DE7021414U - Handgelenk fuer eine manipulator. - Google Patents
Handgelenk fuer eine manipulator.Info
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- DE7021414U DE7021414U DE7021414U DE7021414U DE7021414U DE 7021414 U DE7021414 U DE 7021414U DE 7021414 U DE7021414 U DE 7021414U DE 7021414 U DE7021414 U DE 7021414U DE 7021414 U DE7021414 U DE 7021414U
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- B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
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- B25J15/0266—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers actuated by articulated links
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- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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- Y10T74/188—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including spur gear
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
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Description
* ♦
DIPL.-CHEM. DR. ELISABETH JUNG "* '··""··' : 's.Mönchen 23.
DIPL..CHEM. DR. VOLKER VOSSJUS telefon sxsoe?
_,.. -,,,„« -.„ „,»„-,, ^umnniUL-u TcLEGRAMM-ADKESSEs INVENT/MOHCmSH
DIPL.-PHYS. DR. JÖRGEN SCHIRDEWAhN TEUEX S.,9S8S
8. JUKI 1S7B
u.Z.: P 248aK (iiy/Dr.S)
flit Λ-X QCK
CENTRAL RESEAHCH LABORATORIES,
Red Wing, Minnesota, "V..St-*A.
Red Wing, Minnesota, "V..St-*A.
Handgelenk für einen Manipulator
Priorität: 6. Juni 1969 /V. St. A. Anmelde-Er.: 830 950
( Die Erfindung besieht sicn auf ein Handgelenk für
j einen Manipulator mit einex* drehbaren Zangenschließanord—
nung. Hierbei handelt es sich un ein Handgelenk: für die Arnie
\ eines Manipulators zur Pemsteuerung, der von einer Bedie-
i. nungsperson staa Ausführen gewisser Handhabungen in einem
von ih-r entfernten Bereich, z.B. aa der gegenüberliegenden
Seite einer abschirmenden Wand benutst vird. derartige Kani—
pulatoren sind bekannt und veitverbreitet. Sin solcher Manipulator,
für den das Handgelenk gesäS der Erfindung besonders geeignet ist, ist in der US—Patentschrift 2 771 199 beschrieben,
lor besseren Anschaulichkeit wird die Anordnung nach der
Erfindung axs Seil eines Haster-Slaire—Hanipulatars nach der
ermähnten Patentschrift erläutert, wsim sie auch ebenfalls
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-Z-
sur Verwendung in einem Manipulator mit Kraftantrieb, einem
Servomanipulator, einem gelenkigen Manipulator und dergl«
verwendbar ist.
Master-Slave-Kanipulatoren der in dem erwähnten j
Patent beschriebenen Bauart umfassen im allgemeinen eine horizontale, rohrförmige Stütze, welche üblicherweise so in
einer Hülse oder einem Rohr angebracht ist, daß sie sich durch eine im all gemeinen senkrechte, abschirmende Viand erstreckt
und in der Wand drehbar "ist. Ein Master-Arm (Steuerarm)
ist an einem Ende der horizontalen Stütze an einer Seite der Wand hängend angebracht, während ein Slave—Ana
(gesteuerte Arm) as gegenüberliegenden Ende an der anderen
Seite der Wand hängend angebracht ist. Seide Arme umfassen jeweils einen ortsfesten Seil, der an der horizontalen Stütze
befestigt ist und sich mit derselben um ihre horizontale
Achse dreht, sowie einen im Verhältnis dazu beweglichen Teil, der in Längsrichtung gegenüber dem ortsfesten Teil bewegbar
ist. Die ortsfesten 'Teile sind1 an der horizontalen, rohrförmigen
Stütze angelenkt und uia die AnIenkungspunkte bewegbar,
während die beweglichen Teile in Sichtung zu und von diesen
Anlenkungspunktea bewegbar sind.
Bin Handgriff ist zum Erfassen durch die Bedienungsperson
am unteren 3nde aes beweglichen Teils des Steuerarms abgestützt und steuert durch entsprechende, längs des Steuerarms
durch die horizontale Stütze und längs des gesteuerten Arms übertragene Bewegungen die 3evegung einer am unteren
Ende des beweglichen Teils des gesteuerten Arms abgestützten Zangeneinrichtung. Bas Handgelenk nach der Erfindung bildet
die Einrichtung, über die die Zange mit deta gesteuerten Arm
verbunden ist und in Abhängigkeit von vom Handgriff übertragenen
Bewegungen arbeitet.
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Sie Betätigung der Zange am Handgelenk des gesteuerten
&T?ng erfolgt überlieherweise durch Verwendung eines einzigen,
vom Bandgriff am Handgelenk des Sjreuerarras ausgehenden
und sich über die horizontale Stütze zur Zange erstreckenden,
eine Ubaeare Bewegung ausführenden Bandes oder Seilzugs.
2£it Hilfe dieser eine lineare Bewegung ausführenden Einrichtung
wird die Zange geschlossen. Zur Bückstellung des Handgriffs
-und zum Öffnen der Zange sind Federn vorgesehen, die einen 5?eil der -Zangenanordnung umfassen. Wenn die Reibung
in der Zangenanordnung aus irgendeinem Grund zunimmt, reicht
die Sraft &ex Federn zum Öffnen der Zange nach der Freigäbe
des Eanagx±££3 claves «le Bedienungsperson manchmal nicht aus.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den oben erwähnten
und weitere, sicii aus der bekannten Anordnung ergebende
liachteile weitmöglichst zu vermeiden.
