DE3034912A1 - Industrieroboter - Google Patents

Description

• Industrieroboter
• Beschreibung, Industrie roboter Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Industrieroboter bestehen im wesentlichen aus mindestens einem beweglichen, mechanischen Gelenkarm mit mehreren beweglichen Armteilen und einem Handteil, sowie den nötigen Mitteln zum Antrieb und zur Bewegungssteuerung dieser Teile. Die Roboter werden verwendet als Automaten zur Ausführung von Arbeiten wie Punktschweissen, Metall-Lackierung, Montage usw., speziell dort, wo die Arbeitsbedingungen für den Menschen direkt gesundheitsschädlich oder zu monoton sind.
• Der Antrieb der bekannt gewordenen Industrieroboter erfolgt zum grössten Teil mittels hydraulischer oder pneumatischer, elektrisch gesteuerter Antriebe, welche Kolbenmotoren mit linear oder drehend bewegliche Kolben aufweisen. Weniger häufig werden Antriebe mit Schrittmotoren oder elektrischen Servomotoren verwendet. Die Motoren stehen nicht fest, sondern sind auf den einzelnen Armteilen montiert, jeweils ein Motor pro Relativbewegung zwischen zwei benachbarten Armteilen. Die hydraulischen oder pneumatischen Motoren weisen die Vorteile kleinen Gewichtes im Verhältnis zur erzielten Leistung auf, haben aber die Nachteile, dass sie genau gearbeitete Teile erfordern, ferner dass sie ein besonderes Hydraulik- bzw.
• Pneumatik-Drucksystem erfordern, was besonders für kleinere Anlagen, wie sie z.B. in der Feinmechanik-Montage benötigt werden, wirtschaftlich ungünstig ist. Elektrische Servo-Antriebe oder Schrittmotoren haben die Nachteile des relativ grossen Gewichtes, welche Gewichte bei den Armteil-Bewegungen mitzubewegen sind, ferner generell den Nachteil eines relativ schlechten Leistungs-Gewicht-Verhältnisses.
• Für Roboter rnt wenig, also z.B. höchstens zwei Armteilen sind auch direkt zwischen den Armteilen wirkende Seilzüge verwendet worden, welche durch feststehende Motoren angetrieben werden.
• Die Nachteile sind, dass die Seilzüge ausserhalb der Armteile angebracht sind und stören können, dass ferner die Seil kräfte gross, die Seile dick und die Krümmungsradien von Seil rollen ebenfalls gross sein müssen, und dass ferner die Positioniergenauigkeit der Armteile relativ gering ist und schliesslich, dass die mögliche relative Winkelbewegung zwischen zwei Armteilen relativ klein ist.
• Beim erfindungsgemässen Industrieroboter sind diese Nachteile vermieden. Er besteht aus einem gegliederten Gelenkarm, bei welchem die einzelnen Armteile ausgeprägte Längsachsen aufweisen, in Längsrichtung aneinandergereiht und über Gelenke miteinander verbunden sind. Ein erster, schulterseitiger Armteil ist über ein Schultergelenk bei der Schulter mit dem feststehenden Teil des Industrieroboters verbunden, und der letzte der aneinandergereihten Armteile, mit handseitigem Armteil bezeichnet, ein mit Handteil bezeichnetes Manipulierorgan trägt, wobei die einzelnen Armteile sowie der Handteil durch Antriebsmittel und Steuermittel bewegbar und steuerbar sind.
• Aufgabe der Erfindung ist, einen einfachen, leichten und relativ wenig aufwendigen Industrieroboter zu schaffen, der die vorstehend beschriebenen Nachteile der bekannten Roboter vermeidet.
• Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 beschriebenen Massnahmen und Merkmale gelöst.
• Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert.
• Es zeigen: Fig 1 ein Beispiel des erfindungsgemässen Industrieroboters in vereinfachter Blockschemaform Fig 2 einen vergrösserten Teilausschnitt TA aus Fig 1 in einem Längsschnitt, bei gleichgerichteten und unverdrehten Armteilen bzw. Schnitt EE von Fig 4 Fig 3 eine Ansicht des gleichen Teilausschnittes TA in gleicher Projektion wie Fig 2 bzw. Ansicht F gemäss Fig 4 Fig 4 einen Längsschnitt des gleichen Teilausschnittes TA mit Schnittlinie D - D von Fig 2 Fig 5 eine Ansicht G von Fig 2 Fig 6 einen Querschnitt, senkrecht zur Längsachse mit Schnittlinie A - A von Fig 2 Fig 7 einen Querschnitt B - B von Fig 2 Fig 8 einen Querschnitt C - C von Fig 2 Fig 9 einen vergrösserten Teilausschnitt TB von Fig 4 unter Weglassung der äusseren Armteile als Schnitt I - I von Fig 10 Fig 10 den gleichen Teilausschnitt wie Fig 9 in einem Schnitt H - H von Fig 9 Fig 11 einen Querschnitt K - K von Fig 10 Fig 12 einzelne Teile aus Fig 9, jedoch mit Verdrehung, in perspektivischer Darstellung Fig 13 einen Grundriss der Verdrehungswinkel von Fig 12 Fig 14 schematisierte, perspektivische Darstellungen des Hauptbis 17 teils von Fig 12 Fig 18a, vergrösserte Teil-Darstellung aus Fig 12 18b Fig 19 das Detail einer Seilführung Fig 20, zwei verschiedene Ausführungsformen einer Teilgruppe Fig 21 aus Fig 9 bis 11 in vergrösserter, perspektivischer Darstellung Fig 22 die geometrisch relevanten Teile des Teilausschnittes Tt von Fig 4 in verschiedenen Winkellagen von zwei benachbarten Armteilen Fig 23 Verlauf der Seil verlängerung in Funktion der Winkellage von zwei benachbarten Armteilen gemäss Fig 22 Fig 24 einzelne funktionell wichtige Teile aus den Fig 2, 32 Fig 25 und 33 in perspektivischer, schematisierter Darstellung Fig 26 einen schematis-ierten Plan der Seilführung des Indus tri eroboters Fig 27 einige Details bis 31 Fig 32 einen Haupt-Blockteil aus Fig l,und zwar Fig 32 im Grund-Fig 33 riss und Fig 33 in einem Schnitt N-O-P-Q von Fig 32 Fig 34 ein weiteres Detail im Schnitt und Fig 35 im Grundriss Fig 36 zwei weitere Ausführungsformen von Bestandteilen des Fig 37 Industrieroboters Fig 38 eine Teil-Darstellung aus Fig 24 oder 25 zur Erläuterung der am Seil wirkenden Kräfte Fig 39 zwei verschiedene Ausführungsformen des Handteils Fig 40 Fig 41 zwei weitere Ausführungsformen von Teilen des Industrie-Fig 42 roboters in perspektivischer Darstellung Es sollen vorerst anhand des Beispiels von Fig 1 die Hauptbestandteile des Industrieroboters erläutert werden.
• Er besteht im wesentlichen einerseits aus dem gegliederten beweglichen Gelenkarm mit den in Längsrichtung aneinandergereihten Armteilen A1 bis A7 sowie dem Handteil H und andererseits aus dem in Fig 1 rechts der strichpunktierten Linie gezeichneten feststehenden Teil 3.
• Der Uebergang vom beweglichen Gelenkarm auf den feststehenden Teil erfolgt am mit Schulter bezeichneten Teil A,, welcher in der Wand W fixiert ist.
• Im Beispiel von Fig 1 sind zwei benachbarte Armteile abwechslungsweise über ein mit Torsionsgelenk bezeichnetes Drehgelenk und über ein Biegegelenk mtteinander verbunden. So ist von der Seite der Schulter Ao her der erste, schulterseitige Armteil A1 über ein Torsionsgelenk, markiert mit Pfeil T1, mit der Schulter verbunden.
• Die gemeinsame Torsionsachse 6 liegt dabei in der Längsachse 2 des Armteils A1 und der Schulter. Der nächste Armteil in Richtung der Handseite ist Armteil A2, welcher durch ein Biegegelenk, markiert mit Pfeil B2, mit Armteil A1 verbunden ist. Die Biegegelenkachse 4 steht senkrecht auf den Längsachsen 2 der beiden Armteile A1 und A2 und somit auch senkrecht auf der durch diese beiden Längsachsen gebildeten Ebene. Anschliessend an den Armteil A2 folgt der Arm A3, welcher wiederum über ein Torsionsgelenk, markiert mit Pfeil T3, mit dem Arm A2 verbunden ist, und wobei wieder die gemeinsame Torsionsachse 6 in der Längsachse 2 der beiden Armteile liegt. Armteil A4 ist wiederum über ein mit Pfeil B4 markiertes Biegegelenk, analog wie Biegegelenk B2, mit Armteil A3 verbunden usw.
• Am letzten, also dem handseitigen Armteil A7,ist der Handteil H mit seinen an mit Pfeilen B8 markierten Biegegelenken beweglichen Fingergliedern 973 fixiert. Jeder Armteil ist also entweder über ein Biegegelenk oder ein Torsionsgelenk mit dem benachbarten Armteil verbunden. Die Relativbewegung zwischen zwei benachbarten Armteilen wird durch, Üf das dazwischen liegende Gelenk einwirkende, Seilzüge bewirkt, wobei jeweils pro Armteil mindestens ein Seil 1 vorhanden ist, welches vom Gelenk der betreffenden Armteile in Richtung vom Handteil H zur Schulter A0 etwa parallel und in der Nähe der Längsachsen 2 verlaufend durch alle Armteile und Gelenke hindurch bis zur Schulter Ag geführt ist, von wo es über ein Seilrollenpaar 551, 561 in den Seilantrieb 31 des feststehenden Teils 3 eintritt.
• Die Art der Einwirkung der Seile auf die Gelenke der Armteile wird unten beschrieben.
• Zur Messung der Relativpositionen zweier benachbarter Armteile können bei den Gelenken Positionssensoren 811 angebracht sein, welche die Relativposition als Steuersignale S1 bis S in einen elektronischen 8 Steuer- und Rechenteil 32 des feststehenden Teils 3 eingeben.
• Im in Fig 1 gezeichneten Ausführungsbeispiel wird ein punktiert gezeichnetes Objekt 980 durch die Finger gehalten. Der Haltedruck kann mittels Tastsensoren 971 gemessen und als elektrisches Steuersignal S9 dem Steuer- und Rechenteil 32 eingegeben werden.
• Die Art der Gewinnung der Steuersignale S1 bis 59 sowie deren Auswertung im Steuer- und Rechenteil 32 wird unten beschrieben.
• Im feststehenden Teil 3 des Industrieroboters befindet sich der Seilantrieb 31, welcher über die Steuerleitungen S31' als Ausgangsleitungen des Steuer- und Rechenteils 32, gesteuert wird.
• Im feststehenden Teil 3 des Industrieroboters kann sich eine Fernsehkamera 33 befinden, mit welcher die Position der Finger 973 und/oder des Objektes 980 abtastbar und als Steuersignal S10 auf den Steuer- und Rechenteil eingebbar ist. An den Steuer- und Rechenteil 32 kann auch ein Monitor 360 mit Tastatur angeschlossen sein, mittels welchem Daten und Steuersignale S11 oder Programme usw.
• ein- und ausgebbar sind.
• Wie oben erwähnt, ist in Fig 1 ein Ausführungsbeispiel beschrieben und die Erfindung beschränkt sich keineswegs auf dieses Beispiel.
• So könnte die Anzahl der Armteile auch grösser oder kleiner sein, ferner könnten anstatt abwechslungsweise Torsionsgelenk-Biegegelenk auch zwei Biegegelenke oder zwei Torsionsgelenke folgen. Im weiteren könnten die Positionssensoren 811 und/oder der Tastsensor 971 mit ihren Steuersignalen 51 bis Sg weggelassen sein. Auch die Fernsehkamera 33 und/oder Monitor 360 könnten weggelassen sein. Der Handteil H könnte anders, z.B. mit mehrgliedrigen Fingern, ausgebildet sein.
• Die weitere Beschreibung erfolgt nun anhand der übrigen Figuren.
• In den Fig 2 bis 8 sind vier Armteile, nämlich A4 und A5 vollständig und A3 und A6 teilweise, aufgezeichnet. Dabei ist eine Art Null-Lage gezeichnet, bei der die Biegegelenke ungebogen und die Torsionsgelenke unverdreht sind.
• Wie unten gezeigt wird, ist dies die Lage, in der die Schwenkwinkel i = O und die Torsionswinkel = O sind.
• Die Längsachsen 2 aller vier Armteile liegen auf einer Geraden und sämtliche Seile 1 verlaufen in dieser ungebogenen und unverdrehten Null-Lage durch alle vier Armteile auf Geraden. Die Konstruktion der übrigen, hier nicht gezeichneten Armteile ist im Prinzip die gleiche.
• Zur besseren Verständlichkeit sind gewisse Teile aus den Fig 2 bis 8 in speziellen Figuren separat herausgezeichnet.
• Erfindungsgemäss sind die Seile nicht an den Armteilen direkt wirksam, sondern wirken mittelbar über im einen Armteil beim Gelenk gelagerte Gelenk-Seil trommeln 71 und Untersetzungsgetriebe 7 auf den benachbarten, mittels Gelenk verbundenen Armteil ein.
