DE3536747C2

DE3536747C2 -

Info

Publication number: DE3536747C2
Application number: DE3536747A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Yokohama Kanagawa Jp Tsuge; Yukio Kawasaki Kanagawa Jp Ohtani; Noriyuki Utsumi; Satoshi Yokohama Kanagawa Jp Uehara
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1984-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1989-06-08
Also published as: US4990050A; DE3536747A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Getriebekopf entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der nachveröffentlichten DE-OS 34 28 748 ist ein Getriebe kopf für Manipulatoren beschrieben, wobei starre Kopfteile an ihren Stirnenden gegenüber ihrer Symmetrieachse abge schrägt sind. Bei Drehung zweier benachbarter starrer Kopf teile um eine zu der Anlagefläche senkrecht stehende Achse erfolgt eine Verschwenkung um die Symmetrieachse, so daß die Anordnung z. B. aus einer geradlinigen Serienanordnung in eine zweifach geknickte Anordnung verdreht werden kann.

Der Antrieb erfolgt über eine innere Antriebswelle, die über Kegelräder mit einer Hohlwelle verbunden ist, welche über ein Untersetzungsgetriebe mit dem mittleren Kopfteil dreh schlüssig verbunden ist. Eine weitere mittlere Antriebs welle wirkt über Kegelräder auf eine Zwischenwelle ein, an derem Ende Kegelräder zum Antrieb einer Antriebswelle im vordersten Kopfteil angeordnet sind. Eine dritte Antriebs welle wirkt über ein Untersetzungsgetriebe direkt auf den vorderen Kopfteil ein.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform (Fig. 7) wird darge stellt, daß man auf einen der Antriebsmotoren verzichten kann, wenn man den mittleren und hinteren Kopfteil mit der gleichen Antriebswelle antreibt. Bei entsprechender Dreh richtungsvorgabe dreht sich dann der hintere Kopfteil bewegungsschlüssig gegensinnig zum mittleren Kopfteil.

Aus der DE-OS 28 21 246 ist ein winkeleinstellbarer Ver binder für zylindrische Lichtschienen bekannt geworden, welcher kein Getriebekopf ist, da er keine Antriebe enthält. Es sind jedoch zwei endseitige ringartige Kupplungsteile vorgesehen, welche durch Rohrstücke verbunden sind. Die Rohrstücke berühren sich flächenhaft auf Gleitflächen, welche gegenüber der Rohrachse abgeschrägt sind. Wenn die Rohrstücke gegeneinander verdreht werden, ergibt sich durch die Schrägfläche eine Abwinkelung.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Getriebekopf der in Rede stehenden Art zu schaffen, dessen Antrieb einfacher gestaltet ist, jedoch insbesondere im Hinblick auf eine Programmierung für Roboterarbeiten wesentliche Vorteile bietet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die beiliegenden Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt:

Fig. 1 bis 3 schematisch den neuen Getriebekopf in drei verschiedenen Stellungen;

Fig. 4 eine Axialschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Getriebekopfes;

Fig. 5 einen Axialschnitt des Getriebekopfes in Fig. 4 in abgebogener Stellung;

Fig. 6 einen Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 7 einen Axialschnitt des in Fig. 6 dargestellten Getriebekopfes in gebogener Stellung;

Fig. 8 einen Axialschnitt eines dritten Ausführungs beispiels der Erfindung;

Fig. 9 einen Axialschnitt des in der Fig. 8 darge stellten Getriebekopfes nach dem Biegen in einer Richtung;

Fig. 10 einen Axialschnitt des in Fig. 8 dargestellten Getriebekopfes nach dem Abbiegen in der anderen Richtung;

Fig. 11 einen Axialschnitt einer modifizierten Ausführungs form des in der Fig. 8 dargestellten Getriebekopfes;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines Industrieroboters mit einem Getriebekopf;

Fig. 13 eine vergrößerte perspektivische Darstellung mit teilweise schnittbildlicher Ansicht der Übertragungsmittel des Getriebekopfes gemäß Fig. 12;

Fig. 14 einen vergrößerten Axialschnitt des Getriebekopfes in Fig. 12;

