DE2224349A1 - Manipulator - Google Patents

Manipulator

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DE2224349A1 DE19722224349 DE2224349A DE2224349A1 DE 2224349 A1 DE2224349 A1 DE 2224349A1 DE 19722224349 DE19722224349 DE 19722224349 DE 2224349 A DE2224349 A DE 2224349A DE 2224349 A1 DE2224349 A1 DE 2224349A1
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Description

  • Beschreibung zu der Patentanmeldung Manipulator Die Erfindung betrifft einen Manipulator mit mindestens einem an einem Basisteil angeordneten beweglichen Glied und einem an dessen freiem Ende angeordneten Werkzeug, wie einer Greifzange.
  • Übliche Manipulatoren haben translatorisch bewegbare Glieder, wie Teleskopglieder. Bei Teleskopgliedern wird mindestens 120 % des Aktionsweges als konstruktive Grundlönge benötigt, d.h. die Grundlönge bei eingefahrenem Teleskopglied beträgt mindestens 120 % der ausschiebbaren Arbeitslänge. Bei Teieskopgliedern stellt eine Schwierigkeit dar, die mit großem Aufwand bearbeiteten Geradführungen gegen Beschädigungen zu schützen. Schließlich benötigt ein Teleskoparm eine freie Fläche zwischen dem Manipulatorzentrum und dem Arbeitsort, was den Einsatz bei beengten Platzverhältnissen erschwert.
  • Um diesen Schwierigkeiten abzuhelfen, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß das bewegliche Glied von einem oder mehreren Armen fester Länge gebildet ist, die mit dem Basisteil und untereinander über Stellgelenke verbunden sind.
  • Anhand der Figuren 1 bis 4 ist der übliche Manipulator mit einem Teleskoparm 99 mit einem nach der Erfindung gestalteten Manipulotor mit drei um Stellgelenke 100, 101, 102, 103 schwenkbaren Armen 104, 105, 106 und dem Werkzeug 107 verglichen.Die verglichenen Manipulatoren sind in den Fig. jeweils in der Arbeitsstellung mit weitester und mit geringster Ausladung gezeigt, und zwar in Fig. 1 und 3 in Seitenansicht und in Fig. 2 vnd 4 in Draufsicht. Die geringste Ausladung ist mit R. und die größte Ausladung mit R bezeichnet. Es zeigt a sich, daß bei dem üblichen Manipulator das Verhältnis R /Rj kleiner als 1 ist, während dieses Verhältnis bei dem Manipulator nach der Erfindung ein Mehrfaches des Wertes 1 beträgt. Auch die durch Kreisbögen abgegrenzten Arbeitsbereiche zeigen, daß mit einem Manipulator nach der Erfindung mit gleicher maximaler Ausladung R ein wesentlich größerer Flächenbereich überstrichen werden kann.
  • Mit dem Manipulator nach der Erfindung lassen sich schließlich noch in der kürzesten Entfernung zur Arbeitsstelle befindliche Hindemisse umgreifen. Diese Eigenschaft erschi ießt Ei nsatzmögl ichkeiten von Manipulatoren gemäß der Erfindung bei beengten und verbauten Platzverhältnissen.
  • Jedes Stellgelenk umfaßt einen Stellantrieb. Ein solcher Stellantrieb muß für den vorliegenden Fall sehr leicht gestaltet sein, ein hohes Moment erzeugen können und gleichzeitig hervorragende Regeleigenschaften aufweisen. Insbesondere soll der Quotient aus abgegebenem Moment und Eigengewicht, der die Dimension einer Länge hat, möglichst groß sein. Dieser Quotient ist im folgenden als spezifisches Moment bezeichnet. Diese Größe erhält eine anschauliche Bedeutung, wenn man sich das Stellgelenk an dem einen Eckpunkt eines gewichtslosen Parallelogramms angeordnet denkt, dessen Parallelogrammlenker horizontal stehen und an einer senkrechten Wand angelenkt sind.
  • Die Länge des Parallelogramms, bei dem das Stellgelenk sich gerade noch selbst bewegen kann, entspricht dem spezifischen Moment des Stellantriebes.
