DE2945189A1 - Mechanischer arm - Google Patents

Description

1. Petr Nikolaevitsch Beljanin, Moskau/UdSSR und 8 Mitanmelder

P 77 96O-M-61 8. Nov. 19 79

L/Kdg

khCHAIJISCIIKR AEM

Die vorliegende ^Erfindung bezieht sich auf die Vervollkommnung von a ut oma tia eben Manipulator en mit .t'r.ogramme teuerung, insbesondere auf die Konstruktion ein>.s mechanischen Armes,

Das bevorzugte Anwendungsgebiet der liirfindung ist die Automatisierung von Haupt- und Hilfsarbeitsgängen in der Industrie, insbesondere die Automatisierung der Arbeitsgänge des Ladens (nusladexis) von technologischen Ausrüstungen* Die iarfindung kann auf vielen Gebieten der Technik Anwendung finden, beispielsweise bei der mechanischen Bearbeitung, der thermischen Behandlung, im ^ieflereiwesen, beim Üchmiedcn, Geaonkschmicden, schweißen, bei der Montage, beim Auftragen von überzügen sowio für «rbeiten in Medien, die für die Gesundheit des Monschen gefahrlich sind ; in der Kernenergetilc»

sowie in der Tiefwasser- uud kosmischen Technologie, in der Medizin,

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Das Problem , das mit de~ Erfindung gelöst wird, entstand in Verbindung mit den cjestie^enen Anforderungen der Industrie an Mit toi-¹Ji' Automatisierung von technologischen und Transport-Haupt- und Wilfsarbeitsgängen, besonders in Abachnitten mit schweren, monotonen/ schädlichen und gefahrlichen Arbeitsbedingungen bei großer .Vielzahl und häufigem Wechsel von hergestellten

An

Die neuzeitlichen Forderungen an die Mittel zur Automatisierung von technologisch η und 'lraasportarbeitsgängen sind: Fähigkeit der genauen Zustellung und Orientierung von Teilen im «Virkungsbereich verschiedener Ausrüstungen, Universalität und Manövrierfähigkeit sowie schnelle Umstellbarkeit auf verschiedene .Erzeugnisse und Arbeitearten.

Außerdem sollen diß modernen Automatisierungsmitt^l das Arbeitstempo der au bedienenden Ausrüstung nicht hemmen, d.h., sie sollen eine hohe L' istungsfähigkeit besitzen.

Die vorstehend Forderungen hängen in bedeutendem MaJJe von den konst-ruktivenl Besonderheiten einea jeden konkreten Automatisierungmittel <ib. imines der neuzeitlichen Mittel zur Automatiuiurung und iiecrianisierung ist der mechanische Arm, «spezifische Auf or de runden an den mechanischen Ära als Automatisierungen!!ttel sind: höchstmögliche üewichtsvermin-

u η d
derung der Glieder des Armes wiöglichkeit zum Einsatz eines

beliebigen Antri eb;,'„>·;-;-, ::ir,bor;ondere eines elektrischen

Antriebs. Hierbei sollen die Masse und Abmessungen betreffenden Charakteristiken d-s «utriebs keinen Einfluß auf das dynami-

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sehe Verhalten des Armes und dessen Manövrierfähigkeit ausüben. Bine spezifische förderung ist es auch, in der Konstruktion gesteuerte kinematische Bindungen gewünschter Ereiheits- grado zu "organisieren", die eine wesentliche arleichterung der Steuerung gestatten« Die erwähnten Probleme werden der vorgeschlagenen Erfindung "m chaui;jcher Arm" gelöst»

Zur Zeit sind zwei grundsätzlich· verschiedene Ausführungs Varianten von mechanischen Armen bekannt. Am stärksten verbreitet ist die Vari mit Antrieben, die an den beweglichen Gliedern des Armes angebracht sind (Roboter Modell IRG-3O der Japanischen Firma "Tokuo-Keilci").

Eine solche Anordnung führt zur Vergrößerung der zu verschiebenden Massen des Armeυ und der Abmessungen desselben. Infolgedessen ist die L-istungsfähigkeit des Armes beschränkt, und die Dynamik seiner Bewegung erweist sich als angespannt«

„ . ,. Variante . , , . , .. Bei der anderen des mechanischen Armee Bind die ii-inzelantriebe auf dem tragkörper des mechanischen Armes angebracht, und zu den viiieoern des Armee führen kinematische Triebketten (siehe die Fachzeitschrift "Stanki i instrument" ( Werkzeugmaschinen und Werkzeuge ) Wr. 4-, 1976 "Aufbauprinzip des Antriebssy-oteme von automatischen Manipulatoren mit Programmsteuerung", Autoren A. ή, Kobrinaki ü· a·, S. 4, Bild i6). Zum Unterschied von de r ersten gestattetes, die zweite , leichtere und manövrierfähigere Konstruktionen für mechanische Arme zu bauen.

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Die eich dabei ergebenden langen kinematischen Ketten führen jedoch unvermeidlich zur Vergrößerung des Fehlers bei der Bewegungeauüführung wegen der vorhandenen οχ>1θ1θ in den Geferie— ben und der geringen oteif ijkeit des ganzen Antriebssystem^ ·

ii ox* t

Andererseite crfor ' die Anordnung der Motoren auf dtm 'tragkörper in der ±<egel die Bildung eines komplizierten iPlanetenge triebe a.

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. Äiidreenko "Proektirovanie privodov manipulatorov"( Projektierung von Manipulatoren-Antrieben ), Verlag 'lAashinostroenie", Leningrad, 1975» S. 2?, Bild 1, 2). Der Arm besitzt einen 'JJr ag körper, η gelenkig veibundene Glieder, wobei m ( n>m)

aufeinanderfolgend angeordnete Glieder Gelenke mit Horl— zontalachüen aufweisea, leine mat ische Triebketten zur Gewähr— leistuno von HelativverSchiebungen der Glieder, auf dem itagkörper montierte iünzelmotoren und i^ederausgleichvorrichtungen· Bei diesem Arm ist die nufgabe des Ausgleichs von m aufeinanderfolgenden Uli« H-rn mit Horizontalachsen und damit auch die Hufgabe der Verringerung der installierten Leistung von Kinzel— motoren gelost·

Jedoch hat diese Bauart des Armes den Nachteil, daß seine kinematische Triebketten ein Planetengetriebe bilden, was zur kinematischen^gegenseitigen Beeinflussung verschiedener Freiheit sgr^de führt (bei Drehung eint;s riinzelantriebe erfolgt die

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Drehung sowohl im entsprechenden Gelenk, als auch in den nachfolgenden Gelenken des nrraes). Dies erschwort wesentlich die Programmierung ncr Buw, gungozi und den iiin^utz dus Armea als automatische Einrichtung.

eines Dieser wachteil wird in der Konstruktion mechanischen

Armes mit Programmsteuerung teilweise behoben (siehe Takase K«_t Inoue Kh₁, Sato K., Programmierung eines vielgliödrigen Manipulators mit Drehmomentsteuerung, Densi Shdzjutsu soju kenkjuse Ikho 37. I¹Ir. 3.25-59, 1973, Japan). Der Arm enthält einen '•i-Vagkörper mit darauf montierten untereinander gelenkig verbundenen Gliedern, von denen jedes seinen .riinaelantrieb besitzt, der mittels kinematischen Kette. C oeilketten) mit den Gliedern verbunden ist, wodurch Triebketten entstehen, ein Spannwerk und einen Mechanismus zur kompensierun^ der gegenseitigen Beeinflussung der Glieder-Verschiebung.

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

es

Jedoch gestattet diese Bauart nicht, die<kjnematische^

gegenseitige ■ Beeinflussung v^ röchiedener Freiheitsgrade vollständig zu kompensieren. Deswegen kann die in Hede stehende Konstruktion die gef ord> rte Genauigkeit bei der Ausführung einer iteihe von technologischen Arbeitsgiintien nicht gewährleisten. Außerdem üb· rstei^t die Anzahl von kinematischen Trieb—

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ORIGINAL INSPECTED

und Spannketten die Zahl der Freiheitsgrade um das Zweifache, was bei Vergrößerung der Anzahl von beweglichen uliedern die Konstruktion des Armes kompliziert und schwer macht sowie dessen Zuverlässigkeit herabsetzt, üj sei auch bemerkt, daß sämtliche Freiheitsgrade,in den vorgenannten Konstruktionen programmgesteuert werden, und deshalb ist die Pro— greifeinrichtung mit der Ausführung von isteuerunüsoperationen maximal ausgelastet und zeitlich nicht immer den Anforderungen gewachsen, was zur Notwendigkeit führt, die Bewegunjsgeschwindigkeiten des Armes zu vermindern, überdies ist die Genauigkeit der Ausführung einer ^ewe^ung länjjs einer Kontur nicht immer zufriedenstellend infolje der vorhandenen Diskretheit des St* ui.-raystems und uer vorhandenen Unempf indliehkeitszone des Antriebs·

/bilden, Lilien beträchtlichen Anteil der

Bewegungen des Armes ρ3e 3o_uenannten "Stereotypbewegungen", d.h. solche Bewejun^en, bei denen "bestimmte kinematische Be«v dingur^en eingehalten werden müssen, beispielsweise eine konstante Orientierunj de-a Gliedes im xiaum. Die Jterefctypbewe^uagen sind meist durch technolo₀ische Besonderheiten des üinsstzes des Armes bedingt und müssen mit erhöhter Genauigkeit ausgeführt werden. In α er oben iiriochildei'ten Konstruktion ist die

eine r.
iklöjl ich Reit Kraft sch l'j.-s ea der kinematischen Ketten nicht

gewährleistet, w.^s ea nicht ennöjlicht, utereotypbewe^ungen mit der erforderlichen vkinaui<jkeit zu erhalten.

Die kennzeichnende üeüonderheit di^ües Armes iat das

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handensein einer Vorrichtung zum Ausgleich dee Gliedergewichtes · Sie ist mit Verwendung von Gegengewichten gebaut, die eine wtuunlliche Irüohoit uufwuiuon. DIvti führt zur Vorgrößerung

der Zeit für die Beschleunigung und Bremsung des Systems, erdie

höht Belastungen der Konstruktionselemente und verschlechtert die Bewegungsdynamik des Armes«

Zweck der Krf indung ist die Behebung der vorerwähnten Nachteile.