2)as Handgelenk naelh. der Erfindung umfaßt einen
positiven, in zwei Richtungen wirkenden drehantrieb, der
der Zange einen Antrieb ixa Sinne einer Öffnungsbewegung wie
auch einer Schließbewegung übermittelt. Dies wird dadurch erreicht, daß anstelle eines einzigen, eine lineare Bewegung
übertragenden Elements zv/ei derartige Elemente vorgesehen
sind, die einander entgegengesetzt sind. Biese einander entgegengesetzt wirkenden linearen Elemente übertragen Bewegungen
vom Steuerana auf Bandtronaela iia Handgelenk des gesteuerten
Anns und treiben von dort nbes: entsprechende Getriebe
direkt die die Schließbewegung ausführenden i£eile der Zange
an. Diese drehbare ZangeaschlieSaaordnung gibt der Zange zusätzliche
Flexibilität. Sie erweitert den Kraftbereich der Zangenschließbewegung, da sie eine Srhöhung der Schließkraft
gegenüber der Bandspannung ermöglicht, Angesichts des direkten,
in zwei Richtungen wirkenden Antriebs der Zange fallen die Federn zuni Öffnen dier Zaiige weg. Ba die linearen
Elemente vorgespannt sein können, treten beim Betrieb der An-
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ordnung weniger starke Ablenkungen oder Ihirchblegungen auf,
so daß insgesamt eine leistungsfähigere Anordnung entstellt.
Die Erfindung land vorteilhafte Einzelheiten der
Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Pig» 1 ist eine Seitenansicht des Handgelenks nacli
der Erfindung und zeigt ds2i in senkrechter Sichtung voneinander
trennbare Abschnitte;
Pig. 2 ist ein Schnitt längs der T»i"nie 2—2 in
Pig. 1 in Sichtung der Pfeile gesehen;
:■ Pig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 in
Pig. 1 in Sicntung der Pfeile ge seilen;
Pig. 4 ist eine jJraufsicjht auf öas Handgelenk
nach, der Erfindung;
Pig. 5 ist ein horizontaler Schnitt durch den oberen
Bereich des Zwischenteils des Handgelenks nach der J3rfindung
längs der Linie 5—5 ia Pig. 1;
Pig,. 6 ist ein horisontaler Schnitt durch den unteren
Bereich des Zwischenteils längs der linie 6-6 in Pig.1
nach oben gesehen;
Pig. 7 ist eine Draufsieht auf asu unteren Abschnitt
des Handgelenk? nach der 3rfindung;
Pig. 8 ist ein Grundriß einer zwangläufig angetriebenen
Zange in geöffneter Stellung;
Pig. 9 ist eine Ansicht ähnlich Pig* 8 in verkleinertem Haßstab und zsigt die Zange in geschlossener
Stellung;
Fig.10 ist eine Stirnansicht der Zange;
Pig.11 Ist ein Schnitt längs der Linie 11-11 in
Pig. 8 in Richtung der Pfeile gesehen In vergrößerten Maßstab;
Pig,12 ist eins scheaatische, perspektivische Darstellung,
die zeigt, wie die Betätigung des Handgriffs aa
_ 5 —
Steuerarm das Öffnen und Schließen der vom gesteuerten
getragenen Zange "bewirkte
Das in Pig. 1 iss Aufriß gezeigte Handgelenk stellt
"vom Standpunkt der Bedienungsperson des Manipulators eine Ansieht eines Handgelenks am gesteuerten Ana in normaler
Buhestellung iron rechts gesehen dar. Ein weiteres Handgelenk
in der gleichen relativen Stellung ist am Steuerarm vorgesehen. Bei dem Handgelenk am Steuerarm kann es sich allgemein
um ein Handgelenk entsprechend der parallellaufenden Patentanmeldung P 19 54 015.9 bzw. der Gebrauchsmusteranmeldung
G 69 41 77O.5/35b (u.Z.i E 767 und £ 768} handeln. Es ist aber auch jedes beliebige andere Handgelenk geeignet,
vorausgesetzts daß es Handgriffbewegungen übertragen
kann. Fur muß der Zangenantrieb entsprechend der vox-liegenden
Besehreibung ausgebildet sein. In praktisch allen Fällen werden die Manipulatoren, von denen die Handgelenke einen
!eil bilden, in im Abstand voneinander vorgesehenen Paaren benutzt, so daß die Bedienungsperson durch Betätigung von
zwei Steuerarmen zwei gesteuerte Arme handhaben kann, um damit die Wirkung eines Handpaars in dem von der Bedienungsperson
abgewandten Bereich jenseits der abschirmenden Viand
zu reproduzieren. Soweit möglich, sind zum Erleichtern eines Vergleichs mit dem Handgelenk nach der oben erwähnten früheren
Anmeldung die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Das insgesamt mit 10 bezeichnete Handgelenk ist von einem Gehäuse umgeben, dessen Oberteil aus zwei einander
entsprechenden, im allgemeinen halbzylindrischen Schalen oder Mantelteilen 11 und 12 aufgebaut ist und dessen Unterteil
aus zwei einander entsprechenden, sich nach unten und vorn erstreckenden, hohlen Mantelteilen oder Schalen 15 und
14 besteht. Ober- und Unterteil des Gehäuses sind durch ein weiter unten näher erläutertes Zwischenteil 70 miteinander
verbunden. !Die Oberseite des Gehäuses ist offen. Jede der
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Schalen 11 und 12 des Gehättseölierteils ist mit zwei nach
oben ragenden, gekrümmten riäsen 15 versehen:* mittels äenen
das Gehäuse des Handgelenks am unteren Ende eines Auslegerrohrs des gesteuerten Arms angebracht und beispielsweise mittels
Schrauben befestigt werden kann. Der Rest des Gehäuses ist mit Ausnahme eines breiten, mittleren Schlitzes 17 in
den sich nach vorn und unten erstreckenden Flächen des Gehäuseunterteils geschlossen. Dieser Schlitz ermöglicht die
Übertragung von Hebebewegungen des Handgriffs und der Zange über den rohrförmigen Schaft 18 eines konisch verzahnten
Ritzels 19, welcher sich durch den Schlitz erstreckt.
