DE2945189C2

DE2945189C2 - Mechanischer Arm

Info

Publication number: DE2945189C2
Application number: DE2945189A
Authority: DE
Inventors: Petr Nikolaevi&ccaron; Beljanin; Konstantin Vasilevi&ccaron; Frolov; Aron Efimovi&ccaron; Kobrinskij; Alfred Ivanovi&ccaron; Korendjasev; Boris &Scaron;aevi&ccaron; Rozin; Boris L'vovi&ccaron; Salamandra; Feliks Pavlovi&ccaron; Sokolovskij; Jurij Viktorovi&ccaron; Stolin; Leonid Iosifovi&ccaron; Moskva Tyves
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-02
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1984-01-19
Also published as: DE2945189A1; US4259876A; FR2469260B1; FR2469260A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ?·ιϊ die Vervollkommnung von automatischen Manipulatoren mit Programmsteuerung, insbesonde. - auf die Konstruktion eines mechanischen Arir ?.s.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Automatisierung von Haupt- und Hilfsarbeitsgängen in der Industrie, insbesondere die Automatisierung der Arbeitsgänge des Ladens (Ausladens) von technr logischen Ausrüstungen. Die Erfindung kann auf vielen Gebieten der Technik Anwendung finden, beispielsweise bei der mechanischen Bearbeitung, der thermischen Behandlung, im Gießereiwesen, beim Schmieden, Gesenkschmieden, Schweißen, bei der Montage, beim Auftragen von Oberzügen sowie für Arbeiten in Medien, die für die Gesundheit des Menschen gefährlich sind: in der Kernenergetik, in der Tiefwasser- und kosmischen Technologie sowie in der Medizin.

Das Problem, das mit der Erfindung gelöst v/ird, entstand in Verbindung mit den gestiegenen Anforderungen der Industrie an Mittel zur Automatisierung von technologischen und Transport-Haupt- und Hilfsarbeitsgängen, besonders in Abschnitten mit schweren, monotonen, schädlichen und gefährlichen Arbeitsbedingungen bei großei Vielzahl und häufigem Wechsel von hergestellten Ei Zeugnissen.

Die neuzeitlichen Anforderungen an die Mittel zur Automatisierung von technologischen und Transportarbeitsgängen sind:

Fähigkeit der genauen Zustellung und Orientierung von Teilen im Wirkungsbereich verschiedener Ausrufungen, Universalität und Manövrierfähigkeit sowie schnelle Umstellbarkea auf verschiedene Erzeugnisse und Arbeitsarten.

Außerdem sollen die modernen Automatisierungsmittel das Arbeitstempo der zu bedienenden Ausrüstung nicht hemmen, d. h, sie sollen eine hohe Leistungsfähigkeit besitzen.

Die vorstehend aufgeführten Forderungen hängen in bedeutendem Maße von den konstruktiven Besonderheiten eines jeden konkreten Automatisierungsmittels ab. bines der neuzeitlichen mine! ^i Auiumaii
and Mechanisierung ist der mechanische Arm. Spezifische Anforderungen an den mechanischen Arm als Automatisierungsmittel sind:

höchstmögliche Gewichtsverminderung der Glieder des Armes und Möglichkeit zum Einsatz eines beliebigen Antriebstyps, insbesondere eines elektrischen Antriebs. Hierbei sollen die die Masse und Abmessungen betreffenden Charakteristiken des Antriebs keinen Einfluß auf das dynamische Verhalten des Armes und dessen Manövrierfähigkeit ausüben. Eine spezifische Forderung ist es auch, in der Konstruktion gesteuerte kinematische Bindungen gewünschter Freiheitsgrade zu »organisieren«, die eine wesentliche Erleichterung der Steuerung gestatten. Die erwähnten Probleme werden mit der vorgeschlagenen Erfindung »mechanischer Arm« gelöst.
Zur Zeit sind zwei grundsätzlich verschiedene

ί Ausführungsvarianten von mechanischen Armen bekannt Am stärksten verbreitet ist die Variante mit Antrieben, die an den beweglichen Gliedern des Armes angebracht sind (Roboter Modell IRC-30 der japanischen Firma »Tokuo-Keiki«).

in Eine solche Anordnung fährt zur Vergrößerung der zu verschiebenden Massen des Armes und der Abmessungen derselben. Infolgedessen ist die Leistungsfähigkeit des Armes beschränkt und die Dynamik seiner Bewegung erweist sich als angespannt

Bei der anderen Variante des mechanischen Armes sind die Einzelantriebe auf dem Tragkörper des mechanischen Armes angebracht und zu den Gliedern des Armes führen kinematische Triebketten (siehe die Fachzeitschrift »Stanki i instrument« [Werkzeugmaschinen und Weikzeuge], Nr. 4, 1976, »Aufbaupnnzip des Antriebssystems von automatischen Jv" -:iipulaloren mit Programmsteuerung«, Autoren A. E. Kobri iski u. a, S. 4, Bild 16). Zum Unterschied von der ersten Variante gestattet es die zweite, leichtere und manövrierfähigere Konstruktionen für mechanische Arme zu bauen.

Die sich cabei ergebenden langen kinematischen Ketten führen jedoch unvermeidlich zur Vergrößerung des Fehlers bei der Bewegungsausführung wegen der vorhandenen Spiele in den Getrieben und der geringen Steifigkeit des ganzen Antriebssystems. Andererseits erfordert die Anordnung der Motoren auf dem Tragkörper in der Regel die Bildung eines komplizierten Plu.,etengetriebes.

Beispielsweise ist ein mechanischer Arm bekannt, der weitgehend für die Arbeit in Medien eingesetzt wird, die für die Gesundheit des Menschen gefährlich sind (siehe das Buch von S. N. Andreenko. »Proektirovanie privodov manipulatorov« (Projektierung von Manipulatoren-Antrieben), Verlag »Mashinostroenie«. Lenii.-grad. '975. S. 27. Bild 1, 2). Dtr Arm besitzt einen Tragkörper, π gelenkig verbundene Glieder, wobei m (n>m) aufeinanderfolgend angeordnete Gliedei-Gelenke mit Horizontalachsen aufweisen, kineratische Tricbketten zur Gewährleistung von Rehtiwerschiebungen der Glieder, auf dem Tragkörper montierte Einzelmotoren und Federausgleichvorrichtungen. Bei diesem Arm ist die Aufgabe des Ausgleichs von m aufeinanderfolgenden Gliedern mit Horizontalachsen und damit auch die Aufgabe der Verringerung der insir.llierten Leistung von Einzelmotoren gelöst.

Jedoch hat diese Bauai'. des Armes den Nachteil, daß seine kinematischen Triebketten ein Planetengetriebe bilden, was zur gegenseitigen kinematischen Beeinflussung verschiedener Freiheitsgrade führt (bei Drehung

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entsprechenden Gelenk, als auch in den nachfolgenden Gelenken des Armes). Dies erschwert wesentlich die Programmierung der Bewegungen und den Einsatz des Armes als automatische Einrichtung.

Dieser Nachteil wird in der Konstruktion eines mechanischen Armes mit Programmsteuerung teilweise behoben (siehe Takase K., Inoue Kh., Sato K., Programmierung eines vielgliedrigen Manipulators mit Drehmomentsteuerun^, Densi Shdzjutsu soju kenkjuse lkho 37, Nr. 3.25-39,1973, Japan) Der Arm enthält einen Tragkörper mit darauf montierten untereinander gelenkig verbundenen Gliedern, von denen jedes seinen Einzelantrieb besitzt, der mittels kinematischen Ketten

(Seilketten) mit den Gliedern verbunden ist, wodurch Triebketten entstehen, ein Spannwerk und einem Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebung.

Durch eine solche Konstruktion können Spiele beseitigt werden, wodurch die Unempfindlichkeitszone des Systems abnimmt In dieser Konstruktion ist der Einfluß der in einem Freiheitsgrad erfolgenden Verschiebung auf die anderen Freiheitsgrade vermindert

jedoch gestattet diese Bauart es nicht, die gegenseitige kinematische Beeinflussung verschiedener Frelheitsgrade vollständig zu kompensieren. Deswegen kann die in Rede stehende Konstruktion die geforderte Genauigkeit bei der Ausführung einer Reihe von technologischen Arbeitsgängen nicht gewährleisten. Außerdem übersteigt die Anzahl von kinematischen Trieb- und Spannketten die Zahl der Freiheitsgrdde um das Zweifache, was bei Vergrößerung der Anzahl von beweglichen Gliedern die Konstruktion des Armes kompliziert und schwer macht sowie dessen Zuverlässigkeit herabsetzt Es sei auch bemerkt, daß sämtliche Freiheitsgrade, in den vorgenannten Konstruktionen programmgesteuert werden, und deshalb ist die Programmeinrichtung mit der Ausführung von Steuerungsoperationen maximal ausgelastet und zeitlich nicht immer den Anforderungen gewachsen, was zur Notwendigkeit führt die Bewegungsgeschwindigkeiten des Armes zu vermindern. Überdies ist die Genauigkeit der Ausführung einer Bewegung längs einer Kontur nicht immer zufriedenstellend infolge der vorhandenen Diskretheit des Steuersystems und der vorhandenen Unempfindlichkeitszone des Antriebs.

Einen beträchtlichen Anteil der Bewegungen des Armes bilden die sogenannten »Stereotypbewegungen«, d. h. solche Bewegungen, bei denen bestimmte kinematische Bedingungen eingehalten werden müssen, beispielsweise eine konstante Orientierung des Gliedes im Raum. Die Stereotypbewegungen sind meist durch technologische Besonderheiten des Einsatzes des Armes bedingt und müssen mit erhöhter Genauigkeit ausgeführt werden. In der oben geschilderten Konstruktion ist die Möglichkeit eines Kraftschlusses der kinematrschen Ketten nicht gewährleistet was es nicht ermöglicht Stereotypbewegungen mit der erforderlichen Genauigkeit zu erhalten.

Die kennzeichnende Besonderheit dieses Armes ist das Vorhandensein einer Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes. Sie ist mit Verwendung von Gegengewichter gebaut die eine wesentliche Trägheit aufweisen. Dies führt zur Vergrößerung der Zeit für die Beschleunigung urd Bremsung des Systems, erhöht die Belastungen der Konstruktionselemente und verschlechtert die Bewegungsdynamik des Armes.