Fig. 15 einen Axialschnitt durch den Getriebekopf der Fig. 14 beim Biegen und

Fig. 16 einen Axialschnitt eines weiteren Ausführungs beispiels der Erfindung.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Getriebekopf besitzt insgesamt die Form eines Zylinders, wenn er die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung einnimmt. Der Getriebekopf besteht aus drei Teilen, die in Reihe miteinander verbunden sind und zwar aus einem mittleren Kopfteil 11, einem ersten äußeren Kopfteil 12, der drehbar mit seinem einen Ende mit dem mittleren Kopfteil 11 verbunden ist und einem zweiten äußeren Kopfteil 13, der drehbar mit dem anderen Ende des mittleren Kopfteils 11 verbunden ist. Der erste äußere Kopfteil 12 ist an einem nicht näher dargestellten Tragarm eines Industrie roboters gelagert, so daß er sich um eine Achse 14 drehen kann. Das erste Kopfteil 12 und das zweite Kopfteil 13 sind durch Kardangelenke 20 und 21 als Übertragungsmittel mit einander verbunden. Der erste Kopfteil 12 ist so am mittleren Kopfteil 11 befestigt, daß er sich gegenüber dem mittleren Kopfteil 11 um eine erste Rotationsachse 15 drehen kann, die senkrecht zur schräg angeordneten Rotationsebene 18 verläuft. Die Verbindungsstelle bzw. die Mitte des Kardangelenks 20 kann auf der Rotationsachse 15 liegen. Der zweite Kopfteil 13 ist am mittleren Kopfteil 11 so befestigt, daß sich diese beiden Teile gegeneinander um eine zweite Rotationsachse 16 drehen können, die senkrecht zur schrägen Rotationsebene 19 verläuft. Die erste und die zweite Drehachse 15 und 16 schneiden sich in einem bestimmten Winkel und kreuzen die gemeinsame Achse 14. Ein erster Antrieb, dient zum Antrieb des mittleren Kopfteils 11, so daß dieser sich um die erste Rotationsachse 15 dreht. Ferner ist noch ein zweiter Antrieb vorgesehen, welcher den ersten Kopfteil 12 und den zweiten Kopfteil 13 um ihre entsprechenden Drehachsen 15 und 16 dreht. Der zweite Antrieb enthält als Übertragungsmittel die Kardangelenke 20 und 21, um die Rotationsbewegung des ersten Kopfteils 12 auf den zweiten Kopfteil 13 bewegungs schlüssig zu übertragen, so daß sich dabei der zweite Kopfteil 13 um die zweite Rotationsachse 16 dreht.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Getriebe kopfes ist folgende: Die Kardangelenke 20 und 21 verhindern eine relative Drehung des ersten und zweiten Kopfteils 12 und 13 zueinander. Wenn das erste Kopfteil 12 gegenüber dem Tragarm des Roboters stationar gehalten ist und wenn bei dieser Stellung der mittlere Kopfteil 11 durch den ersten Antrieb um die erste Drehachse 15 in einer Richtung um 180° gedreht wird, folgt der zweite Kopfteil 13 dem Zwischenglied ohne Drehung, so daß der zweite Kopfteil 13 beispielsweise in eine in der Fig. 2 dargestellte Stellung gebracht wird, in welcher eine Achse 22 des zweiten Kopfteils 13 die Achse 14 des ersten Kopfteils 12 schneidet. Wenn der erste Kopfteil 12 um 180° gegenüber dem Tragarm mittels des zweiten Antriebs gedreht wird, wird der zweite Kopfteil 13 in entgegengesetzter Richtung in die in Fig. 3 darge stellte Stellung gebracht.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 4 und 5 besitzt der mittlere Kopfteil 11 eine im wesentlichen hohlzylindrische Form und ist mit schrägen, an entgegengesetzten Enden liegen den Endflächen 35 und 36 ausgestattet. Die Endflächen 35 und 36 liegen in den schrägen Rotationsebenen 18 und 19. Der erste Kopfteil 12 besitzt ebenfalls eine im wesentlichen hohlzylindrische Form und weist eine schräge Vorderfläche 23 auf. Die schräge Vorderfläche 23 verläuft parallel zur schrägen Rotationsebene 18 und liegt an der Endfläche 35 des Zwischenglieds 11 an. Der erste Kopfteil 12 besitzt eine Trennwand 24. Der zweite Kopfteil 13 besitzt ebenfalls eine im wesentlichen hohlzylindrische Gestalt und ist mit einer geschlossenen vorderen Wand 25 und mit einer schrägen Rückseite 26 ausgestattet. Die Fläche der Rückseite 26 verläuft parallel zur schrägen Rotationsebene 19 und liegt benachbart zur anderen Endfläche des mittleren Kopfteils 11. Der mittlere Kopfteil 11 und der erste Kopfteil 12 besitzen an ihrer benachbarten Endfläche 35 und Vorderfläche 23 ein gemeinsames koaxial zur ersten Rotationsachse 15 liegendes Kugellager 39. Der mittlere Kopfteil 11 und der zweite Kopfteil 13 sind an der Endfläche 36 und der benachbarten Rückseite 26 mit einem weiteren gemeinsamen Kugellager 40 ausgestattet. Das Kugellager 40 liegt koaxial zur zweiten Rotationsachse 16. Bei diesem Aufbau ist der erste Kopfteil 12 gegenüber dem mittleren Kopfteil 11 um die erste Rotations achse 15 drehbar, die senkrecht zur schrägen Rotationsebene 18 verläuft und welche außerdem die Achsen 14 und 17 kreuzt. Der zweite Kopfteil 13 ist drehbar gegenüber dem mittleren Kopfteil 11 um die zweite Rotationsachse 16, welche senkrecht zur schrägen Rotationsachse 19 verläuft, und kreuzt außerdem die Achsen 17 und 22. Die schrägen Rotationsebenen 18 und 19 liegen in einem bestimmten Winkel zueinander, so daß auch die Achsen 15 und 16 zwischen sich einen bestimmten Winkel einschließen. Der erste und der zweite Kopfteil 12 und 13 sind über die beiden Kardangelenke miteinander verbunden. Die beiden Kardangelenke 20 und 21 sind durch einen Verbindungsarm 47 miteinander verbunden. Der Verbindungs arm 47 erstreckt sich durch den mittleren Kopfteil 11 ent lang der Achse 17 desselben. Ein Arm 43 des Kardangelenks 20 erstreckt sich von der Trennwand 24, so daß die Mitte des Kardangelenks 20 am Schnittpunkt der Achsen 14, 15 und 17 liegt. Ein Arm 44 des anderen Kardangelenks 21 befindet sich an der Innenseite der geschlossenen Vorderwand 25 des zweiten Kopfteils 13 und ist so angeordnet, daß die Mitte des Kardangelenks 21 am Schnittpunkt der Achsen 16, 17 und 22 liegt. Somit sind der erste Kopfteil 12 und der zweite Kopfteil 13 so angeordnet, daß sie sich gegeneinander nicht verdrehen können.