Lagerzapfen 23 eines Jochs 24 sind in zwei Kugellagern 35 drehbar gelagert, die in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des unteren Gehäuseteils abgestützt
sind. Eine rohrförmige Hohlwelle 26 erstreckt sich vom Joch.
24 und trägt zwei Kugellager 27 und 28, mini deren Hilfe der
rohrförmige Schaft 18 des Ritzels 19 um eine Achse senkrecht zur Drehachse der Lagerzapfen für das Joch drehbar gelagert ist. Die Zange des Manipulators ist vom rohrförmigen
Schaft 18 abgestützt. Das Ritzel 19 kämmt mit zwei Differentialgetriebe-Kegelrädern
29, die über zwei Kugellagerpaare 30 um die Lagerzapfen 23 des Jochs 24 drehbar gelagert lind
beispielsweise mittels Schrauben 31 mit Stirnrädern 32 zur
gemeinsamen Umdrehung verbunden sind.
Eine ortsfeste Welle 33, deren Enden in d<2n einander
gegenüberliegenden Seiten des unteren Abschnitts des GehäuseZwischenteils abgestützt sind, trägt zwei mit zweifacher
Verzahnung ausgebildete Zahnräder 34-35, die mittels zwei Kugellagerpaaren 36 drehbar gelagert sind. Die Stirn—
radabschnitte 34 der zweifach verzahnten Zahnräder kämmen
mit den mit den Kegelrädern 29 verbundenen Stirnrädern 32.
Die Kegelradabschnitte 35 der zweifach verzahnten Zahnräder
kämmen mit Kegelrädern 71 an den Enden von Wellen 72 s die im
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mittleren Gehäuseteil 70 drehbar gelagert sind, wie weiter unten näher erläutert. Kegelräder 74 an den gegenüberliegenden
Enden der Wellen 72 kämmen mit den Kegelradabschnitten 75 von zweifach verzahnten Zahnrädern 75-57, die jeweils
über Lagerpaare 38 drehbar gelagert sind, welche von einer in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des oberen
Abschnitts des Gehäusezwischenteils abgestützten, ortfesten Welle 59 getragen sind.
Zweiteilige Anhebe- und Verdrehbandtrommein sind
von einer horizontalen, ortsfesten Welle 41 getragen, deren
Enden in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des GehäuseoberteiLls des Handgelenks abgestützt sind. Jede Trommel
bestellt aus einem inneren, mit Flanschen versehenen
fEx^tmaelabschnitt 42 und aus einem äußeren, gleichfalls mit
!Flanschen versehenen Troanelabschnitt 44, die auf einer Nabe
43 angeordnet sind, welche eine sich nach außen erstreckende,
gezahnte Verlängerung 45 aufweist, deren Zähne mit den Zähnen des Stirnraöabschnitts 37 des zweifach verzahnten
Zahnrades 75~37 kämmen. Die Bandtromaielanordnung ist mittels
Lagerpaaren 46 ua die Welle 41 drehbar gelagert. Beide
irosaelabschnltte haben den gleichen Durchmesser und sind
"beispielsweise nittels Schrauben 47 an der gezahnten Verlängerung
45 der Habe 43 befestig*, so daß sie sich als Einheit drehen.
Eür den Fachmann liegt es aaif der Hand, daß die
die Hebe— und Verdrelibewegungen übertragenden Bänder oder
ähnliche, eine lineare Bewegtuag übertragende Elemente sich
in entgegengesetzten Sichtungen in iiiren -jeweiligen Hüten
oder Hinnen der zusammengesetzten Banatromüiel erstrecken, so
daß bei einer üisdrehung der Srosmel ein Band auf die fEroamel
aufge wickelt wird, während das asäere abgewickelt wird.
-S-
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Eine Winkelbewegung des Jochs 24 um die lagerzapfen
23 Ist durch die Enden der Schlitzöffnung 17 im Handjgeienlcge.feäuse
begrenzt, durch die sich der Schaft des konisch verzahnten Ritzels 19 erstreckt. Ein in das Differentialgetriebe 29-32 eingesetzter Zapfen oder Stift 62 begrenzt die Bewegung der Zahnräder dieses Getriebes in beiden Richtungen,
indem er mit einer Schraube 62A im Joch in Singriff tritt.
Dies hat zur Folge, daß die Bandbewegungen der Trommeln, die
unmittelbar mit-dem Differentialgetriebe verbunden sind, begrenzt
sind.