Zweck der Erfindung ist die Behebung der vorerwäh^rien Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mechanischen Ann zu schaffen, dessen funktionale Möglichkeiten erweitert sind, wobei alle kinematischen Ketten des Armes durch eine minimale Anzahl von Spannelementen gespannt werden, die Leistung der Einzelmotoren verringert die Programmierung vereinfacht das Gewicht der Armkonstruktion vermindert und gute Bedingungen für die Erzeugung von Stereotypbewegungen durch Ausnutzung der Möglichkeiten der mechanischen Mittel geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß im mechanischen Arm, der einen Tragkörper enthält auf dem gelenkig untereinander verbundene Glieder montiert sind, von denen jedes seinen eigenen Einzelantrieb besitzt der mittels kinematischen Ketten mit den Gliedern in Verbindung steht, wodurch kinematische Triebketten entstehen, und ein Spannwerk, welches Spannelemente und kinematische Ketten umfaßt, die die Spannelemente mit den Gliedern verbinden, erfindungsgemäß das Spannwerk mit Differentialen versehen ist, deren Anzahl der Zahl von durch das: Spannelement zu spannenden Triebketten gleich ist, Wobei ein Ausgang eineS jeden der Differentiale an den Einzelantrieberi angeschlossen ist und die zwei anderen an das vorhergehende und das nachfolgende Differential angeschlossen sind, wobei die freien Ausgänge der äußersten Differentiale in den Tragkörper bzw. an das Spannelement angeschlossen sind.

Die Konstruktion des mechanischen Armes nach der Erfindung gestattet es, die Genauigkeitswerte des Armes beträchtlich zu erhöhen und die Konstruktion leichter und billiger /-■ machen. Dies wird durch Verringerung der Anzahl von kinematischen Ketten, Spannelementen und durch Gewährleistung einer konsta ■ Spannung sämtlicher kinematischer Triebketten mn Hilfe einer Mindestzahl von Spannelementen Und kinematischen Spannketten erreicht Grundsätzlich ist es möglich, alle Triebketten des mechanischen Armes durch ein Spannelement und eine kinematische Spannkette auszuspannen. In diesem Fall wird der Arm äußerst >icht und konstruktiv einfach.

Manchmal ist es zweckmäßig, den Arm mit einem zusätzlichen Spannelement zu versehen, das mit dem Ausgang eines der Differentiale und über eine zusätzliche kinematische Kette mit dem entsprechenden Glied des mechanischen Armes in Verbindung steht Dadurch wird es möglich, dl·· konstruktiven Parameter der Elemente von Trieb- und Spannketten, die die Abmessungen des Armes beeinflussen, rationell zu wählea Außerdem erlaubt es die Lösung, unterschiedliche Spannkräfte in den Triebketten verschiedener Glieder sicherzustellen.

Es ist ferner möglich, die kinematische Kette des Spannwerkes in Form eines Seiltriebes auszuführen.

Diese Lösung stellt die einfachste und zuverlässigste Ausführungsform der kinematischen Spannkette dar. Außerdem wird dann die Eingliederung des Seiltriebes in die Konstruktion des mechanischen Armes keine konstruktiven Schwierigkeiten bereiten, da ein Seil bei geringen Abmessungen beträchtliche Antriebskräfte zu übertragen vermag.

Es ist weiterhin zweckmäßig, die Spannelemente des Spannwerkes in Form von Drehstabfedern auszubilden. Solche Spannelemente haben den Vorteil, «laß sie große Torsionsspannungen und beträchtliche Verdrehungswinkel zulassen.
Es ist zweckmäßig, den mechanischen Arm mit einem Mechanismus zur Kompensierung der kinematischen gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebungen zu versehen, welcher in Form von aufeinanderfolgend in Verbindung stehenden Differentialen ausgeführt ist wobei ein Ausgang eines jeden Differentials mit der entsprechenden Triebkette und mit dem Ausgang des nachfolgenden Differentials verbunden ist ein anderer mit dem Einzelmotor und dem Ausgang des jeweiligen Differentials des Spannwerkes in Verbindung steht und einer der Ausgänge des ersten Differentials auf dem Tragkörper befestigt ist

Mit einer solchen Lösung gelingt es, nicht nur die Nachteile zu beseitigen, die mit der kinematischen gegenseitigen Beeinflussung der Antriebe zusammen-

hängen und zur Komplizierung des Programmieren führen, sondern auch eine Armkonstruktion zu schaffen, in welcher der Kompensierungsmechanismus selber durch bereits vorhandene Spannelemente gespannt ist. In Ihm sind ebenso wie in den Triebketten der Glieder Spalte und Spiele beseitigt, was die Genauigkeit der Kompensierung der gegenseitigen Beeinflussung def Antriebe Und der Bewegung des ganzen Armes insgesamt erhöht

Es ist vorteilhaft den mechanischen Arn mit einer Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes zu versehen, welche in Form von Sinusmechanismen und elastischen Elementen ausgeführt ist, die zwischen den Ausgängen und den Stützen der Sinusmechanismen angeordnet sind, während der Eingang eines jeden Sinusmechanismus mit der Triebkette des entsprechenden Gliedes zu verbinden ist

Dadurch werden die Wellen der Einzelmotoren zu jedem beliebigen Zeitpunkt und bei jeder beliebigen Konfiguration des Armes von dem Gliedergewicht mittels Momenten entlastet, die von den elastischen Elementen der Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes entwickelt v/erden. Infolgedessen gelingt es, Einzelmotoren kleinerer Leistung zu verwenden, ohne an Schnellwirkung zu verlieren.

Es ist weiter vorteilhaft, die Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes mit untereinander verbundenen Differentialen zu versehen, die zwischen den Eingängen der Sinusmechanismen und den Triebketten der Glieder angeordnet sind. Diese Lösung erlaubt es, die Vorrichtung zum Gewichtsausgleich an verschiedenen Elementen des Armes zu montieren, insbesondere kann diese Vorrichtung auf den Tragkörper verlegt werden, wodurch die beweglichen Glieder des Armes von dem Eigengewicht und der Trägheit der Baugruppen dieser Vorrichtung entlastet werden.

Es ist zweckmäßig, die Möglichkeit sicherzustellen, daß der mechanische Arm in breitem Rahmen Stereotypbewegungen ausführt, insbesondere

1) Bewegungen mit konstantem Neigungswinkel des Greifers zur Koordinatenebene (z. B. zur horizontalen);

2) Bewegungen des Greifers nach einer von zwei zueinander senkrechten Richtungen im Arbeitsraum des Armes;

3) Bewegung des Greifers nach Strahlen, die durch die Drehachse irgendeines Gelenkes verlaufen;

4) Bewegung mit konstanter Orientierung des Greifers in der Koordinatenebene (z.B. in der horizontalen).

Die Realisierung von Stereotypbewegungen durch Einführung von entsprechenden Mechanismen in die Konstruktion des Armes ermöglicht es, bei der nach einer Kontur erfolgenden Programmsteuerung die Genauigkeit der Bewegungsausfuhning infolge des Vorhandenseins von kraftschlüssiger Verbindung zwischen den Drehwinkeln der Glieder wesentlich zu erhöhen. Außerdem wird die Programmsteuereinrichtung für die Zeit der Ausführung der Stereotypbewegung von der Steuerung mancher Freiheitsgrade befreit, was es gestattet, diese Einrichtung für die Lösung anderer, mit der Steuerung des mechanischen Armes zusammenhängenden Aufgaben zu verwenden.

Dementsprechend ist der mechanische Arm zweckmäßig mit zwei Gruppen von Kupplungen versehen, wobei mittels der Kupplungen der ersten Gruppe die Eingänge der Sinusmechanismen mit ihren Stützen und mittels der Kupplungen der zweiten Gruppe jeweils die Einzelmotoren mit den Triebketten zu verbinden sind.
Dadurch wird eine Stereotypbewegung mit einem konstanten Neigungswinkel irgendeines Gliedes zur (beispielsweise horizontalen) Koordinatenebene gewährleistet. Eine derartige Bewegung ist insbesondere bei der Ausführung solcher technologischer Arbeitsgänge wie Schweißung, Übertragung offener Gefäße mit Flüssigkeit usw; notwendig.

Es ist vorteilhaft, den Arm mit einer kinematischen Kette, die die Ausgangselemente der Sinusmechanismen verbindet, und mit zwei Kupplungen zu versehen, von denen die eine in der zusätzlichen kinematischen Kette und die andere zwischen den Einzelmotoren und der kinematischen Triebkette eines der Glieder angeordnet ist.

Dies bietet die Möglichkeit, dem Arm Stereotypbewegungen nach einer von zwei zueinander senkrechten Richtungen im Arbeitsraum zu erteilen. Derartige Bewegungen kommen besonders oft bei der Bedienung verschiedener technologischer Ausrüstungen sowie bei der Ausführung von Be- und Entladearbeiten und beim Vorhandensein von Lagern. Magazinen und Stellagen vor.

Es ist vorteilhaft, den mechanischen Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die Eingänge der Sinusmechanismen verbindet, und mit zwei Kupplungen zu versehen, von denen die eine in der zusätzlichen kinematischen Kette die andere zwischen dem Einzelmotor und der kinematischen Triebkette eines der Glieder angeordnet ist.

Dies gibt die Möglichkeit eine Stereotypbewegung nach Strahlen auszuführen, die beispielsweise durch die Achse des Drehgelenkes zweier gleich langer anstoßender Glieder verlaufen. Derartige Bewegungen sind manchmal nicht nur notwendig aufgrund von technologischen Bedingungen, sondern auch bei Versperrung des Arbeitsraumes und bei einer Vielzahl von Hindernissen.