Ein weiteres Kardangelenk 49 ist in der Trennwand 24 des ersten Kopfteils 12 vorgesehen, so daß seine Mitte 48 in der ersten Rotationsachse 15 liegt. Ein Arm 51 des Kardan gelenkes 49 erstreckt sich axial durch die Trennwand 24 und ist in dieser mittels eines Kugellagers 50 gelagert, so daß das Kardangelenk 49 um eine Achse 51 a des Arms 51 drehbar ist. Ein anderer Arm 52 des Kardangelenks 49 ist aus einem Stück gebildet mit der einen Endfläche 35 des mittleren Kopf teils 11, so daß der Arm 52 sich von dieser einen Endfläche 35 in den ersten Kopfteil 12 erstreckt. Der zweite Kopfteil 13 besitzt eine Werkzeugbefestigung 53, die beispielsweise in die Mitte der Außenfläche der Vorderwand 25 eingeschraubt ist.

Beim Betrieb ist der Arm 51 des Kardangelenks 49 mit einem an einem nicht näher dargestellten Tragarm eines Industrie roboters angeordneten Elektromotor M₂ verbunden, welcher den Arm um seine Achse 51 a in Drehung versetzt. Ferner ist das rückwärtige Ende des ersten Kopfteils 12 mit einem ebenfalls am Tragarm des Industrieroboters befestigten Elektromotor M₁ verbunden, welcher den ersten Kopfteil 12 um seine Achse 14 dreht.

