DE3601456C2

DE3601456C2 -

Info

Publication number: DE3601456C2
Application number: DE3601456A
Authority: DE
Inventors: Hadi A. Sterling Heights Mich. Us Akeel
Original assignee: GMF ROBOTICS CORP TROY MICH US
Current assignee: Fanuc Robotics North America Inc
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1986-01-20
Publication date: 1992-02-27
Also published as: CA1245691A; JPH0446720B2; DE3601456A1; JPS61168487A

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Handgelenkmecha nismus für einen Manipulator, zur Lagereinstellung eines Werkzeugs mit drei unabhängigen Drehachsen, wobei ein erstes Paar dieser Achsen einen ersten Schnittpunkt und ein zweites Paar dieser Achsen einen zweiten Schnittpunkt aufweist, der gegenüber dem ersten Schnittpunkt versetzt angeordnet ist, mit einem ersten und zweiten Gehäuseteil, die um eine zugehörige erste bzw. zweite der Drehachsen gelagert sind und einen inneren Gelenkhohlraum bilden, der eine durch laufend störungsfreie Durchgangsvorrichtung zur umschließen den Aufnahme von zum Werkzeug geführten Leitungen oder dergl. aufweist, mit einem drehbar um die dritte Drehachse gelagerten Werkzeugtragteil, das eine Fläche zur Werkzeug befestigung aufweist, und mit Getriebeeinrichtungen zur Erzeugung der Drehbewegung des Werkzeugtragteils und des zweiten Gehäuseteils, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsvorrichtung ein erstes und zweites Führungsteil aufweist, welche zur Drehung mit den zugehörigen ersten bzw. zweiten Gehäuseteil an diesem angebracht sind.The invention relates to a mechanical wrist mecha nism for a manipulator, for the bearing adjustment of a Tool with three independent axes of rotation, a first Pair of these axes a first intersection and a second Pair of these axes has a second intersection that is offset from the first intersection, with a first and second housing part, which by a associated first and second of the axes of rotation are mounted and form an internal joint cavity that passes through Continuous interference-free passage device to enclose the inclusion of lines leading to the tool or The like., With a rotatable about the third axis of rotation stored tool support part, which is a surface to the tool has attachment, and with gear devices for Generation of the rotary movement of the tool support part and second housing part, characterized in that the Passage device a first and second guide part which, for rotation with the associated first or second housing part are attached to this.

Ein gattungsgemäßer mechanischer Handgelenkmechanismus für einen Manipulator ist aus der Druckschrift EP 0 80 325 A1 bekannt. Dieser mechanische Handgelenkmechanismus für einen Manipulator weist ebenfalls eine durchlaufend störungsfreie Durchgangsvorrichtung zur umschließenden Aufnahme von das Werkzeug betreffenden Vorrichtungen auf. Die Vorrichtung besteht aus einem Arm mit einem an diesem drehbar gelagerten zweiteiligen Schalengelenk, wobei ein erster Teil dieses Schalengelenks über eine hohle, äußere Antriebswelle gedreht wird, und der zweite Teil des Schalengelenks durch eine innere Welle mit einem flexiblen Kupplungsstück in Drehung versetzt wird. Die Vorrichtung zur Aufnahme des Werkzeugs bzw. des Werkzeugträgers ist drehbar in dem zweiten Teil des Schalengelenks gelagert. Diese Vorrichtung wird über eine flexible Hohlwelle, die innerhalb der inneren mit dem flexiblen Kupplungsstück verbundenen Hohlwelle angeordnet ist, angetrieben. Die Hohlwelle ist als Durchgangsvorrich tung für Versorgungsleitungen, Stromkabel und dergl. ausge bildet und dient zugleich der Antriebsübertragung des Werkzeugtragteils.A generic mechanical wrist mechanism for a manipulator is known from EP 0 80 325 A1 known. This mechanical wrist mechanism for one Manipulator also has a continuously trouble-free Passage device for enclosing the Tool related devices. The device consists of an arm with a rotatably mounted on it two-part cup joint, a first part of this Shell joint rotated via a hollow, outer drive shaft is, and the second part of the cup joint by a inner shaft with a flexible coupling in rotation is moved. The device for holding the tool or the tool carrier is rotatable in the second part of the Shell joint mounted. This device is a flexible hollow shaft, which inside with the Flexible coupling piece connected hollow shaft arranged is driven. The hollow shaft is a through device device for supply lines, power cables and the like forms and serves at the same time the drive transmission of the Tool support part.