• Das Zusammenwirken von Seil, Gelenk-Seil trommel, Untersetzungsgetriebe und Armteile ist für ein Biegegelenk in einer Prinzipskizze der Fig 24 im oberen Teil dargestellt. In diesem Beispiel sind pro Gelenkantrieb zwei Seile 1, zwei Gelenkseiltrommeln 71 und zwei Untersetzungsgetriebe 7 gezeichnet, welche links und rechts der Längsachse 2 angeordnet, beispielsweise im Armteil A5, angeordnet sind und links und rechts der Längsachse 2 auf den Hohl körper gil des benachbarten und durch Gelenk verbundenen Armteils1 beispielsweise Armteil A6, einwirken. Die Bedeutung der Anwendung von zwei Seilen und zwei Getrieben für ein Gelenk wird unten erläutert.
• Gemäss Fig 24 links oben ist das vom Seilantrieb 31 kommende Seil 1 über eine Umlenk-Seilrolle 571 auf die Gelenkseiltrommel 71 geführt, und darauf nach einigen Umschlingungen mittels Schraube 711 fixiert.
• An der Gelenkseiltrommel ist das erste Getrieberad 72 des zweistufigen Untersetzungsgetriebes 7 fixiert, und die weiteren Getrieberäder sind Rad 73 mit daran befestigtem Zahnritzel 74, welche alle im Armteil A5 gelagert sind. Das letzte Getrieberad 75 ist, um die Biegegelenkachse 4 drehbar, am ebenfalls um diese Achse drehbaren Hohl körper 911 des Armteils A6 fixiert. Eine Verdrehung der Gelenkseil rolle um den Winkel 2% bewirkt eine Verdrehung des Armteils A6 um die Biegegelenkachse 4 relativ zum Armteil A5 um einen Winkel wenn wein UB das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 7 für das Biegegelenk bedeutet. Es könte z.B. sein: Ug = 16.
• In Fig 25 oben sind in analoger Weise Gelenkseiltrotinel 71 sowie Untersetzungsgetriebe 7 dargestellt, jedoch hier wirksam für ein Torsionsgelenk zwischen den Armteilen A4 und A5. Seilrolle und Getriebe sind im Armteil A4 gelagert und wirken auf das letzte, zum Armteil A5 gehörige Getrieberad, welches der Zahnkranz 76 ist, der aus dem zu Arm A5 gehörigen Hohl zylinder 921 herausgearbeitet oder daran befestigt ist.
• Beim Verdrehen der Gelenkseilrolle 71 um einen Winkel verdreht sich Armteil A5 um die in der Längsachse 2 liegende Torsionsachse 6 um den Winkel > wenn wenn 4 das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 7 des Torsionsgelenkes ist.
• Es könnte z.B. ebenfalls » = 16 sein.
• Es ist jeweils mindestens ein Seil, das bei einem Gelenk die Relativbewegung zwischen den Armteilen bewirkt,und die nötige Bewegungskraft wird durch das Seil vermittelt. äre eine Gelenkseiltrommel, z.B. eines Biegegelenkes direkt auf der Biegeachse 4 gelagert und am zu bewegenden Armteil fixiert, also ohne Untersetzungsgetriebe, so wäre die nötige Zugkraft des Seiles z.B. 16 Mal grösser, und die ganze Arm-Konstruktion von diesem Gelenk bis zum Eintritt des Seils in den feststehenden Teil müsste wesentlich stabiler sein.
• Ausserdem würde das Seil 4 Mal grösseren Durchmesser aufweisen müssen und dies wiederum würde zur Folge haben, dass alle in den beweglichen Gelenken erdorderlichen Umlenk-Seilrollen, über die das Seil bis zum Eintritt in den feststehenden Teil geführt ist, ebenfalls 4 Mal grösseren Durchmesser aufweisen müssten, also beispielsweise statt 2 cm Durchmesser mit Untersetzungsgetriebe 8 cm Durchmesser ohne Untersetzungsgetriebe, und dadurch würde der Roboter-Gelenkarm zu gross und zu schwer. Durch das Untersetzungsgetriebe ist dies vermieden.
• In Fig 2 sind die Untersetzungsgetriebe im Schnitt, die Seilrollen in Ansicht gezeichnet, während in Fig 5 die Seitenansicht der Getriebe 7 punktiert eingezeichnet ist.
• Die Armteile A1 bis A7 sind im wesentlichen als Hohlzylinder (912, 921) oder Hohlkörper (911, 922) mit ausgeprägter, zentraler Längsachse 2 ausgebildet.
• Wie unten gezeigt wird, ist es vorteilhaft, die Seile 1 in den Hohizylindern bzw. Hohikörpern möglichst nahe der Längsachse zu führen, und die Gelenkseiltrommeln 71 weiter von der Längsachse entfernt in den Hohlkrperwandungen 911, 922 zu lagern. Der Uebergang von den im Innern geführten Seilen 1 auf die aussen gelagerten Seilrollen 71 erfolgt über die Umlenkseilrollen 571, wie aus den Fig 7 und 8 sowie auch Fig 2, 24 und 25 ersichtlich ist.
• Die Relativbewegungen der Armteile in den Gelenken werden also durch Seile über Getriebe und Seil trommeln vom feststehenden Antriebsteil aus vermittelt. Das Seil 1, welches z.B. dem Armteil A6 die Biegebewegung B6 vermitteln soll, muss von hier gemäss Fig 1 durch verschiedene Armteile hindurch über verschiedene Gelenke, nämlich T5, B4> T3> B2, T1 zum Seilantrieb 31 geführt sein. Es braucht hierzu in den Gelenken geeignet ausgeführte Seil führungen sowie geeignet angeordnete Seilrollen. Diese Anordnungen sind ur Biegegelenke und für Torsionsgelenke voneinander verschieden.
• Sie sollen vorerst für die Biegegelenke beschrieben werden.
• Wie z.B. aus Fig 4 unten ersichtlich ist, sind nahe der Biegeachse 4 des Biegegelenkes zwischen den Armteilen A3 und A4 die beiden, ein Seilrollenpaar bildenden, Biegegelenk-Seilrollen 411 und 421 mittels der Seilrollenachsen 412, 422 im Armteil A3 gelagert, wobei die beiden Seilrollenachsen in einer zur Längsachse senkrecht stehenden Ebene liegen und parallel zur Biegeachse verlaufen und symmetrisch zur Längsachse, mit Abstand des doppelten Rollenradius r vonzueinander, angeordnet sind. Gemäss Fig 4 und 8 ist jeweils ein Seil in den Rillen der sich beinahe berührenden Biegegelenk-Seilrollen eines Seilrollenpaares 411, 421 entgleisungssicher geführt, und jedem Seil ist ein Seilrollenpaar zugeordnet.
• Beim Schwenken z.B. des Gelenkarms A4 legt sich das Seil um die eine oder andere Seil rolle des Seil rollenpaares. Um zu erreichen, dass beim Schwenkvorgang die Verlängerung bzw. Verkürzung des Seils minimal bleibt, ist die Ebene, in der die Rollenachsen 412, 422 liegen, von der Biegeachse 4 um einen Abstand d distanziert.
• Die geometrischen Zusammenhänge betreffend die Verlängerung bzw.
• Verkürzung des Seils 1 während des Schwenkens eines Armteils, hier des Armteils A4 um die Biegeachse 4, seien anhand der Fig 22 und 23 erläutert.
• Die Seile 1 sind im hier feststehenden Armteil A3 durch das Seilrollenpaar 411, 421 mit Berührungspunkt PO geführt. Der Armteil A4 ist um den Schwenkwinkel o( , welcher der Winkel zwischen den Längsachsen 2 der beiden Armteile ist von α = 0 bis α = α max schwenkbar. Im Armteil A4 ist das Seil im Seilrollenpaar der Torsionsgelenkseilrollen Sll, 521 mit Berührungspunkt P1 geführt, welches Seilrollenpaar natürlich mitgeschwenkt wird. In Fig 22 ist das Seilrollenpaar 511, 521 in zwei verschwenkten Positionen mit Schwenkwinkel od und Berührungspunkt Pl« sowie Schwenkwinkel und Berührungspunkt P», punktiert gezeichnet.
• Im unverschwenkten Zustand mit α = 0 beträgt die Distanz PO bis P1, welche als Mass für die Seillänge dient.
• mit d als Abstand der Ebene, in der die Rollenachsen 412, 422 liegen, von der Biegeachse 4, und a als Abstand von der Biegeachse 4 zum Berührungspunkt P1.
• Bei um den Schwenkwinkel α verschwenkten Armteil A4 beträgt die Seillänge zwischen Punkt PO und PloZ wobei Bo die Bogenlänge der Seilumschlingung um die Rolle und die restliche Strecke bis Ploc bedeutet.
• Die Seil längenänderung durch die Schwenkung um den Winkel b( Beim Schwenken von α = 0 aus erfolgt zuerst eine Seilverkürzung und erst bei grösseren Winkeln eine Seilverlängerung. Man kann durch Nullpunktverschiebung um-einen Wert k diese positiven und negativen Seillängenveränderungen vom neuen Nullpunkt positiv und negativ gleich gross machen, wodurch die neue Seillängenänderung wird Die Seil längenänderung ist abhängig vom Radius r , dem Abstand d bzw %erhältnis #/#, in geringerem Mass vom Abstand a, sowie dem maximalen Schwenkwinkel α max . Das Verhältnis wird so gewählt, dass für den erforderlichen maximalen Schwenkwinkel α max der Wert ## minimal wird.
• In Fig 23 ist als Beispiel der Verlauf der Seil längenänderung in Funktion des Schwenkwinkels o( für die nachfolgend aufgeführten Werte aufgezeichnet: a = 35 mm r = 10 mm # = 6 mm womit 2/ = 0,6 k = 0,6 mm und αmax = 90° Wie ersichtlich, beträgt die Seillängenänderung maximal - 0,6 mm.
• Natürlich wurde das Verhältnis #/r so gewählt, dass im Bereich von α = 90° die Längenänderung minimal wird.
• Gemäss Fig 8 sind zehn Seile 1 durch das Biegegelenk zwischen Armteil A3 und A4 geführt.
• Jedes dieser Seile ist über ein separates Seilrollenpaar 411, 421 geführt, deren Seilrollen nebeneinander auf den Seilrollenachsen 412, 422 lose drehbar gelagert sind. Da die Seilrollenachsen parallel zur Biegeachse 4 verlaufen, sind die Seil verlängerungen bei der Schwenkbewegung für alle durch das Biegegelenk geführten Seile gleich gross.
• Es soll nun die Anordnung der Seil führungen mit den nötigen Umlenkseilrollen für die Torsionsgelenke beschrieben werden. Bei den Berührungspunkten PO der Seilrollenpaare 411, 422 der Biegegelenke (Fig 22) liegen alle, das Gelenk passierende Seile nebeneinander auf einer zur Biegeachse 4 parallelen Berührungsgeraden, wie z.B.
• aus Fig 8 ersichtlich ist. Zwischen einem Biegegelenk, z.B. dem in Fig 1 mit B6 markierten und dem in Richtung Schulter nächsten Biegegelenk, also dem mit B4 markierten, liegt das mit T5 markierte Torsionsgelenk. Der Armteil A5 soll um die Längsachse 2, welche identisch ist mit der Torsionsachse 6, um einen Torsionswinkel y, z.B. von <= = 0 bis §°= + 1800 gegen den Armteil A4 verdrehbar sein, wodurch die Berührungsgerade in PO vom Biegegelenk B6 gegen über der Berührungsgerade im Biegegelenk B4 um bis + 1800 verdreht sein kann, d.h. dass z.B. ein Seil, das sich bei B6 ganz vorn befindet, bei B4 ganz hinten liegt.
• Die nötigen Seilführungen und Seilrollen, welche die Verdrehung der das Torsionsgelenk passierenden Seile um den Torsionswinkel ermöglichen, werden im folgenden beschrieben.
• Aus den Fig 2 bis 8 ist die konstruktive Gestaltung des Torsionsgelenkes T5 zwischen den Armteilen A5 und A4 ersichtlich. Am Hohlkörper 922 ist der Hohizylinder 921 befestigt, welche beide zu Armteil A5 gehören. Hohl zylinder 921 ist mittels der Kugellager 914 im Hohl zylinder 912 drehbar um die Längsachse 2 bzw. Torsionsachse 6 gelagert. Das obere Kugellager 914 ist durch den Haltering 913 fixiert. Der Hohl zylinder 912 ist am Hohl körper 911 fixiert, und beide Teile zusammen gehören zum Armteil A4.
• Im Hohl körper 911 sind die Gelenkseilrollen 71 und die Getrieberäder 72, 73, 74 des Untersetzungsgetriebes 7 sowie die Gelenkseiltrommel 71 des Torsionsgelenkes T5 gelagert. Die Biegeachse 4 ist in zwei armformigen Ansätzen 9111 des Hohl körpers 911 gelagert. Am zum Armteil 5 gehörenden Hohl zylinder 921 ist der Zahnkranz 76 angebracht, welchem, wie oben beschrieben, über das Untersetzungsgetriebe die Torsionsbewegung vermittelt wird. Im zum ArmteiT A5 gehörenden Hohikörper 922 ist S in zwei Ansätzen 9222 iegeachse 4, ferner die Getrieberäder 72, 73, 74, 75 des Untersetzungsgetriebes 7 sowie die Gelenkseiltrommel 71 des Torsionsgelenkes T5 gelagert. Weiter sind im zum Armteil A5 gehörenden Hohl körper 922 die Seilrollenpaare der Biegegelenk-Seilrollen 411, 421 gelagert, sowie auch die Umlenkseilrollen 571. Die Drehachsen dieser Seil rollen sind in einem am Hohl körper 922 fixierten Lagerkörper 955 montiert.
• Im zum Armteil A4 gehörenden Hohl körper sind, mittelbar im Lagerkörper 58l, die Seilrollenpaare der Torsionsgelenkseilrollen 511, 521 gelagert, ebenso die Umlenkrollen 521.
• Zwischen den Seilrollenpaaren der Biegegelenkseilrollen 411, 421, welche in Armteil A5 gelagert sind, und den Seilrollenpaaren der Torsionsgelenkseilrollen 511, 521, welche in Armteil A gelagert 4 sind, ist die Torsionsgelenkgruppe 650 angeordnet, welche den das Torsionsgelenk passierenden Seilen die Verdrehung ermöglicht.