Wenn der erste Kopfteil 12 an einer Drehung gegenüber dem Tragarm gehindert ist und der Arm 51 des Kardangelenks 49 durch Einschalten des Motors M₂ um die Achse 51 a in Richtung eines Pfeiles A in Fig. 4 gedreht wird, wird der mittlere Kopfteil 11 in Richtung eines Pfeiles B um das Kardangelenk 49 gedreht. Dabei folgt der zweite Kopfteil 13 diesem Positionswechsel, wodurch die Lage der Rotations ebene 19 sich ebenfalls ändert, ohne daß eine Rotation um die Achse 22 erfolgt, weil durch die Kardangelenke 20 und 21 eine derartige Drehbewegung verhindert wird. Demgemäß bewegt sich der zweite Kopfteil 13 in die in Fig. 5 dargestellte Position, wenn der mittlere Kopfteil 11 um die erste Rotationsachse 15 um 180° gedreht wird.

In den Fig. 6 und 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. Anstelle des Kardangelenks 49 beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Zahnradmechanismus verwendet. Hierzu ist ein Stirnrad 61 im ersten Kopfteil 12 drehbar um die Achse 14 angeordnet. Eine Welle 62 des Stirn rades 61 ist mit einem Elektromotor M₃ verbunden, der an einem Tragarm eines nicht näher dargestellten Industrieroboters befestigt ist. An einem oberen Umfangsteil der Trennwand 24 befindet sich ein Lagerteil 63, der aus einem Stück mit der Trennwand 24 und der Innenwand des ersten Kopfteils 12 besteht. Eine Welle 67 erstreckt sich durch den Lagerteil 63 und ist drehbar in diesem Lagerteil gehalten. Die Welle 67 besitzt an ihrem inneren Ende ein Stirnrad 65 und an ihrem äußeren Ende ein Kegelrad 66. Das Stirnrad 65 kämmt mit dem Stirnrad 61. Das Kegelrad 66 befindet sich in einer Ausnehmung 64, die von dem Lagerteil 63 und der Innenwand des ersten Kopfteils 12 begrenzt wird. Das Kegelrad 66 kämmt mit einem Kegelrad 68, das an die rückwärtige End fläche 35 des mittleren Kopfteils 11 angeformt ist. Das Kegel rad 68 liegt konzentrisch zur ersten Rotationsachse 15 und erstreckt sich in den vorderen Endteil des ersten Kopfteils 12.

Wenn die Welle 62 beispielsweise in Richtung eines Pfeiles D in der Fig. 6 gedreht wird, dreht sich der mittlere Kopfteil 11 in Richtung eines Pfeiles F um die erste Rotationsachse 15 durch das Zusammenwirken der Stirnräder 61 und 65 und der Kegelräder 66 und 68. Der zweite Kopfteil 13 wird dabei in eine in der Fig. 7 dargestellte Position gebracht, wenn der mittlere Kopfteil 11 um 180° gedreht wird. Der zweite Kopfteil 13 kann in die Ausgangsstellung der Fig. 6 zurückgebracht werden, wenn der mittlere Kopf teil 11 um weitere 180° gedreht wird.

Die Fig. 8 und 10 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem eine hohlzylindrische Antriebswelle 74 an der Rückseite des ersten Kopfteils 72 und koaxial am vorderen Ende eines Tragarms 71 eines nicht näher dargestellten Industrieroboters befestigt ist. Eine weitere zylindrische Antriebswelle 75 ist koaxial in der hohlzylindrischen Antriebswelle 74 gelagert. Die Antriebswellen 74 und 75 werden von Kugellagern 76 und 77 gelagert, so daß sie um die Achse 17 des ersten Kopfteils 72 drehbar sind. Die Antriebswelle 75 ist an einen Elektromotor M₄ und die hohlzylindrische Antriebswelle 74 ist an einen weiteren Elektromotor M₅ angeschlossen.