Nachteilig bei diesem mechanischen Handgelenkmechanismus ist, daß durch die Ausbildung der Durchgangsvorrichtung als flexible Hohlwelle, die zur Antriebsübertragung verwendet wird, eine präzise Einstellung des Werkzeugtragteils nicht möglich ist.A disadvantage of this mechanical wrist mechanism is that through the formation of the passage device as flexible hollow shaft used for transmission transmission a precise setting of the tool support part is not is possible.

Ein anderer gattungsgemäßer mechanischer Handgelenkmechanis mus ist aus der DE-OS 27 52 236 bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden Gehäuseteile über eine äußere, mittlere und innere Hohlwelle mit Hilfe angetriebener Organe gedreht. Diese Vorrichtung weist weite mittige Öffnungen auf, die zur Aufnahme eines Stromführungskabels zum Werkzeug dienen. Diese Öffnungen besitzen in den Übergangsbereichen der Gehäuseteile Kanten, die das Stromführungskabel oder andere zur Bedienung des Werkzeugs vorgesehene Vorrichtungen bei deren durch die Drehung der Teile bewirkten Bewegung beschädigen können.Another generic mechanical wrist mechanism mus is known from DE-OS 27 52 236. At this Device parts are made via an outer, middle and inner hollow shaft rotated with the help of driven organs. This device has wide central openings leading to Take a power cable to the tool. These openings have in the transition areas Housing parts edges that the power cable or others Devices provided for operating the tool their movement caused by the rotation of the parts can damage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen mechani schen Handgelenkmechanismus für einen Manipulator zu schaf fen, mit dem die Lagereinstellung eines Werkzeuges mit drei unabhängigen Drehachsen möglich ist, der gegenüber gattungs gemäßen Vorrichtungen den Vorteil einer hohen Antriebs präzision bei gleichzeitiger Beibehaltung der Vorteile der durchlaufenden Durchgangsvorrichtung aufweist, wobei durch die Durchgangsvorrichtung geführte Kabel vor mechanischen Einwirkungen aller Art geschützt sein sollen.The object of the present invention is a mechani to create the wrist mechanism for a manipulator with which the bearing setting of a tool with three independent axes of rotation is possible, the generic modern devices the advantage of a high drive precision while maintaining the benefits of continuous passage device, wherein by the passage device guided cables before mechanical All kinds of impacts should be protected.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Durchgangsvorrichtung ein erstes und zweites Führungsteil aufweist, welche zur Drehung mit dem zugehörigen ersten bzw. zweiten Gehäuseteil an diesen angebracht sind.The object is achieved in that the Passage device a first and second guide part which, for rotation with the associated first or second housing part are attached to this.

Durch die erfindungsgemäßen Führungsteile ist es möglich, Versorgungsleitungen, Stromkabel und dergl. durch den Handgelenkmechanismus dem Werkzeug zuzuführen, ohne daß bei Betätigung des Handgelenkmechanismus die zugeführten Kabel durch Reibung oder scharfe Kanten mechanisch beeinträchtigt werden, oder daß sie gar durch aus dem Getriebe austretendes Schmiermittel oder andere Flüssigkeiten angegriffen werden.The guide parts according to the invention make it possible to Supply lines, power cables and the like Feed the wrist mechanism to the tool without Actuation of the wrist mechanism the supplied cables mechanically affected by friction or sharp edges be, or that they even by exiting from the transmission Lubricants or other liquids are attacked.