  • Die Erfinder haben festgestellt, daß die geforderten Eigenschaften am ehesten von einem elektro-pneumatischen Antrieb erfüllt werden, dessen Ausgang auf ein Getriebe hoher Untersetzung wirkt. Dabei kann der elektro-pneumatische Antrieb einen elektrischen Schrittmotor umfassen, der die Luftzufuhr zu einem das Antriebsmoment für das Getriebe erzeugenden pneumatischen Motor über ein druckkompensiertes Steuerventil steuert. Ein solcher Antrieb läßt sich so ausbilden, daß er bezüglich der Winkelstellungen des Stellgelenks ein Regelx Dem neuen Manipulator-Konzept nach der Erfindung stand nicht zuletzt im Wege, daß Stellgelenke mitsolchen Eigenschaften bisher nicht verfügbar waren.
  • verhalten mit PR2-Charakteristik hat, wie es für den vorliegenden Anwendung fall besonders zweckmäßig ist.
  • Das Getriebehoher Untersetzung umfaßt einen starren kreisringförmigen Zahnkranz mit Innenverzahnung und einen damit zusammenwirkenden verformbaren Zahnkranz mit Außenverzahnung und kleinerer Zähnezahl als der starre Zahnkranz sowie einen den verformbaren Zahnkranz auf dem starren Zahnkranz abwälzenden Wellen-Generator. Ein solches Getriebe ist als 11hormonic drive"-Getriebe bekannt geworden. Der Wellen-Generator ist ein in dem verformbaren Zahnkranz gelagerter Nockenkörper mit etwa elliptischem Umfang, der auf der Abtriebswelle des elektro-pneumatischen Antriebes sitzt. Es sind jedoch auch Lösungen denkbar, bei denen der Wellen-Generator nicht rotiert sondern von dem pneumatischen Motor unmittelbar beaufschlagte Teile umfaßt, die so gesteuert werden, daß sie die umlaufende Verformung des elastisch verformbaren Zahnkranzes hervorrufen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der pneumatische Motor ein Preßluft-Axialkolbenr»tor ist und der Schrittmotor einen Drehschieber steuert, der die Zyiinder des Axialkolbenmotors mit Preßluft speist, auf- dessen Abtriebswelle der umlaufende Nockenkörper zur Verformung des elastisch verformbaren Zahnkranzes des "harmonic drive" -Getriebes antreibt. Diese bevorzugte Getriebe"Motekr-Kombination vereint die Vorteile des bekannten harmonic drive-Getriebes, nämlich große Untersetzung in einer Stufe bis maximal 1/320, kleines Zahnflankenspiel in der Größenordnung von 0,5 bis 5 Bogenminuten und hohes Ausgangsdrehmoment bezogen auf Platzbedarf und Gewichte mit den Vorteilen des Preßluft-Axialkolbenmotors, der wesentlich kleiner und leichter als ein vergleichbarer Elektromotor und voll überlastbar ist, sowie wegen der Kühlung durch die expandierende Antriebsluft keinerlei thermische Probleme zeigt.
  • Die beschriebene Getriebe-Motor-Kombi nation hat ein spezifisches Moment von 12 m. Zum Vergleich hat ein gewöhnlicher Elektro-Motor mit Getriebe.ein spezifisches Moment von 0,4 bis 1,5 m und ein Scheibenlöufer-Motor mit Getriebe ein spezifisches Moment von 1 bis 6 m. Der mit dem Antrieb nach der Erfindung erzielbare Wert für das spezifische Moment liegt also außerordentlich günstig.
  • Der in dieser Weise gestaltete Stellantrieb ist äußerst kompakt. Bei der Anwendung für den Manipulator erweist sich die Motor-Getriebe-Kombination noch in folgender Hinsicht vorteilhaft: das Manipulator-Gelenk bildet mit dem Manipulator-Antrieb eine Einheit. Das geringe Zahnflankenspiel des vorzugsweise eingesetzten aharmonic drive"-Getriebes erlaubt den digitalen Abgriff des Lagelstwertes am Wellen-Generator. Dies erübrigt einen gesonderten Istwertgeber.
