DE3612962A1 - Joint element for manipulators - Google Patents

Joint element for manipulators

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DE3612962A1
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DE
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joint
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manipulators
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joint element
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DE19863612962
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German (de)
Inventor
Helmut Krueger-Beuster
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KRUEGER BEUSTER HELMUT
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KRUEGER BEUSTER HELMUT
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • B25J17/02Wrist joints
    • B25J17/0258Two-dimensional joints
    • B25J17/0266Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods

Abstract

The invention relates to a joint element for manipulators or the like, with a bottom plate, a top plate and a plurality of control cylinders arranged in circular symmetry and having cylinder bodies and a piston rod, the piston rods being mounted in a ball joint in the top plate. According to the invention, it is proposed to provide the piston rods (10) of the control cylinders with a hinge joint (12) aligned tangentially with respect to the imaginary circle of symmetry. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenkelement für Manipula toren oder dgl. mit einer Bodenplatte, einer Deckplatte und einer Mehrzahl von kreissymmetrisch angeordneten Stellzylindern mit Zylinderkörper und Kolbenstange, wobei die Kolbenstangen in einem Kugelgelenk in der Deckplatte gelagert sind. The invention concerns a joint element for Manipula motors or the like. With a bottom plate, a top plate and a plurality of circular-symmetrically arranged actuating cylinders with cylinder body and the piston rod, wherein the piston rods are mounted in a ball joint in the cover plate.

Manipulatoren weisen Gelenkarme auf, die aus einem oder mehreren Gelenkelementen bestehen. Manipulators have hinge arms which consist of one or more hinge elements. Mit Hilfe der Ge lenkelemente wird das jeweilige von dem Manipulator benutzte Werkzeug an den gewünschten Ort relativ zu dem zu behandelnden Werkstück geführt. directing elements with the aid of Ge, the respective of the manipulator used tool guided relative to the workpiece to be treated to the desired location.

Ein aus der GB-PS 13 74 997 bekanntes Gelenkelement besteht aus einer Bodenplatte, einer Deckplatte und auf der Bodenplatte kreissymmetrisch angeordneten Stellzy lindern. One known from GB-PS 13 74 997 joint element consists of a bottom plate, a cover plate and on the bottom plate symmetrically arranged circular Stellzy alleviate. Eine mit einem Kugelgelenk versehene Stange verbindet die Deckplatte mit der Bodenplatte. A ball joint provided with a rod connects the cover plate to the bottom plate. Bei Aus fahren eines der Stellzylinder und ein entsprechendes Einfahren des gegenüberliegenden Stellzylinders kann die Deckplatte in beliebige Richtung relativ zu der Bodenplatte geneigt werden. From at one of the actuating cylinders and a corresponding retraction of the opposite cylinder actuating drive, the top plate in any direction relative to the base plate are inclined.

Die Anordnung nach der GB-PS 13 74 997 ermöglicht ein Kippen der Deckplatte relativ zu der Bodenplatte, nicht jedoch eine Verlängerung des Abstandes zwischen der Bodenplatte und der Deckplatte, also keine Längung des Gelenkelements. The arrangement according to GB-PS 13 74 997 allows a tilting of the cover plate relative to the bottom plate, but not an extension of the distance between the bottom plate and the cover plate, so no elongation of the joint member. Aus der DE-OS 34 00 362 ist weiter ein Gelenkelement für Manipulatoren bekannt, bei dem alle Stellzylinder mit einem Kugelgelenk versehen sind, dessen eines Element auf der Deckplatte radial zur Mittelachse verschiebbar gelagert ist, um die Änderung des Abstandes in der zu der Bodenplatte parallelen Ebene zwischen den Drehpunkten der Gelenke bei Kippung der Deckplatte auszugleichen. From DE-OS 34 00 362 a hinge element for manipulators is further known in which all the actuating cylinders are provided with a ball joint, one element is mounted on the cover plate radially to the central axis of sliding, in the order parallel the change of distance to the bottom plate level between the pivot points of the joints compensate for tilting the cover plate.

Die in der DE-OS 34 00 362 vorgeschlagene Ausgestaltung zur Bewirkung dieses Ausgleichs ist aufwendig. The solution proposed in the DE-OS 34 00 362 configuration to effect this compensation is complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gelenk element der eingangs genannten Art derart auszugestal ten, daß die bei Kippung der Deckplatte relativ zu der Bodenplatte auftretende Verkürzung des Abstandes in der zu der Bodenplatte parallelen Ebene zwischen den Universalgelenken an der Deckplatte auf mechanisch wenig aufwendige Weise ausgeglichen wird. The invention is based on the object of the joint element of the type mentioned in the auszugestal th, that which occurs during tilting of the cover plate relative to the bottom plate shortening the distance in the direction parallel to the base plate plane between the universal joints to the top plate to mechanically inexpensive manner is balanced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kolbenstangen der Stellzylinder mit einem tangen tial zu dem gedachten Symmetriekreis ausgerichteten Scharniergelenk versehen sind. According to the invention this object is achieved in that the piston rods of the actuating cylinder with a tangen TiAl aligned to the imaginary symmetry circle hinge are provided.

Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Zylinderkörper der Stellzylinder mittels eines tangen tial zu dem gedachten Symmetriekreis ausgerichteten Scharniergelenks auf der Bodenplatte befestigt sind. Alternatively, however, can also be provided that the cylinder body of the actuator cylinder aligned to the imaginary symmetry circle by means of a hinge joint tangen TiAl are mounted on the bottom plate.

Dabei kann das Scharniergelenk als Achsengelenk ausge bildet sein. Here, the hinge axis being as a joint can be formed.

Bei Vorsehung von drei Stellzylindern wird zur Kippung der Deckplatte relativ zur Bodenplatte lediglich einer der Stellzylinder betätigt, ein Sperren der Stellzylin der ist nicht möglich. With the provision of three operating cylinders of the cover plate is actuated relative to the base plate only one of the actuating cylinders for tilting, a locking of the Stellzylin is not possible. Bei Vorsehen von vier Stellzy lindern ist gewährleistet, daß bei Fehlfunktion eines der Stellzylinder keine Bewegung des Gelenkelementes auftritt, da eine Änderung der Neigung nur bei richti gem Zusammenwirken der beiden einander gegenüberliegend angeordneten Stellzylindern möglich ist. alleviate at providing four Stellzy is ensured that in case of malfunction of one of the actuating cylinders no movement of the joint element occurs, since a change in inclination is only possible when richti according interaction of the two oppositely disposed actuating cylinders.

Zur Bildung eines Gelenkarmes können mehrere Gelenk elemente derart miteinander verbunden werden, daß die Deckplatte des einen Gelenkelements zugleich die Boden platte eines nachfolgenden Gelenkelements bildet. In order to form an articulated arm plurality of articulation elements can be connected together such that the cover plate of a hinge member at the same time forms the base plate of a subsequent joint member.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert wird. Further features and advantages of the invention will be apparent from the drawing, in which an embodiment of the invention is explained with reference to a drawing. Dabei zeigt: In which:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Gelenkelement, Fig. 1 is a sectional view through a joint member,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1, und Fig. 2 is a section view taken along line II-II of FIG. 1, and

Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung mit gegenüber der Bodenplatte geneigter Deck platte. Fig. 3 is a Fig. 1 representation corresponding to the plate opposite the bottom plate inclined deck.

Das Gelenkelement besteht, wie Fig. 1 verdeutlicht, aus einer Bodenplatte 16 , auf der - in dem gezeigten Aus führungsbeispiel - vier Stellzylinder, jeweils beste hend aus einem Zylinderkörper 14 und einer Kolbenstange 10 , kreissymmetrisch angeordnet sind. The joint element consists, as shown clarified 1, of a bottom plate 16 on which -. In the example shown from the guide, for example - four adjusting cylinders, each best starting from a cylinder body 14 and a piston rod 10, are arranged in a circular symmetrical. Bei diesen Stell zylindern kann es sich um pneumatische oder hydrauliche Druckzylinder oder aber um elektromotorische Schubspin delzylinder handeln. it may cylinders in these parking be delzylinder to pneumatic or hydra uliche printing cylinder or to electromotive sliding spin.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kolben stangen 10 mit tangential zu dem gedachten Symmetrie kreis ausgerichteten Scharniergelenken 12 versehen, es versteht sich jedoch, daß statt einer Vorsehung von Schar niergelenken 12 in den Kolbenstangen 10 die Stellzylin der mit entsprechend ausgerichteten Scharniergelenken auf der Bodenplatte ( 16 ) befestigt sein können. In the illustrated embodiment, the piston rod 10 with tangentially directed to the imaginary symmetry circular hinge joints 12 which, however, it is understood that instead of a provision of flock niergelenken 12 in the piston rods 10, the Stellzylin said aligned with corresponding hinge joints on the bottom plate (16 ) may be attached.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Zustand ist die Deckplatte 24 gegenüber der Bodenplatte 16 starr. In the example shown in Fig. 1 state, the cover plate 24 relative to the bottom plate 16 is rigid. Bei Ausschieben der Kolbenstange 10 des in den Figuren links darge stellten, in der Bildebene liegenden Stellzylinders um einen Betrag X und Ausschieben der in den Figuren in der Mitte dargestellten, vor bzw. hinter der Bildebene liegenden Kolbenstangen 10 um einen Betrag X /2 ohne Ausschieben der Kolbenstange 10 der in der Zeichnung rechts dargestellten, in der Bildebene liegenden Kol benstange 10 nimmt die Deckplatte 24 eine um einen bestimmten Winkel geneigte Stellung relativ zu der Bodenplatte 16 ein. 10 of the set in pushing out the piston rod in the figures, the left Darge, lying in the image plane of the actuating cylinder by an amount X and pushing out of the piston rods illustrated in the figures in the center, lying in front of or behind the image plane 10 by an amount X / 2 without pushing the piston rod 10 of the Kol right shown in the drawing, located in the image plane benstange 10 receives the cover plate 24 has an inclined by a certain angle position relative to the bottom plate 16 a. Entsprechend kann durch unter schiedliches Ausfahren der außerhalb der Bildebene liegenden Stellzylinder eine Neigung relativ zu der Bildebene bewirkt werden. Accordingly, a slope can be effected relative to the image plane by at schiedliches extension of the actuating cylinders located outside the image plane.