Der im allgemeinen zylindrische GehäuseZwischenteil
70 ist mit dem Gehäuseunterteil vorzugsweise in einer
hier gezeigten, halb überlappten Stoßverbindung fest verbunden. Zwei sich senkrecht erstreckende, gekrümmte Seitenplatten
76 und 77 sitzen auf Schultern an der Oberseite an
einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenteils 70. Die Enden der Welle 39 sind in diesen Seitenplatten abgestützt.
Das Gehäuseoberteil ist vorzugsweise mit einer halb überlappten Stoßverbindung mit der Oberseite des Zwischenteils
verbunden. Die oberen Gehäuseschalen 11 und.12 sind so gestaltet
und erweitert, daß sie die ia Inneren angeordneten Drehelemente umhülleii, wie am besten aus Fig. 4 zu entnehmen
ist. Die die Zahnräder 7 umhüllenden, vorderen, unteren Abschnitte
der Schalen 11 und 12 überlappen die Seitenplatten 76 und 77, wie am besten aus Pig. 2 zu. entnehmen ist.
Durch das Gehäusezwisehenteil 70 erstrecken sich mehrere Kanäle 78, in denen Wellen 72 angeordnet sind. Jede
Welle 72 ist von einem in den entsprechenden Kanal 78 eingepaßten Lagerpaar 79 abgestützt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht,
ist jede Welle 72 von zwei im Abstand voneinander vorgesehenen, federnd nachgiebigen Dichtungsringen. 80 umgeben.
Jeder dieser Dichtungsringe 80 ist in einem ait Flan—
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sehen versehenen Haltering 71 aufgenommen, der in enger
Passung auf einer Innenschulter im Kanal 78 sitst*
Die drehbare Zangenschließanordnung ist wie folgt aufgebaut: Eine zweiteilige Bandtrommel zum Öffnen und
Schließen der Zange, die mit Flanschen versehene Trommelabschnitte
95 und 96 sowio ein Zahnrad 97 umfaßt, welche beispielsweise mittels Schrauben 98 untereinander verbunden
sind, ist auf der ortsfesten Welle 41 mittels eines Lagerpaars
99 drehbar gelagert. Diese Trommel ist zur Aufnahme von
Bändern geeignet, welche in entgegengesetzter Richtung um die Irommel gewickelt sind, wie bereits in Zusammenhang mit
den Hebe- und Verdrehbewegungen erwähnt.
Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, kämmt das Zahnrad
97 mit dem Stirnradabschnitt 100 eines zweifach verzahnten Zahnrads, welches auch noch einen Kegelradabschnitt
aufweist.. Mittels eines Lagerpaares 102 ist dieses zweifach verzahnte Zahnrad 100-101 auf einer ortsfesten Welle 103
drehbar gelagert, die im oberen Bereich des GehäuseZwischenteils
70 abgestützt ist. Der Kegelradabschnitt 101 steht
seinerseits mit dem Kegelrad 74 in Singriff, welches von einem Ende einer der Wellen 72 getragen istj die sich durch
das trennende Zwischenteil 70 ers-trecken und einen Seil der beschriebenen drehbaren Dichtung umfassen. Das Kegelrad 71
am entgegengesetzten Ende der Welle 72 an der entgegengesetzten
Seite der doppelten Dichtsusg steht seinerseits xwi
einem zweifach verzahnten Zahnrad in -Eingriff, welches einen
Kegelradabschnitt 105 und einen Si;irnradabschnit;t; 106 aufweist.
Das doppeltwirkende Zahnrad 105—106 ist über ein La— gerpaar 107 auf einer ortsfesten Welle 108 drehbar gelagert
s die im unteren Abschnitt des Geitäusezwisciienteüs 70
abgestützt ist.
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ta«
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Der Zahnradabschnitt 1Q6 steif In Eingriff mit
einem Zahnrad 109» welches über ein Lagerpaar 110 auf "einer
ortsfesten Welle 111 drehbar gelagert Ist, die von den unteren Gehäuseteilen 13 *nm 14 abgestützt Ist. Bas Zahnrad 109
TräTTiTnt. mit dem Stlmradabsehnltt 112 eines doppeltwirkenden
Zahnrades, welciies auch noch einen Kegelradabschnitt 113 aufweist.
Das Differentialgetriebe 112-113 ist mittels eines Lagers.114- um die Lagerzapfen 23 des Jochs 24 drehbar. Der
Kegelradabschnitt 113 käsmit alt einem Kegelrad 115, welches
an einem Ende eiser sich cknrch das Joch und die rohrf örmige
Hohlwelle 26 erstreckenden, drehbaren Welle 116 befestigt
Ist. Sin Ende der Welle 116 1st in einem Lager 117 im Joch
24 drehbar gelagert, während «?as andere Ende in einem Lager
118 in eines am Ende der Hohlwelle 26 befestigten Kragen
drehbar gelagert 1st. Das untere Ende der Welle 116 trägt ein Antriebszahnrad 120 zum übertragen von Zangenschließ- und
-Öffnungsbewegungen vom Handgriff am Ende des Steuerarms auf
die hier nicht gezeigte Zange.
Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sind die in sich geschlossenen Abschnitte des Gehäuses xn teilweise teleskopartigen
Verbindungen zusammengesetzt und bilden einen
kompakten, starren Aufbau. Dis Verbindung kann In bekannter
Weise durch Schrauben hergestellt sein« In der Oberseite des Gehäusezwischenteils 70 ist ein senkrechtes Loch 123 zum
Einsetzen eines die Lage bestimmenden Zapfens ausgebildet. Ein entsprechendes, hier nicht gezeigtes Loch ist in der Unterseite
des oberen Gehäuseteils vorgesehen, um die richtige Orientierung der Bauelemente innerhalb des Gehäuses zu gewährleisten.
In ähnlicher Weise sind Löcher 124 in der Oberseite des Gehäuseunterteils zum Einsetzen von die Lage bestimmenden
Stiften vorgesehen, die in entsprechende Löcher 125 in der Unterseite des Gehäusezwischenteils 70 passen und
zur Lagebestimmung der Vorrichtungen in den jeweiligen Geffiitten dienen. Unter Abdichtung angebrachte Bsfe&ti=
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gungsmittel 123A im Gehäusezwischenteil 70 verbinden das
Zwischenteil isit des Oberteil des Gehäuses.
Die Art und Weise, in der die drehbare ZangensehläeSanoronung
des Handgelenks am gesteuerten Arm in Abhängigkeit von einer vom Steuerarm übertragenen Bewegung betätigt
wird, ist schematises in Fig. 12 dargestellt. Die entsprechenden Bauteile des Handgelenks am Steuerarm sind
mit; des gleichen-Bezugszeiches unter· Hinzufügung eines "M"
gekennzeichnet· Weini öie Bedienungsperson eine Sehließkraft
auf den Handgriff am Steuerarm aufbringt, wird diese Kraft
auf das Äntrlebszalinrad 120H an einem Ende der Antriebswelle
11633 aufgebracht, deren entgegengesetztes Ende das Kegelrad
115H trägt.
Die Welle 116M dreät sick frei uis ihre eigene Längsachse
und sciiwenkt (ait dem Joch 24 und dem Schaft 18 des
konisch verzahnten Kitzels 19) us die Achse der Lagerzapfen
23M. Die Zähne des Kegelrades 11533 JSränmen fflit denen des Kegelrades
113M, welches sich mit dem Stirnrad 112M um die
Achse der Lagerzapfen dreht. Die Zähne des Stirnrades 112M
kämmen ihrerseits ait öeaen des Zahnrades 109M, welche oit
den Zähnen des Stimradabscimitts 10613 des zweifach verzahnten
Zahnrads kämmen, das auch noch den Kegelradabschnitt
105M aufweist. Die Zahne dieses Kegelradabschnitts105M kämmen
mit dem Kegelrad 71M an einem Ende der Welle 72M, deren
entgegengesetztes Ende das kegelrad 74M trägt, dessen Zähne
mit dem Kegelradabsclmitt 101M des zweifach verzahnten Zahn~
rades kämmen, dessen anderer Teil von dem Stirnradabsehnitt
100M gebildet ist.
Die Zähne des Stirnrades 1ÖQK Kämasn mit denen des
Stirnrades 97M, welches zur Umdrehung laxt den Bandtroaaelabschnitten
95M und 96M angebracht ist. Bänder 140 und 141
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* SSB
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sind an den Trommelabsehnitten.* 95M ozw." 96K derartig oefestigt,
daß sie sick in entgegengesetzten Sichtungen erstrecken, so daß bei der !Drehung, der Sroisaei ein !fend auf
die Trommel aufgewickelt wird, während öas aadsre aage—
wickelt wird.
Wie dem Fachmann bekannt ist, erstrecken sieh, die
Bänder jnach oben und über zwei ieitrollen 142 an der Oberseite
eines Auslegerronrs des Steueranns, von dort nach im—
tfeji um zwei Leitrollen 143, die einen 2eil äer Sciieitelan—
Ordnung unten am Hauptrohr des Steuerarss bilden, dann nacii
oben um zwei Leitrollenpaare 144 und 145» öle einen Seil der
Scnwenkanordnung oben am Eauptrohr des Steuerarss aufweisen,
durch, die horizontale Stütze, um iei^rollen 146 und 147 am
oberen Ende des Hauptrohrs des gesteuerten Arms und von dort zu &en Trommelabschnitten 95 und 96 des Handgelenks sn gesteuerten
Die Bänder 140 und 141 sind in entgegengesetzter Richtung von den entgegengesetzten Enden, aa denen sie an.
den Trommelabschnitten 95M vm& 96M befestigt sind, um die
Trommelabschnitte 95 und 96 gewickelt* tienn. also das Band
141 um den Trommelabschnitt 96H gewickelt wird, wickelt es sich vom Tronnnelabschnitt 96 ab und umgekehrt. Gleichzeitig
wird beim Abwickeln des Bandes 140 vom TroEUnelabschnitt 95M
dieses Band um den Trommelabschnitt 95 gewickelt.
Das sich mit der Bandtrommel 95-96 drehende Stirn rad 97 kämmt mit den Zähnen des Stirnradabschnitts 100 des
zweifach verzahnten Zahnrads, dessen Kegelradabschnitt 101 mit den Zähnen des Kegelrades 74 an einem Ende der abgedichteten
Welle 72 kämmt. Das Kegelrad 71 am gegenüberliegenden Ende der Welle 72 kämmt mit dem Kegelradabschnitt
105 des zweifach verzahnten Zahnrades, dessen Stirnradabsehnitt
106 mit den Zähnen des Zahnrades 109 kämmty welches
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seinerseits mit den Zähnen des' Stirnradabschnitts 112 des Differentialgetriebes in Eingriff steht, dessen Kegelradab—
schnitt 113 das Kegelrad 115 an .der Antriebswelle 116 für
die Zangenschließbewegung antreibt. Das Antriebsritzel betätigt die Schließvorrichtung der Zange.