Der mechanische Handgelenkmechanismus ermöglicht zudem durch seine Konstruktion die Verwendung großer Getrieberäder.The mechanical wrist mechanism also enables its design uses large gears.

Vorzugsweise sind die Führungsteile aus Kunststoff gefertigt und weisen eine glatte Oberfläche auf, auf der Schläuche und Kabel gleiten können.The guide parts are preferably made of plastic and have a smooth surface on which hoses and Cables can slide.

Ein weiterer Vorzug der Führungsteile ist, daß sie zur Aufnahme des Schmiermittels für die Zahnräder des Gelenk mechanismus ausgebildet sind. Another advantage of the guide parts is that they are used for Admission of the lubricant for the gears of the joint mechanism are formed.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Weite eines jeden Hohlraums bei einem Punkt auf dessen dazugehöriger Achse längs der Durchgangsvorrichtung größer ist als ein Drittel der entsprechenden Weite des Gelenkmechanismus bei diesem Punkt.In addition, it is advantageous if the width of a each cavity at a point on its associated one Axis along the passage device is greater than one Third of the corresponding width of the joint mechanism this point.

Die Achsen des ersten Achsenpaares bilden vorzugsweise einen festen Winkel, der größer als 30° ist.The axes of the first pair of axes preferably form one fixed angle that is greater than 30 °.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht und nachfolgend im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated by the drawings, for example illustrated and explained in detail below. It demonstrate:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Roboters mit einem Gelenkmechanismus, der am freien Ende eines äußeren Arms des Roboters befestigt ist und verschiedene, durch gebrochene Linien darge stellte Stellungen des Gelenkmechanismus, Fig. 1 is a side view of a robot having a linkage mechanism which is attached the robot arm at the free end of an outer and various by broken lines Darge set positions of the link mechanism,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gelenkmechanismus und Fig. 2 is a side view of the hinge mechanism and

Fig. 3 eine etwas vergrößerte Teilansicht des in Fig. 2 gezeigten Gelenkmechanismus, in der eine zweite Stellung des Gelenkmechanismus gebrochen darge stellt ist. Fig. 3 is a somewhat enlarged partial view of the hinge mechanism shown in Fig. 2, in which a second position of the hinge mechanism is broken Darge.

Fig. 1 zeigt einen dreiachsigen Gelenkmechanismus, allgemein mit 10 bezeichnet, der mit einem äußeren Arm 12 eines allgemein mit 14 bezeichneten Roboters verbunden ist. Selbstverständlich kann der Gelenkmechanismus 10 ebenfalls an einem Ausleger oder Tragarm eines anders gearteten Roboters angebracht sein, um ein Gerät für Endbearbeitungs zwecke oder ein Werkzeug, wie in Fig. 1 dargestellt, innerhalb einer Arbeitssphäre zu bewegen. Fig. 1 shows a three-axis hinge mechanism, generally designated 10, which is connected to an outer arm 12 of a generally designated 14 robot. Of course, the articulation mechanism 10 can also be attached to a boom or support arm of a different type of robot in order to move a device for finishing purposes or a tool, as shown in FIG. 1, within a working sphere.

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, ist ein Werkzeug 16 am freien Ende des Gelenkmechanismus 10 befestigt. Das Werkzeug 16 kann eine Schweiß-, Farbspritzvorrichtung oder eine andere Vorrichtung umfassen, die für die Herstellung oder End bearbeitung eines Produktes zweckmäßig ist.As shown in FIG. 1, a tool 16 is attached to the free end of the hinge mechanism 10 . Tool 16 may include a welding, paint spraying device, or other device useful for manufacturing or finishing a product.

Wie in Fig. 2 dargestellt wird, schließt der Gelenkmechanis mus 10 ein äußeres Knie oder ein erstes Gehäuseteil 18, ein inneres Knie oder zweites Gehäuseteil 20 und eine Welle oder Werkzeugtragteil 22 ein. Das Werkzeugtragteil 22 weist eine Oberfläche zur Werkzeugbefestigung oder Stirnfläche 23 auf, auf der eine große Vielfalt von Werkzeugen, wie z. B. das Werkzeug 16, leicht befestigt werden kann. As shown in FIG. 2, the articulation mechanism 10 includes an outer knee or a first housing part 18 , an inner knee or second housing part 20 and a shaft or tool support part 22 . The tool support member 22 has a surface for tool attachment or end face 23 on which a wide variety of tools, such as. B. the tool 16 , can be easily attached.