Es wird erkennbar, daß die Scharniergelenke 12 , die tangential zu dem gedachten Symmetriekreis ausgerichtet sind und damit ein Abknicken der Kolbenstangen 10 nur in Richtung auf die Mittelachse des Elements ermöglichen, auf äußerst einfache Weise ein Ausgleich des bei Kippen der Deckplatte 24 auftretenden horizon talen Abstandes der Drehpunkte der Kugelgelenke bewirkt wird. It will be appreciated that the hinged joints 12, which are oriented tangentially to the imaginary symmetry circle and so that bending of the piston rods 10 only in the direction of the central axis of the element make it possible in an extremely simple manner, a balancing of occurring with tilting of the cover plate 24 horizon tal distance the rotation of the ball joints is effected.

Zeichnerisch angedeutet ist weiter, daß die Deckplatte 24 zugleich als Bodenplatte eines nachfolgenden Gelenk elementes dienen kann, wenn aus mehreren derartiger Gelenelemente ein Gelenkarm zusammengestellt werden soll. Indicated in the drawing is further characterized in that the cover plate element 24 may serve as the bottom plate of a subsequent joint at the same time, when an articulated arm is to be compiled from several such Gelenelemente.

Claims (6)

  1. 1. Gelenkelement für Manipulatoren oder dgl. mit einer Bodenplatte, einer Deckplatte und einer Mehrzahl von kreissymmetrisch angeordneten Stellzylindern mit Zylin derkörper und Kolbenstange, wobei die Kolbenstangen in einem Kugelgelenk in der Deckplatte gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen ( 10 ) der Stellzylinder mit einem tangential zu dem gedachten Symmetriekreis ausgerichteten Scharniergelenk ( 12 ) ver sehen sind. 1. joint member for manipulators or the like. With a bottom plate, a top plate and a plurality of circular-symmetrically arranged actuating cylinders with straight The body and the piston rod, wherein the piston rods are mounted in a ball joint in the cover plate, characterized in that the piston rods (10) of the actuator cylinder with a tangent to the imaginary circle symmetry aligned hinge joint (12), see ver.
  2. 2. Gelenkelement für Manipulatoren oder dgl. mit einer Bodenplatte, einer Deckplatte und einer Mehrzahl von kreissymmetrisch angeordneten Stellzylindern mit Zy linderkörper und Kolbenstange wobei die Kolbenstangen in einem Kugelgelenk in der Deckplatte gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkörper ( 14 ) der Stellzylinder mittels eines tangential zu dem gedachten Symmetriekreis ausgerichteten Scharniergelenks ( 12 ) auf der Bodenplatte ( 16 ) befestigt sind. 2. joint member for manipulators or the like. With a bottom plate, a top plate and a plurality of circular-symmetrically arranged actuating cylinders with Zy relieving body and the piston rod wherein the piston rods are mounted in a ball joint in the cover plate, characterized in that the cylinder body (14) of the actuating cylinder by means of of a tangent to the imaginary circle symmetry aligned hinge joint (12) on the bottom plate (16) are attached.
  3. 3. Gelenkelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Scharniergelenk ( 12 ) ein Achsen gelenk ist. 3. Joint element according to claim 1 or 2, characterized in that the hinge joint (12) is articulated axes.
  4. 4. Gelenkelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß drei Stellzylinder vorgesehen sind. 4. Joint element according to claim 1 or 2, characterized in that three actuating cylinders are provided.
  5. 5. Gelenkelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß vier Stellzylinder vorgesehen sind. 5. joint element according to claim 1 or 2, characterized in that four adjusting cylinders are provided.
  6. 6. Gelenkelement nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte ( 24 ) des Gelenkelements die Bodenplatte ( 16 ) eines nachfol genden Gelenkelements bildet. 6. joint element according to any one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the cover plate (24) of the hinge element forms the bottom plate (16) of a nachfol constricting joint member.
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