• Dies ist in Fig 4 gut erkennbar.
• In Fig 9 ist diese Torsionsgelenkgruppe 650,vergrössert gezeichnet, ersichtlich. Eine Torsionsgelenkgruppe 650 enthält, in Richtung der Längsachse 2 bzw. der Torsionsachse 6,übereinanderliegend eine Anzahl von Seilrollengruppen 651, von denen eine in Fig 20 vergrössert und perspektivisch dargestellt ist. Die Seilrollengruppe besteht aus dem Seilrollengruppenkörper 652, welcher hier ein ringförmiger Körper mit Torsionsachse 6 als Ringachse darstellt.
• Im Inneren des Rings sind die beiden Seilrollenachsen 612, 622 zueinander parallel in einer Ebene senkrecht zur Torsionsachse und symmetrisch zu dieser liegend im Ring montiert. Auf der vorderen dieser Seilrollenachsen 612 sind die Drehkörper-Seilrollen 611, und auf der hinteren Seilrollenachse 622 die Drehkörper-Seilrollen 621 drehbar angeordnet. Je eine Seilrolle 611 und 621 liegen in einer Ebene und bilden ein Seilrollenpaar, das zur Führung eines der Seile dient. Das Seil passiert die Seil rollen eines Seilrollenpaares beim Berührungspunkt und ist in den Rillen der beiden Seilrollen entgleisungssicher geführt (Fig 11). Der Achsabstand zwischen den Seilrollenachsen 612 und 622 ist etwa gleich dem Durchmesser der Drehkörper-Seilrollen 611, 622. Für jedes, das Torsionsgelenk passierende Seil 1 ist ein Seilrollenpaar 611, 621 als Seilführung vorhanden. In Fig 20 sind die Seil rollen längs ihrer Achse zur besseren Verständlichkeit auseinanderliegend gezeichnet, während sie in Wirklichkeit, ähnlich Fig 10 oder 11, direkt nebeneinander liegen.
• Die Drehkörper 652 sind in den Laufrollen 660 lose drehbar gelagert und die Laufrollen ihrerseits auf den Laufrollenachsen 661.
• Die Laufrollenachsen sind unten in Achshaltern 671 fixiert, und oben in Achshaltern 672, wobei Achshalter 671 am Hohlzylinder 921 und Achshalter 672 über Lagerkörper 955 am Hohl körper 922 fixiert ist, wobei Hohl zylinder 921 und Hohl körper zum gleichen Armteil A5 gehören.
• In Fig 9 sind elf übereinanderliegende, lose drehbare Seil rollengruppen 651 gezeichnet, ebenso in Fig 10 in einem dazu senkrechten Längsschnitt, und zwar in unverdrehtem Zustand, d.h. bei Torsionswinkel 5°= O In Fig 12 ist die gleiche Torsionsgelenkgruppe 650 wie in den Fig 9 und 10 aufgezeichnet, wobei jedoch die durch Torsionsgelenk T5 verbundenen Armteile A4 und A5 gegeneinander um 90 ° verdreht sind. Die in Arm A5 verankerten Seilrollenachsen 412, 422 der Biegegelenkseilrollen 411, 421 sind in Projektion der Torsionsachse 6 um 90 ° gegen die Seilrollenachsen 512, 522 der Torsionsseilrollen 511, 521 verdreht. Zur Verdeutlichung der Zeichnung sind gegenüber Fig 10 bzw. Fig 2 die vier mittleren Seile 1 und ihre zugehörigen Seil rollen weggelassen und nur die beiden äussersten gezeichnet. Ebenso sind die Drehkörper weggelassen. Von den elf Seilrollengruppen 651 sind hier also nur deren Seilrollenachsen 612, 622 sowie die beiden äussersten Seilrollenpaare 611, 622 sichtbar. Die Dreh-Orientierung dieser elf übereinander liegenden Seilrollengruppen ist durch die Torsionswinkelrichtung Y4 bis 58 der Seilrollenachsen 612, 622 im Grundriss Fig 13 angezeigt. Da die Seile in den Seilrillen der Seilrollenpaare gemäss Fig 11 entgleisungssicher geführt sind, verteilt sich 0 bei angespannten Seilen der Total-Torsionswinkel von f = 90 homogen auf alle elf Seilrollengruppen, wobei die relative Winkeldrehung zwischen zwei benachbarten Seilrollengruppen 90 ° = 7,5 beträgt. So sind die Seilrollenachsen 412, 422 auf g - O > die Achsen 612, 622 der obersten Seilrollengruppe auf ß = 7,5 , die Achsen der zweiten Seilrollengruppe auf 5g=f , die Achsen der elften Seilrollengruppe auf ffi = 82,5 b und die Seilrollenachsen 512, 522 auf #12 = 90 ° ausgerichtet.
• Die beiden Seile liegen ungefähr auf zwei Schraubenlinien zwischen den Punkten PO und PU sowie den Punkten PO ' und Pul.
• Da die Schraubenlinie die kürzeste Verbindung zwischen PO und Pü bzw.
• PO' und P ' ist, ist sie bei angespannten Seilen und leicht drehbaren U Seilrollengruppen die einzig mögliche Form.
• In Fig 14 sind diese beiden durch die Seile gebildeten Schraubenlinien schematisch als auf einen Zylinder der Torsionsgelenkgruppe 650 aufgezeichnet für einen Torsionswinkel von # = 900, und in Fig 15 dasselbe für einen Torsionswinkel von y = 1800, und für den Fall von Fig 15 ist die Zylinderabwicklung, bei der die Schraubenlinie die Diagonale der Abwicklung ist, aufgezeichnet.
• Der Radius # ist der Abstand eines Seils von der Torsionsachse und entspricht dem Wert Dp/2 in Fig 12, wobei Dp die Seildistanz der beiden Seile eines Seilpaares bedeutet.
• Anhand der Fig 15 und 16 wird für ein Beispiel die Seil verlängerung bei Drehung um den Torsionswinkel # = 180° errechnet. Bei 6 Seilrollenpaaren gemäss Fig 11, d.h. 3 Seilrollenpaare zu einer Seite der Torsionsachse und bei Rollendicke von z.B. 2 mm könnten die beiden äussersten Seile etwa 6 mm von der Torsionsachse distanziert sein, d.h. 5) = 6mm.
• Bei einer Distanz von Seilrollengruppe zu Seilrollengruppe inRichtung der Torsionsachse von 10 mm und elf Seilrollengruppen wird die Zylinderhöhe H = 120 mm.
• Die Seillänge L von PU bis PO bei Torsionswinkel t = 0, also unverdreht, beträgt L6fO) = H = 120 mm.
• Die Seillänge L bei Torsionswinkel Cp = 180, also bei 1800 Drehung, beträgt wie aus Fig 16 leicht ersichtlich ist.
• Es wird = 121,4 mm und die Seilverlängerung 1,4 mm.
• Bei den angenommenen Abmessungen tritt also bei Verdrehung um 1800 eine Seilverlängerung von 1,4 mm auf. Natürlich kann man, wie oben beim Biegegelenk erläutert, durch Nullpunktverschiebung diese Seilverlängerung ausdrücken mit - 0,7 mn.
• Diese Seil verlängerung ist für die beiden mit gleicher Distanz Dp/2 von der Torsionsachse 6 gelegenen Seile der Fig 12 die gleiche, wie unten gezeigt wird.
• Die in Fig 12 gezeichneten beiden Seile liegen symmetrisch zur Torsionsachse 6, haben also mit je Dp/2 = # dieselbe Distanz zur Torsionsachse, Sie weisen deshalb auch bei einer Verdrehung die gleiche Seilverlängerung auf, in unserem Beispiel also 1,4 mm für # = 180°. Zwei zur Torsionsachse symmetrisch gelegene und von dieser gleich distanzierten Seile bilden zusammen ein Seil paar und erlauben dadurch, dass die Seile eines Seilpaares gleiche Seilverlängerung bei Verdrehung Im Torsionsgelenk und natürlich wie oben gezeigt wurde, ebenfalls gleiche Seil verlängerung beim Schwenken im Biegegelenk aufweisen, eine besonders günstige Ausführungsform, wie unten gezeigt wird.
• Jedes Seil eines Seil paares weist, wie unten gezeigt wird, einen Seilzug von 20 N auf. Eine Seilverlängerung von 1,4 mm ergibt für zwei Seile eine Arbeit von 2.20.1,4 = 56 N mm für einen Torsionswinkel von 180 ° t r, , Das dadurch im Torsionsgelenk erzeugte Drehungsmoment ist(56 N nm)= 18 N mm = 1,8 Ncm, also vernachlässigbar # klein. Beim Biegegelenk analog.
• In Fig 17 ist schematisiert aufgezeichnet die Verdrehung von 6 Seilen bzw. 3 Seilpaaren SP1, SP2, SP3 um den Torsionswinkel t = 1800.
• Der Seilabstand von der Torsionsachse betrage als Beispiel: für Seilpaar SP1: = 6 mm für Seilpaar SP2: i = 4 mm für Seilpaar SP3: 3 = 2 mm Die Seildistanzen der beiden Seile eines Seilpaares sind mit DP1, DP2> DP3 bezeichnet, wobei DPl , DP2/2=#2 und DP3/2 = #3 ist.
• Ferner sei die Distanz H = 120 mm.
• Damit werden die Seil verlängerungen bei Verdrehung um 1800 für Seilpaar SP1: #L1 = 1,4 mm für Seilpaar SP2: #L2 = 0,7 mm fur Seilpaar SP3: #L3 = 0,15 mm Für die wünschbaren geringen Seil verlängerungen ist es erforderlich, dass die Distanz H gross und die Seil distanz DP der Seile eines Seil paares klein ist, mit DP72 = f . Kleine Seil distanz ist möglich bei kleiner Rollendicke, und diese bei kleiner Seildicke, und diese wiederum, wie oben gezeigt wurde, durch Anwendung des Untersetzungsgetriebes 7.
• Im Prinzip ist es wünschbar, dass ein Seil genau in der Seilrollen-Mittelebene liegend auf eine Seilrolle aufläuft. Beim Auflaufen eines Seiles von einem Seilrollenpaar 611, 621 einer Seilrollengruppe 651 auf das Seilrollenpaar der benachbarten Seilrollengruppe ist im verdrehten Zustand der oben erwähnte wünschbare Seil-Auflauf nicht ganz gewährleistet, und das auflaufende Seil weist eine kleine Winkelabweichung p zur Seilrollen-Mittelebene auf. Anhand eines Beispiels von Fig 18 wird gezeigt, dass diese Winkelabweichung genügend klein gehalten werden kann. In Fig 18a sind die Rollenachsen 612, 622 mit den Seilrollenpaaren 611, 621 von zwei mit Abstand d übereinander liegenden Seilrollengruppen im Aufriss, und in Fig 18 b im Grundriss vergrössert aufgezeichnet. Die relative Masstäblichkeit, welche allein für die Ermittlung der Winkelabweichung ß massgebend ist, ist gewahrt mit DP/2 = p = 6 mm, Abstand d = 10 mm, Rollen-Radius R,? = 3mn und die relative Verdrehung zwischen den beiden Seilrollengruppen beträgt 6 = 150, was bei elf Seil rollengruppen einen Torsionswinkel von sg = 1800 ergibt. ZO ist der Seilberührungspunkt im oberen, und Z1 der Seilberührungspunkt im unteren Seilrollenpaar. Aus Fig 18a kann die Winkelabweichung / ersehen werden, welche mit ca. 1° durchaus zulässig ist. Natürlich muss das Sellrillenprofil diesem Schräg-Auflauf angepasst sein.
• Die Drehkörper-Seilrollen 611, 621 dürfen kleineren Rollenradius RR aufweisen als für die Seil dicke ds bzw. dem Einzeldrahtdurchmesser eines Drahtseils angemessen ist. Das Seil wird nicht um die Drehkörper-Seil rollen gelegt, sondern diese dienen nur als Stützpunkte. Wie aus der schematisierten Zeichnung von Fig 19 ersichtlich ist, ist der Krümmungsradius Rc des Seiles 1, welcher etwa dem Krümmungsradius der oben beschriebenen Schraubenlinie entspricht, viel grösser als der Rollenradlus RR> und die Seil- bzw. Drahtdicke kann wesentlich grösser sein, als für einen Krümnungsradius von RR zulässig wäre. Diese Art der Erzielung von grossen Seilkrümmungsradien mit Rollen von geringerem Rollendurchmesser gemäss Fig 19 kann auch für die Biegegelenke angewandt werden.
• In Fig 21 ist eine weitere Ausführungsform einer Seilrollengruppe perspektivisch aufgezeichnet. Hier weisen die Drehkörper 652 im Zentrum ein Drehlager 670 auf, durch welche eine feststehende, in der Torsionsachse 6 liegende Welle 671 geführt ist. Auch hier sind längs der Welle 671 die einzelnen Seilrollengruppen übereinander, lose drehbar, auf der Welle angeordnet. Ein gewisser Nachteil ist die etwas grössere minimale Seil distanz Dp eines Seilpaares.
• Wegen des etwas wie oben beschriebenen um den Winkel g exzentrischen Seil-Auflaufs auf die Drehkörper-Seilrollen 611, 621 könnten diese, gemäss Fig 27, auf Kugeln 6220 gelagert und auch seitlich abgestützt sein, wobei die Wellenkugeln durch Kunststoffscheiben 6221 gehalten sein können.
• In den Fig 24 und 25 ist dargestellt, dass für den Antrieb eines Armteils sowohl in einem Biegegelenk als auch in einem Torsionsgelenk zwei Seile 1 eines Seilpaares SP mit Seildistanz DP und je gleicher Distanz Dp/2 zur Längsachse 2 dienen. Es sind auch zwei Gelenk-Seil rollen 71 und zwei Untersetzungsgetriebe 7 vorhanden.
• An den Biegegelenken sind am angetriebenen Armteil zwei Zahnräder 75 befestigt,und zwar koaxial zur Biegeachse 4 und symmetrisch zur Ebene der beiden Längsachsen liegend, auf welche je eines der