  • Der Antrieb kann je nach Art der gewünschten Lageregelung des Manipulators als stetiger Servo-Motor oder als elektro-pneumatischer Schrittmotor ausgebildet werden.
  • übliche Steuer- und Programmiereinrichtungen für/Manipu latoren besehen aus einer zentralen Baugruppe, die die Programmier- und Regeleinrichtungen beinhaltet, und einer Reihe von Stellgliedern mit den dazugehörigen Ist-Wert-Rückführungen.
  • Je mehr Stellglieder vorhanden sind, desto größer muß die Zentraleinheit sein.
  • Da bei jedem Programmschritt ein Sollwert-lstwertabgleich herbeigeführt wird unddie Sollwerte sich entsprechend der Programmierung unterscheiden, wird von der Zentraleinheit und den Stellgliedern eine hohe Genauigkeit und Temperdur stabilität über den gesamten Meßbereich verlangt.
  • Im Gegensatz dazu ist die Struktur der Steuerung des Manipulators nach der Erfindung dezentralisiert.
  • Zweckmäßig ist dazu vorgesehen, daß dem oder jedem Stellgelenk- eine Steuer-und Programmiereinrichtung zugeordnet ist, die vorzugsweise an dem dem entsprechenden Stellgelenk zugeordneten Arm angeordnet ist.
  • Im Basisteil ist lediglich ein Schrittschaltwerk untergebracht, das nach einem Koinzidenzsignal und externen Freigaben zum nächsten Schritt weiterschaltet.
  • Entsprechend dem jeweiligen Schritt werden die Steuer- und Programmiereinrichtungen, die sich an den Stellgelenken befinden, in der zugehörigen Stufe aktiviert.
  • Die Anzahl der Programmstufen der Programmiereinheit entspricht der Anzahl der Schritte des Schrittschaltwerks.
  • Die Programmstufe besteht aus einem Programmträger und einem Quasi-lstgeber. Die Programmtrager sind mechanisch parallel geschaltet und bewegen sich gemeinsam mit dem Gelenkantrieb. Zur Programmierung werden die Programmträger einzeln und unabhängig voneinander durch Feineinstellknöpfe verdreht. Das Schrittschaltwerk aktiviert die-jeweils gewünschte Programmstufe.
  • Die Quasi-lstgeber können optische, potentiometrische oder induktive Weggeber sein. Als besonders vorteilhaft hat sich ein optischer Geber erwiesen.
  • Die Aktivierung einer Programmstufe geschieht dadurch, daß eine der Programmstufe zugeordnete Lichtquelle eingeschaltet wird. Zur Übertragung der optischen Informationen werden Lichtleitkabel und zur Auswertung Phototransistoren verwendet.
  • Die Phototransistoren liefern die Regelsignale für den Steuermotor des Gelenkantriebes und damit auch das Koinzidenzsignal. Dieses Koinzidenzsignal läuft mit dem Koinzidenzsignal der weiter peripheren Programmeinheiten jeweils1 auf ein Und-Gatter und wird somit als kumuliertes Signal das zentrale Schrfftschaltwerk erreichen.
  • nach der Erfindung Die Steuer- und Programmiereinrichtung des Manipulators/Fiat folgende Eigenschaften: Geringe Ausfallwahncheinlichkeit, hinreichendes Aufl ösevermögen, Speicherkapazität für genügend viele Programmschritte, sinngemäße und sinnfällige Programmierung und Justierung, Erweiterbarkeit auf beliebig viele Freiheitsgrade und nicht zuletzt Preiswürdigkeit.
  • Der beschriebene Manipulator eignet sich in besonderer Weise zur Schaffung eines Manipulatorsystems, mit dem aus einer kleinen Anzahl Einzelelemente der jeweils in der Praxis gewünschte Manipulator zusammengesetzt werden kann. Die Mehrfachanwendung gewisser Bauteile und Baugruppen an einem Manipulator ermöglicht die rationelle Fertigung und somit auch die angestrebte Preiswürdigkeit.