Der Krfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

mechanischen Arm zu schaffen, dessen funktionale Mög-

wobei lichkeiten erweitert sind, alle kinematischen Ketten des Armes durch eine minimale Anzahl von Spannelementen .gespannt werden, die Leistung der i&nzelmotoren verringert, die Programmierung vereinfacht, das uewicht der Armkonstruktion vermindert

Rute und Bedingungen für die Urzeugung von ^tereotypbewegungen durch

der Ausnutzung der kö_blichkeiten 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 raiüden 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

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das Spanne lenient zu spannenden Triebketten gleich ist, wobei ein Ausgang eines jeden der Differentiale an den Einzelantrieb

und
angeschlossen ist, zwei andere i:i das vorhergehende und dae

nachfolgende Differential angeschlossen sind, wobei die freien Ausgänge der äußersten Differentiale . in den Tragkörper bzw· an das üponiielement angeschlossen sind· Die Konstruktion des mechanischen Armes nach der Erfindung

gestattet es, die Genauigkeit awerte des Armes beträchtlich zu

und
erhöhen die Konstruktion leichter und billiger zu machen« Dies wird durch Verrinnerun^ der Anzahl von kinematischen Ketten, Spannelementen und durch Gewährleistung einer konstanten Spannung sämtlicher kinerauLiüCuen Triebketten mit Hilfe einer Mindestzahl von SpanneIemcnten und kinematischen Üpannketten erreicht« Grundsätzlich iod es möglich, alle Triebketten des mechanischen Armes durch ein SpanneIumcnt und eine kinematische Spannkette anzuspannen. In diesem Fall wird der Arm äußerst leicht und konstruktiv einfach.

Manchmal ist es zweck.ouijig, den Arm mit einem zusätzlichen Spannelement :.u versehen, das mit dem Ausgang eines der Differentiale uad über eine ,.usatzliche kinematische Kette mit dem entsprechenden ^lied des mechanischen Armes in Verbindung steht.

Dadurch wird es möglich, die konstruktiven Parameter der

Elemente von irieb- und opannketten, die die Abmessungen des

es beeinflussen, rationell zu wählen« Außerdem erlaubt diese

Lösung· unterschiedliche »Spannkräfte in dun Triebketten verschiedener Glieder sicherzustellen·

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αβ ist ferner möglich, die kinematische Kette des Spann«. Werkes in Form eines Seiltriebes auszuführen·

Diese Lösung stellt die einfachste und zuverlässigste Aus— führun^s form der kinematischen Spannkette dar. Außerdem wird

dnnn die Eingliederung des deiltriebes in die Konstruktion des mechanischen Armes keine konstruktiven !Schwierigkeiten bereiten, da ein Seil bei ^erinjeii Abmessungen beträchtliche Antriebskräfte zu übertra^e^ vermag,

iis ist weiterhin zweckmäßig, die Spannelemente des Spannwerk jj in Form von Drehstabfedern auszubilden.

Solche Spannelemente haben den /orteil, daß sie große Tor^ s ions spannung en und beträchtliche ^erdrehungswinkel zulassen«.

^s ist zweckmäßig, den mechanischen Arm mit einem Mechanismus zur Kompensierun^ der kinematischen gegenseitigen Beeinflussung der uliederver^chiebungen zu. versehen, welcher in Form von aufeinanderfolgend in Verbindung stehenden Differentialen

Differentials ausgeführt ist, wobei ein Ausgang einte Jeden mit

der entsprechenden i-riebkette und mit dem Ausgang des nachfolgenden Differentials verbunden iüt, ein anderer mit dem üinzelmotor und dem Aus^an^ des jeweiligen Differentials des Spaniiwerkes in Verbindung steht, und einer der Ausgänge des ersten Differentials auf dem '-tragkörper befestigt ist.

Mit einer solchen Lösung gelingt es, nicht nur Ifachteile zu beseitigen, die mit dar kin· matischen gegenseitigen Beeinflussung der Abtriebe zuaauimeuhantjen und zur Komplizierung des Programmierens führen, sondern auch eine Armkonstruktion

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zu schaffen, in welche; der Kompensier ungsmechajQisniUB selber durch bereits vorhandene Spanne lerne nt e gespannt ist. In ihm sind ebenso wie in den Triebketten der Glieder Spalte und Spiele beseitigt, was die ueuauitjkeit der Kompensierung der gejenseitigen Beeinflussung der Antriebe und der Bewegung des ganzen Armes insgesamt erhöht.

ω ist vorteilhaft;, den mechanischen Arm mit einer Vorrichtung zum Ausgleich des uliedergewichtes zu versehen, welche i& Form von Sinusmechanismen und elastischen Elementen ausgeführt ist, die zwischen den Ausgängen und den Stützen der Sinusmechanismen angeordnet sind, während der Eingang eines jeden Siriusmechanismus mit der itiebketue dee entsprechenden Gliedes zu verbinden ist.

Dadurch werden die Wellen der Kinzelmotoren zu jedem beliebigen Zeitpunkt uud bei jeder beliebigen Konfiguration des Armes von dem uliedergewicht mittels Momenten entlastet die von can elastischen elementen der Vorrichtung zum ausgleich des uliedergewichtes entwickelt werden. Infolgedessen gelingt es, iiinzelmotoren kleinerer L iatung zu verwenden, ohne an Schnellwirkung zu verlieren.

■as ist weiter voi^%tei lhaf t, die Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichtes mit untereinander V3rbundenen Differentialen zu versehen, die zwischen den Kingan^en der Sinusmechanismen und den Eriebketten der uliedtr angeordnet sind. Diese Lösung erlaubt es, die Vorrichtung zum Gewichtsausgleich an verschiedenen Elementen des «rmes zu montieren, insbesondere kann

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diese Vorrichtung auf den Tragkörper verlegt werden, wodurch die beweglichen οlieder des Armes von dem KIgengewicht und der Trägheit der Baugruppen dieser Vorrichtung entlastet werden.

*e ist zweckmäßig, die Möglichkeit sicherzustellen, daß

Hahmen . ,

der mechanische Arm m breitem Stereotypbewegungen aus»

führt, incbecondcre

1) Bewegungen mit konstantem l>teigungswinkel des Greifers aUT Koordinatenebene (z.B. zur horizontalen) ι

2) Bewegungen d( s ureifers nach einer von zwei zueinander senkrechten Richtungen im Arbeitsraum des Armes;

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

4) Bewegung mit konstanter Orientierung des ^reifere in der Koordinatenebene (z, ß. in der horizontalen).

Die Sealisierungvon Sterotypbewejungen durch Einführung von entsprechenden Mechanismen in die Konstruktion des Armes ermöglicht es, bei der nach einer Kontur erfolgenden Programmsteuerung die Genauigkeit der Bewegungsausführung infolge des Vorhandenseins von kraftschlüssi^er Verbindung zwischen den Drehwinkeln der Glieder wesentlich zu erhöhen. Außerdem wird die Pro.jrammateuereinrichtuno für die Zeit der Ausführung der otereotj-pbe.ve^unti von der Steuerung mancher Freiheitsgrade befreit, was es jestattet, diese Einrichtung für die Lösung anderer, mit der Steuerung des mechanischen Armes zusammenhängenden Aufgaben zu verwenden.

Iierr.ontnprochend ist der mechanische

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Arm zweckmäßig nit zwei Gruppen von Kupplungen versehen, wobei mittels der Kupplungen der ersten Gruppe die üin- ^än^e der Sinusmechanismen mit ihren Stützen und mittels der Kupplungen der zweiten Gruppe die/jeweils^) Jtinzelmotoren mit den Triebketten zu verbinden sjluv*.

Dadurch wird eine Stereotypbewegung mit einem konstanten Neigungswinkel irgendeines Gliedes üur (beispielsweise horizontalen) Koordinatenebeiie {jewahrli.istet. üine derartige Bewegung ist in^esondere bei der Ausführung solcher technologischer Arbt-itsgun^e wie Schwciiiunj, uberu-agun^ offener ^efälie mit Flüssigkeit usw, notwendig.

Üs ist vorteilhaft, den iirm mit einer kinematiachen Kette,

die die Aui^anüseleiaente der Sinusmechanismen verbindet, und

die mit zwei Kupplungen zu versehen, von denen eine in der zusätz-

und
liehen kinematischen K'.-tte die andere zwischen den üLnzel-

motoren und der Kinematischen itiebkette eines der glieder ordne t

Dies bietet die b.öjlichkeit, dem Arm Stereotypbewe^ungen nach einer zueinander sy/ikrechten Richtungen im Arbeitsraum

zu erteilen. Derartige ^ewejungen kommen besonders oft bei der Beüienung verschiedener technologischer Ausrüstungen sowie bei der Ausführung von Be- und üiitladearbeiten und beim Vorhandensein von LajerOy Magazinen und btellagen vor.

ft,

ob ist vorteilha den mu chanisch en Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die üAngänge der iSinusmechanismen verbindet, und mit zwei Kupplungen zu versehen,

BAD ORIGINAL

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COPY

von denen die eine in der zusätzlichen kinematischen Kette die andere zwischen dem isinzelmotor und der kinematischen iTiebkette eines der Glieder angeordnet ist,

i&es gibt die kö<jlichkeit,eine ^tereotypbewegung nach ... ütrahlen auszuführen, die beispielsweise durch die Achse des Dreh^J zweier gleich lanjer anstoßender Glieder verlaufen. Derartige Bewegungen sind manchmal notwendig^nicht nur aufgrund von technologischen Bedingungen, sondern auch bei Verzerrung des Arbeitsraumes und bei einer Vielzahl von Hindernissen,

vorteilhaft, eines

.es ist bei Vorhandensein Mechanismus zur

Kompensierung der kinematischen gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebungen den Arm mit einer zusätzlichen kinemutischen Kette, die die Antriebsketten der .anstoßenden Glieder verbindet, und mit zwei Kupplungen zu verwehen, von

die und

denen eine in der zusätzlichen Kinematischen Kette, die andere

zwischen dem JvLnzelmotor und dtr kinematischen iriebkette eines der Glieder angeordnet ist.