Ein Sicherungsring 24 ist an dem äußeren Knie 18 zwischen dem äußeren Knie 18 und dem inneren Knie 20 angebracht. Auf ähnliche Weise ist ein Sicherungsring 26 an dem inneren Knie 20 zwischen dem inneren Knie 20 und dem Werkzeugtragteil 22 befestigt. Weiterhin ist ein Befestigungsring 28 an dem freien Ende des äußeren Knies 18 vorgesehen, um das Ankoppeln des Gelenkmechanismus′ 10 an den Arm 12 des Roboters 14 zu vereinfachen.A snap ring 24 is attached to the outer knee 18 between the outer knee 18 and the inner knee 20 . Similarly, a snap ring 26 is attached to the inner knee 20 between the inner knee 20 and the tool support member 22 . Furthermore, a fastening ring 28 is provided at the free end of the outer knee 18 in order to simplify the coupling of the joint mechanism '10 to the arm 12 of the robot 14 .

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, haben der Befestigungs ring 28 und das äußere Knie 18 eine longitudinale Achse 30, um die herum mit Abstand eine Vielzahl von Eingangs- oder Antriebsrohren des Arms 12, die ge brochen gezeichnet und mit 32, 34 und 36 gekennzeich net sind, angeordnet sind. Der Gelenkmechanismus 10 ist so ausgelegt, daß er einfach an die Antriebsrohre 32, 34 und 36 angeschlossen werden kann. Dazu wird z. B. das innerste Antriebsrohr 32 durch einen An triebsstift 38 mit einem Kegelrad 40 verbunden, das drehbar durch Kugellager 42 in dem Gelenkmechanismus 10 gelagert ist. Es ist ein Kugellager 42 gezeigt, das Drehkraftmomente aufnehmen kann. Andererseits kann das Lager 42 auch durch zwei axial voneinander entfernt angeordnete Radiallager ersetzt werden.As is apparent from Fig. 3, the mounting ring 28 and the outer knee 18 have a longitudinal axis 30 , around which a plurality of input or drive tubes of the arm 12 , which are shown broken and marked 32, 34 and 36 net are arranged. The hinge mechanism 10 is designed so that it can be easily connected to the drive tubes 32 , 34 and 36 . For this, z. B. the innermost drive tube 32 by a drive pin 38 connected to a bevel gear 40 which is rotatably supported by ball bearings 42 in the joint mechanism 10 . A ball bearing 42 is shown which can absorb torque moments. On the other hand, the bearing 42 can also be replaced by two radial bearings arranged axially apart from one another.

Das Antriebsrohr 34 ist auf ähnliche Weise durch ei nen Antriebsstift 44 mit einem Zwischenkegelrad 46 verbunden und durch Lager 48 drehbar gelagert. Das äußere Antriebsrohr 36 ist durch einen Haltezapfen 50 mit dem Befestigungsring 28 verbunden. Der Befe stigungsring 28 ist seinerseits durch Schrauben 52, von denen nur eine in Fig. 3 gezeigt ist, an dem äußeren Knie 18 befestigt.The drive tube 34 is connected in a similar manner by egg NEN drive pin 44 with an intermediate bevel gear 46 and rotatably supported by bearings 48 . The outer drive tube 36 is connected to the fastening ring 28 by a retaining pin 50 . The BEFE stigungsring 28 is in turn attached by screws 52 , only one of which is shown in FIG. 3, to the outer knee 18 .