  • Durch Normierung der Bauelemente, z.B. Verwendung identisch gleicher Teile in der Programmiereinrichtung und gleicher Teile in den Stellgelenken auch unterschiedlicher Größe, wird eine sehr hohe Gleichteilhöufigkeit erzielt, die eine wirtschaftliche Fertigung ermöglicht.
  • Die funktionale Gliederung der Trennstellen der Baugruppen, hauptsächlich in der Kombination Stel Igel enk-Verbindungsarm/ erlauben, daß mit-wenigen Handgriffen die Montage vorgenommen werden kann. Aufwendige Justier- und Anpassungsarbeiten entfallen. Der pneumatische Antrieb erübrigt die bei üblichen Manipulatoren notwendige und sehr kostspielige Entlüftung eines Hydrauliksystems.
  • Die mechanische Anpassungsfähigkeit des Systems an den jeweiligen Anwendungsfall führt in der Regel zu lnvestitionseinsparungen, da keine nicht unbedingt notwendigen Bauelemente verwendet werden müssen, wie das bei einem mechanisch nicht veränderbaren Manipulator der Fall wäre. Ebenso werden dadurch Energiekosten vermindert, daß keine überdimensionierten Manipulatorteile bewegt werden müssen.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Baukastensystems ist darin zu sehen, daß die Kinematik des Manipulators der gewünschten Bahnkurve und den im Wege stehenden Hindernissen durch Variation der Anzahl der Stellgelenke und durch die variablen Armlängen angepaßt werden kann.
  • Das Steuersystem ermöglicht außerdem das Schablonenfahren in gewissen Programmabschnitten. Hierzu führt ein Steuerfühler für gewisse Freiheitsgrade einer Schablone nach. Dadurch können sehr komplizierte Bahnkurven erzeugt werden, wie sie bei Montagearbeiten, die der Manipulator ausführen soll, oder bei Bearbeitungsvorgängen wie Ausschneiden, Entgraten oder gar Autogenschweißen verlangt werden.
  • Sollte zu einem späteren Zeitpunkt die Produktion umgestellt und damit andere Manipulatoren benötigt werden, so kann der Manipulator wieder demontiert werden und mit anderen Baukastenelementen den neuen Bedingungen angepaßt werden.
  • Die Erfindung ist im folgenden anhand weiterer Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Manipulators nach der Erfindung; Fig. 6 einen abgewandelten Manipulator nach der Erfindung ebenfalls in perspektivischer Ansicht; Fig. 7 die Teile eines Baukastens für ein Manipulatorsystem, bei dem nach Bedarf Manipulatoren unterschiedlicher Abmessungen und Leistungen zusammengestellt werden können; Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Preßluft-Axialkolbenmotor mit eingebautem "harmonic drive"-Getriebe; Fig. 9 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf einen bei dem Preßluft Axialkolbenmotor nach Fig. 8 eingesetzten Drehschieber; Fig. 10 eine Stimansicht eines "harmonic drive"-Getriebes, wie es bei dem Antrieb nach Fig. 8 eingebaut ist.
  • Der in Fig. 5 gezeigte Manipulator umfaßt ein drehbar an einer festen Unterlage 108 angeordnetes Basisteil 109, an dem über ein Stellgelenk 100 ein starrer Arm 104 angeflanscht ist. Das Stellgelenk 100 ist durch im ne/ nlcni 09aufenommene und Programmiereinrichtung schwenkbar, die durch ein nicht gezeigtes, im Basisteil 109 oder der Unterlage 108 untergebrachtes Schrittschaltwerk aktivierbar ist. Das Schrittschaltwerk kann auch eine Steuer- und Programmiereinheit 110 aktivieren, die an dem -biegesteifen Mittelteil des Armes 104 angeordnet ist.
  • Die Steuer- und Programmiereinrichtung 110 dient zur Steuerung eines z gelenkes 103 und zur Zustellung der daran angeordneten Greifzange 107.
  • Der in Fig. 5 gezeigte Manipulator hat vier Freiheitsgrade, die durch die Drehpfeile angedeutet sind.
