DD281776A5 - Getriebeanordnung fuer einen mit einem gelenkarm eines manipulators verbundenen gelenkkopf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung fuer einen mit einem Gelenkarm eines Manipulators verbundenen Gelenkkopf, der aus einem um die Laengsachse des Gelenkarmes drehbaren Grundgehaeuse, einem am Grundgehaeuse drehbar gelagerten Winkelgehaeuse und aus einer am Winkelgehaeuse quer zu dessen Drehachse angebrachten, die Handhabemasse aufnehmenden, drehbaren Getriebeeinheit besteht. Erfindungsgemaesz sind die zum Winkelgehaeuse und zur Getriebeeinheit fuehrenden Antriebe als Zahnriemenwinkeltriebe ausgebildet. Die Umlenkung der Zahnriemen erfolgt ueber Rollenpaare, wobei die zugehoerigen Aufnahmen geschachtelt, am Grundgehaeuse verstellbar angebracht sind und die Scheibenraeder unterschiedlich fuer beide Antriebe ausgebildet, hintereinander, in sich verschachtelt gelagert sind und der Antrieb der Getriebeeinheit zentrisch in der Drehachse des Winkelgehaeuseantriebes durch das zugehoerige Untersetzungsgetriebe fuehrt. Die Drehmomentenuebertragung erfolgt ausschlieszlich ueber Zahnriemen. Durch diese Anordnung wird eine wartungsfreie und geraeuscharme Antriebsvariante fuer einen drei dimensionalen Gelenkkopf an Manipulatoren realisiert. Fig. 1{Manipulator; Gelenkarm; Gelenkkopf; Getriebeanordnung; Zahnriemen; Untersetzungsgetriebe; Getriebeeinheit; Umlenkung; Zahnriemenwinkeltrieb; Drehmomentuebertragung}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt sind verschiedene Lösungen von Getriebeanordnungen für Gelenkarme und Gelenkköpfe von Manipulatoren. Derartige Lösungen werden außer in der bekannten Fachliteratur beispielhaft in folgenden Patentschriften beschrieben:

• DD-AP-201988

• DD-AP-226242

• DE-OS-3431033

• DE-OS-34087713

• DD-AP-352787

Im allgemeinen weisen vorbekannte Gelenkarme und Gelenkköpfe eintn derartigen getriebenen Aufbau auf, daß die im Gelenkkopf befindlichen diei Achsen über die im hinteren Teil des Gelenkarmes konzentrisch angeordneten Antriebmotore über Stirnradgetriebe oder Gelenkwellen, zehtrisch oder konzentrisch gelagerten Wellen angetrieben werden, die getrieblich verbunden sind mit den Antriebsgliedern der einzelnen Drehachsen des Gelenkkopfes, wobei die getriebliche Ausführung als Kegelradgetriebe (DD-AP - 252787) oder eine Kombination von Kegelradgetrieben mit Zahnriementreiben (DD-AP - 201988) angewendet wird. Hochuntersetzende Getriebe sind dazu vorteilhafterweise abtriebsseitig im Gelenkkopf angebracht, um die rechnerisch vorgegebene Bewegungsbahn möglichst präzise zu fahren, da das summierte Spiel zwischen den einzelnen Getriebegliedern die Bewegung nicht beeinträchtigt. Für die Durchführung von Leitungen, so in (DE-OS - 3431033), sind die

Getriebeglieder derart ausgebildet, daß die Leitungen möglichst in einem großen Krümmungsradius liegen und dadurch der auftretende mechanische Verschleiß gemindert wird.

Bei diesem Stand der Technik, dem auch im Prinzip die DE-OS-3408713 angehört, ist es nachtteilig, daß durch präzise und dadurch ökonomisch aufwendige Fertigung eine Vielfalt von Getriebegliedern hergestellt, angepaßt und gelagert werden muß, wobei jede schnellaufende Zahnradpaarung trotz Schmierung Laufgeräusche erzeugt und spielbehaftet ist.

Ziel der Erfindung

Zie' der Erfindung ist es, eine wartungsarme, kostengünstige Lösung zu finden, die ohne getriebetechnischen Mehraufwand höhere Gebrauchswerteigenschaften des Manipulators bewirkt, ohne daß die Nachteile der bekannten technischen Lösungen auftreten.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeanordnung für einen mit dem Gelenkarm eines Manipulators

verbundenen Gelenkkopf zu finden, die es gestattet, bei einer möglichst großen Beweglichkeit der Drehachsen mitgetriebetechnischen einfachen Mitteln die Durchführung von Leitungen bis in den das Greifwerkzeug aufnehmenden Teil des

Gelenkkopfes zu ermöglichen, wobei diese durch die Bewegung der Drehachsen keinen mechanischen Verschleiß ausgesetzt

sein sollen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Erfindungsanspruches angegebenen Merkmale

gelöst.