  UnterX34

  getriebe 7 einwirkt. Beim Torsionsgelenk wirken beide Untersetzungsgetriebe 7 auf den gleichen Zahnkranz 76 an diametral gelegenen Stellen ein. Wie unten dargestellt wird, ist diese Ausführungsform besonders günstig.
• Von den Seiltrcßmeln 71 (Fig 24, Fig 25) sind die beiden Seile 1 des Seilpaares SP über die Umlenk-Seilrollen 571 in Richtung der Schulter des Gelenkarms durch alle Armteile in der Nähe von deren Längsachse 2 und durch alle Gelenke hindurch über das in der Schulter Ao gelagerte Seilrollenpaar 551, 561 auf den Seilantrieb 31 geführt.
• D4eser ganze Weg der Seile ist in den Fig 24 und 25 punktiert gezeichnet. Die beiden Seile des Seil paares SP dienen als auflaufendes und als ablaufendes Seil dem gleichen Gelenkantrieb und liegen auf ihrem ganzen Weg im Gelenkarm diametral und mit gleicher Distanz Dp/2 zu den Längsachsen 2 der Armteile. Im Seilantrieb 31 gelangen die beiden Seile des Seilpaares über den Spannrollenteil 35 auf je eine, d.h. das eine Seil auf die momentan auflaufende, das andere Seil auf die momentan ablaufende Antriebsseiltrommel 311, auf denen die Seile nach entsprechender Umschlingung fixiert sind. Die beiden Seil trommeln sind auf der gemeinsamen Trommelwelle 312 fixiert.
• Eine angenommene, momentane Drehrichtung der Trommelwelle, sowie die Richtung der dadurch verursachten Bewegung der Seile und des angetriebenen Armteils ist in den Fig 24 und 25 durch Pfeile markiert.
• Im Spannrollenteil 35 ist jedes Seil über eine zweischen zwei Umlenkrollen 352, 353 angeordnete Spannrolle 351 geführt. Die Achsen dieser beiden Spannrollen 351 sind in einem gemeinsamen Spannrollenträger 354 gelagert und mechanisch miteinander gekoppelt. Wenn sich also z.B. in Fig 24 die eine Spannrolle 351 um den Weg //2 nach hinten bewegt, führt die andere Spannrolle zwangsläufig genau die gleiche Bewegung aL/2 nach hinten aus. Durch die am Spannrollenträger 354 wirkende Spannfeder 355 werden beide Seile gespannt.
• Diese Spannfeder 355 weist vorzugsweise im Arbeitsbereich eine sehr flache Federcharakteristik auf, derart, dass für alle vorkomnenden Verschiebungen der Spannrollenachsen die Seilspannung konstant ist.
• Die beschriebene Anordnung unter Verwendung eines Seilpaares SP für den Antrieb eines Gelenkes sowie des beschriebenen Spannrollenteils weist zwei wichtige Vorteile auf; Erstens ist, wie aus den Fig 24 und 25 leicht ersichtlich ist, das Zahnspiel in den beiden Untersetzungsgetrieben 71 aufgehoben, da durch Wirkung der, durch die Spannrollen 351 vermittelten Seilspannung, die Getrieberäder der beiden Getriebe gegeneinander verspannt sind. Durch die Verspannung kann auch das Lagerspiel in den Biege- und Torsionsgelenken eliminiert sein.
• Zweitens werden die durch die Gelenkbewegungen sowohl der Biegegelenke als auch des Torsionsgelenkes entstehenden Seil verlängerungen 1 völlig kompensiert. Wie beschrieben, sind die Seilverlängerungen AL für beide Seile eines Seil paares identisch und gleichgerichtet und werden durch die Verschiebung der beiden Spannrollen 351 um »0/2 kompensiert. Dadurch wird z.B. die relative Stellung der Finger 973, welche das Objekt 980 halten (Fig 1), überhaupt nicht verändert, auch wenn sämtliche Armteile um - 90 gebogen und um + 1800 verdreht würden. Die einzige Wirkung von durch die Gelenkbewegung verursachten Seilverlängerungen bzw. -Verkürzungen sind kleine, auf die Gelenke wirkende Drehmomente, wie unten noch beschrieben wird Bei der Belastuna des Gelenkarms können allerdinqs.
• bedingt durch die