  • Der in Fig. 6 dargestellte Manipulator hat zusätzlich einen weiteren Freiheitsgrad, der durch Zwischenschalten zwischen den Arm 104 und die Greifzange 107 eines weiteren Armes 105 über ein weiteres Stellglied 101 entstanden ist.
  • Die Steuer- und Programmiereinrichtung dient hier zur Schwenkung des weiteren Arms 105, an dessen Mittelteil eine Steuer- und Programmiereinrichtung 111 zur Steuerung des Steligelenkes 103 mit der Greifzange 107 angeordnet ist.
  • Fig. 7 veranschaulicht ein Manipulatorsystem mit den Grundbausteinen: Basisteil, Stellgelenk, kurzer und langer starrer Arm, Greifzange und Steuer- und Programmiereinrichtung. In dieser Reihenfolge sind die sonst nicht bezeichneten Teile jeweils in abgestuften Baugrößen in den einzelnen Reihen der Fig. 7 von oben nach unten dargesellt.
  • Das in der obersten Reihe a dargestellte Basisteil gestattet die Befestigung des Manipulators an horizontalen und vertikalen Anbauflächen, in Sonderfällen auch überkopf, da keine lagegebundenen Hydraulikteile vorhanden sind. Mit diesem Teil rist das erste Stellgelenk verbunden, das die Drehung des Manipulatorarmes bei horizontalem Anbau um die Hochachse erzeugt.
  • Weiterhin ist ein elektrisches und pneumatisches Versorgungsteil enthalten, evtl. mit Druckspeicher zur Glättung von Druckschwankungen im Druckluftnetz.
  • Im Basisteil ist ferner das zentrale Schrittschaltwerk und die Steuer- und Programmiereinrichtung für das erste Stel lgelenk untergebracht.
  • Das Basisteil bedarf keiner strengen technischen Auslegung und kann auch stark überdimensioniert sein. Das neue Manipulatorsystem, mit dem sich die unterschiedlichsten Manipulatoren von einem Minimanipulator bis hinzu einem Manipulator für große Gewichte zusammenstellen lassen, kommt also mit nur wenigen Basisbausteinen aus.
  • In Reihe b ist eine Stellgelenk-Baureihe mit Stellgelenken unterschiedlicher Größe und Leistung dargestellt. Die Stellgelenke, deren Aufbau anhand der Fig. 8 bis 10 noch näher erläutert wird, sind in Vergleich zu dem abgegebenen Moment sehr leicht und weisen gleichzeitig hervorragende Regeleigenschaften auf.
  • Die in den Reihen c und d dargestellten Arme weisen zwei Anschlußflansche an ihren Enden zur Verbindung mit den Stellgelenken und einen biege- und torsionssteifen Mittelteil auf, der eine Aussparung zum Einsetzen der in Reihe f als Kasten angedeuteten Steuer- und Programmiereinrichtung haben kann.
  • Der Gewichtseinfluß der Arme auf die Nutzlast ist ähnliciemjenigen der Stellgelenke. Um eine günstige Anpassung an alle Betriebsumstände zu erzielen, können auch über,lange Arme und Arme mit Verstellmöglichkeiten in sich vorgesehen werden.
  • Möchte man die Reichweite des Manipulators vergrößern, so muß man an dem Basisteil jeweils das in Reihe b größere Stellgelenk einfügen. Wenn man die Tragfähigkeit der Arme erhöhen will, so muß man ebenso verfahren und die leichteren Bausteine in Greifernähe entfernen.
  • Die in der Reihe e dargestellten Greifzangen können nur in der Grundmechanik normiert werden, weil die Finger oder Greifbacken immer dem Transportgut angepaßt sein müssen. Bei besonders gelagerten Fällen ist es sinnvoll, translatorische Bewegungselemente einzufügen, durch die die Greifzange bei feststehendem M'anipulatornrm seitlich verschoben werden kann.