Es ist vorteilhaft bei Vorhandensein eines Mechanismus zur Kompensierung der kinematischen gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebungen den Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die Antriebsketten der anstoßenden Glieder verbindet und mit zwei Kupplungen zu versehen, von denen die eine in der zusätzlichen kinematischen Kette und die andere zwischen dem Einzelmotor und der kinematischen Triebkette eines der Glieder angeordnet ist

Durch diese konstruktive Lösung wird stereotype Bewegung sichergestellt wobei die konstruktive Realisierung bei vorhandenem Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Gliederverschiebungen sich als einfacher erweist

Es ist weiter vorteilhaft, den mechanischen Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die Wellen der Εϊπζεΐϊποΐοτίίπ verbindet, welche die Verschiebung der Glieder in bezug auf die Gelenke mit Vertikalachsen bewirken, und mit zwei Kupplungen zu versehen, von denen die eine in der zusätzlichen kinematischen Kette und die andere zwischen dem Einzeimotor und der kinematischen Triebkette eines der Glieder anzuordnen ist

Diese Lösung gestattet es, Stereotypbewegung mit konstanter Orientierung irgendeines Gliedes in der (beispielsweise horizontalen) Koordinatenebene sicherzustellen. Die Ausführung dieser Bewegung ist oft bei der Durchführung von Montageoperationen, beim

Einlegen von Erzeugnissen in Verpackungsmittel und beim Verpacken erforderlich.

Es ist zweckmäßig, sämtliche Kupplungen, die in der Konstruktion des mechanischen Armes verwendet werden, programMsteuerbar auszuführen.

Hierdurch wird eine hohe Universalität des mechanischen Armes und die Möglichkeit der programmierten Ein- und Ausschaltung verschiedener Stereotypbewegungen oder deren Kombination gewährleistet

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeisp'ielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 gelenkig verbundene Glieder eines mechanischen Armes mit an diesen montierten Elementen von Triebketten und einer Spannkette.

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II gemäß Fig. 1,

Fig.3 einen Schnitt nach Linie III-III gemäß Fig. 1.

Fig.4 ein auf dem Tragkörper montiertes Spannwerk und Einze'moioren des Antriebs der Glieder des in F i g. 1 gezeigten Armes,

F i g. 5 eine Variante von gelenkig verbundenen Gliedern eines mechanischen Armes mit an diesen montierten Elementen von Triebketten und zwei Spannketten,

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI gemäß Fig.5, F i g. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VH gemäß F i g. 5.

F i g. 8 ein auf dem Tragkörper montiertes Spannwerk und Einzelmotoren des Antriebs der Glieder des in F i g. 5 gezeigten Armes,

F i g. 9 auf dem Tragkörper montierte Einzelmotoren sowie Spannwerk und Mechanismus zur Kompensierung der kinematischen gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebungen für den in F i g. 1 gezeigten Arm,

Fig. 10 dasselbe wie in Fig.2. jedoch mit einer Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes,

F i g. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI gemäß Fig. 10,

Fig. 12 eine Variante der Anordnung der Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes auf dem Tragkörper für das in F i g. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel,

F i g. 13 eine Variante der Anordnung der Ausgleichvorrichtung auf dem Tragkörper für das in Fig.9 gezeigte Ausführungsbeispiel,

Fig. 14 dasselbe wie in Fig. 10, jedoch mit eingebauten Gruppen von Kupplungen zur Gewährleistung von Stereotypbewegungen des mechanischen Armes,

Fig. 15 ein kinematisches Schema, das Stereotypbewegung der Glieder mit konstantem Neigungswinkel zur Horizontalebene gewährleistet für das in Fig.9 gezeigte Ausführungsbeispiel,

F i g. 16 Ergänzungen zum kinematischen Schema des mechanischen Armes zur Gewährleistung von Stereotypbewegung nach waagerechten Geraden,

Fig. 17 einen Schnitt nach der Linie XVII-XVII gemäß F ig. 16,

Fig. 18 die Verbindung der Einzelmotoren mit den Triebketten bei der Ausführung von Stereotypbewegung nach waagerechten Geraden,

Fig. 19 eine Ausführungsvariante, die Stereotypbewegungen nach senkrechten und waagerechten Geraden gewährleistet für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9,

Fig.20 einen Schnitt nach Linie XX-XX gemäß Fig. 19,

Fig.21 dasselbe wie in Fig. 10, jedoch mit einer zusätzlichen kinematischen Kette und eines Kupplung, welche die Stereotypbewegung nach Strahlen gewährleisten, die durch die Gelenkachse eines der Glieder verlaufen,

F i g. 22 eine Ausführungsvariante, die Stereotypbewegung nach Strahlen gewährleistet, die durch die Gelenkachse eines der Glieder verlaufen, für das in F i g. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel,

F i g. 23 eine Ausführungsvariante, die Stereotypbewegung nach Strahlen gewährleistet, die durch die Gelenkachse eines der Glieder verlaufen, für das in F ig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel,

Fi g. 24 eine Ausführungsvariante, das die Stereotypbewegung mit konstanter Orientierung der Greiferachse in der Horizontalebene gewährleistet.

F i g. 1 illustriert das Strukturschema des Skeletts eines mechanischen Armes, das näher beschrieben wird, obwohl die Einzelheiten dieses "chemas keine grundsätzliche Bedeutung für das Wesen der erfindungsgemäßen Lösungen haben. Der mechanische Arm enthält einen Tragkörper 1 (F i g. 1) und aufeinanderfolgend mit Hilfe von Gelenken verbundene Glieder 2, 3, 4, 5, 6, 7 ■ und 8, welche das Skelett des mechanischen Armes bilden. Das Glied 2 wird,mittels eines Gelenkes auf dem Tragkörper 1 befestigt. Die Besonderheit des Skeletts des mechanischen Armes ist die, daß die Achsen der aufeinanderfolgenden Gelenke mit Ausnahme der Achse des Gliedes 7 entweder parallel sind oder sich kreuzen. Es sei bemerkt, daß den Antrieb des Gliedes 8, das eine Greiferbacke darstellt, ein Elektromagnet 9 bildet. Die Verwendung eines Elektromagneten 9 ist für die Erfindung nicht von prinzipieller Bedeutung. Als Antrieb des Greifers kann vielmehr ein beliebiger Motortyp verwendet werden. Für die Verschiebung der Glieder 2, 3, 4, 5, 6, 7 können verschiedene beliebige Getriebe eingesetzt werden: Zahnradgetriebe, Keiten-, Riemengetriebe u. ä. oder deren Kombinationen. In dem hier behandelten Beispiel ist die einfachste Getriebeart verwendet: Seiltrieb. Die spezifische Besonderheit der betrachteten Konstruktionsvariante ist das Vorhandensein eines Antriebsstranges für jeden Freiheitsgrad und eines Spannstranges für alle Freiheitsgrade. Hierbei sind alle Antriebsstränge nach dem gleichen Prinzip gebaut: die Antriebsstränge eines jeden der Glieder 2,3,4,5,6,7 sind in Form von Seilen 10, 11, 12, 13, 14 und 15 ausgeführt die von den auf dem Tragkörper 1 montierten Mechanismen angetrieben sind. Jedes von den Seilen 10, 11, 12, 13, 14 und 15 ist über Führungsrollen geführt (umschlingt diese), die frei drehbar auf den Drehachsen von Zwischengliedern angeordnet sind, und an einer angetriebenen Rolle befestigt die mit einem angetriebenen Glied starr verbunden ist.

Mit jedem der Glieder 2,3, 4,5, 6 sind angetriebene Rollen 16, 17, 18, 19, 20 jeweils starr verbunden, das Glied 7 ist als angetriebene Trommel ausgebildet Auf jeder der Gelenkachsen der Glieder 2, 3, 4, 5, 6 und 7 sind frei drehbare Führungsrollen der Seile 10, 11, 12, 13, 14 und 15 angeordnet Auf der Gelenkachse des Gliedes 2 sind Führangsroilen 21, 22, 23, 24 und 25 angeordnet; auf der Gelenkachse des Gliedes 3 sind Führungsrollen 26, 27, 28 und 29 angeordnet; auf der Gelenkachse des Gliedes 4 sind Führungsrollen 30, 31 und 32 angeordnet; auf der Gelenkachse des Gliedes 5 sind Führungsrollen 33 und 34 angeordnet; auf der Gelenkachse des Gliedes 6 ist eine Führungsrolle 35 angeordnet Zur Übertragung der Drehbewegung auf das Glied 7 ist eine zusätzliche Führungsrolle 36 vorgesehen.

Die kinematische Triebkette des Gliedes 2 enthält das

an der angetriebenen Rolle 16 des Gliedes 2 befestigte Seil 10. Die kinematische Triebkette des Gliedes 3 enthält das Seil H, die Führungsrolle 21, die auf der C- lenkachse des Gliedes 2 frei drehbar ist, und die angetriebene Rolle 17, die auf der Geienkachse des Gliedes 3 befestigt ist. Die kinematische Triebkette des Gliedes 4 enthält das Seil 12, die Führungsrollen 22 und 26 und die angetriebene Rolle 18, die mit dem Glied 4 starr verbunden ist. Ebenso ist die kinematische Triebkette des Gliedes 5 gebaut: das Seil 13, die Führungsrollen 23,27,30. die angetriebene Rolle 19. Für das Glied 6:das Seil 14,die Führungsrollen 24,28,31,33, die angetriebene Rolle 20. Für das Glied 7: das Seil 15, die FührungsroUen 25,29,32,34,35,36. als angetriebene Rolle dient das als Trommel ausgebildete Glied 7.

Der einheitliche Spann-Seilstrang 37 (Fig. 1) ist von den auf dem Tragkörper 1 montierten Mechanismen gezogen, umschlingt Führungsrollen 38, 39, 40, 41, 42, 43, die auf den Gelenkachsen der Glieder 2, 3, 4, 5, 6 drehbar angeordnet S'nd. und ist an dem als Trommel ausgebildeten G^l;ed 7 befestigt.

In der beschriebenen Konstruktion ist die Führungsrolle und die angetriebene Rolle des Antriebs jedes Freiheitsgrades gleich groß ausgeführt. Eine Veränderung der Größe der Rollen von einer Triebkette zur anderen gestattet es. auf die einfachste Weise mit minimaler Anzahl von Rollen die Drehung bei sich kreuzenden Achsen zu übertragen. Die angetriebene Rolle 16 (F i g. 2) ist mit dem Glieo 2 starr verbunden, die Führungsrollen 2t, 22,23,24 und 25 sind auf der Achse drehbar angeordnet und dienen zur Änderung der Lage der Seile 11,12,13,14 und 15 entsprechend der Lage des Gliedes 2. Die Führungsrolle 38 ist ebenfalls frei drehbar angeordnet und dient zur Änderung der Lage des Spann-Seilstranges 37 entsprechend der Lage des Gliedes 2. Die angetriebene Rolle 17(F ig. 3) ist mit dem Glied 3 starr verbunden. Die Führungsrollen 26, 27, 28 und 29 sind auf der Achse drehbar angeordnet und dienen zur Änderung der Lage der Seile 12, 13, 14 und 15 entsprechend der Lage des Gliedes 3. Die Führungsrolle 39 ist ebenfalls frei drehbar angeordnet und dient zur Änderung der Lage des Spann-Seilslranges 37 entsprechend der Lage des Gliedes 3. Ähnliche Zweckbestimmung haben die Rollen 18,19, 20 und das Glied 7, das als Trommel ausgebildet ist. die Führungsrollen 30, 31, 32, 33, 34, 35 und 36 der kinematischen Triebketten und die Führungsrollen 40, 41,42,43 des Spann-Seilstranges 37.