Ein zweites Kegelrad, allgemein mit 54 bezeichnet, steht mit dem Kegelrad 40 in Eingriff und dreht sich daher in Reaktion auf eine Drehung des Antriebsrohrs 32. Das Kegelrad 54 schließt ein Paar von Kegelrad hälften 56 und 58 ein, die durch ein Gewinde mitein ander verbunden sind und die durch Haltezapfen 60, von denen nur eine in Fig. 3 dargestellt ist, gegen einander festgelegt sind. Die Kegelradhälften 56 und 58 sind so ausgebildet, daß die Zahnradteile gleich förmig sind.A second bevel gear, generally designated 54 , engages the bevel gear 40 and therefore rotates in response to rotation of the drive tube 32 . The bevel gear 54 includes a pair of bevel gear halves 56 and 58 which are connected by a thread to each other and which are fixed against one another by retaining pins 60 , only one of which is shown in FIG. 3. The bevel gear halves 56 and 58 are designed so that the gear parts are uniform.

Ebenso sind die Kegelradhälften 56 und 58 durch Lager 62 drehbar gelagert. Die Lager 62 gestatten eine Drehung des inneren Knies 20 um eine zweite longitu dinale Achse 63. Die Achsen 30 und 63 schneiden sich in einem Punkt 69, wobei der Schnittwinkel vorzugs weise bei 50° liegt.Likewise, the bevel gear halves 56 and 58 are rotatably supported by bearings 62 . The bearings 62 allow the inner knee 20 to rotate about a second longitudinal axis 63 . The axes 30 and 63 intersect at a point 69 , the cutting angle is preferably at 50 °.

Die Kegelradhälfte 58 steht mit einem Kegelrad 64, in Eingriff, das seinerseits fest am Werkzeugtragteil 22 durch Schrauben 66, von denen nur eine in Fig. 3 gezeigt ist, angebracht ist. Das Kegelrad 64 und das Werkzeugtragteil 22 sind ebenfalls miteinander ver stiftet. Das Kegelrad 64 und das Werkzeugtragteil 22 sind ihrerseits durch Lager 68 drehbar gelagert. Die Lager 68 gestatten eine Drehung des Werkzeugtragteils 22 um eine dritte longitudinale Achse 65. Die Achsen 63 und 65 schneiden sich in einem Punkt 71. Der Punkt 71 ist gegenüber dem Punkt 69 versetzt, um den inneren Krümmungsradius des Gelenkmechanismus, zu vergrößern, die Programmierung des Roboters, an dem der Gelenkmechanismus angebracht ist, zu vereinfachen und die Verwendung von relativ großen Getrieberädern zu ermöglichen. Große Getrieberäder ermöglichen es dem Gelenkmechanismus, eine größere Nutzlast zu führen, ohne die Weite des Durchgangs durch den Gelenkmechanismus zu beeinträchtigen. Der Durchgang ist im folgenden näher beschrieben. The bevel gear half 58 is in engagement with a bevel gear 64 , which in turn is fixedly attached to the tool support part 22 by screws 66 , only one of which is shown in FIG. 3. The bevel gear 64 and the tool support member 22 are also pinned to each other ver. The bevel gear 64 and the tool support part 22 are in turn rotatably supported by bearings 68 . The bearings 68 allow the tool support part 22 to rotate about a third longitudinal axis 65 . The axes 63 and 65 intersect at a point 71 . Point 71 is offset from point 69 to increase the inner radius of curvature of the link mechanism, to simplify programming of the robot to which the link mechanism is attached, and to allow the use of relatively large gears. Large gear wheels allow the link mechanism to carry a larger payload without affecting the width of the passage through the link mechanism. The passage is described in more detail below.