Ein mittlerer Kopfteil 79 besitzt ein Zahnrad 80 in Form eines Innenrads an seiner Stirnseite 79 a. Das Zahnrad 80 liegt koaxial zur ersten Rotationsachse 15 und ist drehbar mittels zweier Kugellager 81 und 81 an einem Lagerring 89 gelagert, welcher an einer Vorderseite 72 a des ersten Kopfteils 72 befestigt ist. Das Zahnrad 80 erstreckt sich in die Vorderseite 72 a des ersten Kopfteils 72 und kämmt mit einem Kegelrad 78, welches am vorderen Ende der Antriebswelle 75 befestigt ist. Der erste Kopfteil 72 besitzt eine Welle 82, die aus einem Stück mit seiner Vorderseite 72 a besteht, und welche koaxial zur ersten Rotationsachse 15 liegt und die Achse 17 schneidet. Die Welle 82 erstreckt sich in den mittleren Kopfteil 79 und besitzt ein Kegelrad 83 an ihrem freien Ende.

Ein zweites Kopfteil 84 besitzt an seiner Rückseite 84 a ein Kegelrad 85. Das Kegelrad 85 liegt koaxial zur zweiten Rotationsachse 16. Das Kegelrad 85 erstreckt sich in das Zwischenglied 79 und ist mit Hilfe zweier Kugellager drehbar am Zwischenglied 79 gelagert. Das Kegelrad 85 kämmt mit dem Kegelrad 83. Die erste Rotationsachse 15 und die zweite Rotationsachse 16 schließen einen bestinnten Winkel R ein.

Bei einer derartigen Konstruktion kann der mittlere Kopfteil 79 um einen bestimmten Winkel β gedreht werden, wobei die Drehbewegung der Antriebswelle 75 gesteuert wird und die Drehbewegung dieser Antriebswelle über die Kegelräder 78 und 80 auf den mittleren Kopfteil 79 übertragen wird. Wenn das Übersetzungsverhältnis des Kegelrads 83 über das Kegelrad 85 1 : 1 ist, wird die Drehbewegung der hohlzylindrischen Antriebswelle 74 über die Kegelräder 83 und 85 auf den zweiten Kopfteil 84 mit gleichem Drehwinkel übertragen. Da die erste Rotationsachsc 15 und die zweite Rotationsachse 16 einen Winkel R bilden, läßt sich, wie es in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, der Getriebekopf ausreichend biegen, wobei der zweite Kopfteil 84 auf jeden gewünschten Punkt innerhalb des Arbeitsbereichs des Getriebekopfes gerichtet werden kann. Die Drehwinkel α und β können durch eine voneinander unabhängige Steuerung der Antriebswellen 74 und 75 eingestellt werden. Wenn die Drehwinkel α = 0° und β = 0° betragen, befindet sich der Getriebekopf in der in Fig. 8 dargestellten Position. Wenn der Drehwinkel α = 0° und der Drehwinkel β = 180° betragen, befindet sich der Getriebekopf in der in Fig. 9 dargestellten Position. Wenn der Drehwinkel α = 180° und der Drehwinkel β = 0° betragen, befindet sich der Getriebekopf in der in Fig. 10 dargestellten Position. Je geringer der Winkel R zwischen der ersten Drehachse 15 und der zweiten Drehachse 16 ist, um so größer ist der Arbeitsbereich des Getriebe kopfes.

Die Fig. 11 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Getriebekopfes der Fig. 8. Diese Ausführungsform unter scheidet sich vom dritten Ausführungsbeispiel darin, daß in einem ersten Kopfteil 91 miteinander gekoppelte Kegelräder 95, 96 vorgesehen sind, die an einer Welle 98 befestigt sind, die drehbar an der Innenwand des ersten Kopfteils 91 gelagert ist. Die Welle 98 erstreckt sich senkrecht zur Achse des ersten Kopfteils 91. Die Drehung der Antriebswelle 75 wird über Kegelräder 78, 95, 96 und 97 auf ein mittleres Kopfteil 79 übertragen, so daß der mittlere Kopfteil sich gegenüber dem ersten Kopfteil 91 um die erste Rotationsachse 15 dreht. Die Ausstattung des Getriebekopfes wird noch dadurch verbessert, daß ein rotierendes Betätigungsorgan, das nicht näher dargestellt ist, am Werkzeugbefestiger 53 an der Vorderwand 25 des zweiten Kopfteils 84 befestigt werden kann.