Wenn der Handgriff und die Zange in Eebedrehbewe— gung angetrieben werden, schwenken die Antriebswellen 116
und 116M um die. gleichen Winkel um die Achse der Lagerzapfen
23 und 23M mit den Jochen 24 und 24M» In ähnlicher Weise
verden bei einer Verarehdrehbewegung die konisch verzahnten
Bitzel 19 und 19K um die gleichen Winkel um die Achsen und ti6K gedreht. Diese Drehbewegungen führen zu identischen
Drehungen gegenüber einem festen Bezugssystem aus den Kegelrädern 113 und 113K» so daß trotz der durch diese Handge—
lenkdrehbewegungen verursachten Bewegungen der Zahnrädervorgelege und Kupplungsbähder der Schließanordnung keine
Drehbewegung der fellen 116 und 11614 gegenüber der Zange
und dem Handgriff erfolgt, so daß die Zangenöffnung unverändert bleibt, wenn die HandgriffÖffnung am Steuerarm gleichbleibt.
Die Schließanordnung ist also aufgrund ihres Aufbaus
automatisch kompensiert und von Hebe- und Verdreh—Drehbewegungen
des Handgelenks unabhängig.
Wenn auch die drehbare Zangenschließanordnung &ach der Erfindung im Zusammenhang mit einem abgedichteten
Handgelenk nach der eingangs erwähnten früheren Anmeldung beschrieben wurde, so sei doch darauf hingewiesen, daß sie
ni^ht auf die Verwendung in derartigen Handgelenken beschränkt
ist. Stattdessen können z.B. die drehbaren Dichtungen und die dazugehörigen Bauteile einschließlich der
Welle 72, der Kegelräder 71 und 74 und der zweifach verzahnten Zahnräder 100-101 sowie 105-106 weggelassen sein
und die Zähne der Kegelräder 97 und 109 so angeordnet sein,
aas sie öixfekt od#r iT$er estspseelhfeiide LeerlaaisäcLer in
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Eine Zangenanord.nung mit zwangsläufigem Antrieb, die besonders zur Verwendung mit dem Handgelenk nach der
Erfindung geeignet ist, ist in den Pig. 8 bis 11 gezeigt. Die insgesamt mit 126 bezeichnete Zangenanordnung ist am
Schaft 18 des konisch verzahnten Ritzels 19 mittels einer Hülse 127 und zwei durch Schrauben 128 in ihrer Lage gehaltene
Keile befestigt. Das Gehäuse der Zangenanordnung weist gyei parallel«^ as 4er· Hülse 127 angebrachte Platten 129 und
130 auf* Die Zangenbacken 131 und 132 sind von einem doppelten
Parallelgestänge 133-136 abgestützt, welches an einem Ende an Wellen» die im Boden der Backen gehalten sind, und
am anderen Ende in Wellen, die zwischen den Platten 129
und 130 abgestützt sind, ang^lenkt ist.
Ein die Bewegung der Backe 131 steuerndes Verbindungsstück
bzw. ein Betätigungsarm 137 ist an einem Ende einer in Boden der Backe 131 getragenen »Teile 138 sßgelenkt*
Das entgegengesetzte Sade des Betätigungsams 137 ist bei
139 an eineis verhältnismäßig kürzeres Verbindungsstück
angelenkt * dessen entgegengesetztes Sade mit einer Welle
141 schwenkbar verbunden ist» die zwischen äen Platten und 130 an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses der
Zange abgestSzt ist. In ähnlicher Weise ist die Backe 132
durch ein Verbindungsstück bzw. einen Betätigungsarm 142
gesteuert, der an einem Snde an einer Walle 143 is Boden
der Backe und am gegenüberliegenden Ende bei 144 au einem
kürzeren Verbindungsstück 145 angelenkt ist, dessen entgegengesetztes
Ende mit einer »eile 146 im Gehäuse der Zangenanordnung
schwenkbar verbunden ist.
Die inneren, konvex gekrümmten Sandf lachen, der
Verbindungsstücke 137 und 142 sind jeweils mit einer Stirn— radverzahnung 147 versehen (Fig. 8). Diese Zähne 147 an den
Verbindungsstücken 137 und 142 kämmen mit einem Stirnradpaar
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148, weiches an Kegelrädern 149 dauerhaft befestigt und über Lagerpaare 150 auf einer in den Seitenplatten des-Gehäuses der Zangenanordnung befestigten Welle' 151 drehbar
gelagert ist. Um die Verbindungsstücke 137 und 142 in entgegengesetzten
Richtungen zu bewegen, werden die zusammengesetzten Stirn- und Kegelräder 148-149 durch ein konisches
Antriebsrad 152, dessen Zähne mit den Zähnen der Kegelradabschnitte
kämmen, in entgegengesetzten Richtungen gedreht.