Der Schnittwinkel 77 zwischen den Achsen 63 und 65 ist vorzugsweise gleich dem Winkel 73. Entsprechend ändert sich die Raumrichtung der Achse 65 um einen Winkel 67, der gleich der Summe der Winkel 73 und 77 ist, wenn die Achse 65 sich von der durch eine durchgezogene Linie dargestellten Lage zu der durch eine gebrochene Linie dargestellten Lage in Fig. 3 bewegt. Das Werkzeugtragteil 22 kann von der durchge zogen gezeichneten Lage zu der gebrochen gezeichneten Lage in Fig. 3 durch Drehung des inneren Knies 20 um 180° bewegt werden, während die Stellung des äußeren Knies 18 beibehalten wird.The intersection angle 77 between the axes 63 and 65 is preferably equal to the angle 73 . Accordingly, the spatial direction of the axis 65 changes by an angle 67 which is equal to the sum of the angles 73 and 77 when the axis 65 moves from the position shown by a solid line to the position shown by a broken line in FIG. 3 . The tool support member 22 can be moved from the solid position to the broken position in Fig. 3 by rotating the inner knee 20 by 180 ° while maintaining the position of the outer knee 18 .

Das Zwischenkegelrad 46 steht mit einem zweiten Zwi schenkegelrad 70 im Eingriff. Das Zwischenkegelrad 70 ist durch Lager 72 drehbar gelagert. Das Zwischen kegelrad 70 ist mit dem inneren Knie 20 durch Schrau ben 74, von denen nur eine in Fig. 3 dargestellt ist, fest verbunden. Der Sicherungsring 26 ist eben falls mit dem inneren Knie 20 durch Schrauben 76, von denen nur eine in Fig. 3 dargestellt ist, fest verbunden. Der Sicherungsring 24 ist mit dem äußeren Knie 18 durch Schrauben 78, von denen wiederum nur eine in Fig. 3 dargestellt ist, fest verbunden.The intermediate bevel gear 46 is engaged with a second intermediate bevel gear 70 . The intermediate bevel gear 70 is rotatably supported by bearings 72 . The intermediate bevel gear 70 is ben ben with the inner knee 20 by screw 74 , of which only one is shown in Fig. 3, firmly connected. The locking ring 26 is just in case with the inner knee 20 by screws 76 , of which only one is shown in Fig. 3, firmly connected. The locking ring 24 is firmly connected to the outer knee 18 by screws 78 , of which only one is shown in FIG. 3.

Der Gelenkmechanismus 10 hat einen longitudinalen Durchgang 84, der störungsfrei längs der Achsen 30, 63 und 65 verläuft. Dieser störungsfreie Durchgang kann Schläuche und Drähte und/oder Kabel aufnehmen. Ein erstes Kunststofführungsteil 80 ist innerhalb des Durchgangs 84 angeordnet und fest mit der inneren Oberfläche des äußeren Knies 18 durch Schrauben, von denen nur eine 82 gezeigt ist, verbunden. Ein zweites Kunststofführungsteil 86 ist fest an der inneren Oberfläche des inneren Knies 20 durch Schrauben 88, von denen ebenfalls nur eine gezeigt ist, befestigt. Die inneren Oberflächen der Kunststofführungsteile 80 und 86 tragen zur Bildung des störungsfreien Durch gangs 84 durch den Gelenkmechanismus 10 bei. Die Kunststofführungsteile 80 und 86 dienen nicht nur zur Festlegung des Krümmungsradius′ an der Innenseite des Gelenkmechanismus′ sondern ebenfalls zur Aufnahme des Schmiermittels für die Zahnräder des Gelenkmecha nismus′ und sorgen für eine glatte Oberfläche, auf der Schläuche und Kabel gleiten können.The hinge mechanism 10 has a longitudinal passage 84 which runs along the axes 30 , 63 and 65 without interference. This trouble-free passage can accommodate hoses and wires and / or cables. A first plastic guide member 80 is disposed within the passage 84 and is fixedly connected to the inner surface of the outer knee 18 by screws, only one of which 82 is shown. A second plastic guide member 86 is fixedly attached to the inner surface of inner knee 20 by screws 88 , only one of which is also shown. The inner surfaces of the plastic guide members 80 and 86 contribute to the formation of the trouble-free passage 84 through the hinge mechanism 10 . The plastic guide parts 80 and 86 are used not only to define the radius of curvature 'on the inside of the hinge mechanism' but also to hold the lubricant for the gears of the articulated mechanism 'and ensure a smooth surface on which hoses and cables can slide.