  Sei-EPrthttnder

  Sei

  Seile, gewisse kleine Verschiebungen auftreten, was unten ebenfalls beschrieben wird.
• In Fig 26 ist die Seil-Anordnung und der Seil verlauf von den Antriebstrommeln 311 über den Spannrollenteil 35, die in der Schulter Ao befindlichen Seilrollenpaare 551, 561, die Umlenkseilrollen 571 auf die Gelenkseiltrommeln 71 schematisiert aufgezeichnet. Je zwei Seile mit gleicher Distanz Dp/2 von der Längsachse 2 bilden ein Seilrollenpaar SP und fuhren zu je einer Gelenkseilrolle 71, welche den Antrieb des gleichen Gelenkes bewirken. In Fig 26 ist in Richtung der Längsachse 2 des Gelenkarms oben die Handseite und unten die Schulterseite.
• Die Seilpaare für den Antrieb des Handteils und der handseitigen Armteile sind nahe der Längsachse 2 und sind in Richtung Schulterseite immer weiter von diesen distanziert. Dies ergibt sich erstens daraus, dass die handseitigen Armteile kleineren Durchmesser aufweisen als die schulterseitigen, wie aus Fig 1 ersichtlich ist, und zweitens aus der Notwendigkeit, dass die Gelenkseiltrommeln 71 nahe bei der Aussenwand der Armteile gelegen sein sollen. Diese Notwendigkeit ergibt sich dadurch, dass die Seile im vollmontierten Zustand des Gelenkarms von aussen, durch die Aussparungen 714 mittels der Schrauben 711 fixierbar sein sollen. Die Art der Montage wird unten beschrieben.
• Eine Gelenkseiltrommel 71 oder eine Antriebseiltrommel 311 könnte z.B. gemäss Fig 28 und 29 ausgebildet und mit schraubenförmigen Seilrollen 712, einer Nabe 713 und Seil-Fixierschrauben 711 versehen sein.
• Aus Fig 24 bis 26 ist ersichtlich, dass die Bewegung eines Armteils relativ zum andern im sie verbindenden Gelenk dadurch zustande kommt, dass die diesem Gelenk zugeordnete, im Seilantrieb 31 befindliche Trommelwelle 312 in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung verdreht bzw. angetrieben wird. Ferner muss die Trommelwelle für nicht bewegten Armteil auch fixierbar bzw. abbremsbar sein. Als Antriebsmittel und Bremsmittel für die Trommelwelle werden vorzugsweise elektrisch steuerbare Magnetkupplungen«Cerwendet, wobei für den Antrieb in Vorwärtsrichtung Com , den Antrieb in Rückwärtsrichtung CJ und die Abbremsung je eine separate Magnetkupplung auf die Trommelwelle einwirkt. Die Antriebsleistung wird durch mindestens einen Motor über die Magnetkupplungen an die Trommelwelle vermittelt.
• Eine elektrisch steuerbare Magnetkupplung 315 bekannter Art könnte beispielsweise gemäss Fig 30 ausgeführt sein, wo sie als Achsialschnitt dargestellt ist,und deren Wirkungsweise wird hier kurz erläutert.
• Der Elektromagnet 3201 mit der Magnetspule 3202 ist an der Wand W fest montiert und konzentrisch zur Trommelwelle 312 angeordnet und über die Stromzuleitungen S31 ein- und ausschaltbar. Auf der Trommelwelle 312 drehbar gelagert und mittels Stellringen 3205 und 3207 achsial gehalten ist der Antriebs- bzw. Bremsteil 321 mit den magnetisch leitenden Partien 3203 und dem nichtmagnetischen Teil 3204. Dieser Teil kann entweder von aussen über ein Zahnrad angetrieben sein oder durch Verbindung mit der Wand W zur Vermittlung der Abbremsung festgehalten sein.
• Die Ankerplatte 323 ist z.B. durch eine Zahnkupplung 3701 über Stellring 3207 mit der Trommelwelle 312 verbunden und vermittelt ihre Drehbewegung an die Trommelwelle. Die Ankerplatte kann sich in Achsrichtung minimal bewegen, so dass sie ganz an den Teil 321 anlegbar ist oder mit ihm einen kleinen Luftspalt bilden kann. Sie kann auch durch eine Feder 3206 leicht an Teil 321 angepresst sein.
• Der magnetische Kreis 3700 ist punktiert eingezeichnet. Bei eingeschaltetem Strom der Magnetkupplung wird die Ankerplatte gegen den Antriebs- bzw. Bremsteil 321 gezogen und vermittelt durch Reibungs-Kraftübertragung den Bewegungszustand von Teil 321, also entweder Drehen in Vorwärtsrichtung oder Drehen in Rückwärtsrichtung an die Trommelwelle. Bei festgehaltenem Antriebs- bzw. Bremsteil 321 wird die Trommelwelle bei Einschalten der Magnetkupplung abgebremst.
• Mit einer solchen Magnetkupplung von z.B. 40 mm Durchmesser können Drehmomente von z.B. 80 N cm erzeugt werden, was zum Seilantrieb bei Radius von 2 cm der Antriebseiltrommel 311 eine Kraft von 40 N ergibt, welche wie unten gezeigt wird, genügt. Die Kupplungsleistung beträgt 5 Watt. Durch das Untersetzungsgetriebe 7 wird die Drehzahl auf der Trommelwelle relativ hoch und die Kupplungskräfte relativ klein, was vorteilhaft ist. Die Magnetkupplung wirkt auch als Sicherheits rutschkuppl ung.
• In Fig 31 sind drei Magnetkupplungen 315 auf einer gemeinsamen Trommelwelle 312 montiert, wobei der Antriebsteil 321 der linken über Antriebszahnrad permanent in Vorwärtsrichtung W 1/ gedreht, der Antriebsteil 321 der mittleren Kupplung festgehalten und der Antriebsteil 321 der rechten Magnetkupplung über Antriebszahnrad permanent in Rückwärtsrichtung GJR gedreht wird. Die drei auf die gleiche Trommelwelle einwirkenden Magnetkupplungen bilden zusammen den Kupplungsblock 320.
• Je nachdem, welche der drei Magnetkupplungen des Kupplungsblocks eingeschaltet wird, wird die Trommelwelle in Vorwärtsrichtung C;Jv oder Rückwärtsrichtung hverdreht oder abgebremst. Auf der Trommelwelle sind die zwei Antriebstrommeln 311 fixiert, welche zum Rntrieb je eines Seiles 1 eines Seil paares SP dienen.
• Für jedes Gelenk des Gelenkarmes ist im Seilantrieb 31 eine Trommelwelle 312 mit zwei Seil trommeln 311 und einem Kupplungsblock 320 gemäss Fig 31 vorhanden. Es ist vorteilhaft, die Kupplungsbläcke oder zumindest die dem Abrieb ausgesetzten Teile der Kupplungen leicht auswechselbar zu machen.
• Eine günstige konstruktive Anordnung des Seilantriebs 31 mit allen nötigen Trommelwellen und Kupplungsblöcken ist in den Fig 32 und 33 aufgezeichnet.
• Die Kupplungsblöcke aller Trommelwellen sind von einem einzigen Motor 334 aus antreibbar. Um dies auf einfache Art zu ermöglichen, sind alle Trommelwellen 312 auf einer Zylinderfläche 340 parallel zur Zylinderachse 328 angeordnet. Auf dieser Achse 328 ist ein orwärtslaufendes Antriebszahnrad 326 und daneben ein rückwärtslaufendes Antriebszahnrad 327 drehbar gelagert. Das vc tslaufende Zahnrad treibt die Zahnräder aller vorwärtslaufenden Antriebsteile 321 der Kupplungsblöcke 320 an und das rückwärtslaufende Zahnrad die Zahnräder aller rückwärtslaufenden ( G)R ) Antriebsteile 321 der Kupplungsblöcke 320. Die mittleren Antriebsteile 321 des Kupplungsblocks sind in Fig 32 schematisiert festgehalten gezeichnet, sie dienen der Abbremsung der Trommelwellen.
• Von jeder der beiden Antriebstrommeln 311 einer Trommelwelle wird je ein Seil 1, welche beiden Seile zusammen ein Seilpaar SP bilden, über die in Wellen 325 gelagerten Umlenkrollen 324 dem Spannrollenteil 35 zugeführt.
• Die hier beschriebenen Teile des Seil antriebs sind in den Wandungen 335, 336, 337 gelagert bzw. verankert. Die Spannrollenträger 354 im Spannrollenteil 35 sind hier als U-förmige Blechteile ausgebildet, welche lose auf einer Welle 357 gelagert sind, wobei an ihren beiden beweglichen winden die beiden Spannrollen 351 gelagert sind zur Spannung der beiden Seile eines Seil paares SP.
• Der Antrieb der vorwärtslaufenden und der rückwärtslaufenden Zahnräder 326, 327 erfolgt über ein Umkehrgetriebe mit den Zahnrädern 331 und 329, welche ihrerseits durch die Antriebswelle 332 angetrieben sind.
• Diese Antriebswelle 332 kann mittels zwei auf ihr wirkenden Magnetkupplungen 315 und eines Getriebes 333 mit zwei verschiedenen Drehzahlen, nämlich einer hohen Drehzahl Glx und einer niedrigen Drehzahl G)w in gleichem Drehsinn durch einen Motor 334 angetrieben werden. Wie aus Fig 32 ersichtlich ist, werden der Antriebsteil 321 der unten gezeichneten Magnetkupplung 315 mit hoher Drehzahl ( GJv ) und der Antriebsteil 321 der oben gezeichneten Magnetkupplung mit niedriger, durch das Getriebe reduzierten Drehzahl W>i angetrieben.
• Je nachdem, ob die eine oder andere Kupplung eingeschaltet ist, läuft die Antriebswelle 332, und dadurch mittelbar auch alle eingekuppelten Trommelwellen mit hoher oder niedriger Drehzahl. Die Bedeutung dieser Drehzall-Umschaltung wird unten erläutert.
• Aus Fig 33 ist ersichtlich, dass die eine der beiden im Spannrollenteil 35 vorhandenen Umlenkrollen 352 nicht eine feststehende Rollenachse aufweist, sondern dass die mit Seilspannungsfühlerrolle 352 bezeichnete Rolle in einem auf einer Welle 358 schwenkbaren Hebel 356, an welchem eine Zugfeder 347 wirkt, gelagert ist. Im Normalbetriebsfall liegt der Hebel 356 auf dem Anschlag 3563 auf und bewegt sich nicht, da die Seilspannung wesentlich grösser als die Kraftwirkung der Feder 347 ist. Erst wenn die Seilspannung beinahe null wird, bewegt sich die Seilspannungsfühlerrolle 352 nach oben und verhindert ein Lockerwerden und allfällige Entgleisung des Seils, sei es auf einer der Seilrollen, und ganz speziell auch auf den Seiltrommeln. Der Fall, dass die Seilspannung in einem der Seile null wird, könnte eintreten bei Ueberlastung eines der Armteile. Wird diese Ueberlastung noch mehr vergrössert, d.h. dass ein Seil sehr locker wird, so wird der Hebel 356 so stark bewegt, dass dessen Hebelende den als elektrischer Seilspannungssensor wirkenden Kontakt 3562 schliesst. Dadurch wird dem Steuer- und Rechenteil 32 das elektrischelSeilspannungssignal 512 zugeführt, welches über den dem locker gewordenen Seil zugeordneten Kupplungsteil die zugeordnete Trommelwelle so verdreht, dass das Seil wieder gespannt wird. Die Wirkung ist so, dass bei Ueberlastung eines Gelenkes bzw. eines Armteils des Gelenkarmes durch diese Seilspannungssensor-Steuerung der Armteil in Richtung der Ueberlastungskraft bewegt wird. Dadurch wird einerseits das Lockerwerden der Seile und allfällige Entgleisen, und anderseits das Ueberlasten vermieden.
• Bei der in den Fig 1 bis 5 gezeichneten Ausführungsform sind Positlonssensoren 811 vorhanden, mittels welchen die Relativposition zweier durch Gelenk verbundener Armteile bzw. der Fingerteile im Handteil gemessen und als Steuersignal S1 bis S8 in den Steuer-und Rechenteil 32 eingebbar sind.
• Diese Relativposition in den Gelenken wird hier durch Messung der Winkelposition der Gelenkseiltrommeln 71 bzw. der Räder der Untersetzungsgetriebe 7 bzw. der Zahnräder 75 und des zahnkranztragenden Hohl zylinders 921 ermittelt.
• Bei einem Untersetzungsverhältnis von 4 = 16 oder t/r =16 genügt es, nur auf der Gelenkseiltrommel 71 und auf dem 16 mal untersetzten Zahnrad 75 beim Biegegelenk bzw. auf dem Hohl zylinder 921 beim Torsionsgelenk je eine Codierscheibe bzw. Strich-Incrementalscheibe 813 bzw. Strichzylinder 813 anzubringen, da das Zahnrad 75 bzw. der Hohlzylinder 921 für 1 Umdrehung 1/16 Umdrehung ausführt.
• Als Positionssensoren 811 können Photozellen dienen, welche das mittels Leuchtdioden auf die Incrementalscheibe bzw. den Strichzylinder aufgebrachte Licht messen und in die elektrischen Steuersignale S1 bis S8 umwandeln.
• Die Strichscheiben 813 bzw. Strichzylinder 813 sind in Fig 5, zum Teil punktiert gezeichnet, ersichtlich.
• Bei der in Fig 1 und Fig 39 gezeichneten Ausführungsform weisen die Fingerglieder 973 an ihren Enden druckempfindliche Tastsensoren 971 auf, welche den Tastdruck messen und in elektrische Signale umwandeln können, welche als Steuersignal Sg in den Steuer- und Rechenteil eingebbar sind.
• In der Ausführungsform von Fig 1 ist eine Fernsehkamera 33 im feststehenden Teil 3 vorhanden, mittels welcher die Position der Hand H bzw. der Finger 973 bzw. des Objektes 980 photoelektrisch abtastbar ist, wobei die abgetastete Bildinformation als Steuersignal S1O in den Steuer- und Rechenteil eingebbar ist. Statt der Fernsehkamera können auch andere Bild-Detektoren,wie Photodioden-Arrays oder dergleichen ,verwendet werden.
• Fig 39 zeigt schematisiert die Ausführungsform eines einfachen Handteils H. Die Finger 973 sind in Biegegelenken mit Biegeachsen 4 gelagert und über ein Seilpaar mit zwei Seilen 1 über Umlenkrollen, Seilrollen 71, Untersetzungsgetriebe 7 antreibbar. Dieser Handteil weist einen einzigen Bewegungsfreiheitsgrad auf.
• In Fig 40 ist, stark vereinfacht, ein weiterer Handteil mit vier unabhängigen Fingergliedern 975, 976 gezeichnet, welche in Biegegelenken mit Biegeachsen 4 beweglich sind. Dieser Handteil weist vier Bewegungsfreiheitsgrade auf.
• In Fig 34 und 35 ist eine weitere Ausführungsform der Drehkörper 652 aufgezeichnet als Bestandteil der Torsionsgelenkgruppe 650.
• Hier sind zur Seilführung keine Rollen, sondern nur abgerundete Löcher 680 vorhanden, durch welche die Seile 1 geführt sind. Die Konstruktion ist einfacher, jedoch sind hier wegen der in den Löchern auftretenden Seilreibung nur kleinere Torsionswinkel Y zulässig.
• In der Ausführungsform von Fig 1 sind aufeinanderfolgende Armteile abwechslungsweise durch Biegegelenke und Torsionsgelenke miteinander verbunden. Gemäss Fig 36 können aber auch direkt zwei Biegegelenke, oder gemäss Fig 37 zwei Torsionsgelenke aufeinander folgen.
• Die beiden in Fig 36 aufeinander folgenden Biegegelenke weisen in Projektion der Längsachse 2 aufeinander senkrecht stehende Biegeachsen 4 auf, sie wirken zusammen, bei genügend kleinem Abstand DB ähnlich wie ein Kreuzgelenk bzw. Kardangelenk. Die Verdrehung der Seile um 90° erfolgt in einer Torsionsgelenkgruppe 650, wobei jedoch die einzelnen, übereinander liegenden Seilrollengruppen 651 feststehen, und zwei benachbarte Seilrollengruppen relativ zueinan-90.
• der um einen Winkel ; verdreht sind, wenn N die Anzahl der Seilrollengruppen 651 ist. Eine Anzahl N = 5 wäre etwa angemessen, wodurch der Abstand DB z.B. 8 cm sein könnte.
• In Fig 37 ist ein Armteil AN aufgezeichnet, welcher etwa in der Mitte eine Knickstelle 970 aufweist, an welcher die Längsachse um 900 abgewinkelt ist. Zu beiden Seiten der Knickstelle ist je ein Torsionsgelenk mit je einer Torsionsgelenkgruppe 650 angebracht, wobei die Seile von der einen zur anderen Torsionsgelenkgruppe über in der Knickstelle angebrachte, im Armteil AN gelagerte Umlenk-Seilrollen 971 geführt sind. Es folgen hier also zwei Torsionsgelenke unmittelbar aufeinander, nämlich das Torsionsgelenk zwischen den Armteilen AN-l und AN und den Armteilen AN und AN + 1 wobei die beiden Torsionsachsen aufeinander senkrecht stehen.
• In Fig 41 ist, stark vereinfacht, ausschnittsweise und perspektivisch ein Biegegelenk, und in Fig 42 ein Torsionsgelenk dargestellt, als' weitere Ausführungsformen der Gelenk-Antriebe.