Durch diese konstruktive Lösung wird stereotype Bewegung

sichergestellt,wobei ^₆ konstruktive Realisierung bei vorhandenem Mechanismus zur Kompensierung der^/kinemati— sehen /gegenseitigen^ Beeinflussung der Gliederverschiebungen ^erweist))sich als einfacher^ ^.

üb ist wcLt.Pi- vorteilhaft, den mechanischen Arm mit einer

zusätzlichen kinematischen Kette, die die Wellen der Kinzelmotoren verbindet, welche die Verschiebung der Glieder

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29A5189

In beZU^ auf die Gelenke mit Vert ika Lao ns en "bewirken, und mit

die zwei Kupplungen zu versehen, von denen eine in der zusätzlichen

und
!cinematischen Kette die andere zwischen dem iiinzelmotor

und der kinematischen 'Jiriebkette eines der Glieder anzuordnen ist.

Diese Lösung gestattet es, Stereotypbewegung mit

konstanter Orientierung irgendeines Gliedes in der (beispielsweise horizontalen) Koordinatenebene sicherzustellen. Die Ausführung dieser ^eweijung ist oft bei der Durchführung von Montageoperationen, beim ü&nlegen von iiirzeugnisse in Verpackungsmittel und beim Verpacken erforderlich,

.es ist zweckmäüicii samtliche Kupplungen, die in der Konstruk-"tion des mechanischen Hrmes verwendet werden, programmgesteuert auszuführen.

durch und

Hier wird eine hohe Universalität des mechanischen Armes,

die Möglichkeit der programmierten n-in- und Ausschaltung verschiedener Stereotypbewe_b'ungen oder deren Kombinationen gewährleistet.

Im folgenden wird die ^findung anhand von

die Auüführungabeispielen mit Bezug auf Zeichnungen näher erläutert, in (iieser;

θ ΧΠΘ S

Fij. 1 gelenkig verbundene Glieder mechanischen

diesen
Armes mit an montierten Elementen von Triebketten una

einer Spannkette ι

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Jfig. 1j

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Fig, J einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. I₁ Fig, 4 auf dem Tragkörper montiertes Spannwerk und Einzelmotoren des Antriebs der Glieder des in Fi₁J. 1 gezeigten Armes; Fig. 5 eine Variante von gelenkig verbundenen Gliedern eines

dies on
mechanischen Armes mit an " montierten Element en von Trieb— ketten und zwei Spannketcen;

Fi^. 6 einen Schnitt nach Linie VI-Vl in Fig. 5; Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 5;

Fig. 8 auf dem Tragkörper montiertes Spannwerk und Einzelmotoren des Antriebs der Glieder dee in Fig. 5> gezeigten Armes;

Fig. 9 auf dem 'üragkörper montierte üinzelmotoren sowie Spannwerk und Mechanismus zur Kompensierung drer kinematischen gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebungen für den in Fig. 1 gezeigten Arm;

Fi₀'. 10 dasselbe wie in ittg · 2, Jedoch mit Vorrichtung

zum Ausgleich des üliedergewichts ;

Fig. 11 einen Schnitt nach Linie XI-XI in Fig. 10; Fig. 12 eine Variante der Anordnung der Vorrichtung zum Ausgleich des uliedergewichtes auf dem Tragkörper für das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel;

Fig. 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 Stereotypbewegung des mechanischen Armes ;

ein
Fig. 15 kinematisches Jchema, das Stereotypbewegung

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der Glieder mit konstantem Neigungswinkel zur Horizontal*· ebene gewahrleistet, für das in FLj. 9 gezeigte Aucführungsbeispiel

-i'ij· 16 Krganzünden zum kinematischen Schema des mechanischen Armes zur Gewährleistung von otereotypbewegung nach waagerechten Geraden;

Fi^. V einea bchuitt nach Linie XVII-XVlI in Pig, 1b; Fig. 18 die Verbindung der Kinzelmotoren mit den lirieblcetten bei der Ausführung von Stereotypbewegung nach waagerechten Geraden;

•Fiü. 19 eine Auführungsvariante, die ütereotypbewegungen nach senkrechten und waagerechten Geraden gewährleistet, für das Ausführunprsbeispiel nach Fig. 9; Fig. 20 einen Schnitt nach Linie XX-XX in Fig-, 19 \

Fig. 21 dasselbe wie in Fij. 10, Jedoch mit einer zusätzlichen Kinematischen Kette und einer Kupplung, welche die Stereotypbewe^un^ nach Strahlen gewährleisten, die durch die Gelenkachse eines der ulieaer verlaufen;

Fig. 22 eine Ausführun^svariante , die

Stereotypbewejun^ nach Strahlen gewährleistet, die durch die «elenkachae ein s der Glieder verlaufen, für das in Fij. M- jezeiiite Aasf-ihrungsbeispiel;

Fi^. 23 eine nusfuhruii£svariante , die

Stereotypbewejun<j nach strahlen gewährleistet, die durch die Gelenkachae eines der Glieder verlaufen, für das in Fi^. 9 gezeigte Aurü!irunp;sbeispiel;

Fij. 24 eine Ausführunüsvariante , das die

130021/0197 ORiGlNAL INSPSG-TEO

Stereotypbewegung mit konstanter Orientierung der Greiferachse in der Horizontalebene gewährleistet.

FIu· 1 illustriert das Strukturschema des Skelette eines mechanischen Armes, das naher beschrieben

wird, obwohl die Einzelheiten dieses Schemas keine grundsätzliche Bedeutung für das Wesen der erfindungsgemäßen

Lösungen haben· Der mechanische Arm enthält einen Tragkörper 1 (i'ig. 1) und aufeinanderfolgend mit Hilfe von Gelenken verbundene Glieder 2, 3, 4, 5t 6_f 7 und 8, welche das Skelett des mechaaisQhen Armes bilden« Das Glied,2 wird mittels eines üelenkes auf dem Tragkörper 1 befestigt· Die Besonderheit des Skeletts des mechanischen Armes ist die, daß die Achsen der aufeinanderfolgenden Gelenke mit Ausnahme der Achse dos GlieOes 7 entweder ρ .rallel sind oder sich kreuzen* i& sei beoierkt_t daß den Antrieb des Gliedes 8, das eine Greiferbacke

eines

darstellt, ein .Elektromagnet 9 bildet· Die Verwendung JSlek-

von prinzipieller Bedeutung.

tromagueten 9 ist für die Jeirfindung nicht ^y Als An-

vieiraehr

trieb des Greifers kann ein beliebiger Motortyp verwendet werden, Für die Verschiebung der Glieder 2, J, 4, 5» 6 und 7 können verschiedene beliebige Getriebe eingesetzt werden» Zahnradgetriebe, Ketten-, xiiementriebe u. ä« oder deren Kombinationen· In dem hier behandelten Beispiel ist die einfachste Getriebtißrt verwendet;seiltrieb. Die spezifische Besonderheit der betrachteten Konsbruktionsvariante ist das Vorhandensein eines Antriebsetranges für Jeden Jfreiheitsgrad und eines Spann-

stranges für alle ifreiheits^rade. Hierbei sind alle Antriebs-

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stränge nach dem gleichen Prinzip gebaut ι die Antriebsstränge eines jeden der ulieder 2, 3, 4, 5, b, 7 sind in Form von feilen 10, 11, 12, 13, 14 und 1b ausgeführt_f die von den auf

angetrieben sind. dem Tragkörper 1 montierten Mechanismen Jedes von den feilen 10, 11, 12, 13i 14 und 15 ist über Führunjsrollen geführt (umschlingt diese), die frei drehbar auf den Drehachsen von Zwischenglieder angeordnet sind, und an einer angetriebenen Holle befestigt, diu mit einem angetriebenen Glied etarr 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 üelenkachsen der Glieder 2, 3, 4, 5, b und 7 sind frei drehbare Führungsrollen der üeile 10, 11, 12, 13, 14 und 15 angeordnet. Auf der Gelenkachüe des Gliedes 2 sind i'ührungsrollen 21, 22, 23, 24 und 25 angeordnet ι auf der üelenkachse des Gliedes 3 sind FührungsroIlen 26, 27» 28 und 29 angeordnet j auf der Uelenkachse des Gliedes 4 sind Führungsrollen 30, 31 und 32 angeordnet; auf der Gelenkachse des Gliedes 5 sind Führungsrollen 33 und 34 angeordnet 1 auf der Gelenkachse des Gliedes 6 ist eine Führungsrolle 35 angeordnet. Zur Übertragung der Drehbewegung auf das ulied 7 iat eine zusätzliche Führungsrolle 36 vorgesehen.

Die kinematische Triebkette des Gliedes 2 enthält das an der angetriebenen Holle 16 des Gliedes 2 befestigte üeil 10, Die kinematiache Triebkette des Gliedes 3 enthält das

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'•'i-'

Seil 11, die Führungsrolle 21, die auf der Gelenkachse des Gliedes 2 frei drehbar ist, und die angetriebene Rolle 17# die auf der Gelenkachse des Gliedes 3 befestigt ist. Die kinematische 'Iriebkette 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 'üriebkette deu uliedes 5 gebaut: das Seil 13, die Führungsrollen 23, 27i 30, die angetriebene Rolle 19. Für das ulied 6: das Seil 14, die Führungsrolleη 24, 28, 31, 33, die angetriebene Rolle 20, Für das ulied 7» das Seil 15, die Führungsrollen 25, 29, 32, 34, 35, 36,-Is angetriebene Rolle dient das als Trommel·-ausgebildete Glied 7·

Der einheitliche opumi-oeilstruiig 37 (Fig. 1) ist von den auf dem Tragkörper 1 montierten M-.chanismen gezogen, umschlingt Führungürollen 3ö, 39, 40, 41, 42, 43, die auf den Gelenkachsen der Glieder 2, 3» 4, 5» 6 drehbar angeordnet sind, und ist an dem als Irommel ausgebildeten Glied 7 befestigt.