Das Werkzeugtragteil 22 ist so ausgebildet, daß es an seiner zur Befestigung dienenden Stirnfläche 23 ein Werkzeug, wie eine Schweiß- oder Farbspritzvorrich tung oder eine andere, zur Herstellung und/oder Endbearbeitung eines Produkts zweckmäßige Vorrich tung, tragen kann. Mit einem Gewinde versehene Löcher, von denen nur eines 90 gezeigt ist, sind zu diesem Zweck in dem Werkzeugtragteil 22 ausgebildet.The tool support member 22 is designed such that it can carry a tool, such as a welding or paint spraying device or another device suitable for the manufacture and / or finishing of a product, on its end face 23 for attachment. Threaded holes, only one of which 90 is shown, are formed in the tool support member 22 for this purpose.

Zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Sicherungsrings 26 und des Werkzeugtragteils 22 und ebenfalls zwischen dem Sicherungsring 24 und dem Zwischenkegelrad 70 und dem inneren Knie 20 können Dichtungen 92 angeordnet sein. Die Dichtungen 92 verhindern eine Verunreinigung der Lager 68 und 72, wenn der Gelenkmechanismus in einer verunreinigten Umgebung verwendet wird.Seals 92 can be arranged between the opposite surfaces of the securing ring 26 and the tool support part 22 and also between the securing ring 24 and the intermediate bevel gear 70 and the inner knee 20 . The seals 92 prevent contamination of the bearings 68 and 72 when the link mechanism is used in a contaminated environment.

Von der in Fig. 3 gezeigten Lage kann die Ober fläche 23 zur Werkzeugbefestigung durch Drehung des inneren Knies 20 um 360° gedreht werden. Durch eine geeignete Drehung des inneren Knies 20 kann die Achse 65 wahlweise in einer Sphäre angeordnet werden, die durch zwei äußere Grenzen bestimmt ist, die von der Achse 30 um den Differenzwinkel zwischen den Winkeln 73 und 77 bei einer Extremlage und um den Summenwinkel der Winkel 73 und 77 bei der anderen Extremlage abweichen (d. h. von 0° (parallel zur Achse 30) bis 100°, wie durch den Winkel 67 dargestellt, wenn die beiden Winkel 73 und 77 50° betragen). Innerhalb dieser Sphäre kann die Oberfläche 23 zur Werkzeugbefestigung im wesentlichen um 360° gedreht werden, so daß ein an der Oberfläche 23 angebrachtes Werkzeug in viele verschiedene Stellungen gebracht werden kann.From the position shown in Fig. 3, the upper surface 23 can be rotated by 360 ° for tool attachment by rotating the inner knee 20 . By a suitable rotation of the inner knee 20 , the axis 65 can optionally be arranged in a sphere which is determined by two outer limits, that of the axis 30 by the difference angle between the angles 73 and 77 in an extreme position and by the sum angle of the angles 73 and 77 deviate at the other extreme position (ie from 0 ° (parallel to axis 30 ) to 100 °, as shown by angle 67 if the two angles 73 and 77 are 50 °). Within this sphere, the surface 23 for tool attachment can be rotated essentially by 360 °, so that a tool attached to the surface 23 can be brought into many different positions.

Der Gelenkmechanismus 10 ist besonders für Roboter geeignet, die zur Durchführung verschiedener Her stellungs- und Bearbeitungsprozesse, wie Spritzfärben und Schweißen, gesteuert werden. Der Gelenkmecha nismus 10 könnte ebenfalls für eine Einspannvorrich tung verwendet werden, mit der ein Bauteil während eines Zusammensetzungsprozesses in Stellung gebracht werden kann.The hinge mechanism 10 is particularly suitable for robots that are controlled to carry out various manufacturing and machining processes, such as spray dyeing and welding. The articulation mechanism 10 could also be used for a Einspannvorrich device with which a component can be brought into position during a assembly process.