Auf dem Tragkörper 1 sind das Spannwerk und die Einzelmotoren der Antriebe der Glieder des in Fig. 1, F i g. 2, F i g. 3 gezeigten Armes montiert Die Seile 10, 11, 12, 13, 14 und 15 (Fig.4) der kinematischen Triebketten der Glieder 2, 3, 4, 5, 6 und 7 sind an zugehörigen Antriebstrommel 44,45,46,47,48 und 49 starr befestigt. Jede der Trommeln 44,45,46,47,48 und 49 ist mit einem Einzelmotor verbunden. So ist die Trommel 44 mit dem Motor 50. die Trommel 45 mit dem Motor 51, die Trommel 46 mit dem Motor 52, die Trommel 47 mit dem Motor 53, die Trommel 48 mit dem Motor 54 und schließlich die Trommel 49 mit dem Motor 55 kinematisch verbunden.

Somit ist der Einzelmotor des Gliedes 2 des Armes der Motor 50, der des Gliedes 3 der Motor 51_r der des Gliedes 4 der Motor 52, der des Gliedes 5 der Motor 53, der des Gliedes 6 der Motor 54, der des Gliedes 7 der Motor 55. Das Spannwerk ist in Form einer Folge aus sechs Differentialen 56,57,58,59,60 und 61 gemäß der Zahl von in dem behandelten Beispiel gespannten kinematischen Triebketten ausgeführt. Als Ausgänge 62,63,64,65,66 und 67 der Differentiale 56,57,58,59, 60,61 dienen Stege und als Ausgänge 68,69,70,71,72, 73, 74, 75, 76, 77, 78 und 79 derselben Differentiale dienen Sonnenräder.

Die Ausgänge 68 und 75,69 und 76,70 und 77,71 und 78,72 und 79 der benachbarten Differentiale 56 und 57, 57 und 58,58 und 59,59 und 60,60 und 61 sind paarweise kinematisch verbunden. Der Ausgang 74 des einen äußersten Differentials 56 ist auf dem Tragkörper 1 befestigt, während der Ausgang 73 des anderen äußersten Differentials 61 mit einem Spannelement 80. beispielsweise einer Drehstabfeder, kinematisch verbunden ist. Das Spannelement 80 ist mit einer Spaiintrommel 81 verbunden, an der der Spann-Seilstrang 37 starr befestigt ist.

Zwischen der Spanntrommel 81 und dem Spannelement 80 ist ein Vorspannwerk zur Vorspannung des ganzen Systems der mechanischen Getriebe des Armes angeordnet, das in Form eines selbsthemmenden Schneckentriebes mit Schneckenrad 82 und Schnecke 83 ausgeführt ist.

Die Ausgänge 62, 63, 64, 65, 66 und 67 der Differentiale 56, 57, 58, 59, 60 und 61 sind über Reduziergetriebe 84, 85, 86, 87, 88 und 89 und Zwischen wellen 90,91,92,93,94 und 95 jeweils mit den Einzelmotoren 50, 51, 52, 53, 54 und 55 und den Antriebstrommeln 44, 45, 46,47,48 und 49 kinematisch verbunden.

Die Seilkonstruktion des Armes kann infolge unzureichenden Dämpfungskoeffizienten zu Schwingungen der Glieder des Armskeietts bei der Bewegung führen. Zur Vergrößerung dieses Koeffizienten sind zweckmäßigerweise in die Gelenke des Armes gesteuerte ode·· ungesteuerte Dämpfer, beispielsweise Friktionsdämpfer (in der Zeichnung nicht gezeigt) einzubauen.

Der mechanische Arm in der beschriebenen Variante arbeitet folgenderweise. Beim Anlauf der Einzelmütoren 50,51,52,53,54 und 55 wird die Bewegung über die Zwischenwellen 90, 91, 92, 93, 94 und 95. die Antriebstrommeln 44, 45, 46, 47, 48 und 49 und die Antriebsseile 10, 11, 12, 13, 14 und 15 jeweils zu den Gliedern 2,3,4,5,6 und 7 übertragen.
Infolgedessen ändert sich die Lage der Glieder 2,3,4, 5, 6 und 7 in Bezug aufeinander und als Folge die Konfiguration des Skelettes des mechanischen Armes. Ober die miteinander verbundenen Differentiale 56,57, 58,59,60 und 61 werden die von den Einzel motoren 50, 51, 52, 53, 54 und 55 vorgegebenen Drehwinkel summiert und über das Spannelement 80 ohne Aufdrehen desselben gewähr/eistet, wodurch eine konstante Spannung des Seilstranges 37 und Sr^^ung in allen kinematischen Triebketten der Glieder 2,3,4,5, 6 und 7 erreicht wird. Die Besonderheit der Arbeit des mechanischen Armes in dieser Ausführungsform ist das Vorhandensein der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Verschiebung der Glieder 2,3,4,5,6 und 7 von den Einzelmotoren 50,51,52,53,54 und 55. So wird bei Drehung nur der Welle des Motors 50 und der Zwischenwelle 90 mit der Antriebstromme¹ 44 und dem Seil 10 die angetriebene Rolle 16 und das Glied 2 sich in bezug auf den Tragkörper 1 drehen, und außerdem schwenkt das Glied 3 in bezug auf das Glied 2. Gleichzeitig werden über das Reduziergetriebe 84 und die Differentiale 56, 57, 58, 59, 60 und 61 das Spannelement 80 und die Spanntrommel 81 in Drehung versetzt Bei Drehung nur des Einzeimotors 51 und

Zwischenwelle 91 mit der Antriebstrommel 45 schwenkt das Glied 3 in bezug auf das Glied 2 und außerdem schwenkt das Glied 4 in bezug auf das Glied 3; bei Drehung nur des Einzelmotors 52 und der Zwischenwei Ie 92 mit der Antriebstrommel 46 schwenkt das Glied t in bezug auf das Glied 3 und gleichzeitig schwenkt das Glied 5 in bezug auf das Glied 4: bei Drehung nur des Einzelmotors 53 und der Zwischenwelle 93 mit der Antriebstrommel 47 schwenkt das Glied 5 in bezug auf das Glied 4 und gleichzeitig schwenkt das Glied 6 in bezug auf das Glied 5; bei Drehung nur des Einzelmotors 54 und der Zwischenwelle 94 mit der Antriebstrommel 48 schwenkt das Glied 6 in bezug auf oas Glied 5 und gleichzeitig schwenkt das Glied 7 in bezug auf das Glied 6: bei Drehung nur des Einzelmotors 55 und der Zwischenwelle 95 mit der Antriebstrommel 49 schwenkt das Glied 7 in bezug auf das Glied &

Die Gesamtheit der Drehwinkel der AntriebstrommeJn 44, 45, 46, 47, 48 und 49 bestimmt eindeutig die relativen Lagen der Glieder 2, 3, 4, 5, 6 und 7 und dadurch die Lage und Orientierung des Gliedes 7 im Raum. Bei beliebigen Bewegungen der Antriebstrommeln 44,45,46,47,48 und 49 wird eine Spannung der kinematischen Triebketten sichergestellt, weil die Stirnseiten des Spannelementes 80 sich stets synchron drehen. Hierbei sind die Seile 10, 11, 12,13, 14 und 15 s^'wie der Spann-Seilstrang 37 immer gespannt, und in den Zahnradübersetzungen der Differentiale 56,57,58, 59,60 und 61 und der Reduziergetriebe 84,85,86,87,88 und 89 sind die Spiele beseitigt.

Die anfängliche Verdrehung des Spannelementes 80 wird durch Drehen der Schnecke S3 gewährleistet

Manchmal ist es aus konstruktiven Erwägungen heraus, die durch Festigkeitseigenschaften der Seile bedingt sind, wünschenswert, den mechanischen Arm nicht mit 2inem. sondern mit zwei (oder mehr) Spannsträngen zu versehen.

in F i g. 5 ist eine Ausführungsvariante des Armes mit einem zusätzlichen Spannstrang gezeigt, der das Spannen der kinematischen Triebketten der ersten zwei Freiheitsgrade gewährleistet

Als Zusatz zu den in Fig. 1. Fig. 2 und Fig.3 abgebildeten Elementen enthält der in F i g. 5 dargestellte Arm einen weiteren Spann-Seilstrang 96 und zwei Rollen 97 und 98. Hierbei ist die Rolle 97 auf der Drehachse des Gliedes 2 frei angeordnet und stellt eine Führungsrolle dar. während die Roll«· 98 mit dem Glied 3 starr verbunder und auf dessen Drehachse angeordnet ist. An der Rolle 98 ht das eine Ende des Seils des Spann-Seilstranges 95 befestigt.

Die angetriebene Rolle 16 (F i g. 6) ist mit dem Glied 2 starr verbunden, die Führungsrollen 21,22,23,24 und 25 sind auf einer Achse frei drehbar angeordnet Sie werden von den Seilen 11, 12, 13, 14 und 15 umschlungen. Die Führungsrollen 38 und 97 sind ebenfalls frei drehbar angeordnet. Sie werden von den Spann-Seilsträngen 37 und 96 umschlungen.

Die angetriebene Rolle 17 (F i g. 7) ist mit dem Glied 3 siarr verbunden. Die Für-ungsro"sn 26, 27,28 und 29 sind auf einer Achse frei drehbar angeordnet. Um sie sind die Seile 12, 13, 14 und 15 gewunden. Die Führungsrolle 39 ist ebenfalls frei drehbar angeordnet, sie wird von dem Spann-Seilstrang 37 umschlungen. Der zusätzliche Spann-Seilstrang 96 ist an der angetriebenen Rolle 98 befestigt, die mit dem Glied 3 starr verbunden ist.