• Zum Unterschied von den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt hier der Gelenkantrieb nicht durch zwei Seile eines Seilpaares, sondern durch ein einziges Seil. Es sind hier auch keine Spannrollen vorhanden, sondern das Seil 1 führt von der Antriebseilrolle durch die Gelenke und Armteile direkt auf die Gelenkseilrolle 71, welche über das Untersetzungsgetriebe 7 das Zahnrad 75 beim Biegegelenk bzw. den Zahnkranz 76 beim Torsionsgelenk antreibt. Die Seilspannung wird durch an den Gelenken wirkende Gelenkfedern besorgt, und zwar beim Biegegelenk (Fig 41) durch eine in der Biegegelenkachse 4 angeordnet, zwischen den beiden Armteilen wirkende Spiral-Biegefeder 499, und beim Torsionsgelenk (Fig 42) durch eine zwischen den beiden Hohlzylindern 912 und 921 untergebrachte und zwischen diesen beiden Hohlzylindern wirkende Schrauben-Biegefeder 599, deren Schraubenachse in der Torsionsachse 6 liegt. Auf der Trommelwelle könnte eine Feder wirksam sein, welche das auf sie durch die Gelenkfeder ausgeübte Drehmoment kompensiert. Die Vorteile dieser Ausführungsform sind, dass nur ein Seil pro Gelenk benötigt wird, ferner, dass das Zahnspiel ebenfalls durch die Gelenkfeder aufgehoben ist.
• Die Nachteile sind, dass die durch die Gelenkbewegungen verursachten Seil verlängerungen nicht kompensiert werden, ferner, dass die Gelenkfedern eine recht grosse Energie zu speichern haben und recht schwer werden und das Armgewicht wesentlich erhöhen.
• Wie eingangs enzähnt, soll der hier beschriebene Industrieroboter eingesetzt werden für Arbeiten, bei denen einerseits nicht sehr grosse Kräfte bis z.B. höchstens 50 N auftreten, und anderseits die Länge der Armteile nicht sehr gross, z.B. 20 bis 30 cm ist, mit Armteil-Durchmesser von z.B. 4 bis 6 cm. Die Seil rollen und Gelenkseiltrommeln sind innerhalb der Armteile unterzubringen und müssen deshalb genügend kleinen Durchmesser, z.B. Seilrollen-Durchmesser 2 cm und Gelenkseiltrommel-Durchmesser 3,5 cm haben.
• Das Seil ist vorzugsweise ein Stahldrahtseil, dessen Durchmesser und dessen Einzeldrahtdurchmesser die auf die Krümmungsradien der Seil rollen und Seil trommeln abgestimmt sein müssen. Ein Stahl drahtseil, mit z.B. 50 Einzeldrähten von 0,05 mm Durchmesser, in Kunststoff eingebettet, mit Aussendurchmesser von ca. 0,6 mm und Stahlquerschnitt von 0,1 mm2 wäre etwa angemessen. Solche Seile sind heute erhältlich. Die maximale Zugkraft könnte bei 40 N liegen, mit 400 N/mm2.
• Für ein solches Seil werden anhand eines Beispiels die im Robotergelenkarm auftretenden Kräfte kurz abgeschätzt, anhand des Ausführungsbeispiels, welches mit den Fig 1 bis 33 beschrieben wurde.
• Der Spannrollenteil 35, wie er z.B. in Fig 24 gezeichnet wurde, ist in Fig 38 zur Erläuterung der Seil kräfte etwas vereinfacht dargestellt, wobei die Spannfeder 355 durch eine direkt in den Achsen der Spannrollen 351 wirksame Spannrollenkraft PF> welche im ganzen Arbeitsbereich konstant sein soll, ersetzt ist. Der Spannrollenträger 354 vermittelt den beiden Spannrollen, durch die Parallelführung seines Teils 961 gleich grosse translatorische Bewegungen.
• Gemäss Fig 38 ist einfach zu erkennen, dass PF = 2P1 +2P2 = 2 (P1 + P2) ist. Bei nicht belastetem Armteil wäre P1 = P2 und P1 = P2 = PF 4 Wählt man z.B. .PF = 80 N, so wird, bei unbelastetem Armteil, P1 = P2 = 20 N.
• Jedes der beiden Seile des Seil paares SP ist also bei unbelastetem Armteil mit 20 N vorgespannt. Bei Belastung des Armteils wird die Seilspannung des einen Seils vergrössert und des andern Seils verkleiner, wobei die Summe der beiden Seil spannungen konstant bleibt, da P1 + P2 = PFs und PF = 80 N = konstant ist.
• 2 Es können z.B. die in folgender Tabelle aufgeführten Belastungsfälle auftreten: Fall P1 P2 (N) (N) 1 0 40 2 10 30 3 20 20 unbelastet 4 30 10 5 40 0 Die maximal auf die Gelenkseilrolle übertragbare Kraft beträgt 40 N, was bei einem Untersetzungsverhältnis von UB = 16 auf den Umfang des am Armteil befestigten Zahnrades 75 eine Kraft von 640 N ausmacht. Zu jedem Belastungsfall steht die Differenz (P1 - P2) als Kraft für den Antrieb eines Armteils zur Verfügung.
• Wäre der Radius des Zahnrades 75 z.B. 2,5 cm und die Armiänge 25 cm, so würde am Arm-Ende eine Kraft von 64 N auftreten.
• Die Seil dehnung beim Uebergang vom unbelasteten Fall 3 auf Maximalbelastung Fall 1 oder 5 entspricht einer Kraftänderung von 20 N.
• Bei einem Elastizitätsmodul von 2.105 N/mm², einem Seilquerschnitt von 0,1 mm2 und einer Seilspannungsänderung von 20 N = 200 N/mm² 0,1 mm² wird die relative Seil dehnung 200 N/mm2 = 10 -3 2.105 N/mm2 Bei Maximalbelastung ergäbe sich durch die Seil dehnung bei einer Seillänge von 1 m eine Verdrehung am Umfang der Gelenkseiltrommel von 1 mm, oder, entsprechend dem Untersetzungsverhältnis, am Umfang des Biegegelenkzahnrades 75 eine Verdrehung von 0,06 mm.
• Die Biegegelenke sind relativ grossen Belastungen ausgesetzt. Wie im Beispiel oben gezeigt ist, kann auf den Umfang des Zahnrades 75 eine Kraft von bis 640 N wirksam sein, und die beiden Zahnräder sind, wie oben erwähnt, über den Armteil 911 gegeneinander verspannt. Zur Aufnahme dieser Verspannung dient die in den Fig 2 und Fig 4 oben am Armteil A6 bzw. 911 gezeichnete, starke Ringmuffe 9112, welche die elastische Verformung dieses Armteils genügend klein hält. Eine ähnliche Ringmuffe kann am Armteil A4 angebracht sein.
• Obwohl vorzugsweise Stahldrahtseile zur Anwendung gelangen,könnten auch Glasfaser- bzw. Graphitfaser-Seile usw. zur Anwendung gelangen.
• Es ist wünschbar, dass die Seile im fertig montierten Zustand des Gelenkarms in diesen eingeführt und an den Gelenkseilrollen befestigt werden können. Um dies zu ermöglichen, wird der Gelenkarm mit unverschwenkten und unverdrehten Armteilen, d.h. bei «= = 0 und 5°= O für alle Gelenke, gerade ausgelegt und die Seile von der Schulterseite her, beginnend bei den Seilrollenpaaren 551, 561, eingeführt. In den Torsionsgelenkgruppen 650 ist das Einführen der Seile entgleisungsfrei möglich, dagegen ist zwischen den Seilrollenpaaren der Biegegelenkseilrollen 411, 421 und der Torsionsgelenkseilrollen 511, 521 eine spezielle Seilführung 940, vorzugsweise aus Kunststoff, erforderlich, in welcher jedes Seil in einem separaten Kanal geführt ist. Während der Einführung der Seile wird die Seilführung erst an die Seilrollen 411, 421 angelegt und danach samt den eingeführten Seilen an die Seilrollen 511, 521 angeschoben, in welchen sie auch für den Betrieb verbleibt. Die Umlenkseilführungen 950 lenken das eingeführte Seil um die Umlenkrollen 571 in die Gegend der Gelenkseiltrommeln 71, wo sie von aussen durch die Aussparungen 714 mittels der Schrauben 711 auf den Gelenkselltrommeln fixierbar sind. Die Seil führungen 940 und 950 helfen mit, Seil-Entgleisungen während dem Betrieb zu verhindern.
• Wie oben erwähnt, werden die elektrischen Signale S 31 zur Steuerung der Seile 1 im Seilantrieb 31 über die Kupplungsblöcke 320 und die Trommelwellen 312 im Steuer- und Rechenteil 32 erzeugt. Es sind dabei mindestens drei verschiedene Hauptmethoden der Steuerung möglich.
• Bei einer ersten Methode wird die Ist-Position der Arm- und Handteile nicht gemessen, es sind keine Positionssensoren 811 vorhanden, ebenso keine Tastsensoren und keine Fernsehkamera 33, und es werden keine Steuersignale S1 bis S10 auf den Steuer- und Rechenteil eingegeben. Die Steuerung des Gelenkarms erfolgt z.B. durch ein Programm, welches im Steuer- und Rechenteil gespeichert ist oder direkt durch die über die Steuerleitung Sll ab Monitor 360 eingegebenen Daten. Die Genauigkeit der Armteil-Positionierung bei dieser Methode ist natürlich begrenzt.
• Bei einer zweiten Methode werden mittels der Positions-Sensoren 811 die Relativ-Positionen, d.h. die Ist-Positionen sowie all fällig mit den Tast-Sensoren auch der Tastdruck gemessen und als Steuersignale S1 bis S8, event. auch S91 auf den Steuer- und Rechenteil 32 eingegeben. Diese Ist-Positionsmessung ist recht genau, da sie der Auflösung der auf dem schnellstlaufenden Getrieberades, d.h. auf der Gelenkseiltromnel 71 angebrachten Incrementalscheibe 813 entspricht"da Zahnspiel und Lagerspiel in den Gelenken durch die zwei gegeneinander verspannten Untersetzungsgetriebe unwirksam gemacht sind. Auch die, durch die Armteilbelastung entstehende6 Seil dehnung verursacht natürlich keine Positionsfehler.
• Die laufend gemessenen Ist-Positionen werden mit dem im Steuer und Rechenteil 32 gespeicherten Programn, welches auch die Soll-Positionen enthält, verglichen, wonach die Armteile in die Soll-Positionen gesteurt werden. Im Programm sind die ganzen Bewegungsabläufe von z.B. Fassen eines Objektes 980 an einem bestimmten Ort, Transport und Ablage an einem andern Ort usw. gespeichert.
• Bei einer dritten Methode, welche am meisten "anthropomorph", d.h.
• menschenähnlich wirkt und welche in Zukunft die wichtigste sein wird, wird, z.B, mittels Fernsehkamera 33, welche auch eine Kamera mit Photodiodenarrays sein könnte, die Position des Handteils H bzw. der Finger 973 bzw. der Objekte 980 ermittelt und allfällig auch, mittels Tastsensor 971 der Tastdruck gemessen. Die Relativpositionen der Armteile in den Gelenken ist im Prinzip gar nicht wichtig, und die Positionssensoren 811 und die Strichmarkierungen 813 können weggelassen sein, wodurch auch die Steuersignale S1 bis S8 wegfallen. Die Armteile brauchen nicht genau positioniert zu werden, einzig die Finger- und Objektposition, eventuell der Tastdruck ist relevant. Mittels Fernsehkamera 33 und einem geeigneten, im Steuer- und Rechenteil 32 gespeicherten Programm werden die Finger durch laufende Bildabtastung in eine gewünschte Soll-Position gesteuert. Diese Sollposition kann z.B. ein irgendwo gelegenes Objekt sein, dessen Bild durch die Fernsehkamera ebenfalls abgetastet wird. Eine Wegsteuerung des Gelenkarmes mit absoluter Genauigkeit ist dabei völlig überflüssig, da ja nur die Relativlage der Finger zum Objekt, durch die Fernsehkamera abgetastet, von Bedeutung ist. Mit dem Tastdruck kann das Festhalten eines Objektes bzw. das Ankoppeln an ein zweites Objekt mitgesteuert werden.
• Zum Unterschied von der zweiten Methode werden hier nur die Fingerposition und Objektpositionen überprüft und nur deren Relativlagen, und keine absoluten Positionen sind relevant. Die Spitzen der Finger könnten mit optisch markanten Stellen versehen sein. Im Steuer-und Rechenteil 32 sind Programme gespeichert, welche für eine bestimmte Verschiebung der Hand bzw. der Finger von einer Ist- in eine Soll-Position automatisch alle Armgelenke steuert, ohne dass deren Einzelposition relevant ist. Diese Methode entspricht recht genau dem menschlichen Verhalten, bei welchem mittels Auge, Tastsinn und Gehirn die Hand und die Finger "gesteuert" werden, wobei z.B. die Lage des Ellbogens primär beliebig ist. Natürlich kann es bei dieser Methode erforderlich sein, zwei Fernsehkameras oder bewegliche Kameras einzusetzen.
• Es kann vorteilhaft sein, dass die Arm- bzw. Hand- bzw. Finger-Bewegung verlangsamt wird, sobald z.B. die Finger sicteiner Sollposition angenähert haben. Die letzte Restbewegung zum Einfahren in eine genaue Sollposition wird mit kleiner Geschwindigkeit durchgeführt. Hierzu ist die oben anhand von Fig 32 beschriebene Drehzahl-Umschaltvorrichtung vorgesehen, bei welcher nach Annäherung an die Ist-Position bis unter einen kritischen Abstand die Antriebswelle 332 von der hohen Drehzahl 4)H auf die niedrige Drehzahl # umgeschaltet wird. Natürlich könnte diese Geschwindigkeitsumschaltung z.B. auch in drei Stufen mit hoher, mittlerer und niedriger Drehzahl WH 1 J/ ZJ" unter Verwendung von zwei Getrieben und drei Magnetkupplungen durchgeführt werden. Es sei hiefür kurz ein numerisches Beispiel gegeben: Es wird angenommen, dass bei der hohen Drehzahl S# der Antriebswelle 332 die Seile sich mit der Geschwindigkeit 1 m/sec bewegen. Dies würde bei einem Untersetzungsverhältnis von z.B.
• UB = UT = 12 am Umfang des Zahnkranzes 76 bzw. des Zahnrades 75, mit z.B. 2,5 cm Radius eine Geschwindigkeit von ca. 8 cm/sec und am Ende eines Armteils von 30 cm Länge z.B. die Handgeschwindigkeit von wiederum Va = 1 m/sec bedeuten.
• Die drei Drehzahlen seien im Verhältnis #H : #M = 5 und #M : #N = 5 untersetzt, und die Handgeschwindigkeiten W"= 1000 mm/sec. VM = 200 mm/sec und VN = 40 mm/sec. Wenn sich die Finger bis auf 50 mm des Istposition genähert haben, wird VM = 200 mm/sec, und wenn sie sich auf 5 mm genähert haben auf VN = 40 mm/sec umgeschaltet. Ein Kupplungsimpuls von 2,5 m sec Dauer, welcher durchaus möglich ist, ergibt bei dieser Geschwindigkeit einen Weg von 0,1 mm, wodurch gezeigt ist, dass die Positioniergenauigkeit genügend ist.
• Im Ruhezustand ist automatisch auf die kleine Geschwindigkeit umgeschaltet. Belastungsänderungen der Hand ohne Bewegung, welche wegen der Seil dehnung kleine Verschiebungen bewirken würden, werden automatisch korrigiert.
• Natürlich ist die Geschwindigkeitsumschaltung zur Erreichung einer genügenden Positioniergenauigkeit für alle drei Methoden anwendbar.
• Würde das Abbremsen von 4 auf 4 in 40 m sec erfolgen, so würde eine Bremsbeschleunigung von ca 2 g auftreten.
• Die Seil trommeln 71 und 311 können z.B. vorgesehen sein für die Aufnahme von 10 bis 15 Seilumschlingungen. Vor Ueberschreiten des Arbeß sbereiches werden die Seil antriebe durch den Steuer- und Rechenteil 32 automatisch abgeschaltet.
• Die dynamischen Kräfte im Antrieb sind relativ klein, da die Seiltrommeln sehr leicht ausgeführt sein können und ein Seil von 0,1 mm² Querschnitt gar nicht ins Gewicht fällt.
• Die Gelenkbreite beim Schultergelenk könnte, mit 16 Seilrollen zu 1,5 mm Breite und zwei Gelenkseiltrommeln 71 zu 10 mm Breite, z.B.
• 60 mm sein. Natürlich weisen die handseitigen Gelenke wesentlich geringere Breite auf.
• Bei den beschriebenen Ausführungsformen weisen die Biegegelenke Schwenkwinkel von +- 90 °, also total 180 0 und Torsionswinkel von 180 °, also total 360 ° auf. Diese Werte könnten natürlich auch vergrössert oder verkleinert sein. Auch die Anzahl der Armteile und der Freiheitsgrade könnte verschieden sein.
• Die Untersetzungsgetriebe brauchen nicht zweistufig zu sein und können Getriebe irgendwelcher Art sein.
• Die Umlenkseilrolle 571 könnte auch mit beweglicher Achse ausgeführt sein, um einen optimalen Seil-Auflauf auf die Gelenkseiltrommel 71 zu gewährleisten.
• Anstelle des Seilantriebes durch Steuerung mittels magnetischer Kupplungen könnten im Prinzip auch andere steuerbare Antriebsmotoren, pneumatische, hydraulische usw. angewandt werden.
• Ein Hauptvorteil des erfindungsgemässen Roboters ist, dass die Motoren nicht in den Armteilen montiert sind und diese gewichtsmässig nicht belasten, und die Armteile1 bedingt durch die mittels der Untersetzungsgetriebe reduzierten Seil kräfte, relativ gewichtsarm ausgeführt werden können.