In der beschriebenen Konstruktion ist die Führungsrolle und die angetriebene Rolle des Antriebs jedes Freiheitsjrades

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 (Fig. 2) ist mit dem «lied 2 starr verbunden, die Führungsrollen 21, 22, 23, 24 und 25 sind auf der Achse drehbar angeordnet und dienen zur Änderung der Lage der Seile

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11, 12, 13, 14 uud 15 entsprechend der Lage des Gliedes 2· Die Führungsrolle J8 ist ebenfalls frei drehbar angeordnet und dient zur Änderung der Lage des üpann-Jeilstranges 37 entsprechend der Lage des Gliedes 2.Die angetriebene Hülle 17 (Fig. 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 I5 entsprechend der Lage des Gliedes 3· Die Führungsrolle 39 ist ebenfalls frei drehbar anr geordnet und dient zur Änderung der Lage des üparm-SeiIstrangs 37 entsprechend der Lage des Gliedes 3· Ähnliche Zweckbestimmung haben die Führ ungs ro Ilen 18, 19» 20 u ιύ das ulied 7, das als Trommel ausgebildet ist, die Führungsrolleη 30, 31» 32, 33» 34, 35 und 3b der kinematischen Tri< bketuen und die Führungarollen 40, 41, 42, 43 des äpaim-Jeüa trances 37·

Auf dem ITagKörper 1 sind das iäpannwerk und die üinzelmotoren der Antriebe der Glieder des in Fi₀. 1, Fig. 2, Fig. 3 gezeigten Armes montiert. Die S-ile 10, 11, 12, 13, 14 und 15 (Fig. 4) der kinematischen Triebketten der Glieder 2, 3, 4, 5, 6 und 7

zugehörigen
sind an Antriebstrommeln 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.

_BAD 130021/0197

Somit ist der ünzelmotor des Gliedes 2 des Armes der Motor 50, der des ülieues 3 der Motor 511 der des Gliedes if 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 'JCriebketten ausgeführt· Als Ausgänge 62, 63, 64, 65, 66 und 67 der Differentiale $6, 57, 58, 59, 60, 61 dienen Stege, und als Ausgänge 68, 69, 70, 71_f 72, 73, 74, 73» 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, wahrend der Ausgang 73 des anderen äußersten Differentials 61^Lst^mit einem Spannelement 80, beispielsweise einer Drehstabfeder, kinematisch verbunden/. Das Spannelement 80 ist mit einer Spanntrommel 81 verbunden, an der der Spani.-Sei 1st rang 37 starr befestigt ist« Zwischen der Spazmtromrael 81 und dem Spannelement 80 ist ein Vorspannwerk zur Vorspannung des ganzen fctyatems der mechanischen Getriebe des Armes angeordnet, d < in Form eines selbsthemmenden Schneckentriebπ mit Schneckenrad 82 und Schnecke 83 ausgeführt ist.

Die Ausgänge 62, 63, 64, 6b, 66 und 67 der Differentiale

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ORIGINAL INSPECTED

56, 57t 58» 59* 60 und 61 sind über Reduziergetriebe 84·, 85, 86, 87, 88 und d9 und Zwischenwellen 90, 91, 92, 93, 94 und 95 jeweils mit den KLnzelmotoren 50, 51» 52, 53» 54 und 55 und den Antriebsfcrommeln 44, 45, 46, 47, 48 und 49 kinematisch verbunden·

Die Seilkonstruktion des Armes kann infolge unzureichenden Dampfungskoeffizienten zu Schwingungen der Glieder des Armskeletts bei der Bewegung führen· Zur Vergrößerung dieses Koeffizienten sind zweckmäßigerweise in die vie lenke des

gesteuerte oder ungesteuerte Dämpfer, beispielsweise Friktions-Zeichnung
dämpfer (in der nicht gezeigt) einzubauen·

Der mechanische nrm in der beschriebenen Variante arbeitet folgender Weino.Beim Anlauf der ii&iizelmotoren $0_t 51» 52, 53t 54 und 55 wird die üu ^ung über die Zwiachenwellen 90, 91, 92, 93, 94 und 95, die mit rieb a trommeln. 44, 45, 46, 47, 48 und 49 und die Antriebseeile 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 ^Skeletttes des m chanischen Armes. Über die miteinander verbundenen Differentiale 56, 57, 58, 59, 60 und 61 werden die von den üinzelmotoren 50, 51» 52, 53, 54· und 55 vorgegebenen Drehwinkel summiert und über da3 bpannelement 80 und die äpana— trommel Ö1 zum öpanu-öei1strang 37 übertragen· Hierbei wird die Drehung der beiden fielen des Spanne le me mt es 80 ohne Aufdrehen demselben gewährleistet, wodurch eine konstante Spannung

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des Se ils trances 37 und bpannang 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 -i/2

ist das Vorhandensein dir<^kinematischen)gegenseieigen'Beeinflussung der Verschiebung der Glieder 2, J, 4, 5, 6 und 7 von den Jidnzelmotoren 50, 51» 52, 53t 54 und 55· So wird bei Drehung nur der Welle des Motors 50 und der Zwischenwelle 90 mit der Antriebe trommel 44 und dem oeil 10/sich\lie angetriebene Holle 16 und das Glied 2'in bezu^ auf den 'tragkörper 1 drehen, und auüerdem schwenkt das Glied 3 in "be^ug auf das Glied 2· Gleichzeitig werden über das Reduziergetriebe Ö4 und die Differentiale 5k» 57 r 5ü, 591 bO und b1 dua Spanne lerne nt tiO und die üpannfrrommel Ö1 in Drehung versetzt« Bei Drehung nur des Kinzelmotors 51 und der Zwischenwelle 91 mit der Antriebstrommel 45 schwenkt das Glied 3 iA bezug auf das Glied 2 und außerdem schwenkt das ulied 4 in bezuj auf das ulicd 3» bei Drehung nur des üinzelmotors 52 und der Zwischenwelle 92 mit der Antriebstrommel 46 schwenkt das Glied 4 in bezug auf das Glied 3 und gleichzeitig schwenkt das Glied 5 in bezug auf das Glied 41 bei Drehung nur des Kinzelmotors 53 und der Zwischenwelle 93 mit der Antriebetrommel 47 schwenkt das Glieu 5 in bezug auf das Glied 4 und gleichzeitig schwenkt das Glied 6 in bezug auf das Glied 5i bei Drehung nur des isinze 1 motors 54- und der Zwischenwelle 94 mit der Antriebstrommel 48 schwenkt das Glied 6 in bezug auf das Glied 5 und gleichzeitig schwenkt das Glied 7 in bezug auf das Glied 61 bei Drehunc nur des cünze!motors 55 und der Zwischen—

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29A5189

welle 95 mit der Antriebstrommel 49 schwenkt das Glied 7 in bezug auf das Glied 6.

Die Gesamtheit der Drehwinkel der Antriebstrommeln 44, 45, 46* 4-7i 48,und 49 bestimmt eindeutig die relativen Lagen der Glieder 2, 3, 4, 5, 6 und 7 und dadurch die Lage und Orientierung des Glied· s 7 im Kaum. Bei beliebigen bewegungen der Antriebstrommeln 44, 45, 46, 47, 48 und 49 wird Spannung der kinematischen 'JCriebketten sichergestellt, weil die Stirnseiten des Spannelementes 80 sich stets synchron drehen· Hierbei sind die Seile 1ü, 11, 12, 13, 14 und 15 sowie der Spann-Seilstrang 37 immer gespannt, und in cUm Zahnradübersetzungen der Differentiale 56, 571 58, 5% 60 und 61 und der Reduziergetriebe 84, 85, 86, 87, 88 und 89 sind die Spiele beseitigt.

anfängliche
Die Verdrehung des Spannelementes 80 wird durch

Drehen der Schnecke 83 gowührleistet.

Manchmal ist es aus konstruktiven ürwägungen heraus,

die durch -Festi^keitseitjenschaften der Seile bedingt 8/*.nd, wünschenswert, den mechanischen nrm nicht mit einem, sondern mit zwei (oder mehr ) oparmstre-ntjen &u versehen.

In Figur 5 ist eine Auafuhrungsvariantβ des Armes mit einem zusätzlichen Spannstrang gezeigt, der das Spannen der kinematischen Triibketten der ersten zwei FreiheiUsgrade gewährleistet.

Als Zusatz zu den in. Fi^. 1, Fig. 2 und Fig. 3 abgebildeten

weiteren Elementen enthält der in Fi₁J. 5 dargestellte Arm einen

Spann-Seilstrang 96 und zwei Hollen 97 und 98. Hierbei ist die fiolle 97 auf der Drehachse des Gliedes 2 frei angeordnet und

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- JO-

stellt eine Führungsrolle dar, während die Rolle 98 mit dem billed 3 starr verbunden und auf dessen Drehachse angeordnet iat. An der ^Lk>lle 98 ist das eine ikde des Seils des Spanu-Seilstrangea 9^ befeatigt.

Die angetriebene KoHe 16 ( i'ig, 6 ) ist mit dem ulied 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 Führun^sroIlen 3Ö und 97 sind ebenfalls frei drehbar angeordnet. Sie werden von den SpanavSeilsträngen 37 und 96 umschlungen.