Auf dem Tragkörper 1 (F i g. 8) sind das Spannwerk und die Emzelmotoren des Antriebs der Glieder für die Variante des in Fig.5, Fig.6 und Fig.7 abgebildeten Annes montiert Als Zusatz zu den in F i g. 4 gezeigten Elementen enthält das Spannwerk (Fig.8) noch ein Spannelement 99. das an einem Ende mit dem Ausgang 69 des Differentials 57 und an dem anderen Ende mit einer Spanntrommel 100 kinematisch verbunden ist An dieser Spanntrommel ISO ist der Spann-Seiistrang 96 befestigt der zum Glied 3 des mechanischen Arms führt ίο In dieser Kette ist zwischen der Spanntrommel 100 und dem Spannelement 99 ein Vorspannwerk angeordnet, das in Form eines selbsthemmenden Schneckengetriebes mit Schnecke 101 und Schneckenrad 102 ausgeführt ist Auf diese Weise ist der untere Spannstrang aufgebaut, der eine (zu der Hauptspannung) zusätzliche Spannung der Gruppe der kinematischen Triebketten der ersten zwei Glieder 2 und 3 gewährleistet Es ist bezeichnend, daß er über das Differential 57 und das Reduziergetriebe 85 das Glied 2 und den Einzelmotor 51 verbindet Ähnlich können mehrere zusätzliche Spannstränge eingerichtet werden, von denen jeder das Spannen der Antriebsketten seiner Gliedergruppe gewährleistet

Die übrigen Element des mechanischen Armes entsprechen der früher beschriebenen Variante.

Die Arbeit des mechanischen Armes beim Vorhandensein des zusätzlichen Spannstranges unterscheidet sich von der Arbeit der Variante des in F i g. 1. F i g. 2. F i g. 3 und F i g. 4 gezeigten Armes dadurch, daß das Spannelement 99, die Spanntrommel 100 und der Spann-Seilstrang 96 (s. F i g. 5 und F i g. 8) ein zusätzliches Spannen der kinematischen Triebketten der Güsder 2 und 3 besorgen. Die von den Einzelmotoren 50 und 51 des Antriebes der Glieder 2 und 3 herrührende Bewegung wird am Ausgang des Differentials 57 des Spannwerkes summiert und über das Spannelement 99. die Spanntrommel 100 und den zusätzlichen Seilstrang % zu der am Glied 3 starr befestigten angetriebenen Rolle 98 übertragen. Infolgedessen wird die Spannung der kinematischen Triebketten der Glieder 2 und 3 durch das Gesamtspannmoment bestimmt, das durch anfängliche Verdrehung sowohl des Spannelementes 80 als auch des Spannelementes 99 bedingt ist Das Spannelement 99 dreht sich dabei ebenfalls ohne Aufdrehen. Die Vorspannung des Spanneiementes 99 wird durch Drehen der Schnecke 101 herbeigeführt

Die Arbeit der übrigen Elemente des mechanischen Armes entspricht der der früher beschriebenen Variante.

Die beschriebene Konstruktion des mechanischen Armes läßt die Eingliederung eines Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Gliederverschiebungen in denselben zu. der in Form von Differentialen ausgeführt ist. Die Eingliederung dieser Differentiale in die kinematischen Ketten erfolgt derart daß sie in der Spannungskontur liegen und in ihnen ebenfalls Spiele beseitigt sind.

In F i g. 9 ist eine Variante des Aufbaus mit auf dem Tragkörper 1 montierten Einzelmotoren, eines Spann-SS Werkes and ssnss Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Gliederverschiebungen für den mechanischen Arm nach F i g. 1, F i g. 2 und F i g. 3 dargestellt Die F i g. 9 ist gegenüber F i g. 4 mit einem Differential zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Gliederverschiebungen ergänzt Die Differentiale 103,104.105, 106, 107 und 108 dieses Kompensierungsmechanismus sind aufeinanderfolgend verbunden. So sind die

Ausgänge 109 und 110, 111 und 112, 113 und 114,115 und 116,117 und 118 der benachbarten Differentialgetriebe 103 und 104,104 und 105,105 und 106,106 und 107,107 und 108 paarweise kinematisch verbunden. Die Ausgänge 109,111,113,114,115 und 117 stehen jeweils mit den Antriebstrommeln 44, 45, 46, 47, 48 der kinematischen Triebketten in Verbindung. Der Ausgang 119 des äußersten Differentials 108 der Aufeinanderfolge ist mit der Antriebstrommel 49 verbunden.

Ausgänge der Differentiale 103,104,105,106,107 in der Aufeinanderfolge stellen auch die Zwischenwellen 90, 91, 92, 93, 94 und 95 dar, die jeweils mit den Einzelmotoren 50, 51, 52, 53, 54 und 55 und über die Reduziergetriebe 84, 85, 86, 87, 88 und 89 mit den Ausgängen 62,63,64,65,66 und 67 der Differentiale 56, 57, 58, 59, 60, 61 des Spannwerkes kinematisch verbunden sind. Außerdem ist der Ausgang 120 des ersten Differentials iO3 in der Aufeinanderfolge auf dem Tragkörper 1 befestigt

Die Arbeit des mechanischen Armes geht bei der Ergänzung der Konstruktion durch den Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Gliedrrverschiebung, welcher in Fig.9 dargeste'lt ist, auf die folgende Weise vor sich. Die Drehungen von den Einzelmotoren 50,51,52,53,54 und 55 werden über die Zwischenwellen 90,91,92,93,94 und 95 auf die Differentiale 103,104,105,106,107 und 108 des Kompensierungsmechanismus übertragen und von ihren Ausgängen 109,111,113,115,117 und 119 an die Antnebstrommeln 44,45,46,47,48 und 49 und über die Seile 10,11,12,13,14 und 15 an die Glieder 2,3,4,5, 6 und 7 weitergeleitet.

Außerdem werden die Bewegungen von den Einzeimotoren 50, 51, 52, 53, 54 und 55 über die Zwischenwellen 90, 91, 92, 93, 94 und 95, die Reduziergetriebe 84, 85, 86, 87, 88 und 89 auf die Ausgänge 62,63,64,65,66 und 67 der Differentiale 56, 57, 58, 59, 60 und 61 des Spannwerkes übertragen, die die Bewegungen der Einzelmotoren auf die erforderliche Weise summieren und die Drehung des Spannelementes 80 ohne Aufdrehen desselben gewährleisten. Das Spannelement 80 hält die Spannung des Seilstranges 37 aufrecht, der über die Führungsrollen 38,39,40, 4i, 42 und 43 und dss als Trommel ausgebildete Glied 7 das Spannen der kinematischen Triebketten sicherstellt Da die Ausgänge 109 und 62,111 und 63,113 und 64,115 und 65,117 und 66,119 und 67 der Differentiale 103,104, 105, 107 und 108 des Mechanismus zur gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Gliederverschiebungen und der Differentiale 56, 57, 58, 59, 60 und 61 des Spannwerkes kinematisch verbunden sind, befinden sich alle Differentiale 103, 104, 105, 106, 107 und 108 des Kompensiei ur.gsmechanismus in der Spannungskontur, wodurch die Beseitigung der Spiele und die Spannung aücr Differential und Getriebe erreicht '.vird, die auf dem Tragkörper 1 montiert sind.

Durch den in der Konstruktion vorhandenen Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Glieder wird es möglich, die Einzelmotoren 50,51,52,53,54 und 55 so zu steuern, als ob sie in den Gelenken der Glieder 2,3,4, 5,6 und 7 des Armes angeordnet wären. Dies wird durch Summieren der entsprechenden Bewegungen der Einzelmotoren an den Differentialen 103,104,105,106, 107 und 108 des'Kompensierungsmechanismus erreicht So z. B. werden bei der Arbeit nur des Einzelmotors 50 des Antriebs des Gliedes 2 außer der Antriebstrommel 44 auch die Trommeln 45, 46, 47, 48 und 49 rotieren.

wobei sie die »parasitäre« Bewegung der Glieder 3,4,5, 6 und 7 kompensieren, die durch Vorhandensein der Führungsrollen 21, 22, 23, 24, 25 und der Gelenkachse des Gliedes 2 bedingt ist Infolgedessen bleiben bei der Drehung des Gliedes 2 in bezug auf den Tragkörper 2 die gegenseitigen Lagen der Glieder 2_und 3,3 und 4,4 und 5,5 und 6_S 6 und 7 unverändert Ähnlich geschieht die Kompensierung bei der Arbeit der übrigen Einzelmotoren.

ίο Die hier beschriebene Konstruktion des mechanischen Armes kann mit einer Vorrichtung zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3, 4 und 5 versehen sein. Verschiedene Varianten der Ausführung dieser Vorrichtung sind in F i g. 10 und F i g. 11, F i g. 12 und F i g. 13 angeführt

In F i g. 10 ist eine am beweglichen Glied 2 montierte Vorrichtung zum Ausgleich des Gewichtes der Gi^;--der 3, 4 und 5 dargestellt. Die Vorrichtung zum Gewichtsausgleich ist in Form von drei (gemäß der Anzahl von Ausgleichsgliedern) Sinusmechanismen ausgeführt deren Eingänge 121, 122 und 123 Kurbeln und deren Ausgänge 124,125 und 126 Kulissen sind. Die Ausgänge 124, 125 und 126 der Sinusmechanismen sind mit elastischen Elementen 127, 128 und 129 verbunden.

jedes der elastischen Elemente 127, 128 und 129 ist jeweils zwischen dem Ausgang 124, 125 und 126 des Sinusmechanismus und dessen Stütze angeordnet Das elastische Element 128 (F i g. 11) befindet sich zwischen deTi Ausgang 125 des Sinusmechanismus und seiner S ütze, als welche in diesem Fall das bewegliche Glied 2 auftritt

Die Eingänge 121,122 und 123 der Sinusmechanismen (F i g. i0) sind mit den FOhningsrollen 21,22 und 23 der kinematischen Antriebketten der entsprechenden Glieder kinematisch verbunden. Diese Führungsrollen 21,22 und 23 sind drehbar in bezug auf die Gelenkachse des Gliedes 2 angeordnet So ist der Eingang 123 des ersten Sinusmechanismus mit der Führu-gsrolle 21 kinematisch verbunden. Der Eingang 122 des anderen Sinusmechanismus ist mit der Führungsrolle 23 und der Eingang 121 des dritten Sir.usmechanismus mit der Führungsrolle 22 kinematisch verbunden.