  • Gerade hierdurch werden viele Montagearbeiten wesentlich vereinfacht; In den Stellgelenken des Manipulators nach der Erfindung sind Stellantriebe vorgesehen, die einen elektro-pneumatischen Motor in Kombination mit einem Getriebe hoher Untersetzung aufweisen. Im Vergleich zu hydraulischen Stellantrieben, wie sie gewöhnlich bei Manipulatoren eingesetzt werden bietet der pneumatische Antrieb eine Reihe von Vorteilen: die Rohr- und Leitungsführung ist einfach; die Rücklaufleitung entfällt; die Energiekosten liegen unter denjenigen eines hydraulischen Antriebes, da während der Ruhezustände nur wenig Energie abgedrosselt zu werden braucht; die expandierende Luft kühlt selbsttätig den Motor und das Getriebe; die Anordnung ist weitgehend explosionssicher.
  • Das in Fig. 10 dargestellte Getriebe besteht im wesentlichen aus drei Grundelementeç nämlich einem stabilen Stahl ring 120 mit einem starren Zahnkranz 121 am inneren Umfang des Stahlringes, einem verformbaren Zahnkranz 122 mitAtJ3enverzahnung, der am freien Rand eines elastischen Topfes 123 ausgebildet ist und einem Wellen-Generator in Form eines etwa elliptischen Nockens 124, der über eine Abtriebswelle 125 des pneumatischen Motors mit hoher Drehzahl antreibbar ist und über ein Wälzlager 126 am freien Rand des elastischen Topfes abgestützt ist. Die Zähnezahl des verformbaren Zahnkranzes 122 ist etwas geringer, im Grenzfall nur um einen Zahn als diejenige des starren Zahnkranzes 121. Aufgrunddlessen wird bei jedem Umlauf des Nockens 124,der eine umlaufende Abwälzbewegung des verformbaren Zahnkranzes im starren Zahnkranz erzeugt, eine Relativbewegung zwischen den beiden Zahnkränzen hervorgerufen, die dem Unterschied ihrer Umfangslängen entspricht. Das Getriebe kann seine Leistung über den verformbaren Zahnkranz oder über den starren Zahnkranz abgeben. Das entsprechende Gegenteil ist festgehalten.
  • In den in Fig. 8 dargestellten Stellantrieb ist ein in Fig. 10 gezeigtes Getriebe eingebaut. Die Teile des Getriebes sind in Fig. 8 mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 10.
  • Der Antrieb umfaßt einen Preßluft-Axialkolbenmotor 1, bekannter Bauart. 2 Zylinderblock des Motors ist mit dem Wellen-Generator 124 des Getriebes nach Fig. 10 fest verbunden. Der Abtrieb erfolgt über den drehbar gelagerten elastischen Topf 123 und die damit verbundene Abtriebshülse 4. Die Abtriebshülse 4 ist mit einem nicht dargestellten Arm des Manipulators verbunden und über trägt also auf diesen Arm das von dem Antrieb abgegebene Moment. Die Luftzufuhr steuert der Ventilblock 5, der mit dem Wellen-Generator 124 und dem Zylinderblock 2 fest verbunden ist. In dem Ventilblock befindet sich pro Motorzylinder ein Ventilschieber 6, der bei Stillstand des Antriebes durch die Ventilfedern 7 in seiner Mittellage gehalten wird.
  • Der Ventilblock trägt außerdem zwei diametral angeordnete Kapillar-Düsensysteme 8,8, die an die Zuluft angeschlossen sind. Wird z.B. die untere Düse 8 durch die Prallpaltte 9 verschlossen, dann bildet sich in den Hubräumen links neben den Ventilschiebern 6 ein Überdruck der die Ventilschieber nach rechts schiebt. Dadurch wird ein Teil der Zylinder des Preßluftmotors mit der Zuluftleitung und der andere Teil der Zylinder mit der Abluftleitung verbunden. Bei entsprechender Anordnung der stationären Zuluft- und Abluftkanäle dreht sich der Motor im Uhrzeigersinn (Blickrichtung in Fig. 8 von links), wenn sich die Ventilschieber 6 in ihrer rechten Lage befinden. Wird die obere Düse 8" verschlossen, dann bewegen sich die Ventilschieber nach links. Dies hat eine Umkehr der Zylinderbeaufschlagung und damit eine Drehrichtungsumkehr zur Folge. Die von dem Schrittmotor 10 angetriebene Prallplatte 9 ist so ausgebildet, daß i m G I im Gleichgewichtszustand (Stillstand) beide Düsen frei sind. Dreht sich die Prallplatte, dann wird, je nach Drehrichtung, entweder die obere oder die untere Düse verschlossen. Der Preßluftmotor folgt also der Drehung der Prallplatte, bis die verschlossene Düse wieder frei ist.