Die angetriebene Kolle 17 (ilg. 7 ) ist mit dem Glied J starr verbinden. Die ^ührun^arollen 26, 27, 26 und 29 sind auf einer Achse frei drehbar angeordnet. Um sie sind die Seile 12, 13, 15 und 15 gewunden. Die Führungsrolle 39 ist ebenfalls frei drehbar angeordnet, sie wird von dem Spann-Sei 1st rang umschlungen. Der zusätzliche Spann-Seilatraiig 96 ist au der angetriebenen Rolle 98 befestigt, die mit dem Glied 3 starr verbunden ist.

auf dem Tragkörper 1 (Fig. 8) sind das spannwerk und die blnzelmotoren des Antriebs der Glieder für die Variante des in Fib. 51 Fig. 6 uad Fij. 7 abgebildeten Armes montiert. Als Zu-ϋ >tz zu den in Fi^. 4 gezeigten ^lementen enthalt das Spannwerk (FIg, 6 ) noch ein Spannelement 99· das an einem Jühde mit dem Husjung 69 des Differentials 57 und an den anderen Ende mit oiiier opaiuitrommel 100 kinematisch verbunden ist. An die—

1 3 O Π 2 1 /0197

ser Spanntrommel 100 ist der Spann-Seilstrang 96 befestigt, der zum ulied 3 des mechanischen Armes führt· In dieser Kette ist zwischen der Spanntromrnel 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 Jiricbketten der ersten zwei Glieder 2 und 3 gewährleistet, ^ ist bezeichnend, daß er über das Differential 57 und das Reduziergetriebe 85 das Glied 2 und den hlnzelmotor 51 verbindet. Ähnlich können mehrere zusatzliche Spannstrange eing richtet werden, von denen jeder das Spannen der Antriebsketten seiner Glied· rgruppe gewährleistet·

Die übrigen elemente des mechanischen Armes entsprechen der früher b' schriebeneii Variante«

Die Arbeit des mechanischen Armes beim Vorhandensein des zusätzlichen Spannstran^ea unt rucheidet sich von der Arbeit der Variante des in i'i_tJ. 1 , Fi₄₃. 2, Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Armes dadurch, dau das Spunnelement 99f die Spanntrommel 100 und der Spann-Sei1strang 96 (s. Fig. 5 und Fig. 8) _ei_n zusätzlichem Spannen der kinematischen Triebketten der Glieder 2 und 3 besorgen. Die von den uinzelmotoren 50 und 51 des Antriebs der Glieder 2 und 3 herrührende Bewegung wird am Ausgang des Differentials 57 dea Sparmwerkes summiert und über das Spannelement 99t di«. Spanntrommel 100 und den zusätzlichen Seilstrang 96 zu der am Glied 3 starr befestigten angetriebenen

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Holle 98 übertragen. Infolgedessen wird die Spannung der kinematischen Triebketten der Glieder 2 und 3 durch das Geaamtspann—

anfiinnliche ., moment bestimmt, das durch Verdrehung sowohl des

Spanne lerne·utc s 80 als auch des »Spanne lerne nt es 99 bedingt ist. Das Spannelement 99 dreht sich dabei ebenfalls ohne Aufdrehen, Die Vorspannung des Spannelementes 99 wird durch Drehen der Schnecke 101 herbei_uef iihrt.

Die Arbeit der übrigen ^lamente des mechanischen Armes ent—

der
spricht der früher beschriebenen Variante.

Die beschriebene Konstruktion des mechanischen ürmes läßt die hing lied«. rung /in denselben^eines Mechanismus zur Kompensie— rung der kincmacischen ige_ucn^eitig en Beeinflussung der uliederveröchiebuiitjen/ zu, der in Form von Differentialen ausgeführt ist. Die üiiylifcderun£ dieser Differentiale in die kinematischen Ketten erfolgt derart, daß sie in der Spannungskontur

liefen und in ihnen ebenfalls Spiele beseitigt sind.

In flg. 9 ist eine Variante des Auf haus _mit auf dem Tragkörper 1 montierten üinzelmotoren, eines Spannwerkes und eines Mechanismus zur Kompensierung der kinematischen^gegenseitigen^ Beeinflussung der Gliederverschiebungen für den mechanischen Arm nach Fig. 1, i'ig. 2 und Fi₀-. 3 dargestellt. Die Figur 9 ist gegenüber Fig. 4 mit einem Differential zur Kompensierung der kinematischen Regenseitijen/Beeinflussung der üliederverschiebungen ergänzt. Die Differentiale 103, 104, 105, 106, 107 und 108 dieses Kompensierungsmechanismus sind aufeinanderfolgend verbunden. Ho sind die Ausgänge 109 und 110, 111 und 112,

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COFY

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 Triebkette:, in Verbindung. Der Ausgang 119 des äußersten Differentials 108 der Aufeinanderfolge ist eit der Antriebstrommel 49 verbunden,

in Ausgänge der Differentiale 103, 104, 105, 106, 107 der Aufeiar·

anderfolje stellen auch die Zwischenwellen 90, 91, 92, 93, 94

jeweiIs
und 95 dar, die mit den ilnzelmotoren 5U, 51» 52,

53, 54 und 55 und über die Reduziergetriebe 84, 85, 86, 87, 88 und 89 mit dt-η Ausjanjen 62, 63, b4, 65, b6 und 67 der Differentiale 56, 57, 58, 59, 60, 61 des Spannwerkes kinematisch verbunden sind. Außerdem ist der Ausgang 120 des eröüou Differentials 103 der Aufeinaj.derfolge auf dem Tragkörper 1 befestigt,

Di·.. Arbeit des mechanischen Armes geht bei der Ergänzung der Konstruktion ά\χ. ch den Mechanismus zur Kompensierung der kinematischen ^je^eilseitigen Beeinflubsung der liliederVerschiebung, welcher in Fi₀. 9 dargestellt ist, auf die folgende

von den
Weise vor sich. Die Drehungen iinzelmotoren $υ, 51, 52, 23» und 55 werden über dU Zv;iachenweilen 9O, 9I, 92, 93, und 95 auf die Differentiale 103, 104, IO5, 106, 107 und 108 des Kompensierung 3m<.c.:c;nismu3 übertragen und von ihren Ausgängen 109, 111, 113, 115, 117 und 119 an die Antriebstrommeln 44, 45, 46, 47, 48 und 49 und über die Seile 10, 11, 12, 13, 14 und I5 an die Glieder 2, 3, 4, 5, 6 und 7 weitergeleitet,

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Außerdem werden die Bewegungen von den Einzelmotoren 50, 51» 52, 53, 54 und 55 über die Zwischenwellen 90, 91, 92, 93, 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, bO.und 61 des üpannwerkes übertragen, die die Bewegungen der -cdnzelmotoren auf die erforderliche Weise summieren und die Drehung des Spannelementes οΌ ohne Aufdrehen desselben gewährleisten. Das Spannelement 80 hält die Spannung des üeilstranges \

37 aufrecht, der über die Fuhrungsrollen 38, 39» 40, 41, 42, ' 43 und das als Trommel ausgebildete 7 das Spannen der kinematischen iiriebketten sicherstellt. Da die Ausgänge 109 und 62, 111 und 63, 113 und 64, Hi, und 65, 117 und 66, II9 und 67 der » Differentiale 103, 104, 105, 107 und 108 des Mechanismus zur kinematischen ^gegenseitigen beeinflussung der Gliederverschie— bungen und der Differentiale 56, 57, 58, 59, 60,und 61 des Spunnwerkes kinematisch verbunden sind, befinden sich alle Differentiale 103, 104, 105, 106, 107 und 108 des Kompensierungsmechanismus in der Spannungakontur, wodurch die Beseitigung der Spiele und die Spannung aller Differentiale und Getriebe erreicht wird, die auf dem Tragkörper 1 montiert sind· Durch den in der Konstruktion vorhandenen Mechanischmus zur

Kompensierung der kinematischen'.gegenseitigen Beeinflussung der Glieder wird es möglich, die Mjnzelmotoren 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 das Armes angeordnet wären« Dies wird durch Summieren der entsprechenden Bewegungen der üinzelmotoren an den

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ORIGINAL INSPECTED

Differentialen 103, 104, 105, 106, 107 und 108 des Kompensier rungsmechaniPinus erreicht, oo z. B. werden «bei der Arbeit nur des KLnzelmotors 50 des Antriebe des Gliedes 2 außer der Antriebstrommel 44 auch die ix υ mine In 45, 4b, 47, 4ö und 49 rotieren, wobei sie die "parasitäte" Bewegung der Glieder 3» 4, 5i und 7 kompensieren, die durch /orhandensein| der Führungsrollen 21, 22, 2^, 24, 2i? und der Gelt-nkachae 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, 6 und 7 unverändert. Ähnlich geschieht die Kompensierung bei dir Arbeit der übrigen Einzelmotoren.

Die hier beschriebene Konstruktion des mechanischen Armee kann mit einer Vorrichtung zum Au3.:leich des ^ewichts der Glieder 3» ^ und 5 versehen sein. Verschiedene!Varianten der Ausführung dieser Vorrichtung sind in Fig. 10 und Fig. 11, Fig. 12 und Fig. 13 angeführt. _:

In Fig. 10 ist eine am beweglichen Glied 2 aontierte Vorrichtung zum Ausgleich des Gewichts der Glieder 3i ^ und 5 dargöstellt. Die Vorrichtung zum Gewichtsausgleich ist in Form von drei (ge^aB der Anzahl von nusgleichsgliedern) üinuamecha-

ausßeführt '

nisrnen)^ deren üLngange 121, 122 und 123 Kurbeln und deren Ausgänge 124, 125 und 126 Kulissen sind. Die uiusgänge 124, 125 und 126 der äinusmechanismen sind mit elastischen Elementen 127,

128 und 129 verbunden. Jedes der elastischen elemente 127, 128,

129 ist jeweils zwischen dem Ausgang 124, -125 und 12b des Sinus-

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ORIGINAL INSPECTED

mechanismus und dessen Stütze angeordnet« Das elastische JSLement 128 (Fig. 11 )befindet sich zwischen dem Ausgang 125 des Sinusmcchunismua und seiner Stütze, als welche in diesem Fall das bewegliche >lied 2 auftritt.