Das in Fig. 12 bis 15 dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen Grundkörper 151 auf, auf welchem drehbar eine Dreh scheibe 153 angeordnet ist. Die Drehscheibe 153 kann sich um eine senkrechte Achse, angetrieben durch einen Elektromotor 155, der am Grundkörper 151 angeordnet ist, drehen. Die Dreh scheibe besitzt an ihrer Oberfläche zwei parallele Halte bügel 155 und 157.

Eine Säule 159 ist schwenkbar an ihrem unteren Ende am Haltebügel 155 mit Hilfe einer waagrechten Welle 161 gelagert. Die waagrechte Welle besteht aus einem Stück mit dem unteren Ende der schwenkbaren Säule. Die waagrechte Welle erstreckt sich durch den Haltebügel 155, so daß die Säule 159 um eine horizontale Achse schwenkbar ist. Das freie Ende der schwenkbaren Säule 159 besitzt einen hohlen Arm 163 mit einem rückwärtigen Endteil 165, der eine Rohrform mit rechteckigem Querschnitt aufweist. Das hintere Endstück 165 des hohlen Arms 163 wird von zwei horizontalen, nicht näher dargestellten Wellen am freien Ende der schwenkbaren Säule 159 gelagert, so daß der Arm 163 um eine horizontale Achse schwenkbar ist. Die schwenkbare Säule 159 wird mit Hilfe eines Elektromotors 167, der am Haltebügel 155 befestigt ist, verschwenkt. Der Elektormotor ist hierzu mit der waagrechten Welle 161 verbunden. Der Arm 163 wird mit Hilfe eines Elektromotors 169 verschwenkt. Dieser Elektro motor ist am Haltebügel 157 befestigt. Die Schwenkbewegung wird vom Motor auf den Arm mit Hilfe eines Hebelmechanismus 171 übertragen. Der Hebelmechanismus 171 besitzt einen Kurbelarm 173, der an einer Antriebswelle 175 des Motors 169 befestigt ist. Eine Lenkstange 175 a ist an einem Ende des Kurbelarms 173 angelenkt. Das andere Ende der Lenkstange ist am hinteren Endstück 165 des Arms 163 angelenkt. Der Arm 163 besitzt an seinem vorderen Ende einen Getriebekopf 181 sowie drei Elektromotore 183, 185 und 187 am hinteren Endstück.

Die Elektromotoren 183, 185 und 187 dienen zum Antrieb des Getriebekopfes 181. Der Antriebsmotor 183 ist mit der hohlzylindrischen Antriebswelle 74 über ein Reduktionsge triebe (Fig. 13) verbunden. Das Reduktionsgetriebe enthält ein Zahnrad 191, welches an einer Antriebswelle 195 des Elektromotors 183 befestigt ist. Ferner besitzt das Reduktionsgetriebe ein Zahnrad 193, welches mit der Antriebs welle 74 verbunden ist und welches mit dem Zahnrad 191 kämmt. Die Antriebswelle 74 erstreckt sich axial im Arm 163 und wird mit Hilfe von Lagern 76 (Fig. 14) an der Innenwand des Armes 163 um die Achse 17, welche mit der Achse des Arms 163 zusammenfällt, drehbar gelagert. Der Elektromotor 185 ist über ein Reduktionsgetriebe 197 mit einer hohlzylindrischen Antriebswelle 201 verbunden, welche sich koaxial innerhalb der Antriebswelle 74 erstreckt. Die hohlzylindrische Antriebswelle 201 ist an der Innenwand der hohlzylindrischen Antriebswelle 74 mit Hilfe eines Lagers 77 gelagert. Das Reduktionsgetriebe 197 besitzt ein Zahnrad 203, das an einer Antriebswelle 207 des Elektromotors 185 befestigt ist. Ferner besitzt das Reduktionsgetriebe ein Zahnrad 205, welches am hinteren Ende der Antriebswelle 201 konzentrisch mit der Antriebswelle 201 befestigt ist. Die hohlzylindrische Antriebswelle 201 hat die gleiche Antriebsfunktion wie die Antriebswelle 75 im Ausführungsbeispiel der Fig. 8. Der Elektromotor 187 ist über ein drittes Reduktionsgetriebe 209 mit einer Antriebswelle 211 verbunden, die sich konzen trisch durch die Antriebswelle 201 erstreckt. Die Antriebs welle 201 ist an der Innenwand der hohlzylindrischen Antriebswelle 201 durch ein Lager 213 (Fig. 14) gelagert. Das dritte Reduktionsgetriebe 209 besitzt ein Zahnrad 215, das an der Antriebswelle 216 des Elektromotors 187 befestigt ist. Ferner besitzt das Reduktionsgetriebe ein Zahnrad 217, welches am hinteren Ende der Antriebswelle 211 befestigt ist und mit dem Zahnrad 215 kämmt. Die Antriebswel len 74, 201 und 211 sind mit dem Getriebekopf 181 verbunden.