Die Arbeit des Mechanismus zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3.4 und 5 geht auf die folgende Weise vor sich.

Die von den Seilen 11, 12 und 13 umschiur ^enen Führungsrollen 21,22,23 sind durch Momente belastet, die durch die an den Ausgängen 126, 124 und 125 der Sinusmechanismen angebrachten elastischen Elemente 129, !27 und 128 erzeugt werden und gleich und dem Vorzeichen nach den Momenten von den Schwerkräften der Glieder 3,4 und 5 in bezug auf deren Gelenke entgegengesetzt sind. Da die relativen Lagen der Glieder 3,4 und 5 mit der Lage der Sinusmechanismen oinHpMiitr yiiQammpnhärvyen. so geschieht der Gewichtsausgleich der Glieder 3, 4 und 5 bei beliebigen Konfigurationen des Armes. Die Momente von den Schwerkräften der Glieder 3,4 und 5 sind durch Kräfte der elastischen Elemente 129,127 und 128 kompensiert, und die Einzelmotoren 5i, 52 und 53 sind von den statischen Momenten entlastet.

Die Fig. 12 zeigt eine Variante der konstruktiven Ausführung der Vorrichtung zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3, 4 und 5 für den Fall, wenn diese Vorrichtung auf dem Tragkörper 1 montiert ist, bei Fehlen eines Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Glieder-Verschiebungen, d.h. für den in Fig. 1, Fig.2, Fig.3

29 45 18^α

und F i g. 4 dargestellten Arm. Als zusätzliche Elemente gegenüber der Fig.4 treten hier drei Differentiale 130,

131 und 132 und drei Sinusmechanismen mit den elastischen Elementen 127,128 und 129 auf. Hierbei sind die zusätzlich eingebauten Differentiale 130, 131 und

132 mittels der Ausgänge 133,134 und 135 kinematisch untereinander und über die Zwischenwelle 90 mit dem Einzelmotor 50 des Antriebs des Gliedes 2 verbunden. Die zweiten Ausgänge der Differentiale 130, 131 und 132 sind die Zwischenwellen 91,92 und 93, die mit den Einzelmotoren 51, 52 und 53 des Antriebes der entsprechenden Glieder 3, 4 bzw. 5 kinematisch verbunden sind. Die dritten Ausgänge 136,137 und 138 der Differentiale 130, 131 und 132 stehen mit den Eingängen 123, 121 und 122 der Sinusmechanismen in Verbindung. Die elastischen Elemente 129,127 und 128 befinden sich zwischen den Ausgängen 126,124 und 125 der Sinusmechanismen und der Stütze der Sinusmechanismen, als welche der Tragkörper 1 dient

In dieser konstruktiven Variante geht die Arbeit des Mechanismus zur» Ausgleich des Gewichtes der GIi < 'τ 3,4 und 5 auf die folgende Weise vor sich.

Die Lage der EingäDge 123, 121 und 122 der Sinusmechanismen soil durch die relativen Lagen nur der Glieder 3,4 und 5 eindeutig bestimmt werden. Die Beseitigung des Einflusses der Verschiebung des Gliedes 2 wird durch Subtrahieren des Drehwinkels der Zwischenwelle 90 des Gliedes 2 von den Drehwinkeln der Zwischenwellen 91, 92 und 93 des Antriebs der Glieder 3,4 und 5 sichergestellt Die Operation wird mit Hilfe der Differentiale 130,131 und 132 der Vorrichtung zum Gewichtsausgleich dank der kinematischen Verbindung der Ausgänge 133, 134 und 135 mit der Zwischenweile 90 vorgenommen.

Die elastischen Elemente 1^.9. V. ⁷ und 128, die an den Ausgängen 126, 124 und 125 der ^inusmechanismen angebracht sind, erzeugen Momente, die gleich und dem Vorzeichen nach den Momenten von den Schwerkräften der Glieder 3, 4 und 5 in bezug auf deren Gelenke entgegengesetzt sind. Da die relativen Lagen der Glieder 3, 4 und 5 mit der Lage der Sinusmechanismen eindeutig zusammenhängen, wird ein Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3, 4 und 5 bei beliebigen Konfigurationen des Armes erfolgen.

Die Momente von den Sch", erkräften der Glieder 3_S 4 und 5 sind durch Kräfte der elastischen Elemente 129, 127 und 128 kompensiert, und die Einzelmotoren 51,52 und 53 sind von den statischen Momenten entlastet.

In Fig. 13 \·Λ eine Variante der konstruktiven Ausführung der Vorrichtung zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3,4 und 5 für den Fall, daß diese Vorrichtung auf dem Tragkörper t montiert ist, bei Vorhandensein eines Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Gliederverschiebungen dargestellt d. h. für den in Γ ■ «· 1 Ciir^ ΪΪ \ α Δ. nnA P i a Q u/tf»Hf»rcfi»Qra»Hi»ni»n

mechanischen Arm.

Als zusätzliche Elemente gegenüber der F i g. 9 treten hier drei Differentiale 130, 131 und 132 sowie drei Sinusmechanismen mit den elastischen Elementen 129, 127 und \7& auf- Hierbei sind die zusätzlich eingebauten Differentiale 130,131 und 132 mittels der Ausgänge 136 und 134, 137 und 135 paarweise untereinander verbunden, der Ausgang 133 des Differentials 133 ist auf dem Tragkörper 1 befestigt. Die Ausgänge 136,137 und 138 der Differentiale 130, 131 und 132 stehen mit den Eingängen 123,121 und 122 der jeweiligen Sinusmechanismen in Verbindung. Die dritten Ausgänge der zusätzlich eingebauten Differentiale 130, 131 und 132 sind die Zwischenwellen 91, 92 und 93, die mit den Einzelmotoren 51, 52 und 53 des Antriebs der entsprechenden Glieder 3, 4 bzw. 5 kinematisch verbunden sind. Die elastischen Elemente 129,127 und 128 befinden sich zwischen den Ausgängen 126,124 und 125 der Sinusmechanismen und der Stütze der Sinusmechanismen, als welche der Tragkörper 1 dient Die Arbeit der Vorrichtung zum Ausgleich des

ίο Gewichtes der Glieder 3,4 und 5 in der beschriebenen Variante geht auf die folgende Weise vor sich. Die an den Ausgängen 126,124 und 125 der Sinusmechanismen angebrachten elastischen Elemente 129, 127 und 128 entwickeln Momente, die gleich und dem Vorzeichen nach den Momenten von den Schwerkräften der Glieder 3, 4 und 5 in bezug auf deren Gelenke entgegengesetzt sind. Die Lage der Eingänge 123, 121 und 122 der Sinusmechanismen soll durch die relativen Lagen nur der Glieder 3, 4 und 5 eindeutig bestimmt werden.

Das Summieren der Drehungen der Zwischenwellen 91, 92 und 93 wird durch den Einbau der Differentiale 130, 131 und 132 sowie durch ihre kinematische Verbindung an den Ausgängen 136 und 134,137 und 135 erreicht

Da die relativen Lagen der Glieder 3,4 und 5 mit der Lage der Sinusmechanismen eindeutig zusammenhängen, erfolgt der Ausgleich des Gliedergewichtes bei beliebigen Konfigurationen des Armes. Die Momente von den Schwerkräften der Glieder 3,4 und 5 sind durch die Kräfte der elastischen Elemente 129, 127 und 128 kompensiert, und die Einzelmotoren 51, 52 und 53 sind von den statischen Momenten entlastet

um dem mechanischen Arn Stereotypbewegungen mit einem konstanten Neigungswinkel eines beliebigen der Glieder 3, 4 und 5 zur Horizontalebene zu erteilen, kann die Konstruktion mit zwei Gruppen von Kupplungen versehen sein. Die Kupplungen der ersten Gruppe verbinden die Eingänge der Sinusmechanismen mit deren Stützen und die Kupplungen der zweiten Gruppe verbinden die entsprechenden Einzelmotoren der Glieder mit den kinematischen Triebketten (F ig. 14).

Die Kupplungen 139,140,141 der ersten Gruppe sind

ι? am beweglichen Glied 2 angeordnet sind verfaiocken die Führungsrollen 22, 23 und 21 der Triebketten der Glieder 3, 4 und 5 (Fig. 1) über die Eingänge 121 und 122 und 123 der Sinusmechanismen (Fig. 14) mit dem Glied 2.

Für eine Stereotypbewegung ist das Vorhandensein der Sinusmechanismen nicht unbedingt notwendig. Die Kupplungen der zweiten Gruppe werden zwischen den Einzelmotoren 51,52 und 53 des Antriebs der Glieder 3, 4 und 5 und den entsprechenden Wellen 91, 92 bzw. 93 angeordnet (in F i g. 14 sind die Kupplungen der zweiten r.ninnp njch* apTpirhnpt\ Rpi pinpr anHprpn Variante des mechanischen Armes, der mit einem Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Gliederverschiebungen ausgestattet ist, werden die Kupplungen auf dem Tragkörper 1 (Fig. \5) montiert. Hier verbiocfcen die Kupplungen 141, 139 und 140 der ersten Gruppe die Eingänge 123, 121 und 122 der Sinusmechanismen und die mit ihnen in Verbindung stehenden Ausgänge 136,137 und 138 der Differentiale 130, 131 und 132 der Vorrichtung zum Ausgleich des Gewichts der Glieder 3,4 und 5 mit dem Tragkörper 1. Die Sinusmechanismen sind in Fig. 15 nicht gezeigt Die zweite Gruppe bilden die Kupplungen

142,143 und 144. die zwischen den Einzeimotoren 51,52 und 53 und den Zwischenwellen 91, 92 und 93 der kinematischen Triebketten der betreffenden Glieder 3, 4 bzw. 5 angeordnet sind.