Die £iin^antat) 121, 12^ und 122 der Sinusmechanismen (11g. 10 ) sind mit den Führungarollen 21, 22 und 23 der kinematischen Antrittbketten der entsprechenden Glieder kinematisch verbunden· Di· se Führunfasrollen 21, 22 und 23 aind drehbar in bezug auf die Gelenkachse des Gliedes 2 angeordnet. So ist der Eingang 123 des ersten Sinusmechanismus mit der Führungsrolle 21 kinematisch verbunden. Der ^In^ary 122 des anderen Öinusmechanismus iüt mit der Führung;trolle 22 und der jiinoarig 121 des dritten oLmuimcchaniumus mit der J>\ihrunt;arolle 22 kinematisch verbunden«

Die Arbeit des Mechanismus zum Auutfleich des Gewichtes der Glieder 3, 4 und 5 geht auf die folgende Weise vor sich«

Die von den Seilen 11, 12 und 13 umschlungenen Fuhrungsrollen 211 22, 23.sind durch Momente belastet, die durch die an den

Ausgängen 126, 124 und 125 der Sinusmechanismen angebrachten

* und

elastischen KLemente 129, 127 und 126 erzeugt werden- gleich und^nach>dem Vorzeichen (den Momenten von den Schwerkräften der Glieder 3,·4 und 5 ia bezuj auf deren Gelenke entgegengesetzt sind. Da die relativen La^en der ulieder 3, M- und 5 mit der Lage der Sinuumechanismen eindeutig zusammenhängen! so geschieht der Gewichtsausgleich der Glieder 3, 4 und 5 hei beliebigen Konfigurationen des ürmes. Die komente von den Schwerkräften der ulieder 3, 4 und 5 sind durch Kräfte der elastischen Jüemente

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.'-9'NAL INSPECTED

129t 127 und 128 kompensiert, und die iäiinzelmotoren 51, 52 und 53 sind von den statischen Momenten entlastest·

DLe Figur 12 zeigt eine Variante der konstruktiven Ausführung der Vorrichtung zum Ausgleich des G<wichte der Glieder 3» 4, 5 für den Full, wenn diese Vorrichtung auf dem Tragkörper 1 mon-

eines ; -*r >

tiert ist, bei Fehlen Mechanismus zur Kompensierung der kine-

matiscJien^egt:nseitigen>Beeizifluysung der OliederverSchiebungen, d.h. für den in Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 und fig, 4 dargestellten Arm· Als zusätzliche Alemente gegenüber der Fig. 4 treten hier drei Differentiale 130, 131 und 132 und drei Sinusmechanismen.nit den elastischen Zementen 127, 128 und 129 auf _# Hierbei sind die zusätzlich eingebauten Differentiale I30, 131 und 132 mittels

der Ausgänge 133, 134 und 1p5 kinematisch untereinander und über

die Zwischenwelle 90 mit dem üinzelmotor 50 dos Antriebs des Gliedes 2 verbunden« Die zweiten Ausgänge der Differentiale 130» 131 und 132 sind die Zwischenwellen 91, 92 und 93, die mit den •^inzelmotoren 51| 52 und 53 des Antriebs dei· 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 iüngängen 123, 121 und 122 der Üinusmecnanismen in Verbindung.Die elastischen üilemente 129, 127 und 128 befinden sich zwischen den Ausgäben 126, 124 und 125 der.äinusmechunismen und der Stütze der Sinumechanismen, als welche der '-tragkörper 1 dient· i

In dieser konstruktiven Variante geht die Arbeit des Mechanismus zum Ausgleich des Gewichts der Glieder 3» 4 und 5 auf die

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ORIGINAL INSPECTED

folgende Weise vor sich. Die Lage der Eingänge 123, 121 und der Sinusmechanismen soll durch die relativen Lagen nur der Glieder 31 4- uud 5 eindeutig bestimmt werden. Die Beseitigung des cinflu:isea der Verschiebung des Gliedes 2 wird durch üubstrahieren deu Drohwinkels der Zwischenwelle 90 des Gliedes 2 von den Drehwinkeln der Zwischenwellen 91» 92 und 93 des Antriebs der Glieder 3» 4- und 5 sichergv. au eilt. Diese Operation wird mit Hilfe der Differentiale 130, 131 und 132 der Vorrichtung zum ^uewichtsausgleich dank der kinematischen Verbindung der Ausgänge 1331 134- und 135 mit der Zwischenwelle 90 vorgenommen.

Die elastischen iQemente 129, 127 und 128, die an den Ausgängen 12b, 124 und 12i> der"oinusmuchanibinen angebracht sind, erzeugen Momente, die gleich und^nach^dem Vorzeichens den Momenr ten von den ochwerkräf ten d·. r Glieder 3» ^- und 5 ia bezug auf dören uelenko entgegengesetzt sind. Da die relativen Lagen der Glieder 3, 4- und 5 mit der Lage der iSinusmecnanismen eindeutig zusammenhängen, wix*d ein Ausgleich des Gewichtes der ulieder 3, 4 und 3 bei beliebigen Konfigurationen des Armes erfolgen-. Die Lioraente von den Schwerkräften der Glieder 3» 4- und $ sind durch Kräfte der elci:;tibchen Elemente 129, 127 und 12Ö kompünsiei't, und die -cinzelmotoren i?1, >2 und 53 sind von den statischen Momenten entla: tet.

In Jf'ig. 13 ist eine Variante der konstruktiven Ausführung der Vorrichtung zum Ausgleich des Gewichts der Glieder 3» 4· und 5 für den Fall, daß diese Vorrichtung auf dem Tragkörper 1

eines
montiert ist, bei Vorhandensein Mechanismus zur Kompensie-

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BAD ORIGINAL

rung der gegenseitigen kinematischen Beeinflussung der Glieder-Verschiebungen dargestellt, d.h. für den in iFig. 1, Fig. 2, Fig. 4 und tfij. 9 wtedorgegebeneu mechanischen Arm,

üls zusätzliche Elemente gegenüber der Fi|_;. 9 treten hier drei Differentiale 130, 131 uiid 132 aowie drei üinusmechanismen mit den elastischen KLementen 129, 127 und 128 auf. Hierbei sind die zusätzlich eingebauten Differentiale 13Q, 131 und 132 mittels der Ausgänge 136 und 13^-» 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 13O, 131 und 132 stehen mit den Eingängen 123, 121 und 122 der jeweiligen üinusmechanismen in Verbindung. Die dritten Ausgänge der zusätzlich eingebauten Differentiale 130, 131 und 132 sind die Zwischenwellen 91, 92.und 93» die mit den hlnzelmotoren i>1, 5^ und b3 des Antriebs der entsprechenden ^liedt.-r 3, 4 "bzw. 5 kinematisch verbunden sind» Die elastischen üilemeiite 129, 127 und 128 befinden sich zwischen den Ausgängen 126, 124- und 125 der oinusmechanismen und d&r Stütze der Sinusmechanismen, als welche der itagicorper 1 dient.

Die nrbeit der /orrichtujig ^ua Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3t ^ und ^cj in der beschriebenen Variante geht auf die folgende Μ^ΐαβ vor sich. Die an den Ausgängen 126, 124 und 125 der Üiausmechanismen angebrachten elastischen KLemente 129» 127 und 128 entwickeln Momente, die gleich und</nach^dem Vorzeichen'den Momenten von den ochwerkräften der Glieder 3» 4 und 5 in bezug auf deren Gelenke entgegengesetzt sind. Die Lage der

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₀-.,,. . iAL. IMSPECTED

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 sireicht·

Da die relativen Lagen der Glieder 3, 4 und 5 mit der Lage der Sinusmechanismen eindeutig zusammenhängen, erfolgt der •"•uSuleich des Gliedepgewichtes bei beliebigen Konfigurationen des Armes» Die Momente von den Schwerkräften der Glieder 3, 4- und f> sind durch dii. Kräfte der elastischen Elemente 129, 127 und 12Ö kompensiert, und die ixLnzelmotoren 51» 52 und 53 sind von den statischen Momenten entlastet.

Um dem mechanischen Arm «itereotypbewegungen mit einem konstanten Neigungswinkel eines beliebigen der Glieder 3, 4» 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 Stutzen und die Kupplungen der zweiten Gruppe verbinden die entsprechenden Einzelmotoren der- Glieder mit den kinematischen Triebketten (i?ig. 14 ).

Die Kupplungen 139» 14O₁ 1<+1 der ersten Gruppe sind am bewegt liehen Glied 2 angeordnet und verblocken die J^ührungsrollen 22, 23 und 21 der Triebketten der Glieder 3, 4 und 5 ( Fig, 1 ) über die Eingange 121 und 122 und 123 der Sinusmechanismen ( Fig. 14)

130021/0197 _CQpY

mit dem olied 2. Für eine Stereotypbewegune; ist daa

Vorhandensein der öinusmechanismen nicht unbedingt notwendig, ■^ic Kupplungen der zweiten uruppe werden zwischen den i&nzelmotoren 51, 52 und 33 des Antriebs der Glieder 3i 4 und 5 und den entsprechenden wellen 91» 92 bzw. 93 angeordnet ( Ln Fig· 14 sind die Kupplungen der zweiten Grupi^e nicht gezeichnet)

Bei einer anderen Variante des mechanischen Armua, der mit einem Mechanismus zur i\.ompensierung der/kinematischen/gegenseitigen^ Beeinf lussunj der jliederverschiebungen ausgestattet ist, werden die Kupplungen auf d«-m Tragkörper 1 (FiB. 15 ) montiert. Hier verblocken die Kupplungen 141, 139 und 140 der ersten Gruppe die JCiingänge 123, 121 uud 122 derüinusmechanismen und die mit ihnen in Verbindung stehenden Auugunge 13^i 13'/ und 138 der Differentiale 130, 131 und 132 der Vorrichtung zum Ausgleich des Gewicht' s der Glieder t>% 4 und i? mit dem Trag körper 1„ Die Sinusmechaniamen aind in ^i^. 15 nicht gezeigt. Die zweite uruppe bilden die Kupplungen 142, 143 und 144, die zwischen den ülnzel· motoren 51, 52 und 53 und den Zwischenwellen 91» 92 und 93 der kin·.-ma ti s cn en 'ürit-bketuen der betreffenden Glieder j5_f 4 bzw. 5 angeordnet sind.

Die willkürlich-. pro,jrammgetiteuerte Bewegung der Glieder p₆ 4 und 5 wird bei aut^e^ ehalte ten Kupplungen 139» 140 und 141 (Fig. 14 und Fig. 15 ) und eingeschalteten Kupplungen 142, 143 und 144 ausgeführt, .nine derartige Arbeitsweise gewährleistet Frei

he it der Drehungen der j'.ingänge 123» 121 und 122 der üinusmechanisraen und die Verbindung d^r ^inzelmotoren mit den Zwischen-

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wellen 91, 92 und 93. Zur Ausführung von Stereotypbewegung mit

konstantem Neigungswinkel eines der Glieder 3 t 4 und 5 zur Horizontiulebene, beispielsweise des Gliedes 51 verblockt man mittels -der Kupplung 140 die Führungsrolle 23 der 'i te des Gliedes 5 mit dem υ lied 2 (Fig. 14) oder den Ausgang

I r

138 des Differentials 132 (Fi₀. 15) mit dem Tagkörper 1. Hierbei wird in den beiden Varianten mittels der Kupplung 144 der KLnzelmotor 53 von der Zwiüchenwelle 93 abgeschaltet· Ähnlich wird mit den Kupplungen 139 und 143 sowie 141 und 142 zur Durchführung von Stereotypbewegung mit einem konstanten Neigungswinkel der

ί Glieder 3 ujid 4 zur Horizontalebeae gearbeitet.