Die Drehbewegung der Antriebsrohre 32, 34 und 36 kann durch jedes zur Verfügung stehende Dreh-An triebsaggregat, wie Elektromotoren, pneumatische oder hydraulische Motoren, erzeugt werden. Bei Be darf können die Antriebsrohre 32, 34 und 36 auch ma nuell betätigt werden. Es ist offensichtlich, daß die Drehung dieser Antriebsrohre nach einem gewünschten Plan durch Verwendung eines Computers mit einem geeigneten Steuerprogramm für die Drehung gesteuert werden kann. Diese Vorrichtungen seien hier jedoch nur beispielsweise genannt, wobei es aufgrund der obigen Beschreibung offensichtlich ist, daß der Ge lenkmechanismus 10 im Rahmen vieler Ausführungsbei spiele verwendet werden kann, wo eine Einstellvor richtung notwendig ist.The rotary motion of the drive tubes 32 , 34 and 36 can be generated by any available rotary drive unit, such as electric motors, pneumatic or hydraulic motors. If necessary, the drive tubes 32 , 34 and 36 can also be operated manually. It is apparent that the rotation of these drive tubes can be controlled according to a desired schedule by using a computer with an appropriate control program for the rotation. However, these devices are only mentioned here for example, and it is obvious from the above description that the Ge steering mechanism 10 can be used in many exemplary embodiments where an adjusting device is necessary.

Die oben beschriebene Konstruktion des Gelenkmecha nismus′ 10 gestattet einen größeren Krümmungsradius als der, der durch die bekannten Gelenkmechanismen bereitgestellt wird, und erleichtert ebenfalls die Programmierung einer Robotersteuerung, die die Dre hung der Eingangs-Antriebswellen steuert. Weiterhin gestattet die Konstruktion die Verwendung größerer Getrieberäder, ohne dabei die Größe des Gelenks oder den störungsfreien Durchgang zu beeinträchtigen. Die größeren Getrieberäder ermöglichen ihrerseits die Führung einer größeren Nutzlast am freien Ende eines Gelenkmechanismus′ einer gegebenen volumetrischen Größe.The construction of the mechanism Gelenkmecha '10 described above allows a larger radius of curvature than that provided by the known hinge mechanisms, and also facilitates the programming of a robot controller that the hung Dre the input drive shafts controls. Furthermore, the design allows the use of larger gears without affecting the size of the joint or the trouble-free passage. The larger gears, in turn, allow the guidance of a larger payload at the free end of an articulated mechanism 'of a given volumetric size.

Claims

1. Mechanical wrist mechanism for a manipulator, for setting the position of a tool, with three independent axes of rotation, a first pair of these axes having a first intersection and a second pair of these axes having a second intersection, which is arranged offset with respect to the first intersection first and second housing parts, which are mounted about an associated first and second of the axes of rotation and form an inner joint cavity, which has a continuous, trouble-free Durchgangsvorrich device for enclosing reception of lines led to the tool or the like. With a rotatably mounted about the third axis of rotation Tool support part, which has a surface for tool attachment, and with gear devices for generating the rotational movements of the tool support part and the second housing part, characterized in that the passage device ( 84 ) has a first and second guide part ( 80 , 86 ), which are attached to the respectively associated first or second housing part ( 18 , 19 ) for rotation therewith.

2. Mechanical wrist mechanism according to claim 1, characterized in that the guide parts ( 80 , 86 ) are made of plastic.

3. Mechanical wrist mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that the guide parts have a smooth surface.

4. Mechanical wrist mechanism according to one of claims 1 to 3, characterized in that the guide parts ( 80 , 86 ) are designed to receive the lubricant for the gears of the articulated mechanism.

5. Mechanical wrist mechanism according to one of claims 1 to 4, characterized in that the width of each cavity at a point on its associated axis along the passage device ( 84 ) is greater than a third of the corresponding width of the joint mechanism at this point .

6. Mechanical wrist mechanism according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first pair of axes of rotation ( 30 , 63 ) forms a fixed angle which is greater than 30 °.