Der Getriebekopf 181 entspricht im wesentlichen dem Getriebe kopf in der Fig. 8, soweit es die äußeren Formen des ersten und zweiten Kopfteils und des mittleren Kopfteils betrifft. Der Getriebekopf 181 unterscheidet sich gegenüber diesem Ausführungsbeispiel jedoch dadurch, daß zusätzlich ein Drehmechanismus für eine Befestigungswelle 221 vorgesehen ist, an welcher ein Arbeitswerkzeug befestigt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein erstes Kopfteil 223 koaxial am vorderen Ende der Antriebswelle 74 befestigt. Das Kegelrad 83, das an der Welle 82 des ersten Kopfteils 223 befestigt ist, kämmt mit einem Kegelrad 225, das an einer am zweiten Kopfteil 229 befestigten Welle 227 befestigt ist. Die Welle 227 erstreckt sich entlang der zweiten Rotationsachse 16 und ragt in das Innere eines mittleren Kopfteils 231. Die Antriebswelle 201 besitzt an ihrem vorderen Ende ein Kegelrad 233, welches mit dem am mittleren Kopfteil befestigten Kegelrad 80 kämmt. Zwischen der Welle 82 und dem Kegelrad 80 ist koaxial ein Doppelkegelrad 235 angeordnet, das um die erste Rotationsachse 15 der Welle 82 drehbar mit Hilfe von Lagern gelagert ist.

Das Doppelkegelrad 235 besitzt einen hohlzylindrischen Teil mit zwei Kegelrädern 237 und 239, die an entgegengesetzten Enden des hohlzylindrischen Teils angeformt sind. Das Kegelrad 237 kämmt mit einem Kegelrad 241, das am vorderen Ende der Antriebswelle 211 befestigt ist. Das Kegelrad 239 kämmt mit einem Kegelrad 243. Das Kegelrad 243 ist koaxial an einem anderen Kegelrad 245 befestigt, wobei diese beiden Kegelräder in entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind. Auf diese Weise wird ein Doppelkegelrad 247 gebildet, das koaxial um die Welle 227 angeordnet ist, so daß das Kegelrad 245 in das zweite Kopfteil 229 hineinragt. Das zweite Doppelkegelrad 247 wird mit Hilfe von zwei Lagern an der Welle 227 und an der Innenwand einer Öffnung 251 des mittleren Kopfteils 231 gelagert, so daß das zweite Doppelkegelrad um die zweite Rotationsachse 16 drehbar ist. Das Kegelrad 245 des zweiten Doppelkegelrads 247 kämmt mit einem Kegelrad 253 an der Befestigungswelle 221. Die Befestigungswelle 221 besitzt einen Flansch 255, der ein stückig angeformt ist. Ein hinteres Ende der Befestigungs welle 221 erstreckt sich konzentrisch durch einen hohlzylin drischen Teil 259 eines Trägerteils 257 und wird mit Hilfe von Kugellagern gelagert, so daß die Befestigungswelle 221 drehbar um die Achse 22 des zweiten Kopfteils 229 ist. Das Trägerstück 257 besitzt einen Flansch 261, der sich am vorderen Teil des hohlzylindrischen Teils 259 radial nach außen erstreckt. Der Flanschteil 261 ist mit dem vorderen Ende des zweiten Kopfteils 229 verschraubt.