Um dem in Fi^. 1, Fi₁₅. 2, Fig. 3 und Fi^. 4 dargestellten Arm ütereotypbewegungen nach senkrechten Geraden im Arbeitsraum zu erteilen, wird er mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die Idle Ausgänge der Sinusmechanismen zum Ausgleich der

Glieder 3 ujnd 4 verbindet, sowie mit zwei Kupplungen versehen,

di£ und

von denen eine in dieser Kt te die andere zwischen dem ELn-

zelmotor und der kinematischen Antriebsketce eines dieser Glieder

angeordnet Jist.

QIe Figur 16 zeigt eine Variante der zusätzlichen kinemati-

sehen Kette, die die Ausgänge 126 und 124 der üinusmechanismen zum Ausgleich des Gewichts der Glieder 3 und 4 verbindet und aus folgenden Elementen bestehtt Zahnrädern 145 und 146 sowie Zahnstange^ 147 und 148· IHLe Zahnstangen 147 und 148 sind an den Ausgängen "J24 bzw« 126 der öinusmechanismen befestigt« Die Zahia-äder Und mittels einer Kupplung 149 untereinander verbun-

den. \

s i

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ORIGINAL INSPECTED

Das Zahnrad 146 und die Zahnstange 146( ?ig. 17), die am Ausgang 126 des Sinusmechani^mus befestigt Bind, gehören zur zusätzlichen kinematischen Kette 'die ^tereotypbewegung nach senkrechten Geraden im Arbeitsraum gewährleistet·

In der Fi^ur 18 ist eine zweite Kupplung 150 gezeigt, die zwischen dem üiinzelmotor 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 (Fig· 16) die zusätzliche kinematische Kette aus den KLementeu 147, 145, 146 und 148, während die Kupplung 150 (Fig. 18 )den jüinzelmotor 52 des Antriebs des ülied.s 4 mit der Zwischenwelle 92 verbindet« Bei Notwendigkeit der «uLiführauu einer otereot^pbewejuiitS nach senkrechten Geraden schultet die Kupplung 149 die zusätzliche kinemutiöche K< tte aus den lilomunten 147, 145, 146 und 148 ein, während die Kupplung 1i?0 auf ein üi^nal von der Prograraraeinrichtung den üinzelmotor 52 von der Zwischenwelle 92 der kinematischen Kette des Abtriebs des Gliedes 4 abschaltet« Infolgedennen werden die Kinematischen Ketten des Antriebs der Glie der 3 und 4 durch die zusätzliche kim matioche Kotte verbunden

erfolgt und ihre abgestimmte Bewe^unj allein vom Einzelmotor

In der Figur Ί9 ist eine Ausführun^svariante des Mechanismus zum Ausgleich des >>liedergewichts mit kinematischen Gliedern gezeigt, die otereotypbev-y^ungen sowohl nach senkrechten

Geraden i mArbeitsraum ala auch nach Waagerechten Geruden ^e-

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wahrlöisteH. Die übrigen Mechanismen dee Armes können beispielsweise nach den in Fij. 1, Wtf. 2, I¹¹I₄J. 5» *'ib. 9» Fig. 13, Fi(j. 16 und Fi;;. 17 darguut«]lttm iJchema ^uajeführt sein. Wie aus Fij. 19 hervorgeht, enthält die Vorrichtung zum Ausgleich des Gliedergewichts zusätzlich zwei Sinusmechanismen mit Ausgängen 151 und 152, die gemein..ame Eingänge 121 und 123 mit den in rig. 16 gezeigten üinusmechaniamen haben. Die Eingänge und 154 der zusatzlichen üinusmechanismen sind in bezug auf

ο die Eingänge 123 und 121 Jeweils um 90 versetzt.

Die Ausgänge 1^1 und 152 der Sinusmechanismen sind durch eine weitere zusätzliche kinematische Kette verbunden, die aus folgenden Elementen besteht: ein-, r Zahnstange 155t die am Ausgang 1i?1 befestigt iat, Zahnrädern 156 und 157 sowie" einer am Ausgang 152 befestigten Zahnstange 155· 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 Fi₀Or 20 ist eine Abwicklung des Schnittes nach Linie XX-XX der Fig. 19 gezeigt, die die ge_aenaeitige Lage der Eingange 1^3 und 153» 121 und 154 und der Ausgänge 126 und 124, 152 und 1i>1 der oinusmechanismen veranschaulicht. Die jüin^äxige 123 und 153 sind um 90 phasenversetzt. Ebenso um 90 sind die

121 und 154- versetzt. Die Zahnräder 145 und 146 sind mittels der Kupplung 149 und die Zahnräder 156 und 157 mittels der Kupplung 159 verbundrn.

Die zusätzlich eingebauten oinusmechanismen (Fi₀. 19, Fig.

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COPY

20), deren Eingänge 153 und 154 in bezug auf die Eingänge und 121 der Sinusmechanismen zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3 und 4 um 90° phasenyejjsetzt sind, und die zusätzliche kinematische Kette, bestehend aus dem ülementen 156, 155, 157 und 153, arbeiten ähnlich den iSinuümuchanismen und zusätzlichen kinematischen Ketten, die in Fi₀,. 16 und Fi^. 18 dargestellt

jedoch

sind, die Kupplung 159 gewährleistetmuntnehr die Möglichkeit zu otereotypbewegung des Gliedes 8 (der Greiferbacke) nach waagerechten Geraden·

Un; dem in Pi₀-. 1, Fi₁J. 2, Fig. 3 und Fi₀. 4 dargestellten Arm Stereocypbewegungen nach durch die drehachse des Gliedes 3 verlaufenden Strahlen zu erteilen, wird er mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die kinematischen 'üriebketten der Glieder 2 u^d ^ verbindet, sowie mit zwei Kupplungen versehen, von denen die eine in der zusätzlichen Kette, die zweite dagegen zwischen dem ^inzelmotor und der kinematischen Triebkette eines dieser Glieder angeordnet ist.

In der Figur 21 .^t eine Variante des Einbaus einer derartigen Kette für den Fall dargestellt, daß die Vorrichtung zum ^us^leich des Gliedergewichtes am Glied 2 (Fig. 10 Angeordnet ist·

Die elemente der zusätzlichen kinematischen Kette, die die Führungerollen 21 und Z2 der kinematischen ißriebketten der Glieder 3 und 4 verbinden, sind Zahnräder 160 und 161. In der zusätzlichen Kette ist eine Kupplung 162 angeordnet. Der Einbau der zweiten Kupplung 1i?0 ist in Fig. 18 gezeigt.

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Γ.ΟΓΥ

In der Figur 22 ist eine zusätzliche kinematische Kette ge-

eines

zeigt, die in der konstruktiven Variante bei Fehlen Mechanismus zur Kompenaierung der gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebungen auf den !radkörper 1 verlegt ist. Hier sind die Elemente der zusätzlichen kinematischen Kette, die die kinematischen Iriebkeutan der Glieder 3 und 4 verbindet, Zahnräder 163 und 164, die an den aiügangen 121 und 122 der Sinusmechanismen zum Ausgleich des Gewichtes der Glieder 3 und 4- angeordnet sind« In der zusätzlichen kinematischen Kette ist eine Kupplung 10> angeordnet. Die Funktion der zweiten Kupplung erfüllt die Kupplung 150.

eines
Bei Vorhandensein Mechanismus £ur Kompensierung der

gegenseitigen Beeinflussung der Gliederverschiebungen kann die zusatzliche kinematische Kette die Zwischonwelle 91 und 92 verbinden. In der Fiour 23 ist eine solche Variante des i&nbaus der zusätzlichen kinematischen Kette gezeigt. Die KLemente derselben sind hier Zahnräder 166 und 167_t die jeweils auf Zwischenwellen 91 und 92 angebracht sind. Zusätzlich ist in dieser Kette eine Kupplung 16Θ 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 ulied 2 (Fig. 21) wird durch Schluß der FnhrungsrοIlen 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 Helativgeochwindigkei ten der Glieder 3 und

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ORlQiNA' !MSPECTED

4 gewährleistet« Bei Gleichheit der Länge der Glieder J und 4- ist das Übersetzungsverhältnis der zusätzlichen kinematischen Kette gleich 2/3· Beim Schluß der zusätzlichen kinematischen Kette mit tuIs der Kupplung 162 wird die Kupplung 150 abgeschaltet.

Dieselbe 3tereotyp^ew?firⁿ8en Fall der Anordnung^einerzusäts-1 ionen 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 beochriebenen.

eines Bei Vorhandensein Mechanismus cur Kompensierung der ^T ^

kinematischen^getjenaeitigen^Beeinflussung der Glieder schließt die zusätzliche kinematische Kette, die die Stereotypbewegung nach durch die Gelenkachae des GlieJes 3 verlaufenden Strahlen besorgt, die Zahnräder 16b und 167 sowie die Kupplung 168 (Fig· 23) ein, die die Zwischenwellen 92 und 91 des Antriebe der uliecier 3 und 4 verbindet. Bei gleichen Längen der Glieder 3 und 4 ist das übersetzungsverhältnis der Kette gleich 1/2. Beim Einschalten der Kupplung 168 uni 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 uelenkachse des Gliedes 3 verlaufenden Stahl erzielt wird. Hierbei erfolEidie Bewegung der Glieder 3 und 4 nur vom uoOor 51 .

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ORIGINAL INSPECTED

_ 48-

29A5189

Um dem Arm eine Stereotypbewegung mit konstanter Orientie rung des Gliedes 6 in der Horizontalebene zu erteilen, wird er mit einer zusätzlichen kinemutischen Kette, die die kinematischen Triebketten der glieder 2 und 6 mit den vertikalen Gelenkachsen verbindet, sowie mit zwei Kupplungen versehen, von

und

denen eine in dieser Kette die andere zwischen dem Einzelmotor, und der kinematischen Triebkette eines der Glieder angeordnet ist.

In der Figur 24 ist eine Variante einer solchen zusätzlichen kinematischen Kette für den in Fi^. 1, Fi^. 2, Fi^. 3 und Fig. 9 dargestellten Arm mit dem Mechanismus zur Kompensierung der gegenseitigen ürliederver-.chiebungen gezeigt.