Die willkürliche programmgesteuerte Bewegung der Glieder 3,4 und 5 wird bei ausgeschalteten Kupplungen 139,140 und 141 (F i g. 14 und F i g. 15) und eingeschalteten Kupplungen 142, 143 und 144 ausgeführt. Eine derartige Arbeitsweise gewährleistet Freiheit der Drehungen der Eingänge 123, 121 und 122 der Sinusmechanismen und die Verbindung der Einzelmotoren mit den Zwischenwellen 91, 92 und 93. Zur Ausführung von Stereotypbtwegung mit konstantem Neigungswinkel eines der Glieder 3, 4 uns * 7ur Horizontalebene, beispielsweise des Gliedes Z verblockt man mittels der Kupplung 140 die Führungsrolle 23 der Triebkette des Gliedes 5 trat dem Glied 2 (Fig. 14) oder den Ausgang 138 de<- Differentials 132 (Fig. 15) mit dem Tragkörper ; hierbei wird in den beiden Varianten mittels der '"upplung 144 der Einzelmotor 53 von der Zwischenwelle 93 abgeschaltet. Ähnlich wird mit den Kupplungen 139 und 143 sowie 141 und 142 zur Durchführung von Stereotypbev.'e₀iing mit einem konstanten Neigungswinkel der Glieder 3 und 4 zur Horizontalebene gearbeitet

Um dem in Fig. 1, Fig.2, Fig.3 und Fig.4 dargestellten Arm Stereotypbewegungen nach senkrechten Geraden im Arbeitsraum zu erteilen, wird er mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die Ausgänge der Sinusmechanismen zum Ausgleich der Glieder 3 und 4 verbindet, sowie mit zwei Kupplungen versehen, von denen die eine in dieser Kette und die andere zwischen dem Einzelir.otor und der kinematischen Antriebskette eines dieser Glieder angeordnet ist

Die Fig. 16 zeigt eine Variante der zusätzlichen kinematischen Kette, die die Ausgänge 126 und 124 der Sinusmechanismen zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3 und 4 verbindet und aus folgenden Elementen besteht: Zahnrädern 145 und 146 sowie Zahnstangen 147 und 148. Die Zahnstangen 147 und 148 sind an den Ausgängen 124 bzw. 126 der Sinusmechanismen befestigt Die Zahnräder sind mittels einer Kupplung

149 untereinander verbunden.

Das Zahnrad 146 und die Zahnstange 148 (Fig. 17), die am Ausgang 126 des Sinusmechanismus befestigt sind, gehören zur zusätzlichen kinematischen Kette, die Stereotypbewegung nach senkrechten Geraden im Arbeitsraum gewährleistet.

In der Fig. 18 ist eine zweite Kupplung 150 gezeigt die zwischen dem Einzelmotor 52 des Gliedes 4 und der Zwischenwelle 92 der kinematischen Triebkette dieses Gliedes angeordnet ist

Im Normalzustand, d. h. bei einer willkürlichen Bewegung der Glieder 3 und 4, trennt die Kupplung 149 (Fie. 16) die zusätzliche kinematische Kette aus den Elementen 147,145,146 und 148, während die Kupplung

150 (Fig. 18) den Einzelmotor 52 des Antriebs des Gliedes 4 mit der Zwischenwelle 92 verbindet. Bei Notwendigkeit der Ausführung einer Stereotypbewegung nach Senkrechten Geraden schaltet die Kupplung 149 die zusätzliche kinematische Kette aus den Elementen 147, 145, 146 und 148 ein, während die Kupplung 150 auf ein Signal von der Programmeinrichtung den Einzelmotor 52 von der Zwischenwelle 92 der kinematischen Kette des Antriebs des Gliedes 4 abschaltet, infolgedessen werden die kinematischen Ketten des Antriebs der Glieder 3 und 4 durch die zusätzliche kinematische Kette verbunden und ihre abgestimmte Bewegung erfolgt allein vom Einzelmotor 51.

In der Fig. 19 ist eine Ausführungsvariante des Mechanismus zum Ausgleich des Gliedergewichtes mit kinematischen Gliedern gezeigt die Stereotypbewegungen sowohl nach senkrechten Geraden im Arbeitsraum als auch nach waagerechten Geraden gewährleisten. Die übrigen Mechanismen des Armes können beispielsweise nach den in F i g. 1, F i g. 2, F i g. 3, F i g. 9, F i g. 13,

ίο Fig. 16 und Fig. 17 dargestellten Schemata ausgeführt sein. Wie aus Fig. 19 hervorgeht enthält die Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes zusätzlich zwei Sinusmechanismen mit Ausgängen 151 und 152, die gemeinsame Eingänge 121 und 123 mit den in F i g. 16 gezeigten Sinusmechanismen haben. Die Eingänge 153 und 154 der zusätzlichen Sinusmechanismen sind in bezug auf die Eingänge 123 und 121 jeweils um 90° versetzt

Die Ausgänge 151 und 152 der Sinusmechanismen sind durch eine weitere zusätzliche kinematische Kette verbunden, die aus folgenden Elementen besteht: einer Zahnstange 155, die am Ausgang 151 befestigt ist Zahnrädern 156 und 157 sowie einer am Ausgang 152 befestigten Zahnstange 158. Zwischen den Zahnrädern 156 und 157 ist eine Kupplung 159 angeordnet Die zweite Kupplung 150 ist zwischen dem Einzelmotor 52 und der Zwischenwelle 92 angeordnet

In der F i g. 20 ist eine Abwicklung des Schnittes nach Linie XX-XX der Fig. 19 gezeigt die die gegenseitige Lage der Eingänge 123 und 153, 121 und 154 und der Ausgänge 126 und 124,152 und 151 der Sinusmechanismen veranschaulicht

Die Eingänge 123 und 153 sind um 90" phasenversetzt Ebenso um 90° sind die Eingänge 121 und 154 versetzt Die Zahnräder 145 und 146 sind mittels der Kupplung 149 und die Zahnräder 156 und 157 mittels der Kupplung 159 verbunden. Die zusätzlich eingebauten Sinusmechanismen (F i g. 19. F i g. 20), deren Eingänge 153 und 154 in bezug auf die Eingänge 123 und 121 der Sinusmechanismen zum Ausgleich des Gewichtes der C iieder 3 und 4 um 90° phasenversetzt sind, und die zusätzliche kinematische Kette, bestehend aus den Elementen 156, 155, 157 und 158. arbeiten ähnlich den Sinusmechanismen und zusätzlichen kinematischen Ketten, die in Fig. 16 und F ig. 18 dargestellt sind, die Kupplung 159 gewährleistet jedoch nunmehr die Möglichkeit zu Stereotypbewegung des Gliedes 8 (der Greiferbacke) nach waagerechten Geraden.

Um dem in F i g. 1, F i g. 2, F i g. 3 und F i g. 4 dargestellten Arm Stereotypbewegungen nach durch die Drehachse des Gliedes 3 verlaufenden Strahlen zu erteilen, wird er mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die kinematischen Triebketten der Glieder 3 und 4 verbindet sowie mit zwei Kupplungen versehen, von denen die eine in der zusätzlichen Kette, die zweite dagegen zwischen dem Eiuzcimuiui umJ der kinCiTiati sehen Triebkette e'nes dieser Glieder angeordnet ist

In der Fig.21 ist eine Variante des Einbaus einer derartigen Kette .lir den Fall dargestellt, daß die Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes am Glied 2 (F i g. 10) angeordnet ist.

Die Elemente der zusätzlichen kinematischen Kette, die die Führungsrollen 21 und 22 der kiirenalischen Triebketten der Glieder 3 und 4 verbinden, sind Zahnräder 160 und i61. In der zusätzlichen Kette ist eine Kupplung 162 angeordnet. Der Einbau der zweiten Kupplung 150 ist in F i g. 18 gezeigt.
In der Fi g. 22 ist eine zusätzliche kinematische Kette

2t

gezeigt, die in der konstruktiven Variante bei Fehlen eines Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebungen auf den Tragkörper 1 verlegt isL Hier sind die Elemente der zusätzlichen kinematischen Kette, die die kinematischen Triebketten der Glieder 3 und 4 verbindet, Zahnräder 163 und 164, die an den Eingängen 121 und 123 der Sinusmechanismen zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3 und 4 angeordnet sind. In der zusätzlichen kinematischen Kette ist eine Kupplung 165 angeordnet. Die Funktion der zweiten Kupplung erfüllt die Kupplung 150.

Bei Vorhandensein eines Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebungen kann die zusätzliche kinematische Kette die Zwischenwelle 91 und 92 verbinden. In der Γ ι g. 23 ist eine solche Variante des Linbaus der zusätzlichen kinematischen Kette gezeigt. Die Elemente derselben sind hier Zahnräder 166 und 167. die jeweils auf Zwischenwellen 91 und 92 angebracht sind. Zusätzlich ist in dieser Kette eine Kupplung 168 eingebaut. Wie in der vorhergehenden Variante dient als zweite Kupplung die Kupplung 150.

Die Stereotypbewegung nach durch die Gelenkachse des Gliedes 3 verlaufenden Strahlen bei der Anordnung der zusätzlichen kinematischen Kette am beweglichen Glied 2 (F i g. 21) wird durch Schluß der Führungsrollen 21 und 22 mit Hilfe der Zahnräder 160 und 161 sowie der Kupplung 162 sichergestellt. Beim Einschalten dieser Verbindung wird ein konstantes Übersetzungsverhältnis zwischen den Relativgeschwindigkeiten der Glieder 3 und 4 gewährleistet Bei Gleichheit der Länge der Glieder 3 und 4 ist das Übersetzungsverhältnis der zusätzlichen kinematischen Kette gleich 2/3. Beim Schluß der zusätzlichen kinematischen Kette mittels der Kupplung 162 wird die Kupplung 150 abgeschaltet

Dieselbe Stereotypbewegung für den Fall der Anordnung einer zusätzlichen kinematischen Kette auf dem Tragkörper 1 (Fig.22) wird von den Zahnrädern 163 und 164 sowie der Kupplung 165 gewährleistet, die an den Eingängen 123 und 121 der Sinusmechanismen der Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes angeordnet sind. Diese zusätzliche Verbindung arbeitet ähnlich der oben beschriebenen.