Das konische Antriebsrad 152 ist innerhalb einer Hülse 153 im Gehäuse der Zangenanordnung mittels eines Lagerpaars
154 drehbar gelagert. Sei diesem Antriebsrad 152 handelt es sich um das Stützrad für ein planetarisches Untersetzungsgetriebe,
bei dem mehrere Stirnräder 155 mittels Lagern 156 auf Wellen 157 drehbar angebracht sind. Die Drehachsen
der Stirnräder 155 des Planetengetriebes erstrecken sich parallel zur Achse des Antriebsrades 152. Die Wellen
157 sind im Körper des Antriebsrades und in einem mittels einer Schraube 159 oder dergl. am Körper des Antriebsrades
befestigten Ring 158 gehalten. Die Zähne der Stirnräder 155 kämmen mit denen eines am Ende dter Welle 116 des Handgelenks
befestigten Antriebsritzels 120A und mit einem-in der Hülse
15»3 abgestützten Sonnenradlcranz 160. Das Planetengetriebe
wird in Abhängigkeit von -der Betätigung des Handgriffs am
Steuerara gedreht, wie bereits erwähnt. Durch das Planetengetriebe
wird aas von der kleinen Welle 116 zu übertragende Drehmoment herabgesetzt.
- 16 -
7021414 15.10.70
Claims (1)
- ft s · ι- 16 S c h u. t ζ a n s" ρ r ΰ c h. e1. Handgelenk für einen Manipulator zur Fernsteuerung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit oberen: (11,12) und unteren Teilen (13,14); mehrere Aufnaiimemittel (42,44-95,96) für lineare Bewegungen übertragende Elemente, die im Oberteil des Gehäuses drehbar gelagert sind und von denen jedes unabhängig drehbar ist und jeweils ein Paar Um—f fan£snuten zur Aufnahme der in entgegengesetzten Sichtungengewickelten* die lineare Bewegung übertragendes Elemente aufweist; an jeder der Aufnahmeeinrichtungen befestigte Ge-] triebe (45,97)» wobei eine der Aufnahmeeinrichtungen (95,96)die Zangenschließbetätigung steuert; eine Einrichtung alt mehreren Stirnrädern (32,112), die im Unterteil des Gehäuses drehbar gelagert sind; eine die Getriebe der Aufnahseei-nrich.— tungen mit den Stirnrädern betriebsmäßig verbindende Einrichtung (34,35i71i74>75,37-1OO,1O1,74,71,1O5,1O6,1O9); eine vom Unterteil (18) des Handgelenks abgestützte, Arbeit ausführende Einrichtung mit einer Zange (126); eine drehbare Zan— genschließanordnung im Unterteil des Handgelenks mit einer Welle (116), die um eine Achse (23) parallel zu'den Drehachsen der Aufnahmeeinrichtungen und Stirnräder schwenkbar und um eine dazu rechtwinklige Achse drehbar ist; eine Einrichtung zum betriebsmäßigen Verbinden der Stirnräder rait der die Arbeit ausführenden Einrichtung, wobei eins der Stirnräder (112) mit der Zangenschiießanordnung zum Steuern, des Schließens der Zange betriebsmäßig verbunden ist*2, Handgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Joch (24) im Unterteil des Gehäuses begrenzt schwenkbar gelagert ist, daß die Stirnräder (32,112), auf den Lagerzapfen (23) des Jochs drehbar gelagert sind ur?.d daß ein konisch verzahntes Differentialgetriebe (29,113) zur Umdrehung mit jedem der Stirnräder drehbar gelagert ist*- 17 -702141415.10.703. Handgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein konisch verzahntes Ritzel (1"9) am Joch (24) abgestützt und um eine Achse senkrecht zur Drehacitse des Differentialgetriebes (29,113) drehbar gelagert ist, dessen Zähne mit den Zähnen eines Paars (29) des Differentialgetriebes in Eingriff stehen, daß das Ritzel einen länglichen Schaft (18) aufweist, der sich durch einen Schlitz (17) im Unterteil des Gehäuses erstreckt, daß die Zangenantriebswelle (116) sich durch das Ritzel erstreckt und darin ■um die Drehachse desselben drehbar gelagert i/=t, daß ein Ende (120) der Antriebswelle (116) betriebsmäßig so angeschlossen ist, daß es die Zange antreibt, und daß das andere 'Ende (115) der Antriebswelle (116) betriebsmäßig so angeschlossen ist, daß es von dem einen Rad (113) des Differentialgetriebes angetrieben wird, welches mit der Aufuahnieeinrichtung (95,So) betriebsmäßig verbunden ist, um die Zangenbewegung zu steuern.4. Handgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zangenanordnung ein Zangengehause ♦129,130) umfaßt, welches am Schaft (18) des Ritzels (19) befestigt ist, daß zwei hin- und herbewegliche "Backen (131, 132) mit einem Verbindungsgestänge (133-136) schwenkbar verbunden sind, welches im Zangengehäuse schwenkbar befestigt ist, daß zwei Betätigungsarme (137,142) jeweils an einer der Backen befestigt sind, daß in jedem der Arme Zähne (147) ausgebildet sind, daß im Zangengehäuse ein Stirnradpaar (14S) vorgesehen ist, dessen Zähne mit den Zähnen (147) der Ana© (137,142) in Eingriff stehen, und daß eine Antriebseinrichtung (149*152,155,120A) die Stirnräder (148) mit der Antriebswelle (116) betriebsmäßig verbindet.5. Handgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Zangenantriebswelle (116) einiebsritzel (120A) an einem Ende- aufweist- daß die Stirn-- 18 -ί ~ι f) 'J ι /. Λ /. ί T-räder (148) im Zangengehäuse jeweils zur Umdrehung mit einem Kegelrad (148) auf der gleichen Achse angebracht sind, daß ein weiteres, konisch verzahntes Ritzel (152) im Zangengehäuse drehbar gelagert ist, dessen Zähne mit den Zähnen der beiden Kegelräder (149) in Eingriff stehen* und daß das Ritzel (152) betriebsmäßig so angeschlossen ist (155)» daß es vom 'Antriebsritzei (izöA) an der zangenantrlebsweiie (116) getrieben wird.