Die elemente der zusätzlichen kinemauischen Kette sind Zahnräder 169 und 170, welche die Zsvisehen-walle 90 und 9^ der kinematischen Triebketten der Glieder 2 und 6 verbinden· In divaer zusätzlichen Kette ist eine Kupplung 171 angeordnet, und zwischen dem ainzelmotor 54- und der Zwischenwelle 94" des Antriebs des Gliedes 6 befindet sich eine Kupplung 172«

Eine ähnliche zusätzliche Kette wird zwischen den kinematischen Triebketten der Glieder 2 und 7 angeordnet. Diese Verbindung gewährleistet Stereotypbewegung mit konstanter Orientierung des Gliedes 8 ( der Greiferbacke )bei vertikaler Lage der Gelenkachse des Gliedes 7·

fcJtereotypbewegunc mit konstanter Orientierung des ütreifers in der Ilorizoniolebene erfolgt durch Einachalten der Kupplung 171 (¹¹Ie. 24), die die zusätzliche kinematische Kette aus den Zahnrädern 169 und 170 schließt_t welche auf den Zwi-

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schezwrellen 94 und 90 des Antriebe der Glieder 6 und 2 angebracht sind* Hierbei Behaltet die Kupplung 172 den Einzelmotor 54 von der Zwischenwelle 94 dee Antriebs des Gliedes 6 ab· Sie Konstanz der vertikalen Orientierung der Drehachse des Gliedes 6 kann durch «^chluu, der kupplung 140 (i'i^. 1i> )uiid Abschalten

der Kupplung 144 gewährleistet. j£s ist von selbstu_yerwird, etändlich, daß bevor die letzte Stereotypbewegung eingeschaltet der Arm programmgesteuert in einer solche Lage eingestellt «erden muß, bei der die Drehachse des Gliedes 5 vertikal ist« Die Programmsteuerung sämtlicher vorgesehenen Kupplungen gestattet es, Varianten von Stereotypbewe^ungen mit vom Programm vorgegebenen willkürlichen Bewegungen einzelnen Ireineitabraden zu kombinieren.

Zum Ein- und Ausschalten der 3tereotypbewegungen werden die Kupplungen 139, 140, 141, 142, 14?, 144, 149, 150, 162, 168, 171, 172, 16> von der Programmeinrichtung steuerbar ausgeführt*

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Claims (1)

1. P 77 _96υ*-Ν-61 a.Nov. 1979

   EhTEMTAliüfRUCHIi

   d
   1J Mechanischer Arm, enthalten einen Tragkörper, auf dem

   gelenkig untereinander verbundene Glieder montiert sind, von denen jedes einen üiinzelmotor besitzt, der mittels kinematischen Triebketten mit den Gliedern in Verbindung steht, und ein Spannwerk, welches ein üpannelement und kinematische Spannketten umfaßt, die das Spannelement mit den Gliedern verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannwerk mit Differentialen( 56, 57, 58, 59_f 60, $1) versehen lot, deren Anzahl der Zahl der durch das Spannelement ( 80 ) zu spannenden kinematischen Trieb kettenstich) ist, wobei ein ausgang (62, 63, b4, 6>, 6b, 67) eim.s Juden der Differentiale ( 56, 57t 58, 59, 60, 61 ) an den ainzelmotor angeschlossen ist und zwei andere Ausgänge ( 68, 75; 69, 76; 70, 771 71, 78; 72, 79)

   an das vorhergehende und das nachfolgende Differential ( 56, 57, 58» 59» fcO, 61 ) angeschlossen sind, wobei die freien Ausgange (74-, 73 ) dtr äußersten Differentiale ( 56, 61 ) an den Tragkörper ( 1.) bzw. an das dpunnelement ( 30) angeschlossen sind«

   2. Mechanischer nrm nach Anspruch 1, dadurch g-e.«. kennzeichne t , daß er mit einem zusätzlichen Spannelement ( 99 ) versehen ist, das mit dem Ausgang ( 59 ) eines der Differentiale ( ^T) und über eine zusätzliche kinematische Kette mit dem entsprechenden Glied ( 3 ) des mechanischen Armes in Verbind UIi₀ steht.

   3· Mechanischer Arn nach Aiispruch 1, dadurch g e -

   130021/0197

   ORiGlNAL INSPECTED

   kennzeichnet , daß die kinematischen Ketten des

   e
   Jöpannwerkes als Seiltrieb ausgeführt sind.

   4. M'jchai.iücher ju:ni nach don üi-ojprüchen 1, 2, dadui'oh 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 gejenseitigen Beeinflussung der Verschj__ebungeη d< r Glieder (2, 3, 4, 5, 6, 7) versehen

   in
   ist, welcher Porm von aufeinanderfolgend in Verbindung stehenden Differentialen (105, 104, 105, 106, 107, 108 Ausgeführt ist, wobei ein Ausgang (109, 111, 113, 115, 117, 119 ) "

   Differentials,
   eines jeden . mit der entsprechenden kinematischen

   Triebkette und mit dem üusjur^ (110, 112, 114, 116, 118) des nachfolgenden Differentials (104, 105, 106, 107, 108 )verbun-

   wahrcnd
   den ist, der andere -ausgang aber (90, 91, 92, 95, 9^₁ 95 ) mit

   dem üiinzelmotor (50, 51, 52, 55, 54, 55 ) und dem Ausgang (62, 65, 64, 65, 66, 67 ) des jeweiligen Differentials (56, 57, 58, 59, 60, 61 ) des Spannwerkes in Verbindung steht, und einer der Ausgänge ( 120 ) des ersten Differentials ( 103 ) auf dem Tragkörper ( 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 int, die zwischen den Eingängen

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   COP/

   (124, 125» 126 ) und den Stützen der Sinusmechanismen angeordnet sind, während der jiin^ang ( 121, 122, 12J) eines jeden Sinusmechanismus mit der kinematischen Triebkette des entsprechenden üliedes (3» ^» i? ) in Verbindung steht.

   7. Mechanischer Arm nach Anspruch 1, dadurch . g e -

   k. e.nnze lehne t , daß die Vorrichtung zum Ausgleich des Gewich-es dei Glieder (3, 4, 5 ) niit untereinander verbundenen Differentialen getrieben( 130, 131» 132) versehen ibt, die zwischen den riingän^en (123, 121, 122) der Sinus mechanismen und den kinematischen iuitriebsketten der Glieder ( 3» 4-, 5 ) angeordnet sind«

   8. Mechanischer Arm nach Anspruch 6, dadurch g e Kennzeichnet , daß . , um dem Arm

   mit einem konstanten Neigungswinkel irgendeines Gliedes zur Koordinatenebene, beispielsweise zur hori-

   r.a erteilen, der zontalen Koordinatenebene Arm mit zwei Gruppen von

   Kupplungen versehen ist, wobei die Kupplungen (139i 1^0» der ersten Gruppe die r.in,jange( 121, 122, 123) der oinusmechanismen mit ihraη otützen und die Kupplungen (1^2, 1^3» 1^·· ) der zweiten Gruppe ,;■·*.?i in die Kinzelmotoren (51, 32, 53) mit den kinematischen irii-bketten verbinden.

   9. Mechanischer «rm nach .uispruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß , um dem Arm Stereotypbewegungen in zwei zueinander senkrechten Kichtungen im Arbeitsraum, beispielsweise nach senkrechten und waagerechten

   r.u tM-teilon, der
   «eradeu ju?m miu ciuer .zusätzlichen kinematischen Kette,

   13 0 0 2 1/0197 _ΒΛο

   C: ■

   die die Ausgänge (124, 126 ) der Sinusmechanismen verbindet, sowie mit zwei Kupplungen (149, 150 )versehen ist, von denen

   und eine (149 )in der zusätzlichen kinematischen Kette die andere Kupplung (130) aber zwischen dem Kinzelmotor( 52 )und der kinematischen Triebkette eines der ulieder( 4 )an^ ο ordnet ist«

   10· Mechanischer Arm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß , um dem Arm der Stereo*

   typbewegung nach Strahlen, die durch die Drehachse

   zu erteilen

   des ersten von zwei benachbarten Gliedern (3 )verlaufen, der Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die (121, 123 )der üinusmechanismen verbindet, sowie mit

   zwei Kupplungen (162, 1i>ü )versehen iöt, von denen eine Kupp-

   und lung (162) in der zusätzlichen kinematischen Kette die andere Kupplung (130 )aber zwischen dem Einzelmotor (52) und der kinematischen 'üriebkette eines der ulic der (4 ) angeordnet ist«

   11« Mechanischer Arm nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet , daß , um dem Arm der Stereotyphewegun^j nach Strahlen, die durch die Drehachse

   des ersten von zwei benachbarten Gliedern (3 Herlaufen, dieser Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die kinematischen -triebketten der beiden Glieder( 3, 4 ^verbindet, und mit zwei Kupplungen (3b5, 15Ο )versehen ist, von denen die

   und eine Kupplung (165) in der ausätzlichen kinematischen Kette die

   andere Kupplung (150 ) zwischen dem Einzelmotor( 52) und

   der kinematischen Triebkette ein s der Glieder( 4 )angeordnet ist.

   130021/0197 _0R,_riNm

   ORiGlNAL INSPECTED

   12. Mechanischer Arm nach Anspruch 5» dadurch g e -kennzeichne t , daß, um dem Arn

   ötereotypbewegung mit konstanter Orientierung eines

   Gliedes (6 )in der Koordinatenebene, beispieleweise in der

   zu erteilen,

   horizontalen Koordinatenebene der Arm mit einer zusätzlichen kinematischen Kette, die die »«eilen der Einzelmotoren

   eine (50, 54) verbindet, welche Verschiebung der Gliederζ 2, 6 )

   in bezug auf die ^elenke mit Vertikalachsen bewirken, sowie

   die mit zwei Kupplungen (171, 172) versehen iac, von denen eine

   und Kupplung (171 )in der zusatzlichen kinematischen Kutte die andere Kupplung ( 172) aber zwischen dem iiinzelmotor (54) und der kinematischen Triebkette eines der Glied er ( 6 Angeordnet ist«

   einem der 13· Mechanischer Arm nach Ansprüche 8, 9» 1°t 11 oder

   12, dadurch gekennzeichnet , daß die Kupplungen (139, 1^0, 141, 142, 143, 144, 149, 150, 162, 165, 168, 1?1, 171) programmgesteuert ausgeführt sind.

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