Durch die antriebsseitige Anordnung der hochuntesetzenden Getriebe wird da· in den einzelnen Übertragungsgetrieben

summierte Spiel durch die Größe der Untersetzung geteilt, wodurch das Spiel die rechnerisch vorgegebene Bewegung nichtbeeinflußt.

Auf der Grundlage dieser Anordnung der hochuntersetzenden Getriebe gelingt es durch die Verschachtelung der

schnellaufenden Antriebswellen diese direkt beziehungsweise mittels Zahnriementrieb anzutreiben und ohne getriebliche

Verbindungselemente bis in den Gelenkkopf durch das Untersetzungsgetriebe des G, undgehäuses zu führen, wodurch die hier

üblichen Stirnradgetriebe oder Gelenkwellen entfallen. Durch die Ausbildung des starren Teils des Untersetzungsgetriebes als

Gehäuseteil entfällt in diesem Bereich ein Körper, der das Getriebe umhüllt. D.e Drehmomentübertragung im Gelenkkopf wird dadurch realisiert, daß die Ausbildung der Winkelgetriebe nur durch Zahnriemenwinkeltriebe erfolgt, wodurch die aufwendigen Kegelradgetriebe oder die Verindung von Kegelradgetriebe mit Zahnriementriebe entfallen. Durch die unterschiedlich gestalteten Scheibenräder und zugehörige Umlenkrollen lasen sich für Zahnriemenwinkeltriebe mehrere Winkeltriebe, wie bei Kegelradgetrieben in gleicherweise an gleicher Stelle realisieren. Aufgrund dieses Gestaltungskonzeptes gestattet die erfinderische Lösung mittels demontierbare Abdeckungen die von außen

leichte Zugangsmöglichkeit der Zahnriemenwinkeltriebe für den Fall des Riemenschadens, diesen schnell zu beseitigen, weilohne Demontage von Getriebewellen die Riemen problemlos gewechselt werden können.

Ein weiterer Vorteil dieses Gestaltungskonzeptes, indem die Antriebswellen ausschließlich durch die hochuntersetzenden Getriebe geführt werden, realisiert sich in der Durchdrehbarkeit jeder Drehachse, wobei die zur jeweiligen Drehachse ruhenden Achsen zur Durchführung von Leitungen genutzt werden, ohne daß diese bei der Drehbewegung mitbewegt werden und

dadurch nicht verschleißen.

Ausführungsbeispiel Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise dargestellt. Die Figur 1 zeigt eine:: Längsschnitt durch den Gelenkarm und den Gelenkkopf. Der Gelenkarm weist ein Heckteil (1), ein Mittelteil (2) und ein Vorderteil (3) auf, die miteinander zusammen mit dem starren Teil

des hochuntersetzendes Getriebe (4) starr verbunden sind. Zentrisch im Heckteil gelagert befinden sich die Antriebwelle (5) als

Teil des hochuntersetzenden Getriebes (4), und die Antriebswelle (6), die am hinteren Ende mit den Scheibenrädern (7) bzw. (8)

verbunden sind. Die Antriebswelle (9) als innere Hohlwelle ist direkt mit der zugehörigen Motoreinheit (10), in der Drehachsesitzend, verbunden. Axial versetzt sind die Motoreinheiten (11) an der hinteren Fläche des Heckteil 3 (1) angebracht, die mit den

Scheibenrädern (7) bzw. (8) -nittels Zahnriemen getrieblich verbunden sind. Eine mit dem elastischen Teil aas hochuntersetzenden Getriebes starr verbundene Abtriebswölle (12), die im Mittelteil (2)

gelagert ist, weist am vorderen Ende einen Flansch (13) auf, der mit einer Lagerscheibe (14) die Verbindung zum Gelenkkopfrealisiert.

In der Lagerscheibe (14) gelagert sitzen die Scheibenräder (15,16), welche bei der Montage des Gelenkkopfes auf die zugehörigen Antriebswellen (6 bzw. 9) gesteckt werden. Über das Vorderteil (3) des Gelenkarmes werden die Leitungen über Schleifkontakte

und Rundringführugnen über die Antriebswelle (12), Flansch (13) und die Lagerscheibe (14) in den Gelenkkopf geführt.

Der Gelenkkopf bestehend aus dem Grundgehäuse (17), dem Winkelgehäuse (18) und der Getriebeeinheit (19) ist durch das Grundgehäuse (17) starr mjt dem Flansch (13) verbunden. Das Winkelgehäuse (18), starr am Abtrieb des zugehörigen hochuntesetzenden Getriebes (20) sitzend, bildet gleichzeitig ein Teil

des Gehäuses der Getriebeeinheit (19).