  • Bei dem dargestellten Stellantrieb sind die Nachteile der Pneumatik, wie zu große Elastizität und slirstick-Verhalten, weitgegehnd ausgeschaltet.
  • Bei zusätzlicher Belastung des mit dem dargestellten Antrieb ausgerüsteten Stellgelenkes durch eine Störgröße werden über das Steuerventil, das als = Komparater arbeitet die axialen Zylinder nachgefüllt. Somit ist die Steifigkeit des Systemes mindestens mit der vergleichbar, mit der man bei einer Konstruktion mit Hydraulikzylindern rechnen kann.
  • Patentansprüche

Claims (16)

  1. Patentansprüche (0)Manipulator mit mindestens einem an einem Basisteil angeordneten beweglichen Glied und einem an dessen freiem Ende angeordneten Werkzeug, wie einer Greifzange, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Glied von einem oder mehreren Armen fester Länge gebildet ist, die mit dem Basisteil und untereinander über Stellgelenke verbunden sind.
  2. 2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil drehbar an einer Unterlage gelagert ist.
  3. 3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Stellgelenk einen Stellantrieb umfaßt.
  4. 4. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm zwei Anschlußflansche zur Befestigung der Stellgelenke an seinen Enden und einen biege- und torsionssteifen Mittelteil umfaßt.
  5. 5. Manipulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb von einem elektro-pneumatischen Antrieb gebildet ist, dessen Ausgang auf ein Getriebe hoher Untersetzung wirkt.
  6. 6. Manipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektropneumatische Antrieb einen elektrischen Schrittmotornumfaßt, der die Luftzufuhr zu einem das- Antriebsmoment für das Getriebe erzeugenden pneumatischen Motor über ein druckkompensiertes Steuerventil steuert.
  7. 5 oder 7. Manipulator nach Anspruch/6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb so ausgebildet ist, daß er bezüglich der Winkelstellungen des Stellgelenks ein Regelverhalten mit PR2-Charakteristik hat.
  8. x mit geringem Antriebsmoment 8. Manipulator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe einen starren kreisringförmigen Zahnkranz mit Innenverzahnung und einen damit zusammenwirkenden verformbaren Zahnkranz mit Außenverzahnung und kleinerer Zähnezahl als der starre Zahnkranz sowie einen den verformbaren Zahnkranz auf dem starren Zahnkranz abwälzenden Wellen-Generator umfaßt.
  9. 9. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellen-Generator ein in dem verformbaren Zahnkranz gelagerter Nockenkörper mit etwa elliptischem Umfang ist, der auf der Abtriebswelle des elektro-pneumatischen Antriebes sitzt.
  10. 10. Manipulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Motor ein Preßluft-Axialkolbenmotor ist und daß der Schrittmotor einen Drehschieber steuert, der die Zylinder des Axialkolbenmotors mit Preßluft speist.
  11. 11. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem oder jedem Stellgelenk eine Steuer- und Programmiereinrichtung zugeordnet ist.
  12. 12. Manipulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder ProgrammiereinlidhtyaR dem dem entsprechenden Stel lgelenk zugeordneten Arm angeordnet ist.
  13. 13. Manipulator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet! daß in dem Basisteil ein Schrittschaltwerk untergebracht ist, durch welches die Steuer- und Programmiereinrichtung (en) aktivierbar ist (sind).
  14. 14. Manipulator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Programmstufen der Steuer- und Programmiereinrichtung der Anzahl der Schritte des Schrittschaltwerks entsprechen.
  15. 15. Manipulator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmstufe einen Programmträger und einen Quasi-lstwertgeber umfaßt.
  16. 16. Manipulator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Quasi-lstwertgeber ein optischer Geber ist.
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