Claims (43)

1. Industrieroboter Patentansprüche Industrieroboter, bestehend aus mindestens einem gegliederten Gelenkarm, wobei die einzelnen Armteile ausgeprägte Längsachsen aufweisen, in Längsrichtung aneinandergereiht und über Gelenke miteinander verbunden sind und der erste der aneinandergereihten Armteile mit schulterseitigem Armteil bezeichnet über ein feststehendes Schultergelenk an einer mit Schulter bezeichneten Stelle mit dem feststehenden Teil des Roboters verbunden istund das letzte der aneinandergereihten Armteile mit handseitigem Armteil bezeichnet, ein mit Handteil bezeichnetes Manipulierorgan trägt und die Arm.

   teile des Gelenkarms sowie der Handteil durch Antriebsmittel und Steuermittel um die Gelenke bewegbar und steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsmittel für die Armteile (A1 bis A7) und den Handteil flexible Seile (1) (Drähte, Bänder) dienen, wobei für jeden Armteil mindestens ein Seil vorhanden ist, welches über mindestens eine Gelenkseiltrommel (71) und ein Seiltrommel-Untersetzungsgetriebe (7) beim Gelenk den Bewegungsantrieb der Armteile (A1 bis A7) bewirkt, dass das Seil von der Gelenkseiltrommel (71), auf der es fixiert sowie auf- und abwickelbar ist, jeweils etwa parallel und in der Nähe der Längsachsen (2) (Wufend, er teil von Armteil zu Armteil in Richtung vom handseitigen zum schulterzeitigen Armteil über,bei den Gelenken angebrachten Seilrollen (411, 421, 511, 521, 551, 561, 611, 621) geführt ist, dass das Seil bei der Schulter (Ao) in den feststehenden Teil (3) des Roboters eintritt und hier durch feststehende Primärantriebsmittel (31) und Steuermittel (32) antreibbar und steuerbar ist.
2. 2) Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Armteile über ein mit Biegegelenk bezeichnetes Gelenk verbunden sind, dessen Biegegelenkachse (4) auf den Längsachsen (2) beider Armteile und auf der Ebene, in welcher diese beiden Längsachsen liegen, senkrecht steht, dass der eine Armteil relativ zum andern um die Biegegelenkachse (4) schwenkbar ist, dass die mit Biegegelenkseilrollen (411, 421) bezeichneten Seil rollen auf mindestens einer, im einen der beiden Armteile befestigten, zur Biegegelenkachse parallel verlaufenden Seilrollenachse (412, 422) drehbar angeordnet sind, und die Seile über die Biegegelenkseilrollen (411, 421) von einen in den anderen Armteil geführt sind.
3. 3) Roboter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Seilrollenachsen (412, 422) mit darauf drehbaren Biegegelenkseilrollen (411, 421) in einem der beiden Armteile in einer zur Längsachse (2) dieses Armteils senkrecht stehenden Seilrollen-Ebene und symmetrisch zur Längsachse etwa mit Abstand des doppelten Seilrollenradiusrangeordnet sind, und für jedes das Gelenk durchlaufende Seil je eine Seilrolle der einen und eine Seilrolle der anderen Seilrollenachse, welche zusammen ein Seilrollenpaar (411, 421) bilden, vor-@@ halden ist und die, die Längsachse (2) schneidende Biegegelenkachse, um welche der andere der beiden Armteile schXkbar ist, in einem Abstand d von der Seilrollenebene angeordnet ist, und das Verhältnis d so gewählt ist, dass während dem Schwenken r des zweiten Armteils um den Schwenkwinkel α , welcher der Winkel zwischen den Längsachsen der beiden Armteile ist, im Winkelbereich o = O bis q= o<'max die Verlängerung bzw. Verkürzung der Seile ein Minimum ist.
4. 4) Roboter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Schwenkwinkel α max 90 ° beträgt und das Verhältnis = 0,5 bis 0,7 ist.

   r
5. 5) Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Armteile über ein mit Torsionsgelenk bezeichnetes Gelenk verbunden sind, dessen Torsionsgelenkachse (6) in der Längsachse (2) der beiden Armteile liegt, -dass der eine Armteil relativ zum andern um die Torsionsachse (6) und somit um die Längsachse (2) um einen Winkel f = O bis CP=c+ verdrehbar ist, dass die mit Drehkörper-Seilrollen (611, 621) bezeichneten Seilrollen in Seilrollengruppen (651) angeordnet sind, wobei eine Seilrollengruppe enthält: - zwei zueinander parallel in einer mit Seilgruppenebene bezeichneten Ebene liegende Seilrollenachsen (612, 622) mit Achsabstand, welcher etwa dem Seilrollendurchmesser entspricht, und die Seilrollenebene senkrecht auf der Torsionsachse (6) steht und die Seilrollenachsen symmetrisch zur Torsionsachse angeordnet und in einem Drehkörper (652) fixiert sind; - auf den beiden Seilrollenachsen (612, 622) lose drehbar angeordnete Drehkörper-Seilrollen (611, 621), wobei je ein Seilrollenpaar, gebildet aus je einer Seilrolle (611) auf der einen Seilrollenachse (612) und einer benachbarten Seilrolle (621) auf der andern Seilrollenachse (622) zur Führung eines der das Torsionsgelenk passierenden Seiles (1) dient.

   dass eine Anzahl gleichartiger Seilrollengruppen (651) in Richtung der Torsionsachse (6) mit gegenseitigem Abstand von mindestens der Seilrollendurchmesser übereinander angeordnet sind, und jedes der Seile von je einem Seilrollenpaar (611), 621) jeder Seilrollengruppe (651) geführt ist und die Gesamtheit der übereinanderl iegenden Seilrollengruppen die Torsi onsgel enkgruppe (650) bilden.
6. 6) Roboter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (652) um die Torsionsachse (6) drehbar ist, und dass die Torsionsgelenkgruppe (650) in Richtung der Längsachse (2) zwischen den im einen, durch das Torsionsgelenk miteinander verbundenen Armteil gelagerten Biegegelenkrollen 511, 421 und den im andern Armteil gelagerten Torsionsgelenkseilrollen 511, 521 angebracht ist.
7. 7) Roboter nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkörper (652) im Zentrum ein Drehlager (670) aufweisen und eine feststehende, in der Torsionsachse (6) liegende Welle (671) durch die Drehlager geführt ist.
8. 8) Roboter nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkörper (652) niedrige ringförmige Körper mit in der Torsionsachse (6) liegender Ringachse sind, wobei im Innern des Ringkörpers die beiden Seilrollenachsen (612, 622) fixiert sind und die äusseren Ringteile in Lagerrollen (660) um die Torsionsachse (6) drehbar gelagert sind.
9. 9) Roboter nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinandergereihten Armteile (A1 = A7) abwechslungsweise durch ein Torsionsgelenk, ein Biegegelenk, wieder ein Torsionsgelenk und wieder ein Biegegelenk verbunden sind.
10. 10) Roboter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Enden eines Armteils je ein Biegegelenk (4) angebracht ist und die beiden Biegegelenkachsen in Projektionsrichtung der Längsachse des Armteils aufeinander senkrecht stehen und die Seile (1) von den Umlenkseilrollen (411, 421) des einen Biegegelenkes zu den Umlenkseilrollen des zweiten Biegegelenkes durch eine Anzahl N von in Richtung der Längsachse übereinanderliegenden, eine Torsionsgelenkgruppe (650) bildenden, Seilrollengruppen (551) geführt sind, und eine Seilrollengruppe relativ zu der nächstdarüberliegenden in Drehrichtung um die Längsachse (2) um den Winkel ( 90° ) verdreht ist.
11. N+1 11) Roboter nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Armteil eine etwa in der Mitte liegende Knickstelle (970) aufweist, an welcher die Längsachse um 90 ° abgewinkelt ist, und zu beiden Seiten der Knickstelle je ein Torsionsgelenk mit je einer Torsionsgelenkgruppe (650) angebracht ist und in der Knickstelle eine Seilrollenachse (971) mit darauf drehbaren Umlenk-Seilrollen (972) angebracht ist, über welche die Seile (1) geführt sind.
12. 12) Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armteile aus Hohizylinirn (912,921kr bestehen1 wobei die Längsachse (2) die Zylinderachse bzw.

    die Hohlkörper-Längsachse ist und die Seile, Seilrollenachsen mit den Seil rollen im Innern der Hohl zylinder bzw. Hohl körper untergebracht sind.
13. 13) Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Antriebsmittel der feststehenden Teile (3) aus dem Seilantrieb (31) bestehe welcher zumindest einen Antriebsmotor (334) und von diesem mittelbar angetriebene, auf Trommeiwellen (312) fixierte Antriebstrommeln (311) enthält, wobei jeweils ein Seil (1) auf einer separaten Antriebsseiltrommel auf- und abwickelbar und auf dieser fixiert ist, und die Seile (1) von den Antriebsseiltrommeln (311) über die Seilrollen (551, 561), (611, 621), (511, 521), (411, 421), (571) auf die Gelenkseiltrommeln (71) geführt und dort fixiert sind.
14. 14) Roboter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Seilantrieb (31) ein Spannrollenteil (35) enthalten ist, in welchem die Seile (1) durch je eine Spannrolle (351) mittels Spannfeder (346) gespannt wird.
15. 15) Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilantrieb (31) Antreib- und Bremsmittel enthält, mittels welcher. die Trommelwellen (312) wahlweise in Vorwärtsrichtung \4 bzw. in Rückwärtsrichtung (bbR ) drehbar oder abbremsbar sind, wodurch über die Seile (1 die Bewegung bzw.