Beim Betrieb wird der Elektromotor 155 eingeschaltet, so daß die Drehscheibe 153 sich um die vertikale Achse dreht. Auf diese Weise wird der Arm 163 in einer horizontalen Ebene geschwenkt. Der Elektromotor 167 wird eingeschaltet, um die Säule 159 um die horizontale Achse der horizontalen Welle 161 zu verschwenken. Hieraus resultiert eine vertikale Bewegung des Arms 163. Wenn der Elektromotor 169 eingeschaltet wird, wird der Arm 163 über den Hebel mechanismus 171 in vertikaler Richtung verschwenkt.

Beim Einschalten des Elektromotors 183 wird die Antriebs welle 74 über das Reduktionsgetriebe angetrieben, und der erste Kopfteil 223 wird um die Achse 17 gedreht. Diese Drehbewegung des ersten Kopfteils 223 wird über die Kegelräder 83 und 225 auf den zweiten Kopfteil 229 über tragen, so daß der zweite Kopfteil sich um die zweite Rotationsachse 16 dreht. Beim Einschalten des Elektromotors 185 wird über das Reduktionsgetriebe 197 die Antriebswelle 201 angetrieben. Dabei wird der mittlere Kopfteil 231 um die erste Rotationsachse 15 über die Kegelräder 233 und 80 angetrieben. Wie beim Getriebekopf der Fig. 8 kann der Getriebekopf 181 in jede gewünschte Richtung durch Ändern des Winkels des mittleren Kopfteils 231 zum ersten und zweiten Kopfteil 233 und 229 eingestellt werden. Das gleiche gilt für die Positionierung des Arms 163. Wenn der Elektro motor 187 eingeschaltet ist, wird die Antriebswelle 211 über das Reduktionsgetriebe 209 in Drehung versetzt. Es wird dann die Befestigungswelle 221 des zweiten Kopfteils 229 um die Achse 22 in Drehung versetzt über die Kegelräder 241, 237, 239, 243, 245 und 253.

Die Fig. 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches sich von dem in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, daß ein drehbares Betätigungsorgan 300 am vorderen freien Ende des zweiten Kopfteils 84 vorge sehen ist. Als sich drehendes Betätigungsorgan 300 kann ein Gleichstromservomotor verwendet werden. Hierdurch läßt sich die Verwendungsmöglichkeit des Getriebekopfes erweitern und beim Einsatz des Getriebekopfes, der mit einem derartigen Betätigungsorgan ausgestattet ist, können die Fabrikations kosten verringert und Erleichterungen bei der Fabrikation erzielt werden.

Claims

1. Getriebekopf für Manipulatoren, mit drei hintereinander angeordneten und um zueinander schräg sich schneidende Achsen drehbar aneinander gelagerten Kopfteilen und mit zwei Antrieben, von denen ein erster eines der Kopfteile und ein zweiter die beiden anderen miteinander bewegungsschlüssig verbundenen Kopfteile antreibt, und mit zwei Übertragungs mitteln, von denen das erste die Drehung auf den einen Kopf teil und das zweite die Drehung eines der beiden anderen Kopfteile auf den anderen der miteinander bewegungsschlüssig verbundenen Kopfteile überträgt, dadurch ge kennzeichnet, daß der erste Antrieb den mittle ren Kopfteil und der zweite Antrieb die beiden äußeren Kopf teile antreibt, wobei letztere hinsichtlich ihrer schrägen Drehachsen um jeweils den gleichen Winkel verdreht werden und daß die beiden Übertragungsmittel in den jeweiligen Kopfteilen untergebracht sind, auf die das Übertragungs mittel die Drehung überträgt.

2. Getriebekopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übertragungs mittel ein erstes Kardangelenk (48) ist.

3. Getriebekopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Übertragungs mittel zwei Kardangelenke (20, 21) enthält.

4. Getriebekopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übertragungs mittel eine erste Zahnradkette (61, 65, 66, 68; 78, 80; 111, 113) ist.

5. Getriebekopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Übertragungs mittel eine zweite Zahnradkette (83, 85; 117, 119, 121) ist.