β* Handgelenk nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Zange ein im Unterteil des Handgelenks befestigtes Gehäuse (fi?9f13O) aufweist, daß zwei hin- und herbewegliehe Backen (131 »132) rait eines* Verbindungsgestänge (133-136) schwenkbar verbunden sind, welches ia Zangengehäuse schwenkbar1 angebracht ist, daS mindestens ein Betätigungsana {13?» 142) aait einer der Backen verbunden ist» daß in den Ära Zähne (147) ausgebildet sind, daS sind&stens ein Stirnrad (148) Iq Zangen&ehäuse vorgesehen Ist, dessen Zähne ait den Zähnen (147) des Anas in Eingriff steitgm, und daß eine Antriebseinrichtung (149,152,155» 12OA) das Stirnrad (14S) mit der Zangenantriebswelle (116) betriebsmäßig verbindet.7. Handgelenk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Joch (24), welches "begrenzt schwenkbar im Unterteil des Gehäuses gelagert ist; mehrere Stirnräder (32, 112), die auf den Lagerzapfen (25) des Jochs drehbar gelagert sind; mehrere, konisch verzahnte Differentialräder (29, Ü3), die zur Umdrehung mit den Stirnrädern (32, 112) drehbar gelagert sind; eine Zangenantriebseinrichtung mit einer Welle (116), die sich durch, das Joch (24-) erstreckt und um eine Achse rechtwinklig702141415.10.70 " 19 "- 19 -zur Orehachse des Jochs drehbar und mit dem Joch schwenkbar ist und ein Kegelrad (115) an einem Ende sowie ein Antriebsritzel (120A) am anderen Ende aufweist; und durch eine Einrichtung,' die das Differentialgetriebe (29, 113) mit der die Arbeit ausführenden Einrichtung betriebsmäßig verbindet, wobei eins der Kegelräder (113)" mit dem Kegelrad (115) des Zangenantriebs zum Steuern, der Zangenschließbewegung betriebsmäßig verbunden ist.8« Handgelenk nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet » daß aa Joch (24) ein konisch verzahntes Bitsei (19) abgestütst und um eine Achse senkrecht zur drehachse der Stirnrades (32,112) und des Differentialgetriebes (29,113) drehbar gelagert ist, dessen Zähne mit den Zähnen ©Ines Paars (29) des Differentialgetriebes in Eingriff stehen, daß aas Ritzel (19) einen länglichen Schaft (18) aufweist, der sich durch einen Schlitz (17) in unterteil des Gehäuses erstreckt, daS die Zangesantriebswelle (116) sich durch das Bitsei (19) erstreckt und! darin um öle Drehachse desselben drehbar gelagert ist, daß ein Ende der Antriebswelle (120A) betriebsnäSig so angeschlossen ist, daß es die Zange antreibt und daß dss andere, das Kegelrad (115) tragende Ende der Antriebswelle cetriebss-äßig so angeschlossen ist, daß es von einem Ead (113) des JQiffereiitislge trieb es- 20 -• ■ · ·- 20 -angetrieben wird, welches "betriebsmäßig mit den Aufnahmeeinriehtungen (95»96) verbunden ist, um die Zangenbewegung zu steuern.9. Handgelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zange ein am Schaft (18) des Ritzels (19) befestigtes Gehäuse (129,130) aufweist, daß zvei Mn- und herbewegbare Backen (131,132) mit einem Verbindungsgestänge (133-1-36) schwenkbar verbunden sind, welches im Zangengehäuse schwenkbar angebracht ist, daß zwei Betätigungsarme (137j 142) jeweils mit einer der Backen verbunden sind, daß in jedem der Arme Zähne (147) ausgebildet sind, daß im Gehäuse ein Stirnradyaar (148) angeordnet ist, dessen Zähne mit den Zähnen (147) der Arme in Eingriff stehen, und daß eine Antriebseinrichtung (149,152,155,120A) die Stirnräder (148) mit der Zangenantriebswelle (116) betriebsmäßig verbindet.10. Handgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Zangenantriebsvelle (116) ein Antriebsriizel (120A) an einem Ende aufweist, daß die Stirnräder (148) im Zangengehäuse 3e\reils zur Umdrehung mit einem Kegelrad (149) um die gleiche Achse angebracht sind, daß ein weiteres Kegelrad (152) im Zangengehäuse drehbar gelagert ist, dessen Zähne mit den Zähnen der beiden zuletzt genannten Kegelräder (149) in -Eingriff stehen, und daß das Kegelrad (152) betriebsmäßig so angeschlossen ist (155), daß es vom Antriebsritzel (120A) an der Antriebswelle (116) ange-trieben wird.
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