In der Drehachse des Winkelgehäuseantriebes gelagert sind die Scheibenräder (21) und (22) mit zugehörigen Wellen, die über die Umlenkrollenpaare (23) mittels Zahnriemen angetrieben werden, wobei das Scheibenrad (21) mit Welle das hochuntersetzende Getriebe (20) für die Winkelgehäusedrehung antreibt und das Scheibenrad (22) mit Welle das zugehörige Scheibenrad (37) im Winkelgehäuse (18) in Drehung versetzt, das die Drehbewegung über das Umlenkrollpaar (24) auf das Scheibenrad (25), zugehörig zur Getriebeeinheit (19), das das hochuntersetzende Getriebe (26) antreibt und dadurch die Drehung des Handflansches (27) realisiert. Durch eine Achse (28) die mit dem Grundgehäuse (17) iurch einen Steg (29) star verbunden ist, werden Leitungen auf Schleifkontakte geführt, die von Schleifringträger (30!, befestigt auf der Achse (28), auf einen Schleifringträger (31), an der Drehachse der Getriebeeinheit (19) befindlichen, geführt werden, wobei die Leitungen dun h die Achse (32), die zum Handflansch (27) keine Relativbewegung ausführt, bis in diesen geführt werden. Durch diese getriebliche Konzeption verbleiben die Leitungen in Ruhe und werden mechanisch nicht beansprucht. Der Abgriff dieser Leitungen erfolgt direkt im Handflansch (27) mittels Steckverbinder.

Durch die Abdeckungen (33,34,35) wird die Zugänglichkeit zu den Zahnriemen gewährleistet, um ein schnelles Auswechseln verschlissener Riemen zu ermöglichen.

Claims (5)

1. GeMebeanordnung für einen mit einem Gelenkarm eines Manipulators verbundenen Gelenkkopf, oer aus eiiien· u-n die Längsachse des Gelenkarmes drehbaren Grundgehäuse, einem am Grundgeh 'ute um eine quer zur Längsachse des Gelenkarmes drehbar gelagerten Winkelgehäuse und aus diner am Winkelgehäuse quer zu dessen Drehachse angebrachten, die Handhabemasse aufnehmenden drehbaren Getriebeeinheit besteht, wobei das Grundgehäuse, das Winkelgehäuse und die Getriebeeinheit über zentrisch in der Längsachse des Gelenkarmes gelagerten, mit abtri6.bsseitig angebrachten Untersetzungsgetrieben verbundenen Antriebswellen angetrieben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Winkelgehäuse und zur Getriebeeinheit führenden Antriebe als Zahnriemenwinkeltriebe ausgebildet sind, deren Umlenkung über Rollenpaare (23) erfolgt und die zugehörigen Aufnahmen geschachtelt, am Grundgehäuse verstellbar angebracht sind und die Scheibenräder (15,16,21,22) unterschiedlich für beide Antriebe ausgebildet, hintereinander, in sich verschachtelt gelagert, in den Drehachsen angeordnet sind, wobei der Antrieb der Getriebeeinheit zentrisch in der Drehachse des Winkelgehäuseantriebes durch das zugehörige hoch untersetzende Getriebe (20) führt.

2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Antriebswellen (5,6,9) für den Gelenkkopf, ausgebildet als Hohlwellen, im hinteren Teil des Gelenkarmes zentrisch, geschachtelt gelagert sind, wobei die äußere Welle (5) als Teil des hochuntersetzenden Getriebes (4) ausgebildet ist und die beiden anderen Antriebswellen (6,9) für das Winkelgehäuse und die Getriebeeinheit durch das hochuntersetzende Getriebe (4) bis in den Gelenkkopf geführt werden.

3. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) der Antriebswelle (9) der Getriebeeinheit in der Drehachse der drei Antriebswellen angeordnet ist und die Motore (11,12) für die Antriebe des Grundgehäuses und des Winkelgehäuses mit den zugehörigen Antriebswellen (5,6) mittels Zahnriemen getrieblich verbunden sind, wobei die Antriebszahnscheiben (36) als Teil der zur Motoreinheit gehörenden Feststellbremse ausgebildet sind.

4. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ruhende Teil des hochuntersetzenden Getriebes (4) gleichfalls als Gehäuseteil des Gelenkarmes ausgebildet ist und die Drehmomentübertragung ausschließlich über Zahnriemen erfolgt, wobei die Bereiche der Zahnriemenwinkeltriebe mit demontierbare Abdeckungen (33,34,35) versehen sind.

5. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Winkelgehäuse und Getriebeeinheit durch die Ausbildung der Lagerungen der Antriebsräder und der hochuntersetzenden Getriebe (20,26), die Durchführung von Leitungen in ihren Drehachsen ermöglichen, wobei alle drei Drehachsen des Gelenkkopfes durchdrehbar gestapelt sind.

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebe anordnung für einen mit einem Gelenkarm eines Manipulators verbundenen Gelenkkopf. Manipulatoren, bei denen diese Getriebeanordnung eingesetzt werden kann, lassen sich dadurch charakterisieren, daß die mechanische Hand dreidimensional innerhalh sines großen räumlichen Bereiches möglichst genau zu bewegen ist.