    Positionsfixierung der einzelnen Armteile und des Handteiles bewirkt wird.
16. 16) Roboter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Antreib- und Bremsmittel aus, auf die Trommelwellen einwirkenden, elektrisch steuerbaren Magnetkupplungen (315) mit einem Magnetteil (322), einem Antriebsteil (321) und einem auf der Trommelwelle fixierten Abtriebsteil (323) bestehen, wobei jeweils drei auf die gleiche Trommelwelle (312) wirkende Magnetkupplungen zu einem Kupplungsblock (320) zusammengefasst sind und wobei bei einer ersten Magnetkupplung (315) des Kupplungsblocks (320) der Antriebsteil (32) mittelbar oder unmittelbar durch den Antriebsmotor (334) in Vorwärtsrichtung (#v) drehbar ist, bei einer zweiten Magnetkupplung (315) des Kupplungsblocks (320) der Antriebsteil (321) durch Gehäuseverbindung (326) fixiert ist, und als Bremsteil r«m zs bei einer dritten Magnetkupplung (315) des Kupplungsblocks (320) der Antriebsteil (32) mittelbar oder unmittelbar durch den Antriebsmotor (334) in Rückwärtsrichtung (WR) drehbar ist und somit beim Einschalten der ersten Magnetkupplung die Tromnelwelle (312) mit den darauf befestigten Antriebseiltrommeln (311) in Vorwärtsrichtung, beim Einschalten der dritten Magnetkupplung in Rückwärtsrichtung gedreht und beim Einschalten der zweiten Magnetkupplung abgebremst wird.

    wobei das Ein- und Ausschalten der Magnetkupplungen über elektrische Leitungen (S 31) durch den Steuer- und Rechenteil (32) bewirkt wird.
17. 17) Roboter nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsteile (321) der Magnetkupplungen (315) aller Trommelwellen (312) über Getriebe (326, 329, 327, 331, 333) von einem einzigen Antriebsmotor (334) antreibbar sind.
18. 18) Roboter nach den Ansprüchen 15 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Trommelwellen (312) auf einer Zylinderfläche (340) parallel zur Zylinderachse (328) angeordnet sind, und in der Zylinderachse ein motorgetriebenes, vorwärtslaufendes Antriebszahnrad (326) für den Antrieb der Antriebstelle der ersten Magnetkupplungen (315) der Kupplungsblöcke (320) aller Trommelwellen (312) angeordnet sind, und die Antriebszahnräder über Inversionsgetriebe (331, 329) von der Antriebswelle (332) antreibbar sind.
19. 19) Roboter nach den Ansprüchen 15 - 17, dadurch geennzeichnet, dass vom Antriebsmotor (334) über Getriebe (333) die Antriebsteile (321) von mindestens zwei Magnetkupplungen (315) in gleichem Drehsinn angetrieben werden, wobei der eine Antriebsteil mit hoher Drehzahl ( CJ" ) und der zweite Antriebsteil mit niedriger Drehzahl ( fi ) angetrieben ist und die beiden Magnetkupplungen auf die gemeinsame Antriebswelle (332) einwirken, wobei das Ein- und Ausschalten der Magnetkupplungen über elektrische Leitungen (S 31) durch den Steuer- und Rechenteil (32) bewirkt wird.
20. 20) Roboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am einen (z.B. A6) von zwei durch Biegegelenk miteinander verbundenen Armteilen (z.B. A5, A6) mindestens ein koaxial zur Biegeachse (4) liegendes Zahnrad (75) befestigt ist, welches durch mindestens eine auf dem anderen Armteil (z.B. A5) angeordnete Gelenkseiltrommel (71) über Untersetzungsgetriebe (7) angetrieben wird.
21. 21) Roboter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am einen (z.B. A5) von zwei über Torsionsgelenk verbundenen Armteilen (z.B. A4, A5) ein koaxial zur Torsionsachse liegender Zahnkranz (76) angebracht bzw. aus dem zylinderförmigen Armteil herausgearbeitet ist, welcher durch mindestens eine auf dem andern Armteil (z.B. A4) angeordnete Gelenkseiltrommel (71) über Untersetzungsgetriebe (7) angetrieben ist.
22. 22) Roboter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass am einen von zwei durch ein Biegegelenk miteinander verbundenen Armteilen zwei koaxial zur Biegeachse (4) und symmetrisch zur durch die Längsachsen der beiden Armteile gebildeten Ebene liegende Zahnräder (75) befestigt sind, welche durch je eine auf dem anderen Armteil angeordnete Gelenkseiltrommel (71) über je ein Unsersetzungsgetriebe (7) angetrieben werden.
23. 23) Roboter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der am einen Armteil vorhandene Zahnkranz (76) durch zwei separate, auf dem anderen Armteil befestigte Untersetzungsgetriebe (7) mit Gelenkseiltrommel (71) angetrieben ist, wobei die Untersetzungsgetriebe vorzugsweise diametral zueinander liegen und symmetrisch zur Torsionsachse (6) und somit zur Längsachse (2) angeordnet sind.
24. 24) Roboter nach den Ansprüchen 13, 14, 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass von je einer, auf einer gemeinsamen Trommelwelle (312) fixierten Antriebsseiltromnel (311) je ein auflaufendes und ein ablaufendes Seil (1), welche zusammen ein S$ilDaar(SP) bilden. durch die einzelnen Armteile bis zu je einer der beiden Gelenkseiltrommeln (71) eines Gelenkes eines Armteiles bzw.

    Handteiles geführt und darauf nach angemessener Umschlingung fixiert ist, dass ferner mindestens an einem der beiden Seile (1) im Spannrollenteil (35) eine Spannrolle (351) mit Spannrollenfeder (346) wirksam ist, derart, dass das Zahnspiel in den beiden Untersetzungsgetrieben (7) aufgehoben ist.
25. 25) Roboter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Seilpaar(SP)bildende auflaufende und ablaufende Seil (1), welche auf den beiden Antriebsseiltrommeln (311) der gleichen Trommelwelle (312) sowie auf den beiden Gelenkseiltrommeln (71) des gleichen Gelenkes fixiert sind, in den Armteilen in bezug auf die Längsachsen (2) diametral und mit gleicher Distanz (so/2 ) zur Längsachse zu den Gelenkseiltrommeln geführt sind.
26. 26) Roboter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz ( 1>P ) der beiden Seile eines einem Gelenk zugeordneten Seilpaares (SP) für die Gelenke der verschiedenen Armteile bzw. Handteile verschieden ist, wobei die den Gelenken der Handteile zugeordneten Seil paare vorzugsweise die kleinste die den Gelenken der handseitigen Armteile die nächstgrösseren, und die den Gelenken der schulterseitigen Armteile die grösste Distanz (dz) aufweisen, dass ferner an jedem Seil eines Seil paares eine das Seil spannende Spannrolle (351) wirksam ist.
27. 27) Roboter nach den Ansprüchen 14, 24, 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der beiden Spannrollen (351) der beiden Seile eines Seilpaares durch einen Spannrollenträger (354) mechanisch miteinander gekoppelt sind, derart, dass beide Spannrollen nur gleiche Seilspannbewegungen durchführen können und die Seile von mindestens einer am Spannrollenträger wirkenden gemeinsamen Spannfeder (355) gespannt sind, und die Bewegung der Spannrollen bei den Seilen des Seilpaares die gleiche Verlängerung ( AL ) bzw. Verkürzung vermittelt, wodurch die bei den Gelenkbewegungen entstehenden, ur beide Seile gleichen Seil verlängerungen ( AL ) bzw. Verkürzungen im Spannrollenteil (35) automatisch kompensiert werden.
28. 28) Roboter nach den Ansprüche en 24 - 27, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Seil der Seilpaare über eine Seilspannungs-Fühlerwelle (352) geführt ist, deren Achse im Normalbetrieb mittelbar oder unmittelbar durch den von der Spannrolle verursachten Seil zug gegen feststehende Anschläge (3563) gedrückt werden, von denen sie bei locker werdendem Seil durch Seilspannungsuhler-Federn (347) wegziehbar sind, wobei ferner bei grösserer Bewegung der Seilspannungs-Fühierrolle (352) mittels elektrischem Seilspannungs-Sensor (3562) ein elektrisches Signal über Leitung S12 dem Steuer- und Rechenteil (32) zugeführt wird und dort durch Steuerung des dem lockeren Seil zugeordneten Kupplungsblocks, die Straffung des lockeren Seils bewirkt,
29. 29) Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der als Hohl zylinder bzw. Hohl körper ausgebildeten Armteile voneinander verschieden und abgestuft sind und die handseitigen Armteile die kleinsten und die schulterseitigen Armteile die grössten Durchmesser aufweisen, - dass die den Gelenken der einzelnen Armteile je einem Seilpaar zugeordneten beiden Gelenkseilrollen (71) nahe der Zylinderwand bzw. Hohlkörperwand und di ametral zueinander (in bezug auf die Hohizylinderachse (2) angeordnet sind, derart, dass die Befestigung der Seile auf den Gelenkseilrollen von aussen durch Oeffnungen (714) möglich ist.
30. 30) Roboter nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (1) von der Antriebseiltrommel (311) zur Gelenkseiltrommel (71) geführt ist, und durch mindestens eine das Zahnrad (75) bzw. den Zahnring (76) tragenden Armteil wirkende Gelenkfeder (499, 599) gespannt wird, wobei durch die Gelenkfeder auch das Zahnspiel des Untersetzungsgetriebes aufgehoben wird.
31. 31) Roboter nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkfeder eine Spiral-Biegefeder (499) mit in der Biegegelenkachse liegenden Spiralachse ist.
32. 32) Roboter nach den Ansprüchen 12, 21 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkfeder eine Schrauben-Biegefeder (599) ist mit in der Torsionsachse (6) liegender Schraubenachse, wobei die Schraubenfeder im Raum zwischen den Hohl zylindern der beiden durch das Torsionsgelenk verbundenen Armteile untergebracht ist.
33. 33) Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Handteil (H) bewegliche Fingerglieder (973, 975, 976) aufweist, welche über Biegegelenke und/oder Torslonsgelenke mit dem handseitigen Armteil und/oder mit weiteren Fingergliedern verbunden und durch die vom handseitigen Armteil in den Handteil geführten Seile (1) antreibbar sind.
34. 34) Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelpositionen der Drehachsen der Gelenkseiltrommeln (71) bzw. der Räder der Untersetzungsgetriebe (7) der Gelenke bzw. der Zahnräder (75) oder Hohlzylinder (921) und die Relativ-Winkelposition zweier benachbarter Armteile und/oder Fingerglieder durch Messmittel messbar und als elektrische Steuersignale (S1 bis 58) in den Steuer- und Rechenteil (32) eingebbar sind.
35. 35) Roboter nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass als Messmittel auf den Drehachsen der Untersetzungsgetriebe (7) der Gelenke angebrachte Codierscheiben (813) und/ oder Incremental-Strichscheiben (813) und/oder Strichzylinder (813) dienen, welche mittels Positionssensoren (811) photoelektrisch abtastbar sind.
36. 36) Roboter nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Fingerglieder (973, 976) mit druckempfindlichen Tastsensoren (971) versehen sind, welche Mittel enthalten, die den Tastdruck messen und in elektrische Signale umwandeln, welche Steuersignale (S9) in den Steuer- und Rechenteil (32) eingebbar sind.
37. 37) Roboter nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Handteils (H), der Fingerglieder (973) sowie von durch den Handteil zu bewegenden Objekten durch photoelektrische Abtastmittel abtastbar und als Steuersignale (S 10) in den Steuer- und Rechenteil (32) eingebbar sind.
38. 38) Roboter nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die photoelektrischen Abtastmittel Fernsehkameras (33) sind.
39. 39) Roboter nach einem der Ansprüche 34 - 38, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuermittel der Steuer- und Rechenteil (32) dient, auf welchen auswahlweise oder gesamthaft die Steuersignale (S1 bis c \ der Armteil bzw. Hand- bzw. Finger-Ist-Positionen, die Steuersignale (Sg) des Fingertastdrucks, die Steuersignale (S1O) der photoelektrisch abgetastete Hand-bzw. Finger bzw. Objekt-Ist-Position, Daten- und Steuersignale S11 eines Monitors (360) sowie das Seilspannungs-Signal S12 eingebbar ist und im Steuer- und Rechenteil (32) zumindest aus einzelnen dieser Eingangs-Steuersignale in bis Alle mittels einer im Steuer- und Rechenteil enthaltenen elektronischen Recheneinrichtung und/oder mittels gespeicherter Programme die auszugebenden Steuersignale ermittelt und als verstärkte Ausgangs-Steuersignale (S31) auf den Seilantrieb (31) eingegeben werden, um über die Seile die Soll-Positionen der Hand-und Armteile einzustellen.
40. 40) Roboter nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Steuersignale (Sg) des Fingertastdruckes und (S10) der photoelektrisch abgetasteten Hand (H)- bzw.

    Finger- (973) bzw. Objekt- (980) Position ermittelt und dem Steuer- und Rechentell (32) zugeführt wird, welcher mittels gespeicherter Programme die für alle Arm- und Handteile zur Erreichung der Hand- bzw. Finger- bzw. Objekt-Soll-Position nötigen Ausgangs-Steuersignale errechnet und an den Seilantrieb (31) abgibt, bis Soll und Ist-Position der Hand bzw. der Finger bzw. des Objektes miteinander übereinstimmen.
41. 41) Roboter nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegungs-Steuerung der Armteile nur die mittels Monitor (360) auf den Steuer- und Rechenteil (32) eingegebenen Programme, Daten und Signale (S1 1) dienen.
42. 42) Roboter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer- und Rechenteil Programm-Mittel enthält, welche die Antriebswelle (332) automatisch von einer höheren Drehzahl ( £J ) auf eine niedrigere Drehzahl (WM1WAf) umschaltet, sobald der Handteil bzw. ein Fingerglied bzw.

    ein gefasstes Objekt sich in einer Position befindet, welche von der Soll-Position einen Abstand hat, der kleiner als ein kritischer Abstand ist.
43. 43) Roboter nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass längs der Seile zwischen den Seilrollenpaaren der Biegegelenkseilrollen (411, 421) und der Torsionsgelenkseilrollen (511, 521) Seilführungen (940) vorhanden sind, welche in Zusammenwirkung mit den Seilrollenpaaren sowie mit den Umlenk-Seilführungen (950) das entgl ei sungsfrei e Einführen der Seile in Richtung von den schulterseitigen bis zu den handseitigen Armteilen ermöglichen und die Seilentgleisung während des Betriebes verhindern.