eingriff steitgm, und daß eine Antriebseinrichtung (149,152,155» 12OA) das Stirnrad (14S) mit der Zangenantriebswelle (116) betriebsmäßig verbindet.

7. Handgelenk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Joch (24), welches "begrenzt schwenkbar im Unterteil des Gehäuses gelagert ist; mehrere Stirnräder (32, 112), die auf den Lagerzapfen (25) des Jochs drehbar gelagert sind; mehrere, konisch verzahnte Differentialräder (29, Ü3), die zur Umdrehung mit den Stirnrädern (32, 112) drehbar gelagert sind; eine Zangenantriebseinrichtung mit einer Welle (116), die sich durch, das Joch (24-) erstreckt und um eine Achse rechtwinklig

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zur Orehachse des Jochs drehbar und mit dem Joch schwenkbar ist und ein Kegelrad (115) an einem Ende sowie ein Antriebsritzel (120A) am anderen Ende aufweist; und durch eine Einrichtung,' die das Differentialgetriebe (29, 113) mit der die Arbeit ausführenden Einrichtung betriebsmäßig verbindet, wobei eins der Kegelräder (113)" mit dem Kegelrad (115) des Zangenantriebs zum Steuern, der Zangenschließbewegung betriebsmäßig verbunden ist.

8« Handgelenk nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet » daß aa Joch (24) ein konisch verzahntes Bitsei (19) abgestütst und um eine Achse senkrecht zur drehachse der Stirnrades (32,112) und des Differentialgetriebes (29,113) drehbar gelagert ist, dessen Zähne mit den Zähnen ©Ines Paars (29) des Differentialgetriebes in Eingriff stehen, daß aas Ritzel (19) einen länglichen Schaft (18) aufweist, der sich durch einen Schlitz (17) in unterteil des Gehäuses erstreckt, daS die Zangesantriebswelle (116) sich durch das Bitsei (19) erstreckt und! darin um öle Drehachse desselben drehbar gelagert ist, daß ein Ende der Antriebswelle (120A) betriebsnäSig so angeschlossen ist, daß es die Zange antreibt und daß dss andere, das Kegelrad (115) tragende Ende der Antriebswelle cetriebss-äßig so angeschlossen ist, daß es von einem Ead (113) des JQiffereiitislge trieb es

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angetrieben wird, welches "betriebsmäßig mit den Aufnahmeeinriehtungen (95»96) verbunden ist, um die Zangenbewegung zu steuern.

9. Handgelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zange ein am Schaft (18) des Ritzels (19) befestigtes Gehäuse (129,130) aufweist, daß zvei Mn- und herbewegbare Backen (131,132) mit einem Verbindungsgestänge (133-1-36) schwenkbar verbunden sind, welches im Zangengehäuse schwenkbar angebracht ist, daß zwei Betätigungsarme (137j 142) jeweils mit einer der Backen verbunden sind, daß in jedem der Arme Zähne (147) ausgebildet sind, daß im Gehäuse ein Stirnradyaar (148) angeordnet ist, dessen Zähne mit den Zähnen (147) der Arme in Eingriff stehen, und daß eine Antriebseinrichtung (149,152,155,120A) die Stirnräder (148) mit der Zangenantriebswelle (116) betriebsmäßig verbindet.

10. Handgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Zangenantriebsvelle (116) ein Antriebsriizel (120A) an einem Ende aufweist, daß die Stirnräder (148) im Zangengehäuse 3e\reils zur Umdrehung mit einem Kegelrad (149) um die gleiche Achse angebracht sind, daß ein weiteres Kegelrad (152) im Zangengehäuse drehbar gelagert ist, dessen Zähne mit den Zähnen der beiden zuletzt genannten Kegelräder (149) in -Eingriff stehen, und daß das Kegelrad (152) betriebsmäßig so angeschlossen ist (155), daß es vom Antriebsritzel (120A) an der Antriebswelle (116) ange-trieben wird.