Bei Vorhandensein eines Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Glieder schließt die zusätzliche kinematische Kette, die die Stereotypbewegung nach durch die Gelenkachse des Gliedes 3 verlaufenden Strahlen besorgt die Zahnräder 166 und 167 sowie die Kupplung 168 (Fig.23) ein. die Jie Zwischenwellen 92 und 91 des Antriebes der Glieder 3 und 4 verbindet Bei gleichen Längen der Glieder3 und 4 ist das Übersetzungsverhältnis der Kette gleich 1/2. Beim Einschalten der Kupplung 168 und Ausschalten der Kupplung 150 verhalten sich die Winkelgeschwindigkeiten der Glieder 3 und 4 zueinander wie 1/2, wodurch eine Bewegung vom Gelenk des Gliedes 5 längs dem durch die Gelenkachse des Gliedes 3 verlaufenden Strahl erzielt wird. Hierbei erfolgt die Bewegung der Glieder 3 und 4 nur vom Motor 51.

Um dem Arm eine Stereotypbewegung mit konstanter Orientierung des Gliedes 6 in der Horizontalebene zu erteilen, wird er mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die kinematischen Triebketten der Glieder 2 und 6 mit den vertikalen Gelenkachsen verbindet, sowie

ίο mit zwei Kupplungen versehen, von denen die eine in

dieser Kette und die andefe zwischen dem Einzelmotor und der kinematischen Triebkette eines der Glieder angeordnet ist

In der Fig.24 ist eine Variante einer solchen

\5 zusätzlichen kinematischen Kette für den in Fig. 1, F i g. 2. F: g. 3 und F i g. 9 dargestellten Arm mit dem Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen Gliederverschiebungen gezeigt.

Die Elemente der zusätzlichen kinematischen Kette sind Zahnräder 169 und 170. weiche die Zwischenwellen 90 und 94 der kinematischen Triebketten der Glieder 2 und 6 ' mden. In dieser zusätzlichen Kette ist eine Kupplung 171 angeordnet und zwischen dem Einzelmotor 54 und der Zwischenwelle 94 des Antriebs des Gliedes 6 befindet sich eine Kupplung 172.

Eine ähnliche zusätzliche Kette wird zwischen den kinemadschen Triebketten der Glieder 2 und 7 angeord.^t Diese Verbindung gewährleistet Stereotypbewegung mit konstanter Orientierung des Gliedes 8

(der Greiferbacke) bei vertikaler Lage der Gelenkachse des Gliedes 7.

Stereotypbewegung mit konstanter Orientierung des Greifers in der Horizontalebene erfolgt durch Einschalten der Kupplung 171 (Fig. 24), die die zusätzliche

kinematische Kette aus den Zahnrädern 169 und 170 schließt welche auf den Zwischenwellen 94 und 90 des Antriebs der Glieder 6 und 2 angebracht sind Hierbei schaltet die Kupplung 172 den Einzelmotor 54 von der Zwischenwelle 94 des Antriebs des Gliedes 6 ab. Die Konstanz der vertikalen Orientierung der Drehachse des Gliedes 6 kann durch Schluß der Kupplung 140 (Fig. 15) und Abschalten der Kupplung 144 gewährleistet werden. Es ist selbstverständlich, daß, bevor die letzte Stereotypbewegung eingeschaltet wird, der Arm programmgesteuert in einer solchen Lage eingestellt werden muß, bei der die Drehachse des Gliedes 5 vertikal ist.

Die Programmsteuerung sämtlicher vorgesehenen Kupplungen gestattet es, Varianten von Stereotypbewegungen mit vom Programm vorgegebenen willkürlichen Bewegungen in einzelnen Freiheitsgrauen zu kombinieren.

Zum Ein- und Ausschalten der Stereotypbewegungen werden die Kupplungen 139,140, t41,142,143,144,149, 150,162,168,171,172,165 von der Programmeinrichtung steuerbar ausgeführt

Hierzu 12 Blatt Zeichnungen

Claims

29 45 18Γ Patentansprüche:

1. Mechanischer Arm, enthaltend einen Tragkörper, auf dem gelenkig untereinander verbundene Glieder montiert sind, von denen jedes einen Einzelmotor besitzt, der mittels kinematischen Triebketten mit den Gliedern in Verbindung steht, und ein Spannwerk, welches ein Spannelement und kinematische Spannketten umfaßt, die das Spannelement mit den Gliedern verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannwerk mit Differentialen (56, 57, 58, 59, 60, 61) versehen ist deren Anzahl gleich der Zahl der durch das Spannelement (80) zu spannenden kinematischen Triebketten ist, wobei ein Ausgang (62,63,64,65,66, 67) eines jeden der Differentiale (56, 57, 58, 59, 60, 61) an den Einzelmotor angeschlossen ist und die beiden anderen Ausgänge (68,75; 69,76; 70,77; 71, 78; 72, 79) an das vorhergehende und das nachfolgende Differential (56, 57, 58, 59, 60, ^Λ angeschlossen sind, wobei die freien Ausgänge (<-., 73) der äußersten Differentiale (56, 61) an den Tragkörper (1) bzw. an das Spannelement (80) angeschlossen sind.

2. Mechanischer Arm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit Hnem zusätzlichen Spannelement (99) versehen ist, das mit dem Ausgang (69) eines der Differentiale (57) und über eine zusätzliche kinematische Kette mit dem entsprecher Hen Glied (3) des mechanischen Armes in Verbindung steht

3. Mechanischer Arm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die kinematischen Ketten des Spannwerkes als Seiltriebe ai;sg.;iührt sind.

4. Mechanischer Arm nach den Ansprüchen 1, 2, dadurch gekennzeichnet daß die Spannelemente (80, 99) des Spannwerkes als Drehstabfedern ausgebildet sind.

5. Mechanischer Arm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß er mit einem Mechanismus zur Kompensierung der kinematischen gegenseitigen Beeinflussung der Verschiebungen der Glieder (2,3, 4, 5, 6. 7) versehen ist. welcher in Form von aufeinanderfolgend in Vci bindung stehenden Differeruialen (103,104,105,106,107,108) ausgeführt ist, wobei ein Ausgang (109, 111, 113, 119, 117, 119) eines jeden Differentials mit der entsprechenden kinematische.1 Triebkette und mit dem Ausgang (110, 112, 114, 116, 118) des nachfolgenden Differentials (104, 105,106, J07, IQS) verbunden ist, während der andere Ausgang aber (90,91,92_f 93,94, 95) mit dem Einzelmotor (50, 51, 52, 53, 54, 55) und dem Ausgang (62, 63, 64, 65, 66, 67) des jeweiligen Differentials (56,57,58,59,60,61) des Spannwerkes in verDinuuiig Mcni, uiiu cnici uci rvuägaFigc \**.v/ des ersten Differentials (103) auf dem TragRörper (1) befestigt ist.

6. Mechanischer Arm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß er mit einer Vorrichtung zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder (3, 4, 5) versehen ist, welche in Form von Sinusmechanismen und elastischen Elementen (127,128,129) ausgeführt ist die zwischen den Eingängen (124, 125, 126) und den Stützen der Sinusmechanismen angeordnet sind, bs während der Eingang (121, 122, 123) eines jeden Sinusmechartismus mit der kinematischen Triebkette des entsprechenden Gliedes (3, 4, 5) in Verbindung

7. Mechanischer Arm nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet daß die Vorrichtung zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder (3,4,5) mit untereinander verbundenen Differentialen (130,131,132) versehen ist die zwischen den Eingängen (123,121,122) der Sinusmechanismen und den kinematischen Antriebsketten der Glieder (3,4,5) angeordnet sind.

8. Mechanischer Arm nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet daß, um dem Arm Stereotyp! ewegungen mit einem konstanten Neigungswinkel irgendeines Gliedes zur Koordinatenebene, beispielsweise zur horizontalen Koordinatenebene zu erteilen, der Arm mit zwei Gruppen von Kupplungen versehen ist wobei die Kupplungen (139, 140, 141) der ersten Gruppe die Eingänge (121,122,123) der Sinusmechanismen mit ihren Stützen und die Kupplungen (142, 143, 144) der zweiten Gruppe jeweüs die Einzelmotoren (51, 52, 53) mit den kinematischen Triebketten verbinden.

9. Mechanischer Arm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß, um dem Arm Stereotypbewegungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen im Arbeitsraum, beispielsweise nach senkrechten und waagerechten Geraden zu erteilen, der Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die Ausgänge (124,126) der Sinusmechanismen verbindet sowie mit zwei Kupplungen (149,150) versehen ist von denen eine (149) in der zusätzlichen kinematischen Kette und die andere Kupplung (150) aber zwischen dem Einzelmotor (52) und der kinematischen Triebkette eines der Glieder (4) angeordnet ist

10. Mechanischer Arm n-ch Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß, um dem Arm Stereotypbewegungen nach Strahlen, die durch die Drehachse des ersten von zwei benachbarten Gliedern (3) verlaufen, zu erteilen, der Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die Eingänge (121,123) der Sinusmechanismen verbindet sow^:2 mit zwei Kupplungen (162, 150) versehen ist von denen die eine Kupplung (162) in der zusätzlichen kinematischen Kette und die andere Kupplung (150) aber zwischen dem Einzelmotor (52) und der kinematischen Triebketie eines der Glieder (4) angeordnet ist

11. Mechanischer Arm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß, um dem Arm Stereotypbewegungen nach Strahlen, die durch die Drehachse des ersten von zwei benachbarten Gliedern (3) verlaufen zu erteilen, dieser Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die kinematischen Triebketten der beiden Glieder (3, 4) verbindet, und mit zwei Kupplungen (165, 150) versehen ist. von denen die eine Kupplung (165) in der zusätzlichen kinematischen Kette und die andere Kupplung (150)

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sehen Triebkette eines der Glieder (4) angeordnet ist.

12. Mechanischer Arm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, um dem Arm Stereotypbiwegungen mit konstanter Orientierung eines Gliedes (6) in der Koordinatenebene, beispielsweise in der horizontalen Koordinatenebene zu erteilen, der Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die Wellen der Einzelmotoren (50,54) verbindet, welche eine Verschiebung der Glieder (2,6) in bezug auf die Gelenke mit Vertikalachsen bewirken, sowie mit zwei Kupplungen (171,172) versehen ist von denen

die eine Kupplung (171) ir. der zusätzlichen kinematischen Kette und die andere Kupplung (172) aber zwischen dem Einzelmotor (54) und der kinematischen Triebkette eines der Glieder (6) angeordnet ist.

13. Mechanischer Arm nach einem der Ansprüche 8,9,10,11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (Π9, 140, 14i, 142, 143, 144, 149,150, 162, 165,168, 171, 172) programmsteuerbar